Размножение. Митоз. Мейоз. Онтогенез. Биология. Лекция 5

1.

Размножение.
Митоз. Мейоз.
Онтогенез
Биология. Лекция 5

2.

Процесс размножения
Способность к размножению является одним
из свойств живых систем. Благодаря
размножению
происходит
передача
генетического
материала
родителей
следующему поколению, что обеспечивает
воспроизведение
признаков
не
только
данного вида, но и конкретных родительских
особей.
Для популяции и биологического вида смысл
размножения состоит в замещении особей,
которые
гибнут.
Это
обеспечивает
непрерывное существование вида. При
подходящих условиях размножение позволяет
увеличить
общую
численность
особей
данного вида.

3.

Бесполое размножение
Существуют два основных типа размножения:
бесполое и половое. Бесполое размножение
происходит без формирования половых
клеток – гамет. В нем участвует один
организм. При бесполом размножении
образуются идентичные потомки, при этом
единственным
источником
генетической
изменчивости могут быть случайные мутации.
С
другой стороны, бесполое размножение
позволяет быстро увеличить численность вида.
Идентичные потомства, происходящие от
одной
потомственной
клетки,
называют
клонами. Члены клона могут быть генетически
различными только в случае возникновения
случайных мутаций.

4.

Размножение простым делением:
Прямое деление клетки прокариот: І – клетка, готова к делению; ІІ – репликация
ДНК; ІІІ – образование дочерних клеток. 1 – клеточная стенка, 2 – плазматическая
мембрана, 3 – нуклеоид (кольцевая молекула ДНК, в которой хранится
наследственная информация прокариот), 4 – цитоплазма

5.

Множественное деление:
Множественное деление, во время которого за
повторными делениями ядра происходит и
деление самой клетки на множество дочерних
клеток,
наблюдается
у
простейших,
у
споровиков.
Например, у малярийного плазмодия стадия,
на
которой
происходит
множественное
деление, называется шизонтом, а сам процесс
– шизогонией и непосредственно следует за
заражением хозяина, когда паразит поражает
печень. При этом сразу образуется около
тысячи дочерних клеток, каждая из которых
способна проникнуть в эритроциты.
Такая
высокая плодовитость компенсирует
большие потери и трудности, связанные со
сложным жизненным циклом.

6.

Жизненный цикл малярийного плазмодия.
Шизогония происходит на стадии 3
(бесполое размножение в клетках печени)

7.

Размножение спорами
Споры – специализированные гаплоидные
клетки у грибов и растений, служащие для
размножения и расселения. Нельзя путать
споры бактерий и споры грибов и
растений, поскольку у бактерий они
служат для защиты при неблагоприятных
условиях.
У
грибов и низших растений споры
образуются в результате митоза, у
высших растений – в процессе мейоза. У
семенных растений споры потеряли свою
функцию расселения и являются одним из
этапов цикла воспроизведения.

8.

Почкование
В этом случае новая особь образуется в результате
выроста или почки на теле родительской особе,
затем она отделяется и начинает самостоятельную
жизнь. Почкование наблюдается в разных группах
живых организмов.
Почкование
встречается у животных, например у
кишечнополостных (гидра), у одноклеточных грибов,
у дрожжей, бактерий. Необычная форма почкования
встречается у каланхоэ (бриофиллюма), которое
часто выращивают в качестве комнатного растения.
По краям его листьев из почек образуются
миниатюрные растения с корешками, которые
затем отпадают и превращаются в маленькие
самостоятельные растения.

9.

Фрагментация
Фрагментацией называют разделение особи
на две или несколько частей, каждая из
которых дает начало новому организму. Этот
процесс
основан
на
регенерации
способности организма восстанавливать
утраченные части. Так, например, фрагмент
тела дождевого червя дает начало новой
особи.
В
природных
условиях
фрагментация
встречается
редко.
В
частности,
у
многощетинковых червей, плесневых грибов
и некоторых водорослей, например у
спирогиры.

10.

Полиэмбриония:
В этом случае из одной диплоидной зиготы образуются несколько
зародышей, каждый из которых превращается в полноценную
особь. Это происходит тогда, когда бластомеры, которые
образуются при делении зиготы, расходятся и каждый из них
развивается, как самостоятельная зигота; процесс обусловлен
генетически.
Эти потомки генетически идентичны и всегда одного пола. Такой
вид бесполого размножения встречается у броненосцев.
К полиэмбрионии также относится образование однояйцевых
близнецов у человека.
При оплодотворении также образуется диплоидная зигота,
которая, дробясь, дает начало зародышу, а он на ранней стадии,
по не совсем понятным причинам, распадается на несколько
фрагментов или частей. Каждая из этих частей проходит путь
нормального эмбрионального развития, в результате чего
рождаются два или более генетически идентичных младенца.

