A mitózis biológiai jelentése az. Mi a mitózis biológiai jelentősége

Egy sejt életciklusa. A pro- és eukarióta sejtek osztódása

A sejtelmélet legfontosabb álláspontja szerint az új sejtek a tenyésztés(önreprodukció) korábbi, köszönhetően osztály eredeti cella. Így egyetlen zigótából (megtermékenyített tojásból) kiinduló egymást követő osztódások eredményeként hatalmas számú sejt keletkezik, amelyek egy többsejtű szervezetet alkotnak.

Amikor a sejtek szaporodnak, az örökletes információk számos generációban (és az ivartalan szaporodás során élő szervezetekben) megmaradnak. Ezt elsősorban a genetikai anyag megkétszerezése biztosítja, hiszen DNS molekulák- megy neki replikáció. A megkettőzött DNS ezután egyenlően oszlik el (a sejtosztódás során) a két leánysejt között.

Prokarióta sejt osztódása. A prokarióta sejt önreprodukcióját a egyszerű felosztás(lásd 1. ábra).

Rizs. egy. D osztály bakteriális sejt. A DNS megkettőződik és két leánysejtté válik szét

Ez a folyamat a DNS replikációjával kezdődik. Ez utóbbiak két leánymolekulája kapcsolódik a plazmalemmához, és a membrán gyorsan növekedni kezd a kapcsolódási pontjaik között. Ennek eredményeként két leány-DNS-molekula mechanikus „széthúzása” következik be a sejt ellentétes pólusaira. Ezt követően az anyasejt két azonos DNS-molekulával rendelkező leánysejtre oszlik.

az eukarióta sejtek osztódása. Genetikai információikat a sejtmag kromoszómái tartalmazzák, amelyek száma elérheti a jelentős számot is, ezért az ezt megelőzően megduplázódott kromoszómák egyenletes és pontos eloszlását a leánysejtek között egy speciális berendezés biztosítja - orsóhasadás. Mikrotubulusok által alkotott filamentumokból áll. Egy speciális organellum vesz részt az osztódási orsó kialakításában - sejtközpont.

Az eukarióta sejtek osztódásának fő módja az mitózis. Ennek eredményeként nemi sejtek képződnek meiózis.

Egy sejt életében két periódus különböztethető meg: osztódását megelőzi interfázis, majd a tényleges mitózis. Az interfázisos időszakban a sejt növekszik, megnövekszik benne az organellumok száma, eléri az érettséget és felkészül az osztódásra - DNS-replikáció (duplázódás) történik.

Azon szakaszok összességét, amelyeken a sejt a keletkezés pillanatától (az eredeti, anyai osztódás folyamatában) a saját osztódásáig két új sejt képződésével megy át az ún. élet (sejt) ciklus. A sejt életciklusa tükrözi az összes rendszeres szerkezeti és funkcionális változást, amely a sejtben az idő múlásával bekövetkezik. A sejt életciklusa tehát a sejt létezésének ideje az anyasejt osztódásával kialakuló pillanattól a saját osztódásáig vagy természetes haláláig.

Sejtek összetett szervezet(például ember) egy sejt életciklusa eltérő lehet. nagyon speciális sejtek (eritrociták, idegsejtek, harántcsíkolt izomsejtek) nem szaporodnak. Életciklusuk a születésből, a tervezett funkciók ellátásából, a halálból áll.

Mitózis, fázisai, biológiai jelentősége

A mitózis fő szakaszai.

1.Az anyasejt genetikai információinak reduplikációja (önkettőzése) és egyenletes eloszlása ​​a leánysejtek között. Ez a kromoszómák szerkezetében és morfológiájában bekövetkező változásokkal jár együtt, amelyekben az eukarióta sejt információinak több mint 90%-a koncentrálódik.

2. A mitotikus ciklus négy egymást követő periódusból áll: preszintetikus G1, szintetikus S, posztszintetikus G2 és a tulajdonképpeni mitózis. Ezek alkotják az autokatalitikus interfázist (előkészítő időszak).

Fázisok sejtciklus:

interfázis:

Közvetlenül a sejtosztódás után a DNS-szintézis még nem megy végbe. A sejt aktívan növekszik, tárolja az osztódáshoz szükséges anyagokat: fehérjéket, RNS-t, ATP-molekulákat. A mitokondriumok és a kloroplasztiszok osztódnak. Az interfázisos cella szervezetének jellemzői az előző felosztás után visszaállnak;

Ezután a genetikai anyag DNS-replikációval megkettőződik, amikor a DNS-molekula kettős hélixe két szálra válik szét, és mindegyiken egy komplementer szál szintetizálódik.

Ennek eredményeként két egyforma DNS kettős hélix képződik, amelyek mindegyike egy új és egy régi DNS-szálból áll. Az örökítőanyag mennyisége megduplázódik. Ezenkívül az RNS és a fehérjék szintézise folytatódik.

mitózis

Ezt maga a mitózis követi, amely négy fázisból áll. A felosztási folyamat több egymást követő fázisból áll, és egy ciklus. Időtartama változó, és a legtöbb sejtben 10 és 50 óra között mozog.

a mitózis szakaszai.

A mitózis folyamata általában négy fő fázisra oszlik:

profázis, metafázis, anafázisés telofázis(1–3. kép). Mivel folyamatos, a fázisváltás zökkenőmentesen megy végbe - az egyik észrevétlenül átmegy a másikba.

profázisban a mag térfogata megnő, a kromatin spiralizációja miatt kromoszómák képződnek. A profázis végére minden kromoszóma két kromatidából áll. Fokozatosan feloldódnak a sejtmagok és a nukleáris membrán, és a kromoszómák véletlenszerűen helyezkednek el a sejt citoplazmájában. A centriolok a sejt pólusai felé mozognak. Kialakul egy osztódási orsó, melynek fonalainak egy része pólusról pólusra halad, egy része pedig a kromoszómák centromereihez kapcsolódik. A sejt genetikai anyag tartalma változatlan marad (2n4c).

Rizs. egy.A hagyma gyökérsejtek mitózisának diagramja

Rizs. 2.A hagyma gyökérsejtek mitózisának sémája: 1 - interfázis; 2,3 - profázis; 4 - metafázis; 5,6 - anafázis; 7,8 - telofázis; 9 - két sejt kialakulása

Rizs. 3.Mitózis a hagyma gyökér hegyének sejtjeiben: a- interfázis; b- profázis; ban ben- metafázis; G- anafázis; l, e- korai és késői telofázis

Metafázisban A kromoszómák maximális spiralizációt érnek el, és rendezetten helyezkednek el a sejt egyenlítőjén, így számlálásuk és vizsgálatuk ebben az időszakban történik. A genetikai anyag tartalma nem változik (2n4c).

anafázisban minden kromoszóma két kromatidára "hasad", amelyeket innentől kezdve leánykromoszómáknak nevezünk. A centromerekhez kapcsolódó orsórostok összehúzódnak, és a kromatidákat (leánykromoszómákat) a sejt ellentétes pólusaira húzzák. A sejt genetikai anyag tartalmát minden póluson diploid kromoszómakészlet képviseli, de minden kromoszóma egy kromatidot (4n4c) tartalmaz.

telofázisban a pólusokon elhelyezkedő kromoszómák despiralizálódnak és rosszul láthatóvá válnak. A kromoszómák körül minden póluson a citoplazma membránszerkezeteiből nukleáris membrán alakul ki, a magokban pedig nukleolusok. Az osztódás orsója megsemmisül. Ugyanakkor a citoplazma osztódik. A leánysejtek egy diploid kromoszómakészlettel rendelkeznek, amelyek mindegyike egy kromatidból (2n2c) áll.

A mitózis atipikus formái

Nak nek atipikus formák mitózisok közé tartozik az amitózis, az endomitózis, a polythenia.

1. Az amitózis a mag közvetlen osztódása. Ugyanakkor a sejtmag morfológiája megmarad, a mag és a magmembrán látható. A kromoszómák nem láthatók, egyenletes eloszlásuk nem következik be. A sejtmag mitotikus apparátus (mikrotubulusok, centriolák, strukturált kromoszómák rendszere) kialakulása nélkül két viszonylag egyenlő részre oszlik. Ha az osztódás egyidejűleg véget ér, egy binukleáris sejt jelenik meg. De néha a citoplazma is csipkés.

Ez a fajta osztódás néhány differenciált szövetben (a vázizomsejtekben, a bőrben, kötőszöveti), valamint kórosan megváltozott szövetekben. Amitózis soha nem fordul elő olyan sejtekben, amelyeknek meg kell őrizniük a teljes genetikai információt – megtermékenyített petékben, normálisan fejlődő embrió sejtjeiben. Ez az osztódási módszer nem tekinthető az eukarióta sejtek reprodukciójának teljes értékű módjának.

2. Endomitózis. Az ilyen típusú osztódásnál a DNS-replikáció után a kromoszómák nem válnak szét két leánykromatidára. Ez a kromoszómák számának növekedéséhez vezet egy sejtben, néha tízszeresére a diploid halmazhoz képest. Így keletkeznek a poliploid sejtek. Normális esetben ez a folyamat intenzíven működő szövetekben játszódik le, például a májban, ahol nagyon gyakoriak a poliploid sejtek. Genetikai szempontból azonban az endomitózis egy genomi szomatikus mutáció.

