РАЗМНОЖЕНИЕ
Клеток Организмов Митоз Амитоз Мейоз Бесполое Половое
n – гаплоидный набор (в гаметах животных и растений, спорах растений) в результате мейоза при гаметогенезе 2 n – диплоидный (во всех соматических клетках тела) в результате митоза при росте 3 n – триплоидный (в эндосперме у цветковых растений) в результате двойного оплодотворения
Каждый вид организмов имеет свой постоянный набор по количеству и морфологии хромосом – кариотип дрозофила 2 n = 8 собака 2 n = 70 обезьяна 2 n = 48 человек 2 n = 46 Гомологичные хромосомы – образуют пару, из пары только одна окажется в гамете, образуемой особью
Женский Мужской Человек, дрозофила Х Х Х Y Клоп Х Х Х О Кузнечик Х Х Х О Птицы, бабочки Х Y Х Х Моль Х О Х Х Конопля посевная Х Х Х Y Щавель малый Х Х Х Y Спаржа Х Х ХY или YY Дрема белая Х Х Х Y В кариотипе различают: аутосомы – хромосомы, одинаковые у всех представителей данного вида независимо от пола половые хромосомы 1 пара : у женщин – XX, а у мужчин XY.
Фаза Главные события Интерфаза: G 1: пресинтетический S : синтетический G 2: постсинтетический Подготовка клетки к делению Увеличение объема цитоплазмы Увеличение синтеза белков Увеличение числа органелл Репликация ДНК – 2с Кариокинез: А-В – профаза Спирализация хромосом Разрушение ядерной оболочки Формирование веретена деления Г-Д – метафаза Хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости Е – анафаза Хромосомы делятся пополам и расходятся к противоположным полюсам Ж-З – телофаза Дочерние хромосомы достигают полюсов клетки Веретен о деления разруша е тся Образуются новые ядерные оболочки Ядрышки восстанавливаются Цитокинез: Деление цитоплазмы Разъединение дочерних клеток МИТОЗ
Спирализация хромосом
Интерфаза - 90 % цикла Профаза Метафаза Анафаза Телофаза Цитокинез Наиболее продолжительны стадии, сопряженные с процессами синтеза: профаза (2—270 минут) и телофаза (1,5—140 минут). Наиболее быстротечны фазы митоза с движением хромосом: метафаза (0,3—175 минут) и анафаза (0,3—122 минуты). Непосредственно процесс расхождения хромосом к полюсам обычно не превышает 10 минут. Отвечаем и нажимаем:
Спирализация хромосом Формирование нитей веретена деления (звезда) Разрушение ядерной оболочки a – b – c – d – хромосомы КЦ-центриоли «звезда» веретена ядерная оболочка
Метафаза Движение хромосом к центру Присоединение хромосом к нитям веретена «Материнская звезда» - у животных Выстраивание по экватору
При движении хромосомы меняют свою ориентацию и принимают V-образную форму. Вершина их направлена в сторону полюсов деления, а плечи как бы откинуты к центру веретена. Собственно расхождение хромосом слагается из двух процессов: расхождение хромосом за счет кинетохорных пучков микротрубочек, процесс носит название “анафаза А”, расхождение хромосом вместе с полюсами за счет удлинения межполюсных микротрубочек - “анафаза В”. У млекопитающих стадии А и В протекают практически одновременно. У простейших В анафаза может приводить к 15-кратному увеличению длины веретена. В растительных клетках стадия В отсутствует. Разрыв – удвоение числа хромосом Сокращение нитей веретена Расхождение сестринских хромосом к полюсам
Хромосомы достигают полюсов и останавливаются Строится новая ядерная оболочка и ядрышки Веретено разрушается
2 n4c 4n4c 2n2c 2n2c Еще не митоз!!! Уже митоз – кариокинез – 4 стадии