11.

Иногда
разделение формирующего
зародыша бывает неполным. В этом
случае появляются организмы, которые
имеют общие органы или части тела.
Таких близнецов называют сиамскими
близнецами:

12.

Вегетативное размножение:
Вегетативное размножение широко представлено
у
растений
это
способ
размножения
специализированными органами или отдельными
частями тела. От материнского экземпляра,
отделяется большая хорошо сформированная
часть, которая впоследствии дает начало новому
организму, или же образуются структуры,
специально предназначенные для вегетативного
размножения:
луковицы,
клубнелуковицы,
корневища.
Принципиально вегетативное размножение ничем
не отличается от фрагментации или почкования,
но этот термин традиционно применим именно к
растениям и лишь иногда к животным, в отличие от
фрагментации или почкования.

13.

Клональное
микроразмножение
Клональное микроразмножение – получение неполовым путем
(in vitro) растений, генетически идентичных материнскому
экземпляру.
Слово in vitro («в стекле») означает выращивание в чашках Петри,
колбах, пробирках растительных клеток, микробных клеток, а
также животных клеток, то есть культивирование в искусственно
созданных человеком условиях.
В основе этого метода лежит уникальная способность
растительных клеток к тотипотентности. Тотипотентность –
способность клетки путем деления дать начало любому
клеточному типу организма.
Если вы возьмете любую часть растений, будь то стебель или
корень, и поместите эту часть в условия in vitro на определенную
питательную среду, то из этого листочка может вырасти новое
растение. Однако если вы возьмете кожу человека либо часть
тела человека и поместите их в специальные условия, то не
получите человечка. Клонирование животных и человека –
процесс много более сложный.

14.

Основным
преимуществом
клонального
микроразмножения является очень высокий
коэффициент размножения. При вегетативном
размножении от одного растения можно
получить от 10 до 100 растений в год, а с
помощью клонального микроразмножения от
одного исходного растения можно получить от
пяти тысяч до одного миллиона растений в год.
При этом эти растения будут выращиваться на
территории лаборатории.
Клональное
микроразмножение
особенно
выгодно при размножении элитных сортов,
которые
насчитывают
всего
несколько
экземпляров в мире. Сегодня в таких странах, как
Дания, Бельгия, Голландия, а также в Америке и
Польше есть фирмы, специализирующиеся на
микроклональном размножении.

15.

Актиномицеты
Актиномицеты
- ветвящиеся бактерии, лучистые грибки,
сочетающие признаки бактерий и грибов. Как бактерии
они прокариоты, а как грибы имеют ветвящиеся нити,
напоминающие мицелий.
Эти нити могут достигать в длину несколько миллиметров,
в диаметре они тоже тонкие (0,5–1,5 мкм). Ветвление
характерно для представителей царства грибов.
Актиномицеты размножаются спорами (характерны для
грибов). Но - клетку они имеют прокариотическую,
поэтому к грибам их никак нельзя отнести.
Актиномицеты широко распространены в почве, где они
разлагают органические вещества, в том числе и
трудноразлагаемые (хитин, лигнин, целлюлоза). Кроме
этого, большинство из актиномицетов продуцируют
антибиотики, которые широко используются в медицине.

16.

Некоторые способы
вегетативного размножения
Некоторые
растения
размножаются
с
помощью
усов
или
столонов
(тонких
стелящихся по земле побегов).
Ус
несет пленчатые листья с пазушными
почками, которые дают начало придаточным
корням
и
новым
растениям.
После
укоренения новых растений прежние усы
разрушаются.
В роли уса может выступать главный стебель,
ус также может расти из нижних, пазушных
почек на главном стебле. У земляники,
например, пленчатые листья и пазушные
почки есть у каждого узла.

17.

Половое размножение
При
половом
размножении
потомство
получается в результате слияния генетического
материала гаплоидных ядер. Обычно эти ядра
содержатся в половых клетках – гаметах. При их
слиянии образуется диплоидная зигота, из
которой впоследствии формируется новый
зрелый организм.
Биологический
смысл полового размножения
состоит
в
объединении
генетической
информации
родительских
особей,
что
увеличивает
генетическое
разнообразие
потомков и их жизнестойкость

18.

Основные понятия темы:
Виды,
у которых одна и та же особь способна
производить как мужские, так и женские половые клетки
или
гаметы,
называют
гермафродитными,
или
обоеполыми.
Гермафродитизм
- приспособление к сидячему,
малоподвижному или паразитическому образу жизни.
Однако у большинства гермафродитных особей, если,
конечно, позволяют условия, в оплодотворении участвуют
гаметы от разных особей, то есть наблюдается так
называемое перекрестное оплодотворение, поскольку
внутри
гермафродита
наблюдаются
различные
физиологические,
морфологические
и
даже
генетические приспособления, которые не дают
возможности перейти к самооплодотворению.
Но,
например, у некоторых животных яйца и
сперматозоиды созревают не в одно и то же время.
Сначала
созревают
яйцеклетки,
а
потом
сперматозоиды, и это дает возможность перейти к
перекрестному оплодотворению.

