Размножение организмов (лекция 4)

1.

Красноярский государственный медицинский университет имени
профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Кафедра биологии и экологии
Лекция 4
Размножение
организмов.
Красноярск 2021

2.

Вопросы
1.Понятие о размножении
организмов как универсальном
свойстве живого.
2. Мейоз, цитологическая и
цитогенетическая
характеристика.
3. Гаметогенез.
4. Изменчивость, ее виды и
последствия для организма

3.

жизнь
размножение

4.

РАЗМНОЖЕНИЕ
ПОЛОВОЕ
Без
оплодотвор.
Копуляция
Конъюгация
Партеногенез
Искусственны
С оплодо
творением
Мерогамия
Животные
Многоклеточные
Растения
Деление
почкование
Одноклеточные
Споро
образование
Гологамия
Вегетативное
Естественный
БЕСПОЛОЕ

5.

Размножение –
воспроизведение нового
поколения.
Бесполое размножение
–участвует лишь один организм,
- образуются одинаковые потомки (клон),
- источник изменчивости - случайные
мутации,
- деление идет митозом
Эволюционное значение – усиливает действие
стабилизирующего отбора

6.

бесполое
размножение

7.

Половое размножение
Преимущества:
1. Начало новому организму
(гибриду) дают два родительских
организма
2. Идет обмен генетической
информацией 3. Дает разнообразие
потомства
Эволюционное значение разнообразие потомства - материал
для естественного отбора.

8.

яйцеклетка
Половое
размножение
сперматозоиды

9.

10.

11.

Meiosis с греческого- уменьшение.
Мейоз – два последовательных
деления клетки, ведущие к
образованию клеток с n набором.
Открыт:
1882 – у животных (В. Флемминг )
1888 - явление редукции числа
хромосом у растений
(Э.Страсбургер).

12.

п 2с
2п4с
п 2с
2п4с
п 2с
п 2с
пс
пс
п 2с
п 2с
пс
пс
пс
пс

13.

14.

1
2n2c
ГАМЕТОГЕНЕЗ
2n2c
2
2n4c
2n4c
n2c
n2c
3
nc
nc
nc
4

15.

Значение мейоза
В результате мейоза образуются
из 1 клетки 4 дочерние генетически разнородные с
гаплоидным набором.
Мейоз создает возможность для
возникновения в гаметах новых
генных комбинаций, что ведет к
изменениям в генотипе и
фенотипе потомства.

16.

ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

17.

Образование спермиев в семенных
канальцах семенников

18.

Фолликулы в яичниках

19. Оплодотворение

20.

РЕКОМБИНАЦИИ –
образование новых
сочетаний генов в
результате обмена
участками между
гомологичными
последовательностями ДНК
(кроссинговер).

21. Наследственная изменчивость

Комбинативная изменчивость –
обеспечивается перекомбинацией
наследственного материала. В основе её
лежат следующие механизмы
перекомбинации:
Кроссинговер – обмен участками
гомологичных хромосом. Если перекрест
произошел в одном участке хромосомы –
кроссинговер одинарный, если в двух
участках – двойной, в трёх - тройной
в
А
в
С
А
а
а
В
В
Равный кроссинговер
с

22. Наследственная изменчивость

Комбинативная изменчивость
Независимое расхождение бивалентов в
анафазе мейоза I
Разнообразие гамет обусловлено независимым
поведением бивалентов. Оно выражается
формулой 2 п, где п – число хромосом в
гаплоидном наборе.
У дрозофилы п = 4 и количество типов гамет
равно 2 4 =16.
У человека п =23, и разнообразие гамет
соответствует 2 23, или 8388608

23. Значение наследственности и изменчивости в эволюции

• Изменчивость – способность организмов
к отклонению от исходных форм в
строении, функциях и особенностях
развития
В процессе эволюции живые организмы
под воздействием внешних условий
приобретали новые признаки, что
явилось основой многообразия живых
организмов на Земле
Таким образом, наследственность и
изменчивость диалектически
взаимосвязаны

24. Классификация изменчивости

Фенотипическая
Генотипическая
Модификационная
Трансформационная
Эпигенетическая
Комбинативная
Мутационная

25. Ненаследственная изменчивость

• Фенотипически ненаследственные различия,
возникающие под влиянием условий среды у
одинаковых в наследственном отношении
организмов К. Нэгели в 1884 г. назвал
модификациями.
Примеры модификаций:
- у камбалы – верхняя часть тела темная , а
нижняя –светлая.
- морской червь Bonellia viridis имеет
одинаковый генотип у самки и самца. Развитие
пола зависит от условий существования