Митоз - начало 2 n 2с – дипл. набор; n – хромосомы, с - ДНК Интерфаза 2 n 4с Хромосомы 2 n, кол-во не изменяется ДНК 4с, произошла репликация и удвоение ДНК Профаза 2 n 4с Хромосомы 2 n стали двухроматидные, но их кол-во не изменяется ДНК 4с, содержание не меняется Метафаза 2 n 4с Хромосомы 2 n перемещаются, но кол-во не изменяется ДНК 4с, содержание не меняется Анафаза 4 n 4с Хромосомы 4 n (2 n +2 n ), разрыв сестринских хромосом на 2 хроматиды ДНК 4с (2с+2с) Телофаза 2 n 2с Хромосомы разошлись 2 n, в каждом новом ядре однохроматидные хромосомы ДНК – 2с В новом ядре – однохроматидные хромосомы
28 = 2 n, п = 14 1. Профаза – 2п4с. ХН - 2 n = 28, молекул ДНК – 4с = 56. 2. В профазе: репликация ДНК (удвоение числа молекул), но число хромосом не изменяется 3. Телофаза – 2п2с. ХН - 2 n = 28, молекул ДНК – 2 с = 28 4. В телофазе: в 2-х новых ядрах клетки вновь образуется диплоидные наборы Митоз 2 n 2с Интерфаза 2 n 4с Профаза 2 n 4с Метафаза 2 n 4с Анафаза 4 n 4с Телофаза 2 n 2с
28 = 2 n, п = 14. Перед началом митоза – интерфаза 2п4с. ХН - 2 n =28, молекул ДНК – 4с = 56. 2. Перед началом митоза в конце интерфазы произошла репликация ДНК (удвоение числа молекул), хромосомы не изменяют количество 3. Анафаза – 4п4с. ХН - 4 n = 56, молекул ДНК – 4 с = 56. 4. В анафазе увеличивается в 2 раза количество хромосом из-за разрыва и расхождения, т.е. 4п, количество молекул ДНК остается прежним 4с Митоз 2 n 2с Интерфаза 2 n 4с Профаза 2 n 4с Метафаза 2 n 4с Анафаза 4 n 4с Телофаза 2 n 2с
Решение: 1. В профазе митоза набор хромосом 2 n, число молекул ДНК 4с 2. В профазе произошла репликация ДНК, число хромосом не изменилось. 3. В анафазе митоза набор хромосом 4 n, число молекул ДНК 4с 4. В анафазе митоза сестринские хромосомы разрываются, расходятся к полюсам, их число увеличивается вдвое, число молекул ДНК сохраняется.
Растения Животные Центриолей нет Звезды не образуются Митозы происходят в меристемах При цитокинезе не образуются борозды (перетяжки) Образуется клеточная пластинка Центриоли есть Звезды образуются Не образуется клеточная пластинка При цитокинезе образуется борозда Митозы происходят в разных тканях и органах Продолжительность 2-3 часа Продолжительность 50-60 мин
При закрытом плевромитозе расхождение хромосом происходит без нарушения ядерной оболочки Такой тип митоза встречается среди простейших, он широко распространен у грибов. Встречаются формы полузакрытого плевромитоза, когда на полюсах сформированного веретена ядерная оболочка разрушается. Споры шляпочных грибов
После репликации ДНК не происходит разделения хромосом на две дочерние хроматиды. Эндомитоз приводит к полиплоидии клетки. В норме этот процесс имеет место в интенсивно функционирующих тканях, например, в печени, где полиплоидные клетки встречаются очень часто. Эндомитоз - представляет собой геномную соматическую мутацию.
По сравнению с митозом амитоз более кратковременный и экономичный процесс. Клетка, претерпевшая амитоз, в последующем не способна вступить в нормальный митотический цикл. Амитоз – вид деления клеток, при котором происходит прямое деление ядра без преобразования хромосом При амитозе не происходит равномерное расхождение хроматид к полюсам. Амитоз не обеспечивает образование генетически равноценных ядер и клеток.