19.

Гермафродиты:

20.

Партеногенез
Партеногенез
– одна из модификаций
полового размножения, при котором
женская гамета развивается в новую особь
без оплодотворения мужской гаметы.
Партеногенез широко представлен как в
царстве растений, так и у животных. В
некоторых случаях он позволяет довольно
быстро увеличить численность видов. А у
таких общественных насекомых, как осы,
пчелы
и
муравьи,
партеногенез
способствует образованию различных каст.

21.

Например,
у медоносной пчелы при
откладке диплоидных яиц развиваются из
них либо рабочие пчелы, либо пчелиная
матка, а из неоплодотворенных яиц,
имеющих гаплоидный набор хромосом,
развиваются трутни, которые в результате
митоза производят фермии, то есть
партеногенез
может
регулировать
численность потомков каждого типа

22.

23.

Гермафродиты:
Исторически
более
древними
являются
обоеполые животные, или гермафродиты.
Например, кишечнополостные, плоские черви,
кольчатые черви. Раздельнополые виды начали
преобладать только в процессе эволюции.
Преимущество гермафродитизма состоит в
способности
организма
к
самооплодотворению.
Это очень важно для крупных паразитических
червей – цепней, которые встречаются в
организме по одному. Вероятность встретить
партнера у цепней крайнее мала, однако при
благоприятных условиях у гермафродитов
наблюдается перекрестное оплодотворение
(слияние гамет, принадлежащих разным
особям).

24.

Формы полового процесса:
Половой
процесс возник достаточно давно, его
примитивные формы встречаются у простейших и
бактерий. Например, половой процесс инфузориитуфельки – конъюгация, когда две инфузории туфельки
сближаются и между ними происходит обмен
генетическим материалом. При этом обе инфузории
получают новые свойства, полезные для выживания в
изменяющихся условиях среды. Однако число инфузорий
не увеличивается, поэтому этот процесс называют не
половым
размножением,
а
именно
половым
процессом.
У некоторых одноклеточных организмов наблюдается
разновидность полового процесса – копуляция - целые
клетки организма превращаются в гаметы и, сливаясь,
образуют зиготу.
У наиболее древних организмов формируется только
один вид гамет. Их нельзя называть женскими или
мужскими. Это изогамия. Однако в процессе эволюции
появились
значительные
отличия
женских
гамет
(яйцеклеток) от мужских гамет (сперматозоидов).

25.

Половой процесс у животных:
У
большинства животных яйцеклетки, как
правило,
крупные
и
неподвижные,
а
сперматозоиды, наоборот, мельче и обладают
подвижностью. Тип полового процесса, при
котором образуются разные гаметы, называют
гетерогамией, то есть гаметы могут отличаться
и по форме, и по подвижности.
При этом различают анизогамию , когда одна
гамета больше по размерам, чем другая, и
оогамию, когда одна гамета не только больше
по размеру, но и неподвижна, а вторая гамета
мельче и обладает подвижностью.
Как
правило, гаметы бывают двух типов:
женского и мужского, и формируются они у
большинства
животных
в
специальных
структурах,
которые
называют
половыми
железами.

26.

У
животных женские половые клетки – яйцеклетки
–
формируются в специальных железах – яичниках.
Обычные яйцеклетки – крупные и неподвижные и содержат
запас питательных веществ в виде желтка.
В
ядре их содержится ДНК, а также запасные
информационные РНК. Кроме этого, в зависимости от
количества и распределения желтка, различают несколько
типов яйцеклеток: у моллюсков и ланцетника желток
распределен по клетке равномерно, ядро находится в
центре, а сама яйцеклетка мала.
У
некоторых рыб, птиц, рептилий, яйцекладущих
млекопитающих желтка в яйце много и цитоплазма с
ядром сдвинуты на один из полюсов клетки. Сама же
яйцеклетка у этих животных может быть очень крупной.
У плацентарных млекопитающих яйцеклетки малы, их
диаметр составляет от 100 до 200 мкм. Желтка они
практически не содержат, и их будущий зародыш
развивается практически за счет материнского организма.

27.

