Размножение. Клеточная основа размножения презентация

РАЗМНОЖЕНИЕ

Размножение – проявление фундаментального свойства живой материи – самовоспроизведения. Клеточная основа размножения : митоз, мейоз и оплодотворение.

В зависимости от характера клеточного материала, используемого в размножении, различают два способа размножения: бесполое и половое.

СПОСОБЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ

При бесполом размножении из одной соматической клетки (или группы соматических клеток у многоклеточных) родительского организма при ее митотическом делении образуется новая особь. Образующиеся дочерние организмы сходны друг с другом и со своим родителем по всем признакам.

Для бесполого размножения характерно:  - не образуются половые клетки; - в основе бесполого способа размножения организмов — митоз; - новые организмы — точная копия (генетически) исходной особи. Биологическим базисом бесполого размножения является митоз, как механизм воспроизведения в поколениях генетически сходных клеток и особей.

Непрямое деление клетки – митоз один из фундаментальных механизмов, обеспечивающих процесс размножения. митотический цикл —комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления.

-Нейроны человека, после достижения стадии терминальной дифференцировки прекращают свое деление вообще. -Клетки легких, почек или печени во взрослом организме начинают делиться лишь в ответ на повреждение соответствующих органов. -Клетки эпителия кишечника делятся на протяжении всей жизни человека.

Интерфаза - это период между двумя делениями. Интерфаза занимает не меньше 90% времени всего клеточного цикла. События, происходящие в клетке в интерфазу G1-пресинтетический период Интенсивные процессы биосинтеза белка. Образование органоидов. На деспирализованных молекулах ДНК синтезируются и-РНК. Клетки со специализированными функциями, длительное время не вступающие в митоз или вообще утратившие способность к делению, находятся в состоянии, называемом периодом G0 . S -синтетический период Синтез ДНК - самоудвоение молекулы ДНК. Построение второй хроматиды. Получаются двухроматидные хромосомы G2- постсинтетический период Синтез белка, накопление энергии, подготовка к делению. В конце интерфазы, перед началом деления клетки путем митоза, каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных друг с другом перетяжкой - центромерой.

Митоз, или деление ядра (кариокинез), подразделяется на четыре фазы. Фазы митоза профаза Растворение ядерной оболочки (из двух мембран) и ядрышка Спирализация хромосом, приводящая к их утолщению и укорочению. Расхождение частей клеточного центра(центриолей) к разным полюсам клетки. Образование нитей веретена деления метафаза Хромосомы сосредотачиваются на экваторе клетки в одну линию. К каждой хромосоме присоединяются две нити веретена деления (по одной с разных сторон). анафаза Центромера каждой хромосомы делится на две части. Каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой. Дочерние хромосомы каждой пары (бывшие хроматиды одной хромосомы) расходятся к разным полюсам клетки. Аналогичный процесс происходит с другими парами дочерних хромосом. телофаза Исчезновение нитей веретена деления. Возникновение новых ядерных оболочек вокруг разошедшихся хромосом. Раскручивание (деспирализация) нитей ДНК. Восстановление ядрышек.

После телофазы происходит деление цитоплазмы – цитокинез. В клетках животных деление цитоплазмы осуществляется благодаря перетяжке, которая как поясок сжимает содержимое клетки от периферии к центру. В растительных клетках цитокинез происходит вследствие образования срединной пластинки (мембранного происхождения), разрастающейся от центра к периферии

Биологическое значение митоза 1. Генетическая стабильность – точное распределение наследственного материала между дочерними клетками. 2. Рост. В результате митозов число клеток в организме увеличивается, что представляет собой один из главных механизмов роста. 3. Митоз обеспечивает процессы бесполого размножения и регенерации.