МЕЙОЗ Профаза I Метафаза I Анафаза I Телофаза I
Фаза Главные события Интерфаза I : G 1: пресинтетический период S : синтетический период G 2: постсинтетический Подготовка клетки к делению Увеличение объема цитоплазмы Увеличение синтеза белков Увеличение числа органелл Репликация ДНК
ПЕРВОЕ МЕЙОТИЧЕСКОЕ ДЕЛЕНИЕ Профаза I Главные события Лептотена Конденсация хромосом Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид Хроматиды тесно сближены Зиготена Хромасомы сближаются и слипаются. Конъюгация хроматид. Синапсис обусловлен специфическим сродством участков ДНК Синапсис завершается Пахитена Гомологичные хромосомы образуют бивалент Формирование рекомбинационных узелков Диплотена Хромосомы бивалента разъединяются В местах рекомбин. узелков наблюдаются Х-образные соединен.(хиазмы). Кроссинговер участков гомологичных хромосом в хиазмах Диакинез Конденсация хромосом, р асполагаются по периферии ядра клетки Разрушение ядерной оболочки Метафаза I Биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости Возникает веретено деления Анафаза I Биваленты разрываются в местах хиазмов Гомологичные хромосомы, состоящие из 2 х хроматид, расходятся к противоположным полюсам клетки Телофаза I Обособление ядер В ряде случаев – разделение клетки на 2 дочерние
Синапсис - сближение Конъюгация - слипание Кроссинговер - обмен
Интерфаза II : G 1: пресинтетический период G 2: п остсинтетический Характерно отсутствие синтетического ( S ) периода Репликации ДНК не происходит Диплоидность не восстанавливается Профаза II Ядерные оболочки разрушаются Хромосомы перемещаются к противоположным полюсам Метафаза II Формируется метафазная пластинка и веретено деления Анафаза II Хроматиды разделяются Хроматиды перемещаются к противоположным полюсам Телофаза II Исчезают нити веретена деления Обособление ядра Цитокинез Деление цитоплазмы Разъединение клеток Образование 4-х гаплоидных клеток-гамет ВТОРОЕ МЕЙОТИЧЕСКОЕ ДЕЛЕНИЕ
Мейоз – начало 2п2с n – хромосомы; с – ДНК Интерфаза 2n4с Репликация ДНК Профаза мейоза I 2n4с Хромосомы становятся двухроматидными, но не изменяют количество Метафаза мейоза I 2n4с Содержание генетического материала остается прежним Анафаза мейоза I 2n4с : 2х 1n2с Число хромосом уменьшается вдвое (происходит редукция) Телофаза мейоза I 1n2с Идет редукция: число хромосом и ДНК уменьшается вдвое. В каждом полюсе гапл-ть Профаза мейоза II 1n2с Количество генетического материала не изменяется Метафаза мейоза II 1n2с Количество генетического материала не изменяется Анафаза мейоза II 2n2с ( 2х nс ) Расходятся сестринские хроматиды, у полюсов - гаплоидность Телофаза мейоза II 1n1с Образуются 4 гаплоидные клетки
Решение: 8 = 2 n ; 4 = n 1. Перед началом мейоза 1 – набор 2n4с, значит 8 хромосом и 16 молекул ДНК. 2. Перед началом мейоза1 в конце интерфазы: репликация ДНК (удвоение числа молекул), хромосомы становятся двухроматидными, но не изменяют количество 3. Перед началом мейоза 2 – набор 1n2с, значит 4 хромосом и 8 молекул ДНК. 4. К началу мейоза 2 произошла редукция: число хромосом и ДНК уменьшается вдвое. В каждом полюсе установлена гаплоидность. Мейоз Интерфаза 1 2 n 4с Профаза 1 2 n 4с Метафаза 1 2 n 4с Анафаза 1 1n2 с Телофаза 1 1n2 с Интерфаза 2 1n2 с Профаза 2 1n2 с Метафаза 2 1n2 с Анафаза 2 2n2 с Телофаза 2 1n1 с
Клетки семязачатка содержат диплоидный набор хромосом – 28 (2n2c). 2. Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение ДНК: 28 хромосом, 56 ДНК (2n4c). 3. В анафазе мейоза 1 – к полюсам клетки расходятся хромосомы, состоящие из двух хроматид. Генетический материал клетки будет (2n4c = n2c+n2c) — 28 хромосом, 56 ДНК. 4. В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c) — 14 хромосом, 28 ДНК. 5. В анафазе мейоза 2– к полюсам клетки расходятся хроматиды. После расхождения хроматид число хромосом увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке) – (2n2с= nc+nc) – 28 хромосом,28 ДНК
Диплоидный набор хромосом 2n2c 1) Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение ДНК: Профаза мейоза I – 2n4с 2) Первое деление редукционное. В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c) 3) Метафаза мейоза II — хромосомы выстраиваются на экваторе n2с 4) Число хромосом и ДНК в метафазе не изменяется
Решение: Благодаря мейозу образуются половые клетки – гаметы с гаплоидным набором хромосом. При оплодотворении две гаметы сливаются – образуется зигота, диплоидность восстанавливается. Рост клеток организма идет за счет митоза соматических диплоидных клеток, митоз сохраняет диплоидность, обеспечивая постоянство числа хромосом. С-задания
Черты Митоз Мейоз Из 1 клетки: Две идентичные диплоидные клетки 4 гаплоидные клетки, одинаковые по генотипу, разные по функциям Процессы: Кариокинез (деление ядра) Цитокинез (деление цитоплазмы) два ядерных и 1 клеточное деления 1-е – редукционное (создает гаплоидность), 2-е – эквационное (сохраняет гаплоидность) Биологическая роль: Бесполое размножение Регенерация Рост и размножение соматических клеток Гистогенез и органогенез Образование гамет Редукция хромосом (гаметическая – животные; зиготическая – споровики; спорическая – растения) Биологический смысл: Достигается генетическая стабильность Увеличивается число клеток в организме Происходит рост орг-ма Образование гаплоидных гамет Сохранение генетического набора вида Разнообразие генотипов
Митоз – создание соматических клеток и гамет у растений Мейоз у животных – создание гамет животных (яйцеклеток и сперматозоидов), Мейоз у растений – создание спор Мейоз у простейших – образование новых особей Запомнить!