3. Polythenia. A kromoszómák DNS-tartalma (kromonémák) többszörösen megnövekszik anélkül, hogy maguk a kromoszómák tartalma növekedne. Ugyanakkor a kromonémák száma elérheti az 1000-et vagy még többet is, miközben a kromoszómák gigantikussá válnak. A polythenia során a mitotikus ciklus minden fázisa kiesik, kivéve az elsődleges DNS-szálak szaporodását. Ez a fajta osztódás figyelhető meg néhány nagyon speciális szövetben (májsejtek, a kétszárnyúak nyálmirigyeinek sejtjei). A Drosophila polilitikus kromoszómáit a kromoszómák génjeinek citológiai térképének elkészítésére használják.

A mitózis biológiai jelentősége.

Abból áll, hogy a mitózis biztosítja a tulajdonságok és tulajdonságok örökletes átvitelét számos sejtgenerációban egy többsejtű szervezet fejlődése során. A mitózis során a kromoszómák pontos és egyenletes eloszlása ​​miatt egyetlen szervezet minden sejtje genetikailag azonos.

Mitotikus felosztás sejtek állnak minden forma mögött aszexuális szaporodás egysejtű és többsejtű élőlényekben egyaránt. A mitózis okozza a létfontosságú tevékenység legfontosabb jelenségeit: a szövetek és szervek növekedését, fejlődését és helyreállítását, valamint az élőlények ivartalan szaporodását.

Sejtciklus. Mitózis

Az élet egyik legfontosabb tulajdonsága a biológiai rendszerek önreprodukciója, amely a sejtosztódáson alapul: „Nemcsak az öröklődés jelenségei, hanem maga az élet folytonossága is a sejtosztódástól függ” (E. Wilson). Az eukarióta sejtek osztódásának univerzális módja a közvetett osztódás vagy mitózis (az ógörög "mitos" szóból - egy szál). A mitózis biológiai jelentősége az öröklődő információ mennyiségének és minőségének megőrzésében rejlik.

A mitózis felfedezésének rövid története

A sejtosztódást (békatojások összezúzását) először Prevost és Dumas francia tudósok figyelték meg (1824). Ezt a folyamatot M. Rusconi olasz embriológus írta le részletesebben (1826). K. Baer (1845) írta le a maghasadás folyamatát a tengeri sünök tojásainak összetörésekor. Az algák sejtosztódásának első leírását B. Dumortier készítette (1832). A mitózis külön fázisait figyelte meg W. Hofmeister német botanikus (1849; a tradescantia filamentumának sejtjei), E. Russov orosz botanikus (1872; páfrányok, zsurló, liliomok spóráinak anyasejtjei) és I.D. Csisztyakov (1874; zsurló- és klubmoha spórái), A. Schneider német zoológus (1873; laposférgek tojásainak zúzása), E. Strasburger lengyel botanikus (1875; spirogyra, klubmoha, hagyma).

A mozgás folyamatainak jelzésére alkotórészei nucleus, W. Schleichner német hisztológus javasolta a kariokinézis kifejezést (1879), W. Flemming német hisztológus pedig a mitózis kifejezést (1878). Az 1880-as években A kromoszómák általános morfológiáját Hofmeister munkái írták le, de W. Waldeyer német hisztológus csak 1888-ban vezette be a kromoszóma kifejezést. A kromoszómák vezető szerepe az örökletes információk tárolásában, reprodukálásában és továbbításában csak a XX.

biológiai jelentősége

A mitózis folyamata biztosítja a kromoszómák szigorúan egyenletes eloszlását két leánymag között, így egy többsejtű szervezetben minden sejt pontosan azonos (számban és karakterben) kromoszómakészlettel rendelkezik. A kromoszómák DNS-ben kódolt genetikai információkat tartalmaznak, ezért egy szabályos, rendezett mitotikus folyamat biztosítja az összes információ teljes átvitelét az egyes leánymagokba; ennek eredményeképpen minden sejt rendelkezik minden olyan genetikai információval, amely a szervezet összes jellemzőjének kialakulásához szükséges. Ebből a szempontból világossá válik, hogy egy teljesen differenciált felnőtt növényből vett sejt miért képes megfelelő feltételeket egész növényké fejlődik. Leírtuk a mitózist diploid sejtben, de ez a folyamat hasonló módon megy végbe a haploid sejtekben, például a növények gametofita generációjának sejtjeiben.

Azok. A mitózis biológiai jelentősége abban rejlik, hogy a mitózis egy többsejtű szervezet fejlődése során számos sejtgenerációban biztosítja a tulajdonságok és tulajdonságok örökletes átvitelét. A mitózis során a kromoszómák pontos és egyenletes eloszlása ​​miatt egyetlen szervezet minden sejtje genetikailag azonos.

A mitotikus sejtosztódás az ivartalan szaporodás minden formájának hátterében áll mind az egysejtű, mind a többsejtű szervezetekben. A mitózis okozza a létfontosságú tevékenység legfontosabb jelenségeit: a szövetek és szervek növekedését, fejlődését és helyreállítását, valamint az élőlények ivartalan szaporodását.

Abból áll, hogy a mitózis biztosítja a tulajdonságok és tulajdonságok örökletes átvitelét számos sejtgenerációban egy többsejtű szervezet fejlődése során. A mitózis során a kromoszómák pontos és egyenletes eloszlása ​​miatt egyetlen szervezet minden sejtje genetikailag azonos.

A mitotikus sejtosztódás az ivartalan szaporodás minden formájának hátterében áll mind az egysejtű, mind a többsejtű szervezetekben. A mitózis okozza a létfontosságú tevékenység legfontosabb jelenségeit: a szövetek és szervek növekedését, fejlődését és helyreállítását, valamint az élőlények ivartalan szaporodását.

Minden fázisban bizonyos szerkezeti átalakulások mennek végbe.

Prophase a sejtmag és a citoplazma morfológiai változásai jellemzik. A sejtmagban a kromatin kondenzációja és a két kromoszómából álló kromoszómák kialakulása kromatidák, a nucleolus eltűnése, a karyolemma szétesése külön vezikulákra. A citoplazmában van kettőzés a centriolok (duplázódása) és a sejt ellentétes pólusaihoz való divergenciájuk, a mikrotubulusokból hasadási orsó kialakulása, a szemcsés endoplazmatikus retikulum reprodukciója, valamint a szabad és a kapcsolódó riboszómák számának csökkenése.

metafázisban fordul elő metafázislemez, vagy szülőcsillag kialakulása, a testvérkromatidák nem teljes elkülönülése egymástól.

Az anafázis jellemzi a kromatidák teljes izolálása (divergencia) és két egyenértékű diploid kromoszómakészlet kialakulása, a kromoszómakészletek divergenciája a mitotikus orsó pólusaihoz és maguk a pólusok divergenciája.

A telofázist jellemzi az egyes kromoszómakészletek kromoszómáinak dekondenzációja, vezikulákból magburok kialakítása, citotomia egy binukleáris sejt két független leánysejtté szűkítésével, nucleolus megjelenése a leánysejtek magjaiban.

A profázisban jól láthatóak a centriolok - a sejtközpontban található képződmények, amelyek szerepet játszanak az állatok leánykromoszómáinak felosztásában. (Emlékezzünk vissza, hogy a magasabb rendű növényekben nincsenek centriolok a kromoszómák osztódását szervező sejtközpontban.) A mitózist egy állati sejt példáján fogjuk megvizsgálni, mivel a centriolok jelenléte nyilvánvalóbbá teszi a sejtosztódás folyamatát. A centriolok osztódnak és a sejt különböző pólusaira térnek el. A centriolákból mikrotubulusok nyúlnak ki, amelyek a hasadási orsót alkotják, amely szabályozza a kromoszómák divergenciáját az osztódó sejt pólusaihoz.

A mitotikus kromoszómák morfológiáját legjobban a legnagyobb kondenzáció pillanatában, a metafázisban és az anafázis elején lehet tanulmányozni. A kromoszómák ebben az állapotban változó hosszúságú, meglehetősen állandó vastagságú rúd alakú struktúrák. A legtöbb kromoszóma könnyen megtalálja a zónát elsődleges szűkület(centromer), amely a kromoszómát két karra osztja (22. ábra). Az egyenlő vagy csaknem egyenlő karú kromoszómákat metacentrikusnak, az egyenlőtlen hosszúságúakat szubmetacentrikusnak nevezzük. A nagyon rövid, szinte észrevehetetlen második karral rendelkező, rúd alakú kromoszómákat akrocentrikusnak nevezik.

Az elsődleges szűkület régiójában található kinetochore. A sejtorsó mikrotubulusai ebből a zónából a mitózis során távoznak, ami a sejtosztódás során a kromoszómák mozgásához kapcsolódik. Néhány kromoszóma is rendelkezik másodlagos szűkületek, amely a kromoszóma egyik végének közelében található, és egy kis területet választ el - a kromoszóma műholdját. Másodlagos szűkületeket is neveznek nukleoláris szervezők(lásd az előző előadást), mivel a kromoszómák ezen részein képződik interfázisban a mag. Ezeken a helyeken lokalizálódik a riboszómális RNS szintéziséért felelős DNS.

