Pohlavní rozmnožování pravidelné a nepravidelné formy. Pohlavní rozmnožování. Pravidelné a nepravidelné tvary. Reprodukce na úrovni organismu
Normální sexuální rozmnožování je charakterizováno dvěma procesy: tvorbou samčích a samičích gamet a tvorbou embrya schopného vývoje v důsledku jejich splynutí. V přírodě však existují takové typy sexuální reprodukce, kde jeden z těchto procesů chybí. Tohle je nepravidelné typy sexuální reprodukce: partenogeneze, gynogeneze, androgeneze.
Partenogeneze : pohlavní rozmnožování, při kterém se embryo vyvine z neoplozeného vajíčka. Existují dvě formy partenogeneze: somatický (diploidní) a generativní (haploidní).
Somatická partenogeneze: vajíčko si uchovává diploidní sadu chromozomů, protože v něm během meiózy nedochází k redukčnímu dělení, nebo se po ní spojí dvě haploidní buňky. Vyskytuje se u některých obratlovců (ještěrka kavkazská).
Generativní partenogeneze: meióza probíhá normálně, embryo se vyvíjí z neoplozeného (haploidního vajíčka) Takto se rozmnožují některé druhy členovců (u včel se vyvíjejí samci - trubci, u mšic - jarní generace samic stejného pohlaví; u krůt - samci) .
Rostliny jsou v partenogenezi nejčastěji diploidní. apomixis, jehož variací je apogamie(kapradí, kvetoucí rostliny). V druhém případě se embryo vyvine z vegetativní diploidní sporofytní buňky. Apogamní rozmnožování se kombinuje nebo střídá s normálním pohlavním rozmnožováním (jestřáb, pampeliška, mochna atd.).
Gynogeneze: varianta vývoje embrya pouze z vajíčka. Na rozdíl od partenogeneze, kde je zcela vyloučena účast samčí zárodečné buňky, při gynogenezi se spermie do vajíčka dostane, ale jádra se neslučují, spermie vajíčko pouze aktivuje (škrkavky, některé ryby, obojživelníci, některé vyšší rostliny - pryskyřník zlatý, modrásek luční) . Takovému oplodnění se říká nepravé resp pseudogamie. V gynogenezi, stejně jako v partenogenezi, dostávají potomci dědičnou informaci pouze od matky a jsou s ní totožní z hlediska pohlaví a vlastností. Gynogenezi lze vyvolat uměle působením na oplodněné vajíčko působením ionizujícího záření, chemikálií a vysoké teploty.
Androgeneze – vývoj oplodněného vajíčka, při kterém jeho vlastní jádro před oplodněním odumírá. Embryo se vyvíjí na úkor informací z otcovského jádra a mateřské cytoplazmy. Může však být kompletní pouze tehdy, když do vajíčka vstoupí několik spermií současně a dojde-li ke splynutí jader dvou haploidních spermií. To vytváří podmínky pro obnovu diploidní sady chromozomů v buňce. Potomstvo během této reprodukce zdědí vlastnosti otcovského organismu. Vzácně se vyskytuje u některých rostlin (tabák, kukuřice) a živočichů (bourec morušový). Poprvé ji uměle vyvolal ve 40. letech 20. století B. L. Astaurov vystavením vajíčku bource morušového rentgenovému záření.
4. Pohlavní buňky.
Vejce- ženská generativní (pohlavní) buňka. Relativně velká (od 60 mikronů do několika cm), nepohyblivá buňka, obvykle kulatá; pokrytá membránou, má velké množství cytoplazmy a jádra. Složení a struktura cytoplazmy vajíčka jsou druhově specifické. Kromě typických organel obsahuje cytoplazma inkluze rezervních živin ve formě žloutku. V jádrech buněk se tvoří mnoho kopií ribozomálních genů a mRNA, které zajišťují syntézu životně důležitých proteinů budoucího embrya. Vejce různých organismů se liší množstvím a povahou distribuce žloutku v nich. Existuje několik druhů vajec. (rýže…).
Isolecitální (a)- relativně malá vejce s malým množstvím rovnoměrně rozloženého žloutku. Jádro se nachází blíže středu (červi, mlži a plži, ostnokožci, kopinatka).
Středně telolecithální b) - mají průměr asi 1,5 - 2 mm, obsahují průměrné množství žloutku, jehož převážná část je soustředěna na vegetativní pól. Naopak ( zvíře), kde je málo žloutku, tam se nachází jádro vajíčka (obojživelníci, jeseteři).