1. Гаметическая редукция. Происходит перед образованием гамет у организмов, имеющих диплоидные соматические клетки (характерно для всех многоклеточных животных и для некоторых простейших). 2. Зиготическая редукция. Происходит у организмов с гаплоидным набором хромосом после слияния гамет, то есть после образования зиготы (споровики, жгутиковые, грибы). 3. Промежуточная (спорическая) редукция. Отмечена у организмов, в жизненном цикле которых происходит смена диплоидной и гаплоидных фаз. У простейших этот тип редукционного деления характерен для фораминифер. Среди многоклеточных — для всех высших растений, и вторично — для некоторых многоклеточных животных — коловраток.
В соматических клетках коровы 60 хромосом. Сколько молекул ДНК в метафазе митоза клетки мозга? В яйцеклетке овцы 27 хромосом. Сколько насчитывается молекул ДНК в метафазе мейоза 1 при овогенезе? В соматических клетках собаки 70 хромосом. Сколько молекул ДНК в анафазе митоза клетки кожи? В соматических клетках дрозофила 8 хромосом. Сколько хромосом в анафазе 1 мейоза при сперматогенезе? В соматических клетках человека с синдромом Дауна 47 хромосом. Сколько молекул ДНК образовалось в телофазе мейоза при овогенезе? В соматических клетках 16 хромосом. Сколько молекул ДНК в анафазе митоза этой клетки? В сперматозоиде человека 23 хромосомы. Сколько молекул ДНК в анафазе 2 мейоза при сперматогенезе? 120 108 140 8 24 32 23
Половое Бесполое Партеногенез Спорооб- разование Простое деление Вегетативное Трансдукция Слияние гамет
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ: ОДНА ОСОБЬ 1. Деление 2. Почкование бактерии грибы 3. Спорообразование грибы мхи папоротники 4. Вегетативное размножение кишечнополостные
ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ: ДВЕ ОСОБИ
Гаметангии Водоросли и грибы ОРГАНЫ ПОЛОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ название Гаметангии грибов Гаметангии водорослей
гаметофит = предросток мхов Гаметофит = заросток папоротника Структуры для образования яйцеклетки и спермия ГАМЕТОФИТЫ и ГАМЕТАНГИИ споровых растений гаметангии
женская шишка мужская шишка мужской гаметофит клетка-трубка спермий микроспорофилл ядро трубки антеридий клетка-трубка 2 семязачатка шишка 1 год ГАМЕТОФИТЫ ГОЛОСЕМЕННЫХ (гаметангии редуцированы) шишка 2 года Семя мегаспоры микропиле нуцеллус семязачатка первичный эндосперм архегоний интегумент Нуцеллус - видоизмененный мегаспорангий Интегумент - покровы семени Женский гаметофит – мегаспора
Пыльцевые зерна = ♂ гаметофит Зародышевый мешок = ♀ гаметофит ГАМЕТОФИТЫ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ (гаметангии редуцированы) из мегаспоры 2п митозом образуется 7-клеточный гаметофит
ГАМЕТАНГИИ беспозвоночных ГАМЕТАНГИИ млекопитающих – самки и самца ГАМЕТАНГИИ позвоночных общее название – гонады: семенники и яичники
ГАМЕТАНГИИ человека
ГАМЕТАНГИИ человека Семенник в разрезе
1 4 Зигота 2п период размно-жения период роста период созревания период формиро-вания
. ЯЙЦЕКЛЕТКА – крупная, неподвижная клетка с большим запасом питательных веществ ГАМЕТЫ
ГАМЕТЫ Сперматозоид Спермий растений малоподвижен Пpoдoлжитeльнocть жизни: нecкoлько минут - нecкoлько cутoк. В длину 0,05мм. Скорость 3,5 мм / мин Y-xpoмocoмы aктивны 24 часа (сперматозоид для зачатия мальчика) X-xpoмocoмы aктивны 48 часов (сперматозоид для зачатия девочки)
В ядре соматической клетки тела человека в норме содержится 46 хромосом. Сколько хромосом содержится в оплодотворённой яйцеклетке? 46 У плодовой мухи дрозофилы в соматических клетках содержится 8 хромосом, а в половых клетках? 4 Сколько хромосом имеет соматическая клетка животного, если гаметы содержат 38 хромосом? 76 Белок состоит из 240 аминокислотных остатков. Сколько нуклеотидов в гене, в котором закодирована первичная структура этого белка? 720 Гамета пшеницы содержит 14 хромосом. Каково число хромосом в клетке её стебля? 28 В клетке листа вишни 32 хромосомы. Сколько хромосом содержит макроспора этого растения? 16