A kromoszómák karjai véget érnek telomerek- végszakaszok. A kromoszómák telomer régióit az jellemzi, hogy nem tudnak más kromoszómákkal vagy azok fragmentumaival kapcsolódni és védő funkciót ellátni. A sejtosztódás minden egyes ciklusával a sejt telomerje lerövidül, mivel a DNS-polimeráz nem képes a DNS másolatát a legvégétől szintetizálni. Ezt a jelenséget terminális alulreplikációnak nevezik, és ez az egyik legfontosabb biológiai tényező öregedés. Speciális enzim telomeráz saját RNS-templátot használva befejezi a telomer ismétlődéseket és meghosszabbítja a telomereket. A legtöbb differenciált sejtben a telomeráz blokkolva van, de aktív az ős- és csírasejtekben.

Meiosis

A gametogenezis központi eseménye a sejtosztódás egy speciális formája - meiózis. A széles körben elterjedt mitózissal ellentétben, amely állandó diploid számú kromoszómát tart fenn a sejtekben, a meiózis haploid ivarsejtek képződéséhez vezet a diploid sejtekből. A későbbi megtermékenyítés során az ivarsejtek egy új generációs szervezetet alkotnak diploid kariotípussal ( ps + ps == 2n 2c). Ez a meiózis legfontosabb biológiai jelentősége, amely az evolúció során keletkezett és rögzült minden ivarosan szaporodó fajban (lásd 3.6.2.2. fejezet).

A meiózis két, gyorsan egymás után következő osztódásból áll, amelyek az érési időszakban következnek be. Ezeknél az osztódásoknál a DNS megkettőzését egyszer hajtják végre a növekedési időszak alatt. A meiózis második felosztása szinte azonnal követi az elsőt, így az örökítőanyag nem szintetizálódik a köztük lévő intervallumban (5.5. ábra).

Az első meiotikus felosztást redukciósnak nevezzük. mivel diploid sejtek képződéséhez vezet (2 P 2Val vel) haploid sejtek P 2Val vel. Ezt az eredményt a meiózis első osztódása profázisának jellemzői biztosítják. A meiózis I. profázisában, akárcsak a közönséges mitózisban, a genetikai anyag tömör összerakódása (kromoszómaspiralizáció) figyelhető meg. Ugyanakkor olyan esemény következik be, amely a mitózisban hiányzik: homológ kromoszómák konjugálnak egymással, azaz. szorosan kapcsolódó területek.

A konjugáció eredményeként kromoszómapárok jönnek létre, ill bivalensek, szám P. Mivel minden meiózisba belépő kromoszóma két kromatidából áll, a kétértékű kromatid négy kromatidot tartalmaz. A genetikai anyag képlete az I. profázisban 2 marad n 4c. A profázis végére a kétértékű kromoszómák, erősen spirálisan, lerövidülnek. Akárcsak a mitózisban, a meiózis I. fázisában is megindul az osztódási orsó kialakulása, melynek segítségével a kromoszómaanyag eloszlik a leánysejtek között (5.5. ábra).

Rizs. 5.5. meiózis szakaszai

Az apai kromoszómák feketével, az anyai kromoszómák festetlenek. Az ábrán nem látható az I. metafázis, amelyben a bivalensek a hasadási orsó egyenlítőjének síkjában helyezkednek el, és az I. telofázis, amely gyorsan átmegy a II.

A meiózis I. profázisában lezajló folyamatok és annak eredményeit meghatározó folyamatok ennek az osztódási fázisnak a mitózishoz képest hosszabb lefolyását idézik elő, és lehetővé teszik több szakasz elkülönítését azon belül (5.5. ábra).

Leptotena - a meiózis I. profázisának legkorábbi stádiuma, amelyben a kromoszómák spiralizálódása indul meg, és mikroszkóp alatt hosszú és vékony szálakként válnak láthatóvá. Zygoten homológ kromoszómák konjugációjának kezdete jellemzi, amelyeket a szinaptonemális komplex kétértékűvé egyesít (5.6. ábra). Pachytene - az a szakasz, amelyben a kromoszómák folyamatban lévő spiralizációja és rövidülésük hátterében a homológ kromoszómák között, átkelés - keresztbe a megfelelő szakaszok cseréjével. Diploten A homológ kromoszómák közötti taszító erők megjelenése jellemzi, amelyek elsősorban a centromerek régiójában kezdenek eltávolodni egymástól, de a múlt áthaladó régióiban kapcsolatban maradnak. chiazmus(5.7. ábra).

Diakinézis - a meiózis I. profázisának utolsó szakasza, amelyben a homológ kromoszómák csak a kiazmus különálló pontjain tartják együtt. A bivalensek gyűrűk, keresztek, nyolcasok stb. bizarr alakját veszik fel. (5.8. ábra).

Így a homológ kromoszómák között fellépő taszító erők ellenére a bivalensek végső megsemmisülése nem következik be az I. profázisban. A meiózis jellemzője az oogenezisben egy speciális szakasz jelenléte - diktatúra, hiányzik a spermatogenezisből. Ebben a szakaszban, amelyet az emberben még az embriogenezis során is elérnek, a kromoszómák egy speciális morfológiai forma"lámpakefék", állítsanak le minden további szerkezeti változtatást sok évre. A női test elérésekor reproduktív kor Az agyalapi mirigy luteinizáló hormonjának hatására általában egy petesejtek havonta megújítják a meiózist.

NÁL NÉL metafázis I a meiózis befejezi a hasadási orsó kialakulását. Filamentumai a bivalensekben egyesült kromoszómák centromereihez kapcsolódnak oly módon, hogy mindegyik centromerből csak egy filamentum jut el az orsó egyik pólusához. Ennek eredményeként a homológ kromoszómák centromereihez kapcsolódó szálak, amelyek különböző pólusok felé haladnak, kétértékűek az osztóorsó egyenlítőjének síkjában.

NÁL NÉL anafázis I A meiózis gyengíti a bivalensekben lévő homológ kromoszómák közötti kötéseket, és ezek távolodnak egymástól, és az osztódási orsó különböző pólusai felé haladnak. Ebben az esetben két kromatidából álló haploid kromoszómakészlet indul el minden pólushoz (lásd 5.5. ábra).

NÁL NÉL telofázis Az I. meiózisban az orsó pólusain egyetlen, haploid kromoszómakészlet áll össze, amelyek mindegyike kétszeres mennyiségű DNS-t tartalmaz.

A létrejövő leánysejtek genetikai anyagának képlete megfelel P 2Val vel.

Második meiotikus (egyenlítő) osztály olyan sejtek kialakulásához vezet, amelyekben a kromoszómák genetikai anyagtartalma megfelel az egyszálú szerkezetüknek ps(lásd az 5.5. ábrát). Ez az osztódás mitózisként megy végbe, csak a bejutott sejtek hordoznak haploid kromoszómakészletet. Az ilyen osztódás során az anyai kétszálú kromoszómák felhasadnak, egyszálú leánykromoszómákat képeznek.

A meiózis egyik fő feladata az egyszálú kromoszómák haploid készletével rendelkező sejtek létrehozása - A két egymást követő meiotikus osztódás egyetlen DNS-replikációja, valamint az első meiotikus osztódás kezdetén kialakuló homológ kromoszómapárok és azok leánysejtekké való további divergenciája miatt érhető el.

Ugyanilyen fontos következményt adnak a redukciós felosztásban lezajló folyamatok is - az ivarsejtek genetikai sokfélesége, a test alkotja. Ilyen folyamatok közé tartozik keresztezés, homológ kromoszómák szegregációja különböző ivarsejtekreés a bivalensek független viselkedése az első meiotikus osztódásban(Lásd a 3.6.2.3. szakaszt).

Átkelés apai és anyai allélek rekombinációját biztosítja kapcsolódási csoportokban (lásd 3.72. ábra). Tekintettel arra, hogy a kromoszómák kereszteződése különböző területeken történhet, a keresztezés minden esetben eltérő mennyiségű genetikai anyag cseréjéhez vezet. Figyelembe kell venni azt is, hogy két kromatid között több keresztezés is előfordulhat (5.9. ábra) és kettőnél több bivalens kromatid is részt vehet a cserében (5.10. ábra). A keresztezés megjegyzett jellemzői ezt a folyamatot az allélok rekombinációjának hatékony mechanizmusává teszik.

A homológ kromoszómák szegregációja különböző ivarsejtekre heterozigótaság esetén olyan ivarsejtek képződéséhez vezet, amelyek az egyes gének alléljaiban különböznek egymástól (lásd 3.74. ábra).

A bivalensek véletlenszerű elrendezése a hasadási orsó egyenlítőjének síkjában és az azt követő divergenciájuk az I. anafázisban A meiosis biztosítja a szülői kapcsolódási csoportok rekombinációját az ivarsejtek haploid halmazában (lásd 3.75. ábra).

25-ös válasz! A szövetek mint sejtrendszerek és származékaik az élők szerveződésének egyik hierarchikus szintje. A sejtek, mint a szövetek vezető elemei. Nem sejtes struktúrák - szimplasztok és intercelluláris anyagok, mint sejtek származékai. Syncytia. A sejtpopulációk fogalma. Differentons. A szövetek eredetének és fejlődésének mintái, A. A. Zavarzin párhuzamosságelmélete és N. G. Khlopin divergens evolúciója, szintézise a tudomány jelenlegi fejlettségi szintjén.