Ostře telolecitální- vejce jsou velká (10-15 mm i více), obsahují hodně žloutku, který zabírá téměř celý objem cytoplazmy vajíčka. Na zvířecím pólu je zárodečný disk s aktivní cytoplazmou bez žloutku (některé ryby, plazi, ptáci, savci snášející vajíčka).
Alecithal- mají mikroskopicky malé rozměry (0,1-0,3 mm), prakticky bez žloutku (placentární savci včetně člověka).
1 - cytoplazma; 2 - jádro; 3 - lesklá skořápka; 4 - folikulární buňky.
Membrány zralého vajíčka se dělí na primární, sekundární a terciární.
Primární plášť(žloutek) je prostoupen vlákny folikulárních buněk, což při malém zvětšení vytváří obraz radiálního pruhování, proto se tato membrána nazývá tzv. zářivá koruna(korónové záření); u savců vypadá jako lesklý lem a je tzv lesklá skořápka(zona pellucida).
sekundární plášť se tvoří v důsledku produktů vylučování folikulárních buněk ve fázi, kdy je vajíčko ve vaječníku. Tato skořápka chorion, Ne všechna vejce mají. Jeho vlastnost je mikropyle - otvor, kterým se spermie mohou dostat do vajíčka.
Třetihorní skořápky se tvoří u řady zvířat (obojživelníků, plazů, ptáků) díky látkám vylučovaným žlázami vejcovodu. U ptáků jsou zastoupeny proteinem, dvěma vrstvami membrány skořápky a skořápky.
Spermie
- mužská generativní (pohlavní) buňka. Obvykle jsou spermie velmi malé (u lidí - 50-70 mikronů, u krokodýla - 20 mikronů); pro mě odlišné typy se liší, ale většina z nich má hlavu, krk a ocas. Hlava obsahuje jádro s haploidní sadou chromozomů (1n1xp1c) a je velmi malé množství cytoplazma. Na předním konci hlavy je akrozom- modifikovaný Golgiho komplex, který obsahuje enzymy (hyaluronidáza atd.), které rozpouštějí obaly vajíčka při oplodnění. Krk obsahuje četné mitochondrie, které tvoří mitochondriální šroubovici, a centrioly. Z krku vyrůstá ocas, tvořený mikrotubuly a zajišťující pohyblivost spermií. Různé spermie - buňky bez ocasu , spermie.
Gametogeneze.
Gametogeneze - proces tvorby zárodečných buněk, gamet, obvykle probíhá v pohlavních žlázách ( gonády). U vyšších organismů se ženské gamety tvoří ve vaječnících a mužské - ve varlatech. Zralá vajíčka vzniklá v důsledku oogeneze a v důsledku spermatogeneze mají zralá spermie haploidní sadu chromozomů (1n1хр1с).
Ve vývoji zárodečných buněk se rozlišuje řada stádií (nebo fází).
fáze rozmnožování: charakteristika ovo- a spermatogeneze. Primární pohlavní buňky spermatogonie a oogonia množí se ve stěnách varlete nebo varlete mnohočetnými mitotickými děleními (2n1хр2с). U žen začíná reprodukce ovogonie v embryogenezi a končí ve 3. roce života. U mužů začíná reprodukční fáze nástupem puberty a pokračuje po celý život.
fáze růstu: ovogonie a spermatogonie rostou (zvýší se objem cytoplazmy, akumulace látek nezbytných pro replikaci DNA, zdvojení chromozomů a další dělení); po dokončení růstové fáze se z nich stávají oocyty 1. řádu a spermatocyty 1. řádu (2n2хр4с).