У животных мужские половые гаметы - сперматозоиды,
формируются
в
специальных
железах
семенниках,
располагающихся в специальной полости – мошонке.
Она
выполняет функцию физиологического холодильника,
поскольку там поддерживается температура от 33 до 34 градусов
(значительно ниже температуры тела), что необходимо для
нормального
созревания
сперматозоидов.
Обычно
сперматозоиды – очень мелкие клетки, длина головки
сперматозоида составляет от 4,5 до 5,5 мкм.
Сперматозоид состоит из головки, которая полностью занята
ядром с гаплоидным набором хромосом; шейки, в которой
находится структура, сходная по строению с центриолями, а
также митохондрии, и хвоста. Хвост образуют микротрубочки,
именно он обеспечивает подвижность сперматозоида.
В передней части сперматозоида находится видоизмененный
комплекс Гольджи, называемый акросомой. Здесь запасаются
определенные гидролитические ферменты, необходимые для
растворения оболочки яйцеклетки (иначе не произойдет
оплодотворение).

28.

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ
Оплодотворение - процесс слияния гамет. В результате
оплодотворения ядра яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуя
зиготу – первую клетку нового организма.
По месту прохождения оплодотворения различают два его типа:
Внешнее оплодотворение происходит вне организма самки, обычно в
водной среде. Оно характерно для рыб, земноводных, большинства
моллюсков, некоторых червей.

29.

Практически
всем наземным и некоторым
водным
видам
живым
организмам
свойственно внутреннее оплодотворение,
при котором «встреча» сперматозоида и
яйцеклетки происходит в половых путях самки.
У
млекопитающих
оплодотворение
происходит в яйцеводах самки.

30.

Двигающаяся
по направлению к матке
яйцеклетка
встречается
там
со
сперматозоидами,
причем
их
контакту
способствуют особые химические вещества,
выделяемые яйцеклеткой. Эти вещества
активируют сперматозоиды и позволяют им
«опознать» яйцеклетку. При контакте с
яйцеклеткой
акросома
сперматозоида
разрушается, при этом находившийся в ней
фермент гиалуронидаза начинает растворять
оболочку яйцеклетки.

31.

Однако количества гиалуронидазы, выделяемого одним
сперматозоидом, для этого недостаточно; необходимо,
чтобы фермент выделился из тысяч сперматозоидов.
Только в этом случае один из них сможет проникнуть в
яйцеклетку. Как только проникновение произошло,
вокруг яйцеклетки формируется особая прочная
оболочка, препятствующая попаданию в нее других
сперматозоидов.
Проникновение
сперматозоида
служит стимулом для завершения второго деления
мейоза, и ооцит второго порядка превращается в
зрелое яйцо, при этом образуется полярное тельце,
которое быстро дегенерирует, а хвост сперматозоида
рассасывается в цитоплазме яйца

32.

Ядро сперматозоида в цитоплазме яйцеклетки увеличивается
примерно до размера ядра яйцеклетки. Ядра двигаются навстречу
друг другу и сливаются
Так в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом и
начинается ее дробление.
У
человека для оплодотворения необходим только один
сперматозоид, но оплодотворение возможно лишь в том случае,
когда в половые пути женщины попадает одновременно около 300
миллионов сперматозоидов. Даже если их будет 2 миллиона, то
оплодотворения не произойдет. Сперматозоидам приходится
проходить долгий и трудный путь по матке и яйцеводу. Далеко не
всем сперматозоидам удается его преодолеть. Если сопоставить
размеры сперматозоида и человека, то последнему, чтобы пройти
путь, аналогичный пути сперматозоида, необходимо будет
пробежать 10 км. Кроме того, по яйцеводу сперматозоиды
движутся навстречу току жидкости, что создает для них
дополнительные препятствия. Наконец, для выделения достаточного
количества гиалуронидазы, растворяющей оболочку яйцеклетки,
также необходимо множество сперматозоидов

33.

Пыльцевое зерно представляет собой
мужской гаметофит. В завязи из материнской
клетки в результате мейоза образуется
четыре гаплоидные мегаспоры, три из них
отмирают, а одна продолжает делиться,
формируя зародышевый мешок с
несколькими гаплоидными клетками, одна из
которых является яйцеклеткой.

34.

Две
гаплоидные
клетки
сливаются,
образуя
центральную диплоидную клетку, зародышевый
мешок является женским гаметофитом.
При попадании пыльцевого зерна на рыльце
пестика вегетативная клетка прорастает, образуя
пыльцевую трубку, которая в своем росте
стремится к завязи.
Генеративная клетка перемещается в пыльцевую
трубку, делится, образуя два неподвижных спермия.
После того как пыльцевая трубка прорастает в
семязачаток, один из спермиев оплодотворяет
яйцеклетку и образуется диплоидная зигота. Другой
спермий сливается с центральной клеткой
зародышевого мешка.
Таким образом, у покрытосеменных растений при
оплодотворении происходит два слияния, то есть
двойное оплодотворение.

35.