A szövet sejtek és nem sejtes struktúrák történetileg (filogenetikailag) kialakult rendszere, amelynek közös szerkezete, esetenként eredete is van, és bizonyos funkciók ellátására specializálódott. A szövet az élő anyag szerveződésének új (a sejtek utáni) szintje.

A szövet szerkezeti összetevői: sejtek, sejtszármazékok, sejtközi anyag.

Hozzáadás dátuma: 2015-05-19 | Megtekintések: 690 | szerzői jogok megsértése

Minden szomatikus sejt egy meghatározott életcikluson megy keresztül, beleértve a két szomatikus sejtre való osztódást is. Ez az osztódás - mitózis - egy bizonyos sorrend szerint megy végbe, aminek biológiai jelentése az, hogy a leánysejtek mindegyike pontosan ugyanazt a kettős kromoszómakészletet kapja, mint a szülősejt. A mitózis nem okoz változást az örökletes információban, és mindkét leánysejt azonos a szülősejttel. A mitózis megkezdése előtt a sejt DNS-e megkétszereződik. Minden kromoszóma két azonos kromatidából áll, amelyek a leánysejtek kromoszómái lesznek. A mitózis négy egymást követő fázisból áll - profázisból, metafázisból, telofázisból. Profázisban a kromoszómák jól láthatóvá válnak (festéskor). A sejtmag membránja felbomlik, a kromoszómák szabadon helyezkednek el a sejt citoplazmájában. Az állatok és az alacsonyabb rendű növények sejtjeiben a sejt centrioljai. Az állatok és az alsóbbrendű növények sejtjeiben a centriolák (a sejtosztódást szabályozó organellumok) a sejt pólusai felé térnek el. A pólusok közötti centriolokból orsószálak nyúlnak ki, biztosítva a kromoszómák pólusok felé való divergenciáját. A metafázisban a kromoszómák a sejt egyenlítője mentén helyezkednek el. Az anafázisban a kretin filamentumok elkezdik az egyes kromoszómák kromatidjait a sejt ellentétes pólusaira húzni. Az elválasztott kromatidák (ma kromoszómák) a pólusokon gyűlnek össze. A mitózist befejező telofázisban a pólusok felé szétvált kromoszómák ismét rosszul láthatóvá válnak. Az orsó menetei megsemmisülnek. Két új mag képződik a kromoszómák körül. A sejt közepén egy szűkület jelenik meg, amely a sejtet felére, két új sejtre osztja. A mitózis viszonylag rövid ideig - általában fél órától három óráig - tart.

2. Minek köszönhető, hogy az ivartalan szaporodás során generációkon keresztül megmarad a diploid kromoszómakészlet?

Az ivartalan szaporodás során egy diploid kromoszómakészlet megmarad, az ivartalan szaporodás ivarsejtek (ivarsejtek) képződése nélkül megy végbe, és ebben csak egy egyed vesz részt, amely osztódik, rügyez, vagy spórákat képez.

3. Histo- és ortogonézis

Az organogenezis (szervből és ... genezisből) az állatoknál a szervek kialakulása és fejlődése. Létezik az embriológia és fejlődésbiológia által vizsgált ontogenetikai organogenezis, valamint az összehasonlító anatómia által vizsgált filogenetikai organogenezis. E tudományágak feladata az organogenezis folyamatok lefolyásának leírása és elemzése mellett ezen folyamatok feltárása és oksági magyarázata a filogenezisben és az ontogenezisben. Összehasonlító anatómia figyelembe veszi az új szervek megjelenését, átalakulását, osztódását, fokozatos fejlődését és redukcióját, kezdetleges folyamatait stb. A szervek formafejlődésének vizsgálata a funkciójukkal összefüggésben a filogenetikai organogenezis főbb mintázatainak felfedezéséhez vezetett. Ezek a differenciálás és az integráció elvei, valamint a funkciók változása, mint vezérelv a szervek filogenetikai átalakulásában. Az ontogenetikai organogenezis bizonyos mértékig megismétli a filogenetikai organogenezist. Az első során a szervek következetes differenciálását, integrációját, valamint egyenetlen növekedésés a sejtanyag aktív mozgása. Az ontogenetikai organogenezis ok-okozati vizsgálata a pontos vizsgálathoz rendelkezésre áll, különösen a kísérleti módszer alkalmazásának lehetősége miatt.

A növényekben az "organogenezis" kifejezés általában a fő szervek (gyökér, szár, levelek, virágok) kialakulását és fejlődését jelenti az ontogenezis folyamatában egy bőségesen differenciált szövet területéről - a merisztémáról.

A hisztogenezis az állati szervezetekben természetesen előforduló folyamatok összessége, amelyek biztosítják a különböző szervekben sajátos tulajdonságaikkal rendelkező szövetek kialakulását, létezését és helyreállítását.

A hisztogenezis (a görög histos szóból - szövet és ... genezis), szövetfejlődés, természetben előforduló folyamatok összessége, amelyek biztosítják az állati szervezetek szöveteinek megjelenését, létezését és helyreállítását sajátos tulajdonságaikkal a különböző szervekben. G. különböző szövetek és mintáinak tanulmányozása – a szövettan egyik legfontosabb feladata. A "hisztogenezis" kifejezést az ontogenezisben lévő szövetek fejlődésére használják. A hisztogenezis mintázatai azonban nem tekinthetők a szövetek evolúciós fejlődésétől (filogisztogenezis) elszigetelten. A hisztogenezis a legtöbbtől való kiinduláson alapul korai szakaszaiban embriogenezis celluláris differenciálódás - növekvő morfo-funkcionális különbségek kialakulása a specializált sejtek között. Ez egy összetett molekuláris genetikai folyamat, amely a sejtben a fehérjeszintézis sajátosságait meghatározó gének aktivitásának rendszeres aktiválását jelenti. A sejtek szaporodása, kölcsönös mozgása és egyéb folyamatok embrionális rudimentumok kialakulásához vezetnek, amelyek az embrió testében rendszeresen elhelyezkedő sejtcsoportok. Az embrionális rudimentumok szöveti differenciálódása következtében a szövetek egész változatossága keletkezik. különféle szervek test. A posztembrionális időszakban a G. folyamatait 3 fő típusra osztják: olyan szövetekben, amelyek sejtjei nem szaporodnak (például idegszövet); olyan szövetekben, amelyek sejtjeinek szaporodása főként a szerv növekedésével kapcsolatos (például az emésztőmirigyek parenchimájában, vesékben); olyan szövetekben, amelyeket állandó sejtmegújulás jellemez (például hematopoietikus szövet, sok integumentáris hám). A bizonyos hisztogenezist végző sejtek összessége több egymást követő csoportra (alapokra) oszlik: olyan ősi sejtek alapjára, amelyek képesek differenciálódni és a saját fajtájuk elvesztését pótolni; differenciálódó és szaporodásra képes progenitor sejtek alapja; érett sejtek alapja, amelyek befejezték a differenciálódást. A sérült vagy részlegesen elveszett szövetek sérülések utáni helyreállítása az úgynevezett reparatív hisztogenezis révén történik. Patológiás körülmények között a hisztogenezis folyamatai mélyreható minőségi változásokon mennek keresztül, és daganatos szövetek kialakulásához vezethetnek.

Az embrionális hisztogenezis az embrionális primordiumok rosszul differenciált sejtanyagából speciális szövetek megjelenésének folyamata, amely a szervezet embrionális fejlődése során megy végbe. Az embrionális rudimentumok az ontogenezisben lévő szövetek és szervek fejlődésének forrásai, amelyeket többé-kevésbé sok gyengén differenciált (nem specializált) sejtből álló csoportok képviselnek; sejtközi anyag kezdetlegesek nem rendelkeznek.

A hisztogenezist a sejtek szaporodása és növekedése kíséri, mozgásuk - vándorlásuk, a sejtek és származékaik differenciálódása, intercelluláris és szövetek közötti kölcsönhatások - összefüggések, sejthalál. Különböző szakaszokban egyéni fejlődés a felsorolt ​​komponensek egyike vagy másika elsőbbséget élvezhet.

A hisztogenetikai differenciálódás, a szöveti rudimentumok specializálódása és kialakulása során különféle fajták szövetek. Amikor a sejtek differenciálódnak az eredeti őssejttől, diferonok képződnek - egymást követő sejtsorok (stem differentons). A differenciák száma az egyes szövettípusokban eltérő lehet.

A hisztogenetikai folyamatok eredménye a fő szövetcsoportok - hám, vér és nyirok, kötőszövet, izom és ideg - kialakulása. Kialakulásuk az embrionális időszakban kezdődik és a születés után ér véget. A szövetek posztembrionális fejlődésének forrásai a nagy fejlődési potenciállal rendelkező ős- és félősejtek. Az őssejtektől való differenciálódás folyamatát részletesen tanulmányozták, példaként a vérsejtek felhasználásával.

4. A spermatogenezis és az oogenezis melyik szakaszában megy végbe a kromoszómák számának csökkenése és a haploid sejtek képződése?