Fáze růstu je výraznější během oogeneze, protože oocyt 1 akumuluje významné množství živin. Růst oocytu 1. řádu se dělí na dvě období: malá a velký vzrůst:
Malý růst - během tohoto období se intenzivně projevují syntetické procesy, amplifikace genů. Syntetizované mRNA jsou využívány hlavně vyvíjejícím se organismem po oplodnění a jen malá část v oogenezi;
Velký růst - nedochází k žádným změnám v jádře, objem plazmy se zvětšuje v důsledku ukládání žloutku ( žloutek - souhrn živin buňky - bílkoviny, sacharidy a tuky). Růst oocytu je zajištěn speciálními nutričními mechanismy pomocí folikulárních buněk somatického původu, které oocyt obklopují hustým prstencem. Folikulární buňky přijímají aminokyseliny, bílkoviny, tuky a sacharidy z krevních cév. Poté tyto látky vstupují do oocytu. Zásoba látek vytvořená v období velkého růstu se spotřebovává po oplodnění. Množství žloutku závisí na délce embryonálního vývoje. Pokud se brzy po začátku vývoje vytvoří larva, která se může sama živit, je ve vejci málo žloutku (v lanceletu se malá larva objeví 4-5 dní po oplodnění). Naopak u ptáků s velkým vajíčkem a velkým množstvím žloutku pokračuje vývoj tři týdny a z vaječných blan vychází převážně zformovaný organismus. Ještě delší embryonální období u savců, ale v tomto případě se embryo živí mateřským organismem a proto je ve vejci velmi málo žloutku. Zvětšení objemu vajíčka je způsobeno zvětšením objemu cytoplazmy v důsledku akumulace velkého počtu nukleotidů, RNA a proteinů v ní. Objem jádra se prudce zvětšuje, protože v období růstu se v oocytu vytvoří více než 1000 jadérek obsahujících r-RNA.
fáze zrání: dozrávání zárodečných buněk probíhá během 1. a 2. meiotického dělení. Během spermatogeneze, v důsledku meiózy 1, dvě identické spematocyt 2. řádu(1n2хр2с), z nichž každý po meióze 2 tvoří dva spermatidy(1n1xp1s). Během oogeneze, po prvním meiotickém dělení, jeden ovocyt 2. řádu a jeden směrový ( snížení) tělo, které po druhém dělení tvoří, resp ovotidu a druhé vodicí těleso. Redukční tělíska obsahují jádro a malé množství cytoplazmy; „převezmou“ nadbytečnou genetickou informaci a následně zemřou.
Rozdělení zrání během oogeneze je charakterizováno řadou znaků:
1. Profáze 1 meiózy probíhá již v embryonálním období a zbývající události meiózy pokračují po pubertě.
2. Každý měsíc dozraje jedno vajíčko v jednom z vaječníků pohlavně zralé ženy; zároveň je dokončena meióza 1, velký oocyt 2. řádu a malý polární(směrná) tělesa, která vstupují do meózy 2;
3. Ve stadiu metafáze 2 ovuluje oocyt 2. řádu - opouští vaječník do dutiny břišní, odkud vstupuje do vejcovodu. Jeho další dozrávání je možné až po fúzi se spermatem. Pokud nedojde k oplodnění, oocyt 2 odumře a je vyloučen z těla. V případě oplodnění dokončuje meiózu 2 a tvoří zralé vajíčko - ovotid (1n1хр1с).
V důsledku fáze zrání se tedy z každé diploidní buňky s dvouchromatidovými chromozomy (2n2хр2с) vytvoří haploidní buňky s jednochromatidovými chromozomy (1n1хр1с): během spermatogeneze - 4 spermatidy; během oogeneze - 1 ovotida a 3 polární tělíska.
Fáze formování: charakteristické pouze pro spermatogenezi; v důsledku toho se vytvoří mobilní spermie s charakteristickými rysy.
Gametogeneze tedy končí vytvořením geneticky ekvivalentních (1n1хр1с) zárodečných buněk. Ale tato vajíčka a spermie nejsou ekvivalentní, pokud jde o jejich příspěvek k vývoji budoucího organismu.
Funkcí spermie je vnést do vajíčka genetickou informaci a aktivovat jeho vývoj. Spermie je svou strukturou specializovaná na tuto funkci.
Vejce obsahuje všechny hlavní faktory, které umožňují vývoj těla, tedy je specializovaný na tuto funkci.
Srovnávací charakteristiky oogeneze a spermatogeneze
Oplodnění.
Oplodnění- proces fúze spermie a vajíčka, doprovázený sjednocením genomů otcovských a mateřských organismů a vrcholící tvorbou zygoty. Podstatou oplodnění je obnovení dvojité sady chromozomů a spojení dědičného materiálu obou rodičů, v důsledku čehož je potomek, který kombinuje užitečné vlastnosti otce a matky, životaschopnější: 1n1хр1с + 1n1хр1с = 2n1хр2с .