В
результате первого слияния возникает
зигота, из которой развивается диплоидный
зародыш семени, а в результате второго
слияния – триплоидная центральная клетка.
Из триплоидной центральной клетки затем
формируется
эндосперм
(запасающая
питательная ткань), за счет которого питается
развивающийся зародыш нового растения.

36.

Митоз. Мейоз.
Онтогенез

37.

Клеточный цикл
Жизнь клетки от момента ее появления а
результате деления материнской клетки и до ее
собственного деления, включая сам этот процесс
– жизненный цикл клетки, или клеточный цикл.
В нем клетка растет, видоизменяется таким
образом, чтобы успешно выполнить свои функции
в организме (это дифференцировка клеток),
затем выполняет свои клеточные функции
необходимое время, а затем делится, образуя
новые клетки.

38.

Апоптоз
У простейших и бактерий деление клетки – основной
способ размножения. Например, амеба не погибает, а просто
делится на две дочерние клетки. Клетки же многоклеточного
организма не могут делиться бесконечно, иначе этот организм
был бы жив вечно.
Этого не происходит, т.к. ДНК клетки содержит особые
гены, синтезирующие особые белки, уничтожающие клетку: она
сжимается, ее органоиды и мембраны разрушаются, но так, чтоб
их можно было использовать вторично.
Такая запрограммированная клеточная смерть называется
апоптозом. Но от своего рождения клетка проходит множество
нормальных клеточных циклов.
У разных организмов клеточные циклы различной длины: у
бактерий – 20 минут, у инфузории-туфельки – от 10 до 20 часов.
Клетки тканей многоклеточных организмов на ранних стадиях его
развития делятся очень часто, затем клеточные циклы сильно
удлиняются. Например, сразу после рождения животных нейроны
делятся часто: 80% головного мозга формируются именно тогда.
Далее большинство из этих клеток теряют способность к делению,
и часть из них доживает, не делясь, до старости организма.
Обязательным компонентом каждого клеточного цикла
является митотический цикл – подготовка к делению и собственно
деление клетки.

39.

Митоз
Процесс непрямого деления, или митоз, чаще
всего встречается в природе. На нём основывается
деление всех существующих неполовых клеток, а
именно мышечных, нервных, эпителиальных и
прочих.
Состоит митоз из четырёх фаз: профазы,
метафазы, анафазы и телофазы. Основная роль
данного
процесса
–
равномерное
распределение
генетического
кода
от
родительской клетки к двум дочерним. При этом
клетки нового поколения один к одному схожи с
материнскими.

40.

Схема митоза

41.

Интерфаза
Время
между
процессами
деления
называется интерфазой. Это время подготовки
клетки к делению.
Чаще всего интерфаза гораздо длиннее
митоза. Для этого периода характерны:
синтез белка и молекулы АТФ в клетке;
удвоение хромосом и образование двух
сестринских хроматид;
увеличение числа органоидов в цитоплазме.

42.

Схема митоза в клетках корешка лука
1- интерфаза; 2,3 - профаза; 4 - метафаза; 5,6 - анафаза;
7,8 - телофаза; 9 - образование двух клеток

43.

Профаза
В профазе увеличивается объем ядра, и вследствие
спирализации хроматина формируются хромосомы. К
концу профазы видно, что каждая хромосома состоит из
двух хроматид.
Постепенно растворяются ядрышки и ядерная оболочка, и
хромосомы оказываются беспорядочно расположенными в
цитоплазме клетки.
Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется
ахроматиновое веретено деления, часть нитей которого идет
от полюса к полюсу, а часть — прикрепляется к
центромерам хромосом. Содержание генетического
материала в клетке остается неизменным (2n4c).

44.

Метафаза
В
метафазе
хромосомы
достигают
максимальной спирализации и располагаются
упорядоченно на экваторе клетки, поэтому их
подсчет и изучение проводят в этот период.
Содержание генетического материала не
изменяется (2n4c).

45.

Анафаза
В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две
хроматиды, которые с этого момента называются
дочерними
хромосомами.
Нити
веретена,
прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут
хроматиды
(дочерние
хромосомы)
к
противоположным полюсам клетки. Содержание
генетического материала в клетке у каждого полюса
представлено диплоидным набором хромосом, но
каждая хромосома содержит одну хроматиду (4n4c).

46.

Телофаза
В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы
деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг
хромосом у каждого полюса из мембранных структур
цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах
образуются ядрышки. Разрушается веретено деления.
Одновременно идет деление цитоплазмы (цитокинез).
Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом,
каждая из которых состоит из одной хроматиды (2n2c).

47.