Митотический цикл, включающий в себя Редупликацию ДНК в ИНТЕРФАЗУ и КАРИОКИНЕЗ, не всегда завершаются ЦИТОКИНЕЗОМ. Это явление получило название ЭНДОМИТОЗА. ЭНДОМИТОЗ является причиной: 1. ПОЛИПЛОИДИИ 2. Образования ПОЛИТЕННЫХ хромосом

Еще один тип деления соматических клеток – АМИТОЗ. Это прямое деление клетки или только ядра. При этом: 1 - клетка не выходит из интерфазы; 2 - конденсация хроматина не происходит; 3 – наследственный материал распределяется между дочерними клетками случайным образом

Мейоз —особый способ деления клеток, необходимый для образования высокоспециализированных половых гаплоидных клеток – ГАМЕТ. Мейоз включает в себя два последовательных деления клетки РЕДУКЦИОННОЕ и ЭКВАЦИОННОЕ

Кроссинговер – обмен участками между хроматидами гомологичных хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МЕЙОЗА 1.Образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом, что обеспечивает видовое постоянство кариотипа биологического вида. 2.Возникают новые комбинации негомологичных хромосом. 3.Происходит рекомбинация генетического материала гомологичных хромосом

В сравнении с соматическими клетками гаметы характеризуются рядом отличий. 1.Важнейшее из них — гаплоидный набор хромосом в ядрах, что обеспечивает воспроизведение в зиготе типичного для организмов данного вида диплоидного числа хромосом. 2.Гаметы отличаются необычным для других клеток значением ядерно-цитоплазматического отношения. У яйцеклеток оно снижено благодаря увеличенному объему цитоплазмы, в которой размещен питательный материал (желток) для развития зародыша. У сперматозоидов благодаря малому количеству цитоплазмы ядерно-цитоплазматическое отношение высокое. 3.Половые клетки отличаются низким уровнем обменных процессов, близким к состоянию анабиоза. 4.В результате кроссинговера гаметы характеризуются генетическим разнообразием. Кроме того, сперматозоиды и яйцеклетки имеют выраженные морфологические отличия.

Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Этот процесс протекает в половых железах (семенниках и яичниках) и подразделяется на сперматогенез – образование сперматозоидов и оогенез – образование яйцеклеток.

Этапы сперматогенеза 1. Размножения Сперматогонии (2n4C) 2. Роста Сперматоциты I (2n4C) 3. Созревания - Мейоз I - Мейоз II   Сперматоциты II (1n2C) Сперматиды (1n1C) 4. Формирования Сперматозоиды

Этапы оогенеза 1. Размножения Оогонии (2n4C) 2. Роста Ооцит I (2n4C) 3. Созревания - Мейоз I - Мейоз II   Ооциты II + полярное тельце (1n2C); Яйцеклетка + 3 полярных тельца (1n1C)

Особенностью мейоза в овогенезе является наличие специальной стадии — диктиотены, отсутствующей в сперматогенезе. На этой стадии, достигаемой у человека еще в эмбриогенезе, хромосомы, приняв особую морфологическую форму «ламповых щеток», прекращают какие-либо дальнейшие структурные изменения на многие годы. По достижении женским организмом репродуктивного возраста под влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза, как правило, один овоцит ежемесячно возобновляет мейоз.

Морфология сперматозоида

МОРФОЛОГИЯ ЯЙЦЕКЛЕТОК

В основу классификации яйцеклеток животных положены 2 признака: количество и распределение желтка в яйцеклетке.  По количеству желтка различают следующие виды яйцеклеток. 1. Алецитальные (безжелтковые) – у видов, развитие которых протекает  с  метаморфозами  и  эмбриональный  период  очень  короткий  (у некоторых паразитарных червей).  2.  Олиголецитальные (маложелтковые) – у  видов  развивающихся вне  организма  матери  в  относительно  благоприятной  водной  среде,  эмбриональный период относительно короткий (губки, иглокожие, круглоротые, ланцетник). А также у видов с внутриутробным развитием, зародыши которых питаются за счет матери (млекопитающие).  3.  Мезолецитальные  (среднее  количество  желтка) – развитие  вне организма матери в водной среде (рыбы, земноводные), и у сумчатых млекопитающих.  4.  Полилецитальные (многожелтковые) – развитие  идет  вне  организма  матери,  причем  на  суше (птицы,  пресмыкающиеся,  яйцекладущие млекопитающие). 