Setkání zárodečných buněk zajišťuje proces inseminace. Inseminace může být venkovní kdy se reprodukční produkty obsahující spermie a vajíčka uvolňují do vody, kde se nacházejí (primární vodní živočichové - ryby, obojživelníci), popř. vnitřní, kdy samci pomocí kopulačních orgánů vpravují spermie do samičího genitálního traktu, kde dochází k oplození (členovci, plazi, ptáci a savci).
Rozlišovat externí oplodnění, kdy se pohlavní buňky spojí mimo tělo, a vnitřní když se zárodečné buňky spojí uvnitř ženského genitálního traktu. Navíc alokovat přejít oplodnění, kdy se spojí pohlavní buňky různých jedinců, a samooplodnění, ke kterému dochází, když se gamety produkované stejným organismem spojí (hermafroditi u zvířat jsou ploštěnci). V závislosti na počtu spermií, které oplodní jedno vajíčko, mono- a polyspermie.
U savců a lidí probíhá proces oplození ve vejcovodu, kam po ovulaci vstupují oocyty 2. řádu a nachází se zde četná spermie.
Interakce zárodečných buněk se dělí do tří fází: vzdálená, kontaktní a fáze interakce po zavedení spermie do vajíčka.
Vzdálená interakce zajišťuje setkání zárodečných buněk po inseminaci a u některých organismů chrání vajíčko před průnikem nadbytečné spermie do něj. Provádí se vzdálený vliv vajíčka na spermie gynomones -1 a gynomones - 2:
Gynomony-1 aktivuje činnost spermií, prodlužuje jejich pohyblivost;
Gynomonas-2 (látky bílkovinné povahy) způsobují slepování spermií.
Účinek spermií je poněkud odlišný a je poskytován androgony-1 a hydrohomony-2:
Androgomony-1 (antagonisté gynomonu-1) jsou uvolňovány do vnějšího prostředí vedoucími spermiemi a inhibují aktivitu ostatních spermií;
Androgomony-2 (proteinové látky, jejichž molekuly jsou uloženy v membráně spermií) zajišťují adhezi spermií imunitní reakcí s gynogomonem-2 (obr...)
Kontaktní interakce
mezi spermií a vaječnou buňkou se provádí kvůli akrozomální reakce. U savců k němu dochází vlivem prostředí ženského genitálu 
orgánů a probíhá bez vytvoření akrozomálního výrůstku. Folikulární buňky zářivé korunky po ovulaci přetrvávají několik hodin. Po setkání spermie s vajíčkem se tedy z akrozomu uvolní enzym hyaluronidáza, který rozpustí látku, která váže folikulární buňky kolem vajíčka. Když se spermie přiblíží k membráně vajíčka, splyne s plazmatickou membránou na bočním povrchu hlavy. To vede k aktivaci vajíčka od stadia, ve kterém se meióza zastavila. Aktivační reakce spočívá v přechodu zralého vajíčka ze stavu klidu do stavu vývoje. V tomto období se zvyšuje propustnost membrány pro ionty K + a Ca 2+, aktivuje se syntéza lipidů a bílkovin, mění se viskozita a další koloidní vlastnosti vaječných bílkovin.
Nejvýraznější aktivace vajíčka se projevuje v kortikální reakce: začíná od místa připojení spermie k povrchu vajíčka (1). Pod plazmatickou membránou (2) jsou umístěny kortikální těla(3), opatřené vlastní membránou (obsahují mukopolysacharidy, proteiny a další látky). Kortikální reakce spočívá v tom, že po průniku spermie do vajíčka přilne membrána korových tělísek k plazmatické membráně. V místě přilnutí se těleso otevírá, jeho obsah se vylévá a tvoří perivitelinní tekutina, který tlačí žloutková membrána z povrchu ooplasmy. Žloutková membrána ztlušťuje a stává se jasně viditelnou a již nazývaná oplodňovací membrána.
Interakce vajíčka a spermie po jejich průniku do vajíčka spočívá především ve splynutí jader (mužských a ženských pronuklei) s tvorbou diploidního jádra - zygoty. Tím je proces hnojení dokončen.