Опыление Осеменение СИНГАМИЯ Растения Животные Водой Ветром Животными Смешанное Наружное Водоросли Лишайники Высшие споровые Голосеменные Покрытосеменные Покрытосеменные Внутреннее Самооплодотворение ОПЛОДОТВОРЕНИЕ
ВИДЫ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ У ЖИВОТНЫХ
Моллюски брюхоногие Моллюски головоногие Пресмыкающиеся Членистоногие
Естественный Аномальный Человек и раздельнополые животные Одновременная выработка гамет Попеременная выработка гамет Губки, кишечнополостные, плоские черви, кольчатые черви, моллюски, ракообразные и некоторые рыбы Сначала ♂ - протандрический гермафродитизм Сначала ♀ - протерогинический гермафродитизм
У нормально раздельнополых животных и человека встречается аномальный гермафродитизм: результат геномных нарушений гормональные нарушения В одних случаях у животных развиваются женские и мужские половые железы, в других случаях половые железы принадлежат одному полу, а вторичные половые признаки демонстрируют принадлежность к другому полу. В результате у самок развивается мужеподобие ( маскулинизация ), а у самцов — женоподобие ( феминизация ).
Однополое размножение «Ксерокопирование»
Гермафродитизм – двуполость, наличие возможности у одной особи к производству женских и мужских гамет Партеногенез – принцип размножения без оплодотворения
Первая клетка нового организма Диплоидная 2п Подвергается дроблению Тотипотентна (Э. Страсбургер) Характеризуется повышенным обменом веществ, усиленными процессами синтеза белка Окислительные процессы в зародыше увеличены в 70-80 раз по сравнению с обычной клеткой Первое дробление происходит спустя 30 часов после оплодотворения ЗИГОТА
Дробление Бластула Гаструл а Дробление – Инвагинация – Гаструляция – Нейруляция – Гистогенез – Органогенез 2-х слойный 3-х слойный Нейрула бластопор 1-о слойный
Двухслойный зародыш Трехслойный зародыш хордовых
1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – Назовите слои? Функции? 6 1 - нервная трубка – создание нервной системы 2 – хорда. Сохраняется всю жизнь только у ланцетника, у хордовых образует межпозвонковые диски 3 – мезодерма – образует скелет, кости, хрящи, сердце, кровеносную и лимфатическую систему, половые органы 4 – энтодерма – образует пищеварительную систему, пищеварительные железы, дыхательную систему, хорду 5 – гастроцель – образует полость кишечника 6 – эктодерма – образует кожу, органы чувств, роговые производные кожи, кожные железы, нервную систему
Двухслойные зародыши Кишечнополостные (медузы, кораллы, гидры) Трехслойные зародыши Плоские черви - первые, затем и все остальные беспозвоночные и хордовые Первичноротые Черви, Моллюски, Членистоногие Вторичноротые Иглокожие, Хордовые
ГИСТОГЕНЕЗ И ОРГАНОГЕНЕЗ Рецепторы Альвеолы
Аллантоис
У козы в соматических клетках 56 хромосом. Сколько у козы : Хромосом в яйцеклетке? Хромосом в сперматозоиде? Хромосом в клетках матки? Аутосом в клетке эпидермиса? Половых хромосом в клетке эпидермиса? Молекул ДНК в клетке головного мозга? Молекул ДНК в лейкоците? Хромосом в эритроците? Аутосом в яйцеклетке? Половых хромосом в сперматозоиде? 28 28 56 54 2 56 56 0 27 1
У пшеницы в соматических клетках 28 хромосом. Сколько у пшеницы : Хромосом в яйцеклетке? Хромосом в спермии? Хромосом в клетках стебля? Аутосом в клетке кожицы листа? Половых хромосом в клетке эпидермы? Молекул ДНК в клетке корня? Молекул ДНК в яйцеклетке? Хромосом в эндосперме? Аутосом в яйцеклетке? Половых хромосом в сперматозоиде? 14 14 28 26 2 28 14 42 13 1