Az oogenezisben jelentős sejtnövekedés figyelhető meg. Az érési időszak fő tartalma a meiózis, melynek eredményeként minden diploid prekurzor sejtből 4 haploid kromoszómakészlettel rendelkező sejt képződik. A spermatogenezis során ezek a sejtek azonos méretűek, később spermiumokká válnak, az oogenezis során pedig a meiózis a citoplazma egyenetlen osztódását biztosítja. Ennek eredményeként a négy haploid sejt közül csak az egyik válik megtermékenyítésre képes petesejtté, míg a másik három redukciós test, amely felesleges kromatint tartalmaz, és végül elhal. A haploiditás mellett a meiózis a csírasejtek minőségi sokféleségének kialakulásához is vezet. Az első meiotikus osztódás profázisában az apai és anyai eredetű homológ kromoszómák, spirálisan, megfelelő szakaszokkal (ún. konjugációval) közelednek egymáshoz, bivalenseket alkotva. Ebben az esetben az egyes kromatidák összefonódnak egymással, és hasonló területeken eltörhetnek.

Szaporodási fázis: a diploid sejtek ismétlődően osztódnak mitózissal. Az ivarmirigyekben a sejtek száma nő, ezeket oogoniának és spermatogóniának nevezik. Kromoszómakészlet 2n. A növekedési fázisban megtörténik a növekedésük, a keletkező sejteket I. rendű petesejteknek és I. rendű spermatocitáknak nevezzük. Az érési fázisban meiózis lép fel, az első meiotikus osztódás eredményeként 2. rendű gametociták (n2c kromoszómakészlet) képződnek, amelyek a második meiotikus osztódásba kerülnek, és haploid kromoszómakészlettel rendelkező sejtek (nc) alakulnak ki. Az ovogenezis ebben a szakaszban gyakorlatilag véget ér, és a spermatogenezis egy másik képződési fázist foglal magában, amely során a spermiumok képződnek.

A kromatidák integritásának helyreállítása során a homológ kromoszómák képesek kicserélni a megfelelő szakaszokat. Ezt a folyamatot keresztezésnek nevezik. Az első meiotikus osztódás anafázisában az anyai és az apai kromoszómák független divergenciája következik be a sejt pólusai felé,
ennek eredményeként a jövőbeli ivarsejtek haploid halmazában, különböző kombinációk anyai és apai kromoszómák. A gametogenezis utolsó periódusa (képződési periódus) csak a spermatogenezis során figyelhető meg, amely során a haploid sejtek - spermatidák - az érett spermiumokra jellemző szerkezeti jellemzőket szereznek.

5. Mekkora lehet a tojás?

A tojások mérete nagyon változó - több tíz mikrométertől több centiméterig (az emberi tojás körülbelül 100 mikron, a strucctojás, amelynek hossza körülbelül 155 mm héjjal együtt, szintén tojás). A petesejtnek számos membránja van a plazmamembrán tetején és tartalék tápanyagok. Az emlősöknél a tojásoknak fényes héja van, amelynek tetején sugárzó korona van - follikuláris sejtréteg.

6. Önmegtermékenyítés és partenogenezis

Az önmegtermékenyítés egy egyedben kialakult heteroszexuális vagy testvérmagok összeolvadása.

Autogámia, önmegtermékenyítés - autogámia vagy önmegtermékenyítés - - a szaporodás olyan fajtája, amelyben egy zigóta képződik két haploid sejtmag fúziója következtében ugyanazon organizmus (csillós) sejtjében, vagy ugyanazon virágban képződő ivarsejtek összeolvadásával

Önmegtermékenyítés, egyazon biszexuális egyedhez tartozó hím és női ivarsejtek fúziója. A természetben az önmegtermékenyítés ritka: az evolúció során az élőlények általában olyan adaptációkat alakítottak ki, amelyek kiküszöbölik az önmegtermékenyítés lehetőségét és biztosítják a keresztmegtermékenyítést, aminek következtében megnő az utódok genetikai sokfélesége, ami hozzájárul mind a új adaptációk kifejlesztése és életképesebb utódok kifejlesztése. Az állatok közül időnként önmegtermékenyítés figyelhető meg hidráknál, laposférgeknél, egyes annelideknél, puhatestűeknél, halakban; növények között - sok algában, gombában, virágos növényben (utóbbiban önbeporzás eredményeként)

Az önmegtermékenyítés a beltenyésztés legközelebbi formája.

Parthenogenezis – Az ivaros szaporodás olyan fajtája, amelyben az állat megtermékenyítetlen petesejtből fejlődik ki; a darazsakra, méhekre és néhány más ízeltlábúra jellemző.

A partenogenezis (a görög parthénos szóból - szűz és ... genezis), szűz szaporodás, az organizmusok ivaros szaporodásának egyik formája, amelyben a női csírasejtek (peték) megtermékenyítés nélkül fejlődnek. A partenogenezis - szexuális, de azonos nemű szaporodás - az organizmusok kétlaki formájú evolúciós folyamatában keletkezett. Azokban az esetekben, amikor a partenogenetikus fajokat (mindig vagy időszakosan) csak nőstények képviselik, a partenogenezis egyik fő biológiai előnye a fajok szaporodási ütemének felgyorsítása, mivel az ilyen fajok minden egyede képes utódokat hagyni. Azokban az esetekben, amikor a nőstények megtermékenyített petékből, a hímek pedig megtermékenyítetlen petékből fejlődnek, a partenogenezis hozzájárul az ivarok számarányának szabályozásához (például méheknél). A partenogenetikus fajok és fajok gyakran poliploidok és távoli hibridizáció eredményeként jönnek létre, ami ezzel a heterózissal és a magas életképességgel összefüggésben árulkodik. A partenogenezist meg kell különböztetni az ivartalan szaporodástól, amely mindig szomatikus szervek és sejtek segítségével történik (szaporodás osztódással, bimbózással stb.). Tegyen különbséget a partenogenezis között. természetes - normál módon egyes élőlények természetes és mesterséges szaporodása, amelyet kísérletileg okoznak különböző ingerek hatása a megtermékenyítetlen petesejtre, amelyet általában meg kell termékenyíteni.

Létezik az obligát partenogenezis, amelyben a peték csak partenogenetikus fejlődésre képesek, és a fakultatív partenogenezis, amelyben a peték mind partenogenezis útján, mind megtermékenyítés eredményeként fejlődhetnek [sok Hymenoptera rovarban pl. megtermékenyítetlen peték, megtermékenyített nőstényektől (améhek és munkásméhek)]. A partenogenezis útján történő szaporodás gyakran váltakozik a biszexuálissal – az úgynevezett ciklikus partenogenezissel. Partenogenetikus és szexuális generációk a ciklikus partenogenezisben. külsőleg más. Így a Chermes nemzetségbe tartozó levéltetvek egymást követő nemzedékei morfológiájukban (szárnyas és szárnyatlan formák) és ökológiájában (különböző takarmánynövényekhez kapcsolódnak) élesen különböznek egymástól; egyes epedarazsakban a partenogenetikus és biszexuális generációk egyedei annyira különböznek egymástól, hogy különböző típusokés még a szülés is. Általában (sok levéltetűben, daphniában, rotiferben stb.) a nyári partenogenetikus nemzedékek csak nőstényekből állnak, ősszel pedig hímek és nőstények generációi jelennek meg, amelyek megtermékenyített petéket hagynak télre. Sok olyan állatfaj, amelynek nincsenek hímjei, hosszú távú szaporodásra képes a partenogenezis - az úgynevezett állandó partenogenezis - révén. Egyes fajokban a partenogenetikus nőstény faj mellett létezik egy biivarú faj (az eredeti faj), amely időnként más területet foglal el - az úgynevezett földrajzi partenogenezis (hüvelyes lepkék, sok bogár, százlábú, puhatestű, rotifer, daphnia, gyíkok a gerincesek között stb.).

A partenogenezis révén való adás képessége szerint megkülönböztetik a hímeket vagy a nőstényeket: arrhenotoky, amelyben csak a hímek fejlődnek ki megtermékenyítetlen petékből (méhek és más hymenoptera, lisztbogarak, atkák, valamint gerincesekből - a pulykák partenogenetikus vonalai); thelytoky, amelyben csak a nőstények fejlődnek (a leggyakoribb eset); deuterotokia, amelyben mindkét nemhez tartozó egyedek fejlődnek (például lepkékben véletlenszerű partenogenezissel; biivarú nemzedékben ciklikus partenogenezissel daphniákban, rotiferekben, levéltetvekben).

Magasan nagyon fontos citogenetikai mechanizmussal rendelkezik a megtermékenyítetlen petesejt érésére. Pontosan attól függ, hogy a tojás meiózison és kromoszómák számának felére - redukción (meiotikus partenogenezis) vagy nem (ameiotikus partenogenezis) megy keresztül, a fajra jellemző kromoszómák száma megmarad-e a meiózis elvesztése miatt. (zigóta partenogenezis), vagy ez a szám helyreáll a petesejt magjának az irányított test magjával való összeolvadásával vagy más módon (automikus partenogenezis), végső soron a partenogenetikus embrió örökletes szerkezete (genotípusa) és annak összessége. legfontosabb örökletes jellemzők- nem, heterózis megőrzése vagy elvesztése, homozigótaság megszerzése stb.