26. Ненаследственная изменчивость

(фенотипическая)
Модификационная изменчивость
Степень выраженности модификаций
пропорциональна силе и
продолжительности действия фактора
Модификации имеют
приспособительный характер
Модификации обладают разной
степенью стойкости. Многие из
модификаций обратимы
Модификации не передаются по
наследству

27. Ненаследственная изменчивость

Модификации, вызванные экстремальными
воздействиями, с которыми организм не часто
сталкивается в природе, называют морфозами
Модификации, похожие на изменения,
вызванные мутациями известных генов,
получили название фенокопии
Норма реакции – это свойство данного
генотипа обеспечивать в определенных
пределах изменяемость онтогенеза в
зависимости от условий среды

28. Ненаследственная изменчивость

Примеры
модификационной
изменчивости:
У кроликов
горностаевой
породы пигмент
образуется при
пониженной
температуре

29. Эпигенетическая изменчивость (Онтогенетическая)

Это изменения генной активности, которые не
связаны с нарушением генотипа
Причина:
Неактивное состояние
генов
Может быть вызвано:
Гетерохроматизацией
ДНК
Метилирование
м ДНК

30. Эпигенетическая изменчивость (Онтогенетическая)

Метилирование ДНК
Метилирование концевых и внутренних
нуклеотидов сопровождается инактивацией генов
Метилирование района интрона может наоборот
обеспечить активность гена в результате препятствия
взаимодействию с белками репрессорами.

31.

Эпигенетическая изменчивость
(Онтогенетическая)
Определенный рисунок распределения
метилированных остатков называется геномным
импринтингом
Термин впервые предложен в 1960 г.
В сперматозоидах и яйцеклетках гены могут
метилироваться по разному.

32. Наследственная изменчивость

Это изменчивость, при которой
происходит изменение генотипа и эти
изменения передаются по наследству
Различают следующие виды
наследственной изменчивости :
Трансформационная
Комбинативная
Мутационная

33. Наследственная изменчивость

•Трансформационная изменчивость
Трансформации – это
перенос генетического
материала из одного
организма к другому
Трансдукция – это перенос
ДНК из одной клетки
(донора) в другую
(реципиент) с помощью
бактериофага. Различают
три типа трансдукции:
Схема общей трансформации
общую, ограниченную и
абортивную

34.

Барбара МакКлинток
(США)
Нобелевская премия
1983 года за
открытие мобильных
элементов генома.
Явление
перемещения
плазмид названо ею
транспозицией.

35. Наследственная изменчивость

Мутации- это скачкообразные изменения
генотипа
Мутагены – факторы, вызывающие мутации
Классификация
Физические
Химические
Биологические
Радиоактивные
излучения:α –
Химические
соединения:ки
Вирусы, вакцины,
токсины
гельминтов,
простейших,грибов
лучи,β , γлучи и т.д.
слоты,
щелочи,смол
ы и т.д.

36. Химические мутагены

Открыты в 1931 ( Раппопорт, Сахаров, Лобашов,
Ауэрбах)
Если химическое соединение реагирует с ДНК, то
для него практически не существует ПДК
80% мутагенов является канцерогенами
К хим. мутагенам относятся: продукты
промышленного производства: СО2,
NO2выхлопные газы,свинец, растворители,
продукты синтетического каучука, формальдегид,
пестициды, гербициды, инсектициды.
Чем больше степень полимеризации, тем ниже
мутагенность.

37. Биологические мутагены

Вирусы ветряной оспы, герпеса,
паратита,саркомы Рауса – вызывают генные
мутации , хромосомные аберрации, а также
поражают репаративные системы.
Непатогенные вирусы играют роль в
генетических рекомбинациях
Живые вакцины могут вызвать генные и
хромосомные мутации после вакцинации
Токсины гельминтов, простейших, грибов
могут усиливать мутационный процесс.
Особенно опасны токсины плесневых грибов

38. Мутационная изменчивость

Классификации мутаций:
По характеру возникновения –
спонтанные, индуцированные
По локализации в организме – генеративные,
соматические
По локализации в клетке – ядерные,
цитоплазматические
По проявлению – доминантные, рецессивные
По уровню изменения генотипа – генные,
хромосомные, геномные

