Качественные особенности живой материи. Принципы организации во времени и пространстве. Уровни организации живого

23 ДИФФЕРЕНЦИРОВКА, процесс возникновения различий между первоначально однородными клетками, в ходе которого образуются специализированные клетки, ткани и органы, способные выполнять в организме определённые функции. Таким образом, дифференцировка лежит в основе индивидуального развития многоклеточных организмов от оплодотворения яйцеклетки до формирования взрослой особи. У животных дифференцировка интенсивно происходит при зародышевом развитии, а также в постэмбриональный период, пока организм растёт и развивается. Клеточные дифференцировки идут и у взрослого организма, когда, напр., в кроветворных органах стволовые клетки дифференцируются в постоянно обновляющиеся клетки крови, а в половых органах первичные половые клетки – в гаметы. В отличие от животных, растения растут всю жизнь, и, следовательно, образование новых органов и тканей у них идёт до тех пор, пока они существуют. Эти процессы обеспечиваютсяобразовательными тканями, или меристемами. Меристемы состоят из неспециализированных, внешне одинаковых клеток, которые в ходе многократных делений дифференцируются и дают начало различным тканям и органам растения.  
 
Клеточные процессы дифференцировки определяются заключёнными в генах программами. Так как все соматические клетки развивающегося зародыша содержат одну и ту же генетическую информацию, возникновение из генетически однотипных клеток таких различно специализированных клеток, как, напр., клетки мозга, мышц, кожи у животных или клетки листьев и корней у растений, можно объяснить только работой в них различных генов или т. н. дифференциальной экспрессией (активностью) генов. Сложные молекулярные и клеточные механизмы, регулирующие включение и выключение разных генов и направляющие клетки по различным путям дифференцировки, изучены недостаточно.  
 
Ранее считалось, что дифференцировка соматических клеток, особенно клеток высших животных, необратима. Однако успехи таких методов, как культура клеток и тканей и клонирование, показали, что в ряде случаев дифференцировка обратима: при определённых условиях из специализированной клетки можно вырастить полноценный организм.

  СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ И ФУНКЦИИ  ЕЕ ОРГАНОВ.                     

25 Размножение-эт свойство живого….Свойство организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни, называется размножением.

Бесполое  размножение характеризуется тем, что новая особь развивается из неполовых, соматических (телесных) клеток. В бесполом размножении участвует только одна исходная особь. В этом случае организм может развиться из одной клетки, а возникшие потомки по своим наследственным признакам идентичны материнскому организму. Бесполое размножение широко распространено среди растений и значительно реже встречается у животных. Многие простейшие размножаются путем обычного митотического деления клетки (путем деления материнской клетки пополам (бактерии, эвглены, амебы, инфузории)).

Другим одноклеточным животным, например малярийному плазмодию (возбудителю  малярии), свойственно спорообразование. Оно заключается в том, что  клетка распадается на большое число  особей, равное количеству ядер, заранее  образованных в родительской клетке в результате многократного деления  ее ядра. Многоклеточные организмы  также способны к спорообразованию: у грибов, водорослей, мхов и папоротникообразных  споры и зооспоры образуются в  специальных органах — спорангиях и зооспорангиях.

Как у одноклеточных, так и у  многоклеточных организмов способом бесполого  размножения служит также почкование.

Половым называется размножение, при  котором преемственность поколений  в увеличение численности особей осуществляется с помощью специализированных половых клеток — гамет: женских  — яйцеклеток и мужских — сперматозоидов. Созревшие половые клетки при  слиянии образуют зиготу, из которой  развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь производит гаметы, которые дают начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений. Половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информация из двух разных источников — родителей. При партеногенезе, когда развитие нового организма происходит только из яйцеклетки, в ней возникает новая комбинация генов в результате кроссинговера и независимого комбинирования хромосом.