A partenogenezist generatív, vagy haploid és szomatikus (lehet diploid és poliploid) is. A generatív partenogenezis során a test osztódó sejtjeiben haploid számú kromoszóma (n) figyelhető meg; ez az eset viszonylag ritka, és az arrhenotoky-val kombinálják (a haploid hímek a méhek drónjai). A test osztódó sejtjeiben a szomatikus partenogenezis során a kezdeti diploid (2n) vagy poliploid (3n, 4n, 5n, ritkán 6n és 8n) kromoszómák száma figyelhető meg. Egy fajon belül gyakran több faj is létezik, amelyeket több számú kromoszóma jellemez – az úgynevezett poliploid sorozat. A poliploidia nagyon magas gyakorisága tekintetében a partenogenetikus állatfajok éles kontrasztot mutatnak a biivarú állatokkal, amelyekben a poliploidia ezzel szemben nagyon ritka. Úgy tűnik, hogy a poliploid, kétlaki állatfajok partenogenezis és távoli hibridizáció révén fejlődtek ki.

A partenogenezis - pedogenezis - partenogenetikus szaporodás sajátos formája lárvaállapotban.

Az állatok mesterséges partenogenezisét először A. A. Tikhomirov orosz zoológus szerezte meg. Kimutatta (1886), hogy a megtermékenyítetlen selyemhernyó-peték erős savak oldataival, súrlódással és más fizikai és kémiai ingerekkel serkenthetők a fejlődésre. Később J. Loeb és más tudósok mesterséges partenogenezist értek el számos állatban, főleg tengeri gerincteleneknél ( tengeri sünökés csillagok, férgek, puhatestűek), valamint egyes kétéltűekben (béka), sőt emlősökben (nyúl). A 19. század végén - a 20. század elején. A mesterséges partenogenezis kísérletei felkeltették a biológusok különös figyelmét, reményt adva a megtermékenyítési folyamatok lényegébe való behatolásra a petesejt aktiválásának e fizikai-kémiai modellje segítségével. A mesterséges partenogenezist a hipertóniás vagy hipotóniás oldatok tojásokra gyakorolt ​​hatása (ún. ozmotikus partenogenezis), a tojás hemolimfával megnedvesített tűvel történő megszúrása (a kétéltűek ún. traumás P.-je), éles hűtés, ill. különösen a melegítés (ún. hőmérsékleti partenogenezis), valamint a savak, lúgok stb. A mesterséges partenogenezis segítségével általában csak a szervezet fejlődésének kezdeti szakaszait lehet megszerezni; A teljes partenogenezis ritkán érhető el, bár a teljes partenogenezis esetei még gerinces állatoknál is ismertek (béka, nyúl). A teljes partenogenezis tömegtermelésének módszere, amelyet B. L. Astaurov (1936) dolgozott ki a selyemhernyó számára, a nőstényből kinyert megtermékenyítetlen peték pontosan adagolt, rövid ideig tartó melegítésén (46 °C-ig 18 percig) alapul. Ez a módszer lehetővé teszi, hogy a selyemhernyóból csak olyan nőstény egyedeket nyerjünk ki, amelyek örökletesen azonosak az eredeti nősténnyel és egymással. Az így létrejött di-, tri- és tetraploid klónok partenogenezissel korlátlan ideig szaporíthatók. Ugyanakkor megőrzik eredeti heterozigótaságukat és "hibrid erejét". A szelekció olyan klónokat hozott létre, amelyek ugyanolyan könnyen szaporodnak partenogenezis révén, mint a biivarú fajták megtermékenyítéssel (az aktivált peték több mint 90%-a kikel, és életképessége akár 98%). A partenogenezis sokrétű érdeklődést mutat a szerkultúra gyakorlatában.

Partenogenezis növényekben. A mag- és spóranövények körében gyakori partenogenezis általában állandó típusú; fakultatív partenogenezist egyedi esetekben találtunk (egyes sólyomfűfajoknál és a Thalictrum purpurascens búzavirágnál). A partenogenetikusan szaporodó növények neme általában nőstény: a kétlaki növényekben a partenogenezis hiányával vagy rendkívüli ritkaságával jár. hím növények, egylakásban - a hímvirágok elfajulásával, a pollen hiányával vagy elvetélésével. Az állati partenogenezishez hasonlóan létezik: generatív vagy haploid, partenogenezis és szomatikus, amelyek lehetnek diploidok vagy poliploidok. A generatív partenogenezis algákban (cutleria, spirogyra, ectocarpus) és gombákban (saprolegnia, mucor, endomyces) fordul elő. Virágos növényekben csak kísérleti körülmények között figyelhető meg (dohány, skerda, gyapot, gabonafélék és még sokan mások). A szomatikus partenogenezis algákban (hara, cocconeis), páfrányokban (Drummond's marcelia) és magasabb virágzású növényekben (chondrilla, mandzsetta, sólyomfű, macskaláb, pitypang stb.) fordul elő. A poliploid partenogenezis növényekben nagyon gyakori; A poliploidia azonban itt nem jellemző a partenogenetikus fajokra, mivel a kétivarú növényekben is elterjedt. Más szaporodási módszerek közel állnak a növényi partenogenezishez – az apogámiához, amelyben az embrió nem tojásból, hanem a gametofita más sejtjéből fejlődik ki, és az apomixis. A növényekben a mesterséges partenogenezist bizonyos algákban és gombákban hipertóniás oldatok hatására, valamint a női csírasejtek rövid távú melegítésével sikerült elérni. E. Cermak osztrák tudós (1935–48) virágzó növényekben (gabonafélék, hüvelyesek és sok más) mesterséges partenogenezist valósított meg úgy, hogy elölt vagy idegen virágporral vagy porított anyagokkal (talkum, liszt, kréta stb.) serkentette a stigmát. E. M. Vermel szovjet tudós (1972) dimetil-szulfoxid hatására diploid partenogenezist ért el ribizliben, paradicsomban és uborkában.

A partenogenezisbe beletartoznak az állatok és növények sajátos fejlődési módjai is - a gynogenezis és androgenezis, amelyben a petesejt saját vagy közeli faj spermájába behatolva aktiválódik fejlődésre, de a petesejt és a spermium magjai nem egyesülnek, kiderül a megtermékenyítés. hamisnak lenni, és az embrió csak a női maggal (gynogenezis) vagy csak a férfi maggal (androgenezis) fejlődik.

7. Mi a jelentősége az evolúcióban a homológ kromoszómák konjugációjának és a köztük lévő keresztezésnek?

A kromoszómakonjugáció a homológ kromoszómák konvergenciája a meiózis során, melynek eredményeként lehetséges az egyes szakaszok kölcsönös cseréje közöttük (crossing over).

A keresztezés a homológ konjugált kromoszómák egyenlő szakaszainak kicserélődése, amely az első meiózis profázisában megy végbe, és a bennük lévő gének újraeloszlásához vezet. A chiases az átkelés külső megnyilvánulása.

A keresztezés az örökletes variabilitás egyik mechanizmusa.

A meiózis első osztódásának profázisában a kromoszómák spiralizálódnak. A profázis végén, amikor a spiralizáció véget ér, a kromoszómák megkapják jellegzetes alakjukat és méretüket. Az egyes párok kromoszómái, i.e. homológok, teljes hosszában össze vannak kötve egymással és csavarodtak. A homológ kromoszómák összekapcsolásának ezt a folyamatát konjugációnak nevezik. Egyes homológ kromoszómák közötti konjugáció során szakaszok - gének cseréje (crossing over) történik, ami örökletes információcserét jelent. A konjugáció után a homológ kromoszómák elválnak egymástól.

Amikor a kromoszómák teljesen elkülönülnek, osztódási orsó alakul ki, bekövetkezik a meiózis metafázisa, és a kromoszómák az egyenlítő síkjában helyezkednek el. Ezután jön a meiózis anafázisa, és nem az egyes kromoszómák fele, köztük egy kromatid, mint a mitózisban, a sejt pólusaihoz jutnak, hanem teljes kromoszómák, amelyek mindegyike két kromatidból áll. Következésképpen minden homológ kromoszómapárból csak egy kerül be a leánysejtbe.

Az első osztódást követően a meiózis második osztódása következik be, és ezt az osztódást nem előzi meg DNS-szintézis. A másodosztály előtti interfázis nagyon rövid. A 2. próféta rövid. A metafázisban 2 kromoszóma sorakozik a sejt egyenlítői síkjában. A 2-es anafázisban centromereik elkülönülnek, és minden kromatid független kromoszómává válik. A 2. telofázisban a testvérkromoszómák pólusokhoz való divergenciája befejeződik, és megkezdődik a sejtosztódás. Ennek eredményeként két haploid sejtből négy haploid leánysejt képződik.

A meiózisban előforduló kromoszómák keresztezése, a helyek cseréje, valamint az egyes homológ kromoszómapárok független divergenciája meghatározza egy tulajdonság örökletes átvitelét a szülőkről az utódokra. A diploid organizmusok kromoszómakészletének részét képező két homológ kromoszómapárból (anyai és apai) csak egy kromoszóma található a tojás vagy a sperma haploid készletében. Ő lehet:

1. apai kromoszóma;

2. anyai kromoszóma;

3. apai anyai telekkel;

4. anyai, apai telekkel.