Otázky k testování samostudia :
1. Definujte pojem "reprodukce", vyjmenujte její hlavní typy. Jaké jsou jejich rozdíly?
2. Vyjmenujte způsoby nepohlavního rozmnožování. Jaká je jejich podstata? Dát příklad.
3. Vyjmenujte a charakterizujte stadia gametogeneze.
4. Jaký je rozdíl mezi spermatogenezí a oogenezí?
5. Jaké jsou rozdíly mezi konjugací a sexuální reprodukcí?
6. Popište stavbu spermie a vajíčka.
7. Vyjmenuj a popiš hlavní druhy vajec..
8. Co je to inseminace? Pojmenujte jeho typy. Dát příklad.
9. Co je to hnojení?
10. Popište hlavní fáze oplodnění.
Termíny a pojmy :
akrozom
akrozomální reakce
Androgeneze
apogamie
Apomixis
nepohlavní rozmnožování
Vegetativní rozmnožování
Heterogamie
Gynogeneze
izogamie
pohlavní buňky
Somatické buňky
Časování
Páření
Kortikální reakce
Micropyle
Skořápka hnojení
Ovogonium
Oplodnění
Inseminace
Partenogeneze
Polyebryonie
sexuální reprodukci
pseudogamie
reprodukce
Syngamie
spermatid
spermatogonium
Spermie
spermatocyt
Sporogonie
sporulace
Fragmentace
schizogonie
Ministerstvo zdravotnictví Běloruské republiky
EE "Gomel State Medical University"
Ústav lékařské biologie a genetiky
Projednáno na poradě odd
Zápis č. ____ ze dne "___" __________________ 20___
PŘEDNÁŠKA #4
v lékařské biologii a genetice
pro studenty 1. ročníku
terapeutické, medicínsko-profylaktické a medicínsko-diagnostické
fakulty
Předmět:„Reprodukce a její cytologické základy“.
Čas - 90 min.
Vzdělávací a vzdělávací cíle:
1. Poznat vývoj forem rozmnožování organismů, podstatu nepohlavního a pohlavního rozmnožování.
2. Zdůrazněte rysy pohlavního rozmnožování u savců.
3. Seznámit s biologickou podstatou nepravidelných typů pohlavního rozmnožování.
LITERATURA:
1. - biologie. Kurz přednášek pro studenty medu. vysoké školy. - Vitebsk, 2000 p. 70-84.
2. Biologie / Za redakce V.N. Yarygina / 1. kniha - M.: Vsh, 1997. - s 202-220.
3. O.-Ya. L., L.A. Chramcov. Workshop z lékařské biologie. - Ed. "Bílý vítr", 2000 - str. 33-38.
4. Zayats R.G., Rachkovskaya I.V. Základy obecné a lékařské genetiky. Mn.: VSH, 1998. - str.29-31.
MATERIÁLNÍ PODPORA
1. Multimediální prezentace.
VÝPOČET DOBY STUDIA
|
č. p / p |
Výpočet pracovní doby |
|
|
Rozmnožování je univerzální vlastností živých. |
||
|
Nepohlavní rozmnožování, jeho typy a biologický význam. |
||
|
Pohlavní rozmnožování, jeho druhy. |
||
|
Gametogeneze. Vzorce oogeneze a spermatogeneze u savců. Vlastnosti struktury gamet. |
||
|
Hnojení, jeho fáze, biologická podstata. Mono- a polyspermie. |
||
|
Vlastnosti reprodukce u člověka, její hormonální regulace. |
||
|
Celkový: |
||
reprodukce - schopnost organismů reprodukovat se. Vlastnosti organismů produkovat potomstvo. To je podmínkou existence druhu, která je založena na přenosu genetického materiálu.
Existují dva hlavní typy reprodukce: asexuální a sexuální.
nepohlavní reprodukce - je zapojen jeden jednotlivec; vznikají jedinci, kteří jsou geneticky identičtí s původním rodičovským jedincem; pohlavní buňky se netvoří; žádná genetická rozmanitost. Nepohlavní rozmnožování posiluje úlohu stabilizační funkce přirozeného výběru, zajišťuje zachování zdatnosti v měnících se podmínkách stanoviště.
Existují dva typy nepohlavní reprodukce: vegetativní a sporulace. Zvláštním případem je polyembryonie u obratlovců - nepohlavní rozmnožování na raná stadia embryonální vývoj. Poprvé ji popsal I. Mečnikov na příkladu štěpení blastul u medúzy a vývoji z každého agregátu buněk celého organismu. U lidí je příkladem polyembryonie vývoj dvojčat identických dvojčat stejného pohlaví.