В половых железах развиваются  половые клетки — гаметы. Мужские  гаметы созревают в мужских половых  железах — семенниках; этот процесс  называется сперматогенезом. Женские гаметы созревают в яичниках в процессе овогенеза. В процессе образования половых клеток — как сперматозоидов, так и яйцеклеток — выделяют ряд стадий: зону размножения, зону роста и зону созревания; в зоне созревания гаметы окончательно формируются путем мейоза

26Половое размножение у многоклеточных. Морфологические особенности половых клеток. Процесс оплодотворения, биологическое значение. Половым называется размножение, при котором преемственность поколений в увеличение численности особей осуществляется с помощью специализированных половых клеток — гамет: женских — яйцеклеток и мужских — сперматозоидов.

Мужские половые клетки (гаметы) – сперматозоиды – образуются в результате сперматогенеза (гр. сперма – семя и генезис – рождение). 
Этот процесс идет в три стадии: размножение в семенниках диплоидных клеток сперматогенной ткани, в результате которого образуются сперматоциты (2n); рост сперматоцитов, сопровождающийся синтезом ДНК и достраиванием второй хроматиды; созревание сперматоцитов, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных (n) сперматозоидов. 
Хромосомные наборы сперматозоидов (человека и других млекопитающих) различаются по половым хромосомам: одни несут Х-, а другие – Y-хромосому.  
Женские половые клетки (гаметы) – яйцеклетки – образуются в результате оогенеза (гр. оон – яйцо и генезис – рождение). 
Этот процесс идет в яичниках тоже в три стадии: размножение в яичниках диплоидных клеток оогенной ткани, в результате которого образуются ооциты (2n); рост ооцитов, сопровождающийся синтезом ДНК и построением второй хроматиды хромосом; созревание ооцитов и их деление мейозом. В результате из ооцита образуется одна гаплоидная яйцеклетка с однохроматидными хромосомами (1n1c) и три редукционных (или полярных) тельца. В дальнейшем яйцеклетка участвует в половом процессе, а редукционные тельца отмирают.  
Процесс образования мужских и женских гамет называется гаметогенезом

Отличия в строении сперматозоидов и яйцеклеток связаны с их функциями. Яйцеклетки в процессе созревания покрываются оболочками (в некоторых случаях, например, у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, возникает ряд дополнительных оболочек). Функция оболочек – защита яйцеклетки и зародыша от внешних неблагоприятных воздействий. 
Функция сперматозоидов заключается в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим в сперматозоидах происходит значительная перестройка: аппарат Гольджи располагается на переднем конце головки, преобразуясь в кольцевое тельце (акросому), выделяющее ферменты, которые действуют на оболочку яйца. Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. В сформированном сперматозоиде содержатся также центриоли.

Оплодотворение – это процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой с последующим слиянием их ядер и образованием диплоидной зиготы. Биологическое значение этого процесса состоит в том, что при слиянии мужских и женских гамет образуется новый организм, несущий признаки обоих родительских организмов. При образовании гамет в мейозе возникают клетки с разным сочетанием хромосом, поэтому после оплодотворения новые организмы сочетают в себе признаки отца и матери в различных комбинациях. В результате этого значительно увеличивается наследственное разнообразие организмов.

27 Мейоз…………..

Мейоз (греч. мейозис – уменьшение) – способ деления диплоидных клеток с образованием из одной материнской диплоидной клетки четырех дочерних гаплоидных клеток. Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра и короткой интерфазы между ними.

Первое деление состоит из профазы I, метафазы I, анафазы I и телофазы I.

В профазе I парные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, подходят друг к другу (этот процесс  называется конъюгацией гомологичных хромосом), перекрещиваются (кроссинговер), образуя мостики (хиазмы), затем обмениваются участками. При кроссинговере осуществляется перекомбинация генов. После кроссинговера  хромосомы разъединяются. Профаза I мейоза I