39. Генные мутации

Это изменения нуклеотидной последовательности
гена
Причиной генных мутаций могут быть: делеции,
вставки, дубликации, замены – транзиции и
трансверсии
Мутации со сдвигом рамки считывания:
делеции, вставки, дубликации
Мутации без сдвига рамки считывания:транзиции,
трансверсии, инверсии.
Эффект генных мутаций:
Миссенс – изменяется полипептид
Самиссенс – полипептид не изменяется
Нонсенс – образуется осколочный белок

40. Хромосомные мутации- хромосомные аберрации

Хромосомные мутациихромосомные аберрации
Это изменения , связанные с нарушением
структуры хромосом
Делятся на внутрихромосомные и
межхромосомные
Внутрихромосомные аберрации:
Делеция – утрата части хромосомы
Дупликация – удвоение участка хромосомы
Инверсия – поворот участка хромосомы на 1800

41. Хромосомные мутации- хромосомные аберрации

Хромосомные мутациихромосомные аберрации
Инверсии бывают двух видов:
Парацентрическая-происходит в одном
плече и не затрагивает центромеру
Перицентрическая- затрагивает
центромеру

42. Хромосомные мутации- хромосомные аберрации

Хромосомные мутациихромосомные аберрации
Межхромосомные мутациитранслокации
Перенос участка одной хромосомы на другуюнегомологичную. Различают:
Реципрокные - взаимный обмен участками между
двумя негомологичными хромосомами
Нереципрокные – отделившийся фрагмент
прикрепляется к негомологичной хромосоме
Робертсоновские – слияние двух акроцентрических
хромосом в области центромеры

43. Хромосомные мутации- хромосомные аберрации

Хромосомные мутациихромосомные аберрации
Межхромосомные мутации- транслокации
Робертсоновская транслокация

44. Геномные мутации

Связаны с нарушением числа хромосом.
Различают два вида: полиплоидия и анеуплоидия
Полиплоидия – изменение числа хромосом
кратное гаплоидному 3n, 4n. У растений
встречается часто, а у животных и человека –
очень редко и является летальной мутацией.
Причиной полиплоидии у человека может быть
эндомитоз – удвоение хромосом с последующим
делением центромер, но без расхождения
хромосом. Это наблюдается в соматических
клетках после воздействия мутагенов. Может
привести к мозаицизму

45. Геномные мутации

Анеуплоидия или гетероплоидия – изменение
числа хромосом некратное гаплоидному.
Различают:
Моносомию – (2n -1); трисомию – (2n + 1);
полисомию – (2n +2, 3…)
Механизм возникновения геномных мутаций
связан с нарушением нормального
расхождения хромосом во время мейоза, в
результате чего образуются аномальные
гаметы, после оплодотворения которых
возникают гетероплоидные зиготы.

46. Медицинское значение мутационной изменчивости

Генные мутации являются причиной
генных заболеваний
Заболевания могут быть:
Аутосомно-доминантныемутация доминантного аллеля
Синдром морфана
Аутосомно-рециссивные мутация
рецессивного аллеля
Гиперкератоз

47. Медицинское значение мутационной изменчивости

Хромосомная мутация
Транслокацион
ный синдром
Дауна

48.

Импринтинг (Г.Кроуз, 1960)
Механизмы болезней геномного
импринтинга (БГИ):
- однородительская дисомия (кариотип 46,
но обе хромосомы получены от одного
родителя). Причины: нерасхождение при
мейозе1 или 2; исправление возникшей
трисомии или моносомии; соматические
рекомбинации; хромосомные перестройки
в импринтинговых участках, содержащих
экспрессирующие гены.

49.

Клинико-генетические характеристики
болезней геномного импринтинга
Синдром Прадера-Вилли –
при наличии однородительской
дисомии хромосомы 15
материнского
происхождения. Кариотип 46
хромосом.
Признаки: до 3-х лет -
мышечная гипотония,
приступы летаргии,
трудности вскармливании,
избыточный вес, низкий
рост, олигофрения.

50.

Клинико-генетические характеристики
болезней геномного импринтинга
Синдром Энгельмана –
однородительская
дисомия хромосомы 15
имеет отцовское
происхождение.
Кариотип 46 хромосом
Признаки: «Синдром лица
счастливой куклы», грубая
задержка психомоторного
развития, судороги, нарушение
координации движений,
косоглазие.

51.

Вопрос:
Перечислите виды
наследственной
изменчивости
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!