Ezek a keletkezési folyamatok egy nagy szám minőségileg eltérő csírasejtek hozzájárulnak az örökletes változékonysághoz.
Egyes esetekben a meiózis folyamatának megsértése miatt, ha a homológ kromoszómák nem térnek el, előfordulhat, hogy a csírasejteknek nincs homológ kromoszómája, vagy fordítva, mindkét homológ kromoszómával rendelkeznek. Oda vezet súlyos jogsértések a szervezet fejlődésében vagy haláláig.

8. Állati és ember példáján nevezze meg a regeneráció típusait!

9. Milyen típusú osztódást alkalmaznak a megtermékenyített sejt hasítására?

10. Miért veszélyes a radioaktív sugárzás?

Egy személy az ionizáló sugárzás nagy részét természetes sugárforrásokból kapja. A legtöbbjük olyan, hogy teljesen lehetetlen elkerülni a sugárzást. A Föld létezésének története során különböző típusú sugárzások esnek a Föld felszínére az űrből, és a földkéregben található radioaktív anyagokból származnak.

Egy személy kétféleképpen van kitéve sugárzásnak. A radioaktív anyagok a testen kívül lehetnek, és kívülről besugározhatják azt; ilyenkor arról beszélnek külső expozíció
. Vagy lehetnek a levegőben, amit egy személy belélegzik, az ételben vagy a vízben, és bejuthatnak a testbe. Ezt a besugárzási módszert az ún belső.

A sugárzás természeténél fogva káros az életre. Kis dózisú sugárzás „indíthat” el egy még nem teljesen tisztázott eseményláncot, amely rákhoz vagy genetikai károsodáshoz vezet. Nagy dózisban a sugárzás elpusztíthatja a sejteket, károsíthatja a szervszöveteket és egy szervezet halálát okozhatja.

A nagy dózisú sugárzás okozta károk általában órákon vagy napokon belül jelentkeznek. A rákos megbetegedések azonban sok évvel az expozíció után jelentkeznek, általában nem korábban, mint egy-két évtized. DE születési rendellenességek fejlesztés és mások örökletes betegségek A genetikai apparátus károsodása okozta károsodások értelemszerűen csak a következő vagy azt követő generációkban jelennek meg: ezek a sugárzásnak kitett egyed gyermekei, unokái és távolabbi leszármazottai.

Az ionizáló sugárzás hatására összetett molekulák és sejtszerkezetek pusztulnak el, ami sugársérülés szervezet.

Bár nem nehéz azonosítani a nagy dózisú sugárzás gyorsan megnyilvánuló ("akut") hatását, könnyű felismerni hosszútávú hatások kis dózisú sugárzástól szinte mindig nagyon nehéz. Ennek részben az az oka, hogy nagyon hosszú ideig tart a megnyilvánulásuk. De bizonyos hatások felfedezése után is be kell bizonyítani, hogy azok a sugárzás hatására magyarázhatók, hiszen mind a rákot, mind a genetikai apparátus károsodását nemcsak a sugárzás okozhatja, hanem sok más ok is.

A szervezet akut károsodásához a sugárdózisoknak meg kell haladniuk egy bizonyos szintet, de nincs okunk azt hinni, hogy ez a szabály érvényes olyan következmények esetén, mint a rák vagy a genetikai apparátus károsodása. Által legalább elméletileg a legkisebb adag is elegendő ehhez. Ugyanakkor egyetlen sugárdózis sem vezet ezekhez a következményekhez minden esetben. Még viszonylag nagy dózisú sugárzás mellett sem minden ember van ítélve ezekre a betegségekre: az emberi szervezetben működő jóvátételi mechanizmusok általában minden kárt megszüntetnek. Ugyanígy minden sugárzásnak kitett személynek nem kell feltétlenül rákos megbetegedést okoznia, vagy örökletes betegségek hordozójává válnia; az ilyen következmények valószínűsége vagy kockázata azonban nagyobb, mint egy olyan személy esetében, aki nem volt kitéve. És ez a kockázat annál nagyobb, minél nagyobb a sugárdózis.

Az emberi test akut károsodása nagy dózisú sugárzás esetén következik be. Általánosságban elmondható, hogy a sugárzásnak van hasonló akció, csak egy bizonyos minimum, vagy „küszöb” sugárdózistól kezdve.

Az emberi szövetek és szervek besugárzásra adott válasza nem egyforma, és a különbségek igen nagyok. A dózis nagysága, amely meghatározza a szervezet károsodásának súlyosságát, attól függ, hogy azonnal vagy több adagban kapja-e a szervezet. A legtöbb szervnek van ideje valamilyen fokú sugárkárosodást begyógyítani, ezért egy sor kis dózist jobban tolerál, mint az egyszerre kapott azonos teljes sugárdózis.

Az ionizáló sugárzás hatása az élő sejtekre

töltött részecskék. A test szöveteibe behatoló a- és b-részecskék energiát veszítenek azon atomok elektronjaival való elektromos kölcsönhatások következtében, amelyek közelében elhaladnak. (g-sugárzás és röntgensugarak energiájukat többféle módon adják át az anyagnak, ami végül elektromos kölcsönhatásokhoz is vezet.)

Elektromos kölcsönhatások. Azután, hogy a behatoló sugárzás eléri a megfelelő atomot a test szövetében, a másodperc tíz billiód része nagyságrendben leválik erről az atomról. Ez utóbbi negatív töltésű, így az eredetileg semleges atom többi része pozitív töltésűvé válik. Ezt a folyamatot ionizációnak nevezik. A levált elektron további atomokat ionizálhat.

Fizikai-kémiai változások. Mind a szabad elektron, mind az ionizált atom általában nem maradhat sokáig ebben az állapotban, és a következő tízmilliárd másodpercben olyan összetett reakcióláncban vesznek részt, amely új molekulákat képez, beleértve a rendkívül reaktív molekulákat, például a "szabad gyököket". "

Kémiai változások. A következő milliomod másodpercben a keletkező szabad gyökök egymással és más molekulákkal egyaránt reakcióba lépnek, és egy még nem teljesen tisztázott reakcióláncon keresztül a biológiailag fontos molekulák kémiai módosulását idézhetik elő. normál működés sejteket.

Biológiai hatások. A biokémiai változások a besugárzás után másodperceken vagy évtizedeken belül bekövetkezhetnek, és azonnali sejthalált vagy olyan változásokat okozhatnak bennük, amelyek rákhoz vezethetnek.

Természetesen, ha a sugárdózis elég magas, a kitett személy meghal. Egyébként nagyon nagy adagok a 100 Gy nagyságrendű kitettségek annyit okoznak súlyos vereség központi idegrendszerre, hogy a halál általában órákon vagy napokon belül bekövetkezik. 10-50 Gy sugárdózis esetén a teljes testet érő sugárterhelés esetén a központi idegrendszer károsodása nem feltétlenül olyan súlyos, hogy végzetes legyen, de a kitett személy valószínűleg egy-két héten belül meghal a gyomor-bélrendszeri vérzések következtében. traktus . Előfordulhat, hogy kisebb dózisok sem okoznak komoly gyomorkárosodást, vagy a szervezet megbirkózik velük, mégis előfordulhat, hogy az expozíciótól számított egy-két hónap elteltével elhalál, főként a vörösvértestek pusztulása miatt. csontvelő- a szervezet hematopoietikus rendszerének fő alkotóeleme: 3-5 Gy dózistól a teljes testet érintő besugárzás során az összes kitett ember mintegy fele meghal. Így ebben a sugárdózis-tartományban a nagy dózisok csak abban különböznek a kisebbektől, hogy az első esetben korábban, a másodikban később következik be a halál.

Az emberi szervezetben az ionizáló hatások reverzibilis és visszafordíthatatlan változások láncolatát idézik elő. A kiváltó hatásmechanizmus az atomok és molekulák ionizációs és gerjesztési folyamatai a szövetekben. A biológiai hatások kialakításában fontos szerepet játszanak a H és OH szabad gyökök, amelyek a víz radiolízise eredményeként keletkeznek (az emberi szervezetben a víz legfeljebb 70%-a található). Magas aktivitással kémiai reakcióba lépnek fehérjemolekulákkal, enzimekkel és a biológiai szövet más elemeivel, ami a szervezet biokémiai folyamatainak megzavarásához vezet. A folyamatban több száz és ezer sugárzás által nem érintett molekula vesz részt. Ennek eredményeként az anyagcsere folyamatok zavartak, a szövetek növekedése lelassul és leáll, új kémiai vegyületek nem jellemző a testre. Ez a test szervei és rendszerei egyes funkcióinak létfontosságú tevékenységének megzavarásához vezet. Az ionizáló sugárzás hatása alatt a szervezetben a funkció megsértése következik be vérképző szervek, az erek áteresztőképességének és törékenységének növekedése, a gyomor-bél traktus felborulása, a szervezet ellenálló képességének csökkenése, kimerülése, a normál sejtek rosszindulatúvá alakulása stb. A hatások különböző időszakokban alakulnak ki: frakciókból másodperctől sok óráig, napig, évig.