— самая продолжительная фаза первого  деления мейоза. Она включает в себя большое количество различных, процессов, поэтому ее подразделяют на пять стадий: 1. Лептотена  («фаза   тонких   нитей»).   Происходит  спирализация хромосом, они укорачиваются и становятся видимыми в световой микроскоп как обособленные структуры. 2. Зиготена («фаза парных нитей»). Гомологичные хромосомы сближаются по всей длине и образуют пары — биваленты (тетрады). Так как каждая из гомологичных хромосом имеет собственную центромеру, то в биваленте имеется две центромеры. Начинается конъюгация хромосом,  3. Пахитена («фаза толстых нитей»). Завершение конъюгации. Дальнейшее уплотнение упаковки хромосомного материала,  усиление спирализации  хромосом.  В бивалентах происходит расщепление каждой хромосомы на две хроматиды, которые остаются при этом соединенными в нескольких точках — при помощи своих центромер, а также хиазм, возникших при конъюгации.  Происходит кроссинговер — обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. После завершения  кроссинговера  гомологичные хромосомы не расходятся, а остаются связанными в бивалент (тетраду) вплоть до анафазы. 4. Диплотена («фаза удвоенных нитей»). Гомологичные хромосомы несколько отходят друг от друга, оставаясь связанными при помощи хиазм. 5. Диакинез («фаза расходящихся хромосом»). Исчезают ядерная оболочка и ядрышко. Центриоли, если они есть, мигрируют к полюсам клетки. Уменьшается число хиазм, хромосомы перемешаются в плоскость экватора. Образуются нити веретена деления.

В метафазе I парные хромосомы располагаются  по экватору клетки; к каждой из хромосом прикрепляются нити веретена деления.

В анафазе I к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы; при этом число хромосом у каждого полюса становится вдвое меньше, чем в материнской клетке.

Затем наступает телофаза I – образуются две клетки с гаплоидным числом двухроматидных хромосом; поэтому первое деление мейоза называют редукционным.

После телофазы I следует короткая интерфаза (в некоторых случаях  телофаза I и интерфаза отсутствуют). В интерфазе между двумя делениями  мейоза удвоения хромосом не происходит, т.к. каждая хромосома уже состоит  из двух хроматид.

Второе деление мейоза отличается от митоза только тем, что его проходят клетки с гаплоидным набором хромосом; во втором делении иногда отсутствует  профаза II.

В метафазе II двухроматидные хромосомы располагаются по экватору; процесс идет сразу в двух дочерних клетках.

В анафазе II к полюсам отходят  уже однохроматидные хромосомы.

В телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки (в растительных клетках) или перетяжки (в животных клетках). В результате второго деления мейоза образуются четыре клетки с гаплоидным набором  хромосом (1n1c); второе деление называют эквационным (уравнительным) (рис. 18). Это – гаметы у животных и человека или споры у растений.

Значение мейоза состоит в том, что создается гаплоидный набор  хромосом и условия для наследственной изменчивости за счет кроссинговера  и вероятностного расхождения хромосом

Комбинативная изменчивость Возникает при перекомбинации (перемешивании) генов отца и матери. Является разновидностью наследственной изменчивости, только не передается по наследству в полной мере.

Источники:

• Кроссинговер при мейозе (гомологичные хромосомы тесно сближаются и меняются участками).
• Независимое расхождение хромосом при мейозе (каждая пара гомологичных хромосом расходится независимо от других пар).
• Случайное слияние гамет при оплодотворении.

Примеры

У цветка ночная красавица есть ген  красного цвета лепестков А, и ген белого цвета а. Организм Аа имеет розовый цвет лепестков. Таким образом, у ночной красавицы нет гена розового цвета, розовый цвет возникает при сочетании (комбинации) красного и белого гена.

У человека есть наследственное заболевание  серповидноклеточная анемия. АА – норма, аа – смерть, Аа – СКА. При СКА человек не может переносить повышенных физических нагрузок, при этом он не болеет малярией, т.е. возбудитель малярии малярийный плазмодий не может питаться неправильным гемоглобином. Такой признак полезен в экваториальном поясе; для него нет гена, он возникает при сочетании генов А и а.

28- партеногенез….

Партеногенез 

Особую форму полового размножения  представляет собой партеногенез, илидевственное размножение, — развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Данная форма размножения характерна главным образом для видов, обладающих коротким жизненным циклом с выраженными сезонными изменениями.