Общая_биология._Раздел_1_3_Деление_размножение.pdf

Transcript

1. РАЗДЕЛ 1. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ ТЕМА 3. ДЕЛЕНИЕ И РАЗМНОЖЕНИЕ РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК. МИТОЗ. ОБРАЗОВАНИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК. МЕЙОЗ. ЭМБРИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ХОРДОВЫХ. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ. ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ.
2. РАЗМНОЖЕНИЕ • Размножение - одно из основных свойств живого, способность живых организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивая непрерывность и преемственность жизни в ряду поколений. • Преемственность: в процессе воспроизведения дочернее поколение получает (всю) генетическую информацию родительского поколения • Существование целостного организма поддерживается делением составляющих его дискретных единиц – клеток • Подразделяется на половое, бесполое и вегетативное 2
3. ВИДЫ (СПОСОБЫ) РАЗМНОЖЕНИЯ • Вегетативное размножение – образование новой особи из части тела родительской особи, только у многоклеточных организмов (особенно характерно для растений). Новая особь идентична родительской (клон). • Бесполое размножение – появление нового поколения из соматических клеток, без участия специализированных репродуктивных клеток – гамет. В размножении участвует только один организм. Может происходить в специализированных органах. • Половое размножение – процесс появления новых особей за счёт слияния специализированных половых клеток (гамет), n->2n с образованием зиготы. (в случае одноклеточных эукариот – с участием половых ядер). 3
5. СОМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ • Соматические клетки – это все клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет. • В соматических клетках животных каждая хромосома имеет гомологичную пару. Такой набор хромосом называется диплоидным, и обозначается 2n 5
6. ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ (ГАМЕТЫ) • Это клетки, участвующие в половом размножении, формирующие зиготу путём слияния в половом процессе • В половых клетках животных хромосомы не имеют гомологичных пар. Такой набор хромосом называется гаплоидным, и обозначается n • В процессе эволюции реализуется тенденция к переходу от изогамии (одинаковых гамет) к анизогамии (гетерогамии и оогамии). При этому мужские гаметы всегда меньше женских, называются они, соответственно, микро-и макрогаметами 6
7. КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ • Это период существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или гибели. 7
8. МИТОЗ. ФАЗЫ МИТОЗА, ПОВЕДЕНИЕ ХРОМОСОМ В МИТОЗЕ • Митоз - непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ воспроизведения эукариотических клеток. • Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений • 2n4c->2n2c • Профаза 2n4c->Метафаза 2n4c->Анафаза 4n4c- >Телофаза 2n2c 8
9. МЕЙОЗ. ПОВЕДЕНИЕ ХРОМОСОМ В МЕЙОЗЕ • Мейоз - редукционное деление, клетки — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. • Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз происходит в половых клетках и связан с образованием гамет. • 1) 2n4c->1n2c; 2) 1n2c->1n1c 9
10. КОНЪЮГАЦИЯ, КРОССИНГОВЕР И РЕКОМБИНАЦИЯ • Конъюгация – процесс слияния гомологичных хромосом в профазе-I мейоза • Кроссинговер - взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом в профазе-I мейоза • Рекомбинация - перераспределение генетического материала (ДНК или РНК) путём разрыва и соединения разных молекул, приводящее к появлению новых комбинаций генов или других нуклеотидных последовательностей. 10
11. АМИТОЗ • Это прямое деление ядра, без спирализации хромосом, без веретена деления. В результате амитоза наследственная информация распределяется неравномерно. • Характерен для стареющих или патологически измененных клеток, часто - обреченных на гибель (клетки зародышевых оболочек млекопитающих, опухолевые клетки) 11
12. А ЧТО У ПРОКАРИОТ? 12 • Кольцевидная молекула ДНК прокариот называется нуклеоидом • Линейные молекулы ДНК эукариот называются хромосомами • НЕТ ни митоза, ни мейоза! Есть бинарное деление
13. ГАМЕТОГЕНЕЗ • Гаметогенез – процесс образования и созревания половых клеток (гамет). У высших организмов (животных, растений) происходит в специализированных органах. 13
14. СПЕРМАТОГЕНЕЗ И ООГЕНЕЗ 14
15. МУЖСКАЯ И ЖЕНСКАЯ ПОЛОВАЯ СИСТЕМА 15
16. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ • Оплодотворение – процесс слияния мужской и женской гамет с образованием зиготы • Условия оплодотворения – 1) одновременное образование гамет, 2) своевременная доставка мужских гамет к женским, 3) биологическая совместимость двух половых клеток • Биологическое значение оплодотворения: 1) восстановление диплоидного набора хромосом, 2) обеспечение разнообразия 3) перемешивание аллелей обусловливает генетическую устойчивость вида
17. ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЖИВОТНЫХ • Внешнее – гаметы сливаются вне половой системы самки (низшие организмы – рыбы, земноводные) • Внутреннее – половые клетки сливаются внутри организма самки, внутри её половых путей (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) • Смысл понятен: эволюционная тенденция – уменьшение количества потомства за счёт увеличения заботы о нём.
18. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ • Цитоплазма яйцеклетки дифференцирована на зоны ещё до оплодотворения; у морского ежа (классический объект эмбриологии) – анимальный полюс, вегетативный полюс и пигментный поясок • Внешняя оболочка цитоплазмы – кортикальный слой. Он играет решающую роль в проникновении сперматозоида, и только одного (моноспермия)
19. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ • Оплодотворение у человека происходит на середине фаллопиевой трубы, и только тогда яйцеклетка заканчивает мейоз • Оплодотворению способствует акросомальная реакция • Сразу после проникновения сперматозоида происходит кортикальная реакция, предотвращающая полиспермию • Танец пронуклеусов – перед их слиянием • Почти сразу же происходит первое деление дробления
20. ОНТОГЕНЕЗ И ПРИСУЩИЕ ЕМУ ЗАКОНОМЕРНОСТИ • Онтогенез – индивидуальное развитие организма, которое начинается с одной клетки – зиготы. Таким образом, онтогенез начинается от момента оплодотворения, и заканчивается смертью организма. • Подразделяется на эмбриональный и постэмбриональный периоды • Постэмбриональный делится на дорепродуктивный, репродуктивный, пострепродуктивный периоды Онтогенез Внутриутробный период (Пренатальный) Эмбриональная фаза (0-3 мес) Фетальная фаза (3мес. - рождение) Внеутробный период (Постнатальный)
21. ЭМБРИОГЕНЕЗ (ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД) • Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. У большинства позвоночных он включает следующие стадии (фазы): • Дробления • Гаструляции • Нейруляции • Гистогенеза и органогенеза. • Зигота-> Дробление->Морула-> Бластула-> Гаструла- > Нейрула-> Обособление тканей и органов (гистогенез и органогенез)-> Плодный период
22. ЗАРОДЫШЕВЫЕ ЛИСТКИ • Эктодерма - > нервная система, органы чувств, внешние покровы организма, передняя и задняя кишка • Энтодерма – хорда, кишечник, печень, поджелудочная железа, желудок, дыхательная система • Мезодерма – соединительная ткань: кровеносная система, опорно-двигательный аппарат (кости, мышцы, сухожилия, связки, фасции, хрящи), выделительная и половая системы • Гомология зародышевых листков (формирование одних и тех же органов и тканей из одинаковых зародышевых листков) – одно из доказательств единого происхождения животного мира.
23. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ • Последовательность стадий развития, через которые проходят представители вида от зиготы одного поколения до зиготы следующего. • Простые/сложные жизненные циклы Простые жц Сложные жц Все последующие поколения не отличаются друг от друга Чередование поколений (полового и бесполого, полового и партеногенетического) • Одноклеточные животные • Одноклеточные водоросли • Животные с прямым типом развития • Многоклеточные водоросли • Высшие растения • Насекомые • Земноводные
24. СЛОЖНЫЕ ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ
26. РАЗВИТИЕ ЖИВОТНЫХ Прямое Непрямое • Рождающийся организм похож на взрослый организм • Отличие – в пропорциях тела • Примитивные формы нервной деятельности • Некоторые органы недоразвиты (половые) • Сходная среда обитания • Имеется личинка, отличная от взрослого организма по внешним признакам, характеру питания и движения • Личинки ведут самостоятельный образ жизни • Личинки и взрослые особи живут в разных средах обитания Представители: круглые черви, малощетинковые черви, пиявки, пауки, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. *Такой вид развития характерен для видов, яйцеклетки которых богаты желтком, кроме млекопитающих Представители: кишечнополостные, плоские черви, многощетинковые черви, ракообразные, насекомые, земноводные Метаморфоз – относительно быстрое превращение личинки во взрослую особь, протекает с заменой личиночных органов на структуры, свойственные половозрелым особям.