A sugárzási hatásokat általában szomatikus és genetikai hatásokra osztják. A szomatikus hatások akut és krónikus sugárbetegség, helyi sugársérülések, például égési sérülések, valamint hosszú távú szervezeti reakciók, például leukémia, rosszindulatú daganatok, korai öregedés szervezet. A genetikai hatások a későbbi generációkban jelentkezhetnek.

Az akut elváltozások az egész test egyszeri egyenletes gamma-besugárzásával és 0,25 Gy-t meghaladó abszorbeált dózissal alakulnak ki. 0,25 ... 0,5 Gy dózisban átmeneti változások figyelhetők meg a vérben, amelyek gyorsan normalizálódnak. 0,5 ... 1,5 Gy dózistartományban fáradtságérzés lép fel, a kitetteknek kevesebb mint 10%-a hányhat, mérsékelt változások vérben. 1,5 ... 2,0 Gy dózisban az akut sugárbetegség enyhe formája figyelhető meg, amely a vér limfociták számának elhúzódó csökkenésében nyilvánul meg (limfopénia), hányás lehetséges az expozíciót követő első napon. A haláleseteket nem rögzítik.

Sugárbetegség mérsékelt 2,5 ... 4,0 Gy dózisban fordul elő. Szinte mindenkinek van hányingere, hányása az első napon, a vér leukociták tartalma meredeken csökken, bőr alatti vérzések jelennek meg, az esetek 20% -ában lehetséges a halál, a halál az expozíció után 2-6 héttel következik be.

4,0 ... 6,0 Gy dózisnál a sugárbetegség súlyos formája alakul ki, amely az esetek 50%-ában az első hónapban halálhoz vezet. 6,0 ... 9,0 Gy-t meghaladó dózisok esetén az esetek közel 100%-ában a sugárbetegség rendkívül súlyos formája vérzés vagy fertőző betegségek miatti halállal végződik.

A megadott adatok olyan esetekre vonatkoznak, amikor nincs kezelés. Jelenleg számos olyan sugárellenes szer létezik, amelyek komplex kezeléssel körülbelül 10 Gy dózisban lehetővé teszik a halálos kimenetel kizárását.

Krónikus sugárbetegség az okozónál lényegesen alacsonyabb dózisok folyamatos vagy ismételt expozíciója esetén alakulhat ki éles forma. A krónikus forma legjellemzőbb jelei a vérben bekövetkezett változások, az idegrendszeri zavarok, a helyi bőrelváltozások, a lencse károsodása, a szervezet immunitásának csökkenése.

A sugárterhelés mértéke attól függ, hogy az expozíció külső vagy belső (amikor radioaktív izotóp kerül a szervezetbe). A belső expozíció belégzéssel, radioizotópok lenyelésével és a bőrön keresztül az emberi szervezetbe való behatolással lehetséges. Egyes anyagok bizonyos szervekben felszívódnak és felhalmozódnak, ami nagy helyi sugárzási dózist eredményez. Például a csontokban felhalmozódik a kalcium, rádium, stroncium, a jód izotópjai károsítják a pajzsmirigyet, a ritkaföldfémek - elsősorban májdaganatokat. A cézium és a rubídium izotópjai egyenletesen oszlanak el, ami a hematopoiesis elnyomását, a herék károsodását és a lágyrészdaganatokat okozza. Belső besugárzással a polónium és a plutónium legveszélyesebb alfa-kibocsátó izotópjai.
Az élő rendszerek integritása és diszkrétsége, mint az élő anyag szerveződési szintjeiről alkotott elképzelések alapja. A szervezettség szintjei összetettség szerint Az ATP szerepe a mikrobiális anyagcserében, az ATP bioszintézisének mechanizmusai

1. A sejtek számának növekedéséhez vezet, és biztosítja a többsejtű szervezet növekedését.

2. A kopott vagy sérült szövetek pótlását biztosítja.

3. Minden szomatikus sejtben fenntart egy kromoszómakészletet.

4. Az ivartalan szaporodás mechanizmusaként szolgál, amelyben a szülőkkel genetikailag azonos utódok jönnek létre.

5. Lehetővé teszi a szervezet kariotípusának tanulmányozását (metafázisban).

AMITÓZIS

Az amitózis az interfázisú mag felosztása szűküléssel, hasadási orsó kialakulása nélkül.

A kromoszóma amitózis során fénymikroszkóp megkülönböztethetetlen. Ilyen osztódás fordul elő az egysejtű szervezetekben (amőba, nagy csillósmag), valamint egyes, legyengült fiziológiai aktivitású, degenerálódó, halálra ítélt, növényi és állati sejtekben, vagy különféle erősen specializálódott szervezetekben. kóros folyamatok(endospermium, burgonyagumó). Az állatokban és az emberekben az ilyen típusú osztódás a máj, a porc és a szem szaruhártya sejtjére jellemző. Az amitózissal gyakran csak sejtmagosztódás figyelhető meg: ebben az esetben két- és többmagvú sejtek jelenhetnek meg. Ha a sejtmag osztódását a citoplazma osztódása követi, akkor a sejtkomponensek, például a DNS eloszlása ​​önkényesen történik.

Amitózis értéke: kétmagvúban és többmagvú sejtek a nukleáris anyag és a citoplazma közötti teljes érintkezési terület növekszik. Ez a sejtmag-plazma anyagcsere fokozódásához, a sejt funkcionális aktivitásának növekedéséhez és a sejtek hatásaival szembeni nagyobb ellenálláshoz vezet. kedvezőtlen tényezők. Az amitózison átesett sejtek elveszítik mitotikus osztódási és szaporodási képességüket.

MEIOSIS

Az ivarsejtek kialakulása során, i.e. nemi sejtek - spermiumok és peték - sejtosztódás következik be, amit meiózisnak neveznek.

Az eredeti sejtnek van egy diploid kromoszómakészlete, amely aztán megduplázódik. De ha a mitózis során minden kromoszómában a kromatidák egyszerűen eltérnek, akkor a meiózis során a (két kromatidából álló) kromoszóma szorosan összefonódik a részeivel egy másik, vele homológ kromoszómával (amely szintén két kromatidból áll), és előfordul. átkelés - a kromoszómák homológ régióinak cseréje. Ekkor új, vegyes „anya” és „apa” génekkel rendelkező kromoszómák válnak szét, és diploid kromoszómakészlettel rendelkező sejtek képződnek, de ezeknek a kromoszómáknak az összetétele már eltér az eredetitől; rekombináció . A meiózis első osztódása befejeződik, a meiózis második osztódása pedig DNS-szintézis nélkül történik, ezért az osztódás során a DNS mennyisége felére csökken. A diploid kromoszómakészlettel rendelkező eredeti sejtekből haploid készlettel rendelkező ivarsejtek keletkeznek. Egy diploid sejtből négy haploid sejt keletkezik. Az interfázist követő sejtosztódási fázisokat profázisnak, metafázisnak, anafázisnak, telofázisnak, majd osztódás után ismét interfázisnak nevezzük.

A meiózis háromféle: zigóta (a zigótában a megtermékenyítés után, ami zoospórák kialakulásához vezet az algákban és a gombák micéliumában); gametikus (a nemi szervekben ivarsejtek képződéséhez vezet) és spórás (magnövényekben haploid gametofita kialakulásához vezet).

A meiózis két egymást követő részből áll, az I. meiózisból és a II. meiózisból. A DNS megkettőződése csak az I. meiózis előtt történik, és nincs interfázis az osztódások között. Az első osztódásban a homológ kromoszómák szétválnak és számuk felére csökken, a második osztódásban kromatidák és érett ivarsejtek képződnek. Az első felosztás jellemzője egy összetett és hosszú távú prófécia.

I. próféta- az első felosztás profázisa nagyon összetett, és 5 szakaszból áll:

Leptotena vagy leptonema - a kromoszómák pakolódása, a DNS kondenzációja kromoszómák képződésével vékony szálak formájában (a kromoszómák lerövidülnek). Zygoten vagy zigonéma - konjugáció következik be - homológ kromoszómák összekapcsolódása két összefüggő kromoszómából álló szerkezetek kialakulásával, amelyeket tetradoknak vagy bivalenseknek neveznek, és ezek további tömörödése. Pachytene vagy pachinema - (a leghosszabb stádium) - helyenként a homológ kromoszómák szorosan kapcsolódnak egymáshoz, és chiasmatákat képeznek. Átkelés történik bennük - a homológ kromoszómák közötti helyek cseréje. Diploten vagy diplonéma - a kromoszómák részleges dekondenzációja megtörténik, miközben a genom egy része működhet, transzkripciós folyamatok (RNS képződés), transzláció (fehérjeszintézis) következnek be; A homológ kromoszómák kapcsolatban maradnak egymással. Egyes állatokban a petesejtek kromoszómái a meiózis e szakaszában a lámpakefe kromoszómáinak jellegzetes alakját veszik fel. diakinézis - a DNS ismét a lehető legnagyobb mértékben kondenzálódik, a szintetikus folyamatok leállnak, a magburok feloldódik; a centriolák a pólusok felé eltérnek; A homológ kromoszómák kapcsolatban maradnak egymással.