Цитокинез
Цитокинез может начаться еще в анафазе. К началу цитокинеза клеточные
органеллы распределяются относительно равномерно по полюсам.
Разделение цитоплазмы растительных и животных клеток происходит поразному.
У животных клеток благодаря эластичности цитоплазматическая мембрана в
экваториальной части клетки начинает впячиваться во внутрь. Образуется
борозда, которая в конце концов смыкается. Другими словами,
материнская клетка делится перешнуровкой.
В растительных клетках в телофазе нити веретена не исчезают в области
экватора. Они сдвигаются ближе к цитоплазматической мембране, их
количество увеличивается, и они образуют фрагмопласт. Он состоит из
коротких
микротрубочек,
микрофиламентов,
частей
ЭПС.
Сюда
перемещаются рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи. Пузырьки
Гольджи и их содержимое на экваторе образуют срединную клеточную
пластинку, клеточные стенки и мембрану дочерних клеток.

48.

Нетипичные формы митоза
1. Амитоз — это прямое деление ядра. При этом сохраняется морфология ядра, видны
ядрышко и ядерная мембрана. Хромосомы не видны, и их равномерного
распределения не происходит. Ядро делится на две относительно равные части без
образования митотического аппарата (системы микротрубочек, центриолей,
структурированных хромосом). Если при этом деление заканчивается, возникает
двухъядерная клетка. Но иногда перешнуровывается и цитоплазма.
Такой вид деления существует в некоторых дифференцированных тканях (в
клетках скелетной мускулатуры, кожи, соединительной ткани), а также в патологически
измененных тканях. Амитоз никогда не встречается в клетках, которые нуждаются в
сохранении полноценной генетической информации, — оплодотворенных яйцеклетках,
клетках нормально развивающегося эмбриона. Этот способ деления не может
считаться полноценным способом размножения эукариотических клеток.
2. Эндомитоз. При этом типе деления после репликации ДНК не происходит разделения
хромосом на две дочерние хроматиды. Это приводит к увеличению числа хромосом в
клетке иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Так возникают
полиплоидные клетки. В норме этот процесс имеет место в интенсивно
функционирующих тканях, например, в печени, где полиплоидные клетки встречаются
очень часто. Однако с генетической точки зрения эндомитоз представляет собой
геномную соматическую мутацию.
3. Политения. Происходит кратное увеличение содержания ДНК (хромонем) в
хромосомах без увеличения содержания самих хромосом. При этом количество
хромонем может достигать 1000 и более, хромосомы при этом приобретают
гигантские размеры. При политении выпадают все фазы митотического цикла, кроме
репродукции первичных нитей ДНК. Такой тип деления наблюдается в некоторых
высокоспециализированных тканях (печеночных клетках, клетках слюнных желез
двукрылых насекомых). Политенные хромосомы дрозофил используются для
построения цитологических карт генов в хромосомах.

49.

Биологическое значение митоза
Cостоит
в том, что митоз обеспечивает
наследственную передачу признаков и свойств в
ряду
поколений
клеток
при
развитии
многоклеточного организма. Благодаря точному
и равномерному распределению хромосом
при митозе все клетки единого организма
генетически одинаковы.
Митотическое
деление клеток лежит в основе
всех форм бесполого размножения как у
одноклеточных,
так
и
у
многоклеточных
организмов. Митоз обусловливает важнейшие
явления жизнедеятельности: рост, развитие и
восстановление тканей и органов и бесполое
размножение организмов.

50.

Мейоз
Мейоз
–
это
процесс
деления
клеточных ядер, приводящий к уменьшению
числа хромосом вдвое и образованию гамет.
В результате мейоза из одной диплоидной
клетки (2n) образуется четыре гаплоидные
клетки (n).
Мейоз
состоит
из
двух
последовательных
делений,
которым
в
интерфазе
предшествует
однократная
репликация ДНК.

51.

52.

Первое деление мейоза
В метафазе
I хромосомы выстраиваются по
экватору веретена деления. Центромеры обращены
к полюсам.
Анафаза I – нити веретена сокращаются,
гомологичные хромосомы, состоящие из двух
хроматид, расходятся к полюсам клетки, где
формируются гаплоидные наборы хромосом (2
набора на клетку). На этой стадии возникают
хромосомные
рекомбинации,
повышающие
степень изменчивости потомков.
Телофаза I – формируются клетки с гаплоидным
набором хромосом и удвоенным количеством ДНК.
Формируется ядерная оболочка. В каждую клетку
попадает 2 сестринские хроматиды, соединенные
центромерой.

53.

54.