По распределению желтка в цитоплазме различают следующие виды яйцеклеток.  1.  Изолецитальные   –  равномерное  распределение  желтка  по  всей цитоплазме.  Характерно  для  олиголецитальных  яйцеклеток.  Различают I (первично)  изолецитальные (ланцетник)  и II (вторично)  изолецитальные яйцеклетки (плацентарные млекопитающие).  2. Телолецитальные – желток распределяется по цитоплазме неравномерно, полярно. На одном полюсе (вегетативном) располагается желток, а на другом полюсе (анимальном) – ядро и органоиды. Характерно для мезо- и полилецитальных яйцеклеток (земноводные, птицы, яйцекладущие и сумчатые млекопитающие). Среди телолецитальных яйцеклеток различают 2 подгруппы:  а)  умеренно  телолецитальные – полярность  выражено  умеренно, нерезко (мезолецитальная яйцеклетка лягушки);  б) резко телолецитальные – полярность ярко выражена (полилецитальная яйцеклетка птицы).  3. Центролецитальные – желток в виде узкого пояска сосредоточен вокруг ядра (насекомые). 

Оплодотворение — это процесс слияния половых клеток. Образующаяся в результате оплодотворения диплоидная клетка — зигота — представляет собой начальный этап развития нового организма

Капацитация Спермии млекопитающий после эякуляции не способны к акросомной реакции КАПАЦИТАЦИЯ – приобретение спермием оплодотворяющей способности. Половые пути самки принимают активное участие в активации сперматозоидов. СУТЬ ПРОЦЕССА КАПАЦИТАЦИИ: 1.Изменение структуры клеточной мембраны -изменение соотношения холестерин:фосфолипиды мембраны сперматозоида; -дестабилизация мембраны акросомы. 2.Удаление с мембраны сперматозоида особых факторов, препятствующих оплодотворению.

Акросомальная и Кортикальная реакции

Процесс оплодотворения складывается из трех последовательных фаз: а) сближения гамет; б) активации яйцеклетки; в) слияния гамет, или сингамии. 1. Сближение сперматозоида с яйцеклеткой обеспечивается совокупностью факторов, повышающих вероятность их встречи и взаимодействия. Крупные размеры яйцеклетки, а также вырабатываемые яйцеклетками химические вещества способствующие сближению и взаимодействию половых клеток. Эти вещества, называемые гамонами. У млекопитающих большое значение имеет пребывание сперматозоидов в половых путях самки, в результате чего мужские половые клетки приобретают оплодотворяющую способность (капацитация), т.е. способность к акросомной реакции. В момент контакта сперматозоида с оболочкой яйцеклетки происходит акросомная реакция, во время которой под действием протеолитических ферментов акросомы яйцевые оболочки растворяются. Далее плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются и через образующийся вследствие этого цитоплазматический мостик цитоплазмы обеих гамет объединяются. Затем в цитоплазму яйца переходят ядро и центриоль сперматозоида, а мембрана сперматозоида встраивается в мембрану яйцеклетки.

2. В результате контакта сперматозоида с яйцеклеткой происходит ее активация. Увеличивается проницаемость мембраны для ионов натрия, затем кальция. Это приводит к растворению кортикальных гранул. Выделяемые при этом специфические ферменты способствуют отслойке желточной оболочки; она затвердевает, это оболочка оплодотворения. Все описанные процессы представляют собой так называемую кортикальную реакцию. Значение кортикальной реакции в предотвращении полиспермии. Активация яйцеклетки завершается началом синтеза белка на трансляционном уровне, поскольку мРНК, тРНК, рибосомы и энергия были запасены еще в овогенезе. Активация яйцеклетки может начаться и протекать до конца без ядра сперматозоида и без ядра яйцеклетки, что доказано опытами по энуклеации зиготы

3. Яйцеклетка в момент встречи со сперматозоидом находится на одной из стадий мейоза, заблокированной с помощью специфического фактора. У большинства позвоночных этот блок осуществляется на стадии метафазы II. Блок мейоза снимается после активации яйцеклетки вследствие оплодотворения. В яйцеклетке завершается мейоз. Ядро сперматозоида принимает вид интерфазного, а затем профазного ядра. За это время удваивается ДНК и мужской пронуклеус получает количество наследственного материала, соответствующего п2с, т.е. содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом. Ядро яйцеклетки, закончившее мейоз, превращается в женский пронуклеус, также приобретая п2с. Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения, затем сближаются и сливаются (синкарион), образуя общую метафазную пластинку. Это, собственно, и есть момент окончательного слияния гамет — сингамия. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух клеток зародыша (бластомеров) с набором хромосом 2n2c в каждом.