27. Два вида непрямого развития – с полным и неполным превращением
28. ЗНАЧЕНИЕ НЕПРЯМОГО РАЗВИТИЯ • Способствует распространению вида, особенно – если взрослые формы ведут прикреплённый образ жизни (у морских беспозвоночных) • Ослабление внутривидовой борьбы за счёт освоения разных экологических ниш • Зимующие личинки – приспособление к неблагоприятным условиям среды • Редко – размножение на личиночной стадии • Актуально для паразитов
29. ОТРЯДЫ НАСЕКОМЫХ С НЕПОЛНЫМ И ПОЛНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ (БЕЗ МЕТАМОРФОЗА/С МЕТАМОРФОЗОМ) Неполное (без метаморфоза) отряд Прямокрылые (саранча, кузнечики, сверчки, медведки); отряд Равнокрылые (тли, медяницы); отряд Полужесткокрылые (клопы, водомерки, гладыши); отряд Вши (вши); отряд Тараканы (тараканы); отряд Стрекозы (коромысла, красотки, лютки) Отряд богомоловые Полное (с метаморфозом) отряд Жесткокрылые (жуки); отряд Чешуекрылые (бабочки); отряд Двукрылые (мухи, комары); отряд Перепончатокрылые (пчелы, осы, шмели, наездники, муравьи). Отряд блохи
30. РАЗВИТИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК У РАСТЕНИЙ • Мейоз у высших растений присутствует на этапе спорогенеза. Соответственно, формирование мужского гаметофита начинается с процесса микроспорогенеза в пыльнике, а женского – с макроспорогенеза в семязачатке. • После мейоза образуются по 4 микро- и мегаспоры, соответственно, но 3 из 4 мегаспор дегенерируют, а одна мегаспора развивается в зародышевый мешок. 30
31. РАЗВИТИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК У РАСТЕНИЙ • Гаметогенез у растений, напротив, происходит с помощью митоза. • Микрогаметогенез – это 2 последовательных митотических деления, в результате которых образуется трёхклеточный зрелый мужской гаметофит, несущий 2 генеративных клетки – спермия, и одну вегетативную клетку – пыльцевой трубки • Макрогаметогенез - это 3 последовательных митотических деления, в результате которых образуется 8-ядерный, 7-клеточный зародышевый мешок: 1 яйцеклетка, 2 клетки-синергиды, 3 клетки-антиподы, и центральная двухъядерная клетка. 31
32. ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ • Навашин, 1898 г – открыл двойное оплодотворение у цветковых растений 32
33. ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ 33
34. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ – СВОЙСТВА ОРГАНИЗМОВ • Изменчивость – общее свойство организмов обладать различиями и приобретать их в пределах одного вида • Наследственность - способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. • Вид – генетически закрытая система • Наследственность и изменчивость обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежат в основе эволюции живой природы • Наследственность и изменчивость изучаются генетикой
36. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ (ДАРВИН) Наследственная (генотипическая) Ненаследственная (фенотипическая = модификационная) • Комбинативная – новые комбинации генов у потомства; изменения - рекомбинации • Наследственная (мутационная, генотипическая); изменения - мутации Изменения - модификации
37. МУТАЦИЯ • Мутация (Гуго де Фриз) – стойкое изменение генома (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) • Мутагенез – процесс возникновения мутаций • Мутации возникают в ДНК • Мутации возникают внезапно, скачкообразно, под действием внутренних или внешних факторов • Это относительно редкие события (каждый ген ~1/10-6 человек) • Мутации наследуются, то есть устойчиво передаются из поколения в поколение (клеток) • Мутации ненаправленны и могут возникать повторно
38. МУТАЦИОННАЯ ТЕОРИЯ • Мутации – это дискретные, редкие, случайные наследственные изменения • Мутации – это качественные изменения, которые возникают ненаправленно (спонтанно) и не образуют непрерывных рядов изменчивости (в отличие от модификаций) • Мутации чаще бывают рецессивными (проявляются в фенотипе только в гомозиготном состоянии) • Мутации чаще бывают вредными, редко – нейтральными или полезными • Одни и те же мутации в определённых условиях могут возникать неоднократно, накапливаясь в генофонде популяций
39. ДОМАШНЯЯ РАБОТА • 2056013 – Размножение (17-23)
40. СРАВНЕНИЕ ПОЛОВОГО И БЕСПОЛОГО РАЗМНОЖЕНИЯ Признак Половое размножение Бесполое размножение Участвующие клетки Гаметы Соматические клетки Потомство Генетически отличается от родителей Генетически однородно (клоны) Механизм Мейоз (у животных!) Митоз Увеличение численности Медленно Быстро Организмы по наличию гамет: Раздельнополые – мужские и женские особи, либо обоеполые (гермафродиты)