Второе деление мейоза
Второе деление мейоза состоит из профазы
II, метафазы II, анафазы II, телофазы II и
цитокинеза.
Клетки, содержащие гаплоидный
набор хромосом, состоящих из двух хроматид,
образуют
клетки
с
гаплоидным
набором
хромосом, состоящих из одной хроматиды.
Таким образом, из одной диплоидной клетки
(оогония или сперматогония) образуются 4 клетки
с гаплоидным набором хромосом.
Биологическое
значение
мейоза
заключается в образовании клеток, участвующих в
половом
размножении,
в
поддержании
генетического постоянства видов, а также в
спорообразовании у высших растений.

55.

Второе деление мейоза

56.

Гаметогенез
Процесс формирования половых клеток
называется гаметогенезом.
У многоклеточных организмов различают
сперматогенез
–
формирование
мужских
половых клеток и овогенез – формирование
женских половых клеток.
Гаметогенез
происходит в половых железах животных –
семенниках и яичниках.

57.

58.

Сперматогенез
Сперматогенез – процесс превращения диплоидных
предшественников половых клеток – сперматогониев
в
сперматозоиды:
1. Сперматогонии делятся на две дочерние клетки –
сперматоциты первого порядка.
2. Сперматоциты первого порядка делятся мейозом (1-е
деление) на две дочерние клетки – сперматоциты второго
порядка.
3. Сперматоциты второго порядка приступают ко второму
мейотическому делению, в результате которого образуются 4
гаплоидные сперматиды.
4. Сперматиды после дифференцировки превращаются в
зрелые сперматозоиды.
Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Он
подвижен и благодаря этому вероятность встречи его с
гаметами увеличивается.
У мхов и папоротников спермии развиваются в антеридиях,
у покрытосеменных растений они образуются в пыльцевых
трубках.

59.

Овогенез
Овогенез
– образование яйцеклеток у особей
женского пола. У животных он происходит в яичниках.
В зоне размножения находятся овогонии – первичные
половые клетки, размножающиеся митозом.
Из овогониев после первого мейотического деления
образуются овоциты первого порядка.
После второго мейотического деления образуются
овоциты второго порядка, из которых формируется
одна яйцеклетка и три направительных тельца,
которые затем гибнут.
Яйцеклетки неподвижны, имеют шаровидную форму.
Они крупнее других клеток и содержат запас
питательных веществ для развития зародыша.
У мхов и папоротников яйцеклетки развиваются в
архегониях, у цветковых растений – в семяпочках,
локализованных в завязи цветка.

60.

Эмбриональное развитие
животных и человека

61.

62.

Дробление яиц
В результате слияния женских и мужских гамет
возникает зигота — диплоидная клетка, которую можно
рассматривать как организм на самой ранней
стадии развития.
После слияния женских и мужских пронуклеусов
клетка начинает митотически делиться. Возникают
более мелкие клетки — бластомеры, а сам процесс
называется дроблением.
После каждого деления дробления клетки
зародыша становятся все более мелкими, то есть
меняются
ядерно-плазменные
отношения:
ядро
остается
таким
же,
а
объем
цитоплазмы
уменьшается. Процесс протекает до тех пор, пока эти
показатели не достигнут значений, характерных для
соматических клеток.

63.

Бластула
Период дробления заканчивается образованием
бластулы — обязательной стадии в развитии
многоклеточного организма.
Типичная бластула представляет собой полый
шар, образованный клетками. Полость бластулы
увеличивается по мере дробления. Она заполнена
жидкостью,
которая
является
продуктом
жизнедеятельности клеток.
Полость сформированной бластулы называется
бластоцель,
или
полость
зародыша.
Клетки,
образующие стенку бластулы, могут быть одинаковыми
(лягушка) или разными (губки, морские ежи и др.).
Типы бластул весьма различны у разных
животных. У некоторых организмов образуется шар без
полости, в котором бластомеры связаны между собой.
Такой зародыш называется морулой. Существует
мнение, что морула является разновидностью бластулы.

64.

Гаструла и нейрула
Следующая стадия в эмбриогенезе животных —
гаструла.
Это двуслойный зародыш, состоящий из наружного
листка — эктодермы
и внутреннего листка —
энтодермы.
Двуслойный зародыш может образовываться из
однослойной бластулы путем впячивания ее стенки
внутрь
бластоцеля
(инвагинация).
Внутренний
зародышевый листок (энтодерма) при этом образует
первичный кишечник. Он сообщается с внешней
средой с помощью первичного рта или бластопора.
Нейрула - стадия зародышевого развития, где
происходит образование нервной пластинки и её
замыкание в нервную трубку.

65.

Зародышевые листки
В животном царстве на стадии гаструлы остановилось
развитие двух типов животных — губок и кишечнополостных.
Это двуслойные организмы, то есть их ткани и клетки
образуются
в
результате
дифференциации
двух
зародышевых листков — первичной эктодермы и первичной
энтодермы.
У остальных животных (начиная с плоских червей) на поздних
стадиях гаструляции возникает третий зародышевый листок
— мезодерма.
Дифференцировка – процесс возникновения и нарастания
структурных и функциональных различий между отдельными
клетками и частями зародыша.
С морфологической точки зрения появляется несколько
сотен
типов
клеток
специфического
строения,
отличающихся друг от друга. С биохимической точки зрения
специализация клеток – способность синтезировать
определенные белки. Дальнейшая дифференцировка
клеток
каждого
зародышевого
листка
приводит
к
образованию одних и тех же тканей и органов у разных видов
животных. Это свидетельствует о том, что зародышевые
листки гомологичны.

66.

Органогенез
Органогенез – процесс образования органов. Гистогенез
– образование и дифференцировка тканей. Сложные
пространственные преобразования клеток и частей
зародыша – морфогенез.
Эктодерма
дает начало всей нервной системе,
определенным органам чувств (роговица глаза),
кожному эпителию и его производным (молочные,
потовые и сальные железы, волосы, ногти, эмаль зубов),
эпителию полости рта и прямой кишки.
Мезодерма – скелет конечностей, позвоночник, череп,
поперечнополосатая скелетная мускулатура, гладкая
мускулатура внутренних органов, кровеносная система
и кровь, выделительная система, половые железы, за
исключением самих половых клеток, вся соединительная
ткань.
Энтодерма – эпителий пищеварительной и дыхательной
систем, печень, поджелудочная железа, щитовидная и
паращитовидная железы.

67.

Временные зародышевые
органы
У всех высших позвоночных, начиная с
пресмыкающихся, во время эмбрионального
развития образуются временные органы,
предназначенные
для
обеспечения
жизнедеятельности зародыша.
Таких временных зародышевых органов 4:
амнион, хорион, алантоис и зародышевый
мешок. Образуются они после гаструляции из
зародышевых листков.

68.

Онтогенез
Онтогенез – это индивидуальное развитие
организма от момента образования зиготы до смерти.
В ходе онтогенеза проявляется закономерная
смена фенотипов, характерных для данного вида.
Различают непрямой и прямой онтогенезы:
Непрямое развитие (метаморфоз) встречается
у плоских червей, моллюсков, насекомых, рыб,
земноводных. Их зародыши проходят в своем развитии
несколько стадий, в том числе личиночную.
Прямое развитие проходит в неличиночной или
внутриутробной форме. К нему относятся все формы
яйцеживорождения,
развитие
зародышей
пресмыкающихся,
птиц
и
яйцекладущих
млекопитающих,
а
также
развитие
некоторых
беспозвоночных

69.

Внутриутробное развитие происходит у млекопитающих, в том числе и
у человека.
В онтогенезе
выделяют два периода – эмбриональный
– от
образования
зиготы
до
выхода
из
яйцевых
оболочек
и
постэмбриональный
– с момента рождения до смерти.
Эмбриональный период многоклеточного организма состоит
из следующих стадий:
зиготы;
бластулы
– стадии развития многоклеточного зародыша после
дробления зиготы. Зигота в процессе бластуляции не увеличивается в
размерах, увеличивается число клеток, из которых она состоит;
стадии
образования
однослойного
зародыша,
покрытого
бластодермой , и формирования первичной полости тела –
бластоцели ;
гаструлы – стадии образования зародышевых листков – эктодермы,
энтодермы (у двухслойных кишечнополостных и губок) и мезодермы
(у трехслойных у остальных многоклеточных животных). У
кишечнополостных животных на этой стадии формируются
специализированные клетки, такие как стрекательные, половые,
кожно-мускульные и т.д. Процесс образования гаструлы называется
гаструляцией.
Нейрула – стадии закладки отдельных органов.
Гисто–
и органогенез
– стадии появления специфических
функциональных, морфологических и биохимических различий
между отдельными клетками и частями развивающегося зародыша.

70.

У позвоночных животных в органогенезе
можно выделить:
а) нейрогенез – процесс формирования нервной трубки
(головного
и
спинного
мозга)
из
эктодермального
зародышевого листка, а также кожного покрова, органов
зрения и слуха;
б) хордогенез – процесс формирования из мезодермы
хорды, мышц, почек, скелета, кровеносных сосудов;
в) процесс формирования из энтодермы кишечника и
связанных с ним органов – печени, поджелудочной железы,
легких.
Последовательное развитие тканей и органов,
их
дифференцировка
происходит
благодаря
эмбриональной индукции – влиянию одних частей зародыша
на развитие других частей. Это связано с деятельностью
белков, которые включаются в работу на определенных
стадиях развития зародыша. Белки регулируют активность
генов, определяющих признаки организма.
Именно
поэтому признаки определенного организма появляются
постепенно. Все гены никогда не включаются в работу
вместе. В конкретное время работает лишь часть генов.