Reprodukce na úrovni organismu
nepohlavní
|
Vegetativní: |
Sporulace: |
|
Rozmnožování skupinou somatických buněk. 1. Jednoduché dělení na dvě: na prokaryota a jednobuněčná eukaryota. 2. Shizogonie (endogonie): u jednobuněčných: bičíkovci a sporozoáni. 3. Pučení: u jednobuněčných kvasinek; v mnohobuněčných - hydra. 4. Fragmentace: u mnohobuněčných červů. 5. Polyembryonie. 6. Vegetativní orgány: tvorba stonku, kořenových pupenů, cibulek, hlíz. Spořádané dělení: rovnoměrná, podélná a příčná amitóza u hvězdic a kroužkovců. |
Výtrus je specializovaná buňka s haploidní sadou chromozomů. Vzniká meiózou, méně často mitózou na sporofytu mateřské rostliny ve sporangii. Vyskytuje se u prvoků eukaryot, řas, hub, mechů, kapradin, přesliček, kyjových mechů. |
Evoluční sexuální reprodukci předcházel sexuální proces - konjugace. Konjugace zajišťuje výměnu genetické informace bez zvýšení počtu jedinců. Nachází se v prvokech, eukaryotech, řasách a bakteriích.
sexuální reprodukci - vznik a vývoj potomstva z oplozeného vajíčka - zygota. Pohlavní rozmnožování organismů se v průběhu historického vývoje stalo dominantním v rostlinném a živočišném světě. Má řadu výhod:
1. Vysoká míra reprodukce. Velký počet začátky nových jedinců.
2. Kompletní obnova genetického materiálu. Zdroj dědičné variability. Úspěch v boji o existenci.
3. Velké adaptační schopnosti dceřiných jedinců.
Pohlavní rozmnožování se vyznačuje následujícími znaky:
1. Účastní se dva jednotlivci.
2. Zdrojem tvorby nových organismů jsou speciální buňky - gamety s pohlavní diferenciací.
3. Pro vznik nového organismu je nutné splynutí dvou zárodečných buněk. 1 buňka každého rodiče stačí.
4. Dělení - meióza, poskytuje evoluční perspektivy.
U zvířat a rostlin existují takzvané nepravidelné typy pohlavního rozmnožování. Předně se jedná o apomixis (z řeckého „apo“ – bez, „mixis“ – míchání), tzn. pohlavní rozmnožování bez oplodnění. Apomixis je opakem amphimixis ("amphi" - rozdělený), tj. pohlavního rozmnožování, ke kterému dochází splynutím gamet různé kvality. Synonymem pro apomixis je partenogeneze, tedy panenské rozmnožování z řečtiny. "parthenos" - panna). Ve vztahu k rostlinám se častěji používá termín apomixis, ve vztahu k živočichům partenogeneze.
Spolu s partenogenezí je také pozorován vývoj vaječné buňky aktivované spermií, která se nepodílí na oplodnění. Mužské pronukleus umírá a tělo se vyvíjí na úkor ženského pronuklea. Tento jev se nazývá gynogeneze, který se vyskytuje u hermafroditních škrkavek a u některých ryb.
Opak gynogeneze - androgeneze - vývoj pouze na úkor mužského pronuklea v případě odumírání ženského pronuklea. Haploidní androgeneze je velmi vzácná. Vývoj androgenních jedinců do dospělosti byl pozorován pouze u vosy Habrobracon a u bource morušového.
U bource morušového se během oplodnění dostane do vajíčka několik spermií, ale jádro pouze jedné z nich splyne s jádrem vajíčka, zbytek zemře. Pokud jsou neoplozená vajíčka aktivována teplotním šokem, jak je popsáno výše, a ozařována rentgenovým zářením, jádro vajíčka odumře. Jsou-li dále inseminována takto enukleovaná vajíčka, pak se dvě samčí pronuklea, která pronikla do vaječné buňky, vzájemně spojí. Díky vytvořenému diploidnímu jádru se vyvíjí zygota. Jak ukazuje B. JI. Astaurov, takové androgenetické zygoty se vždy promění v muže, protože nesou dva identické pohlavní chromozomy - ZZ. Získání čistě mužských potomků od bource morušového je ekonomicky výhodné, protože samci jsou produktivnější než samice.
Divize především charakteristická jednobuněčné organismy. Zpravidla se provádí jednoduchým dělením buňky Ve dvě. Nějaký prvoky(například foraminifera) dochází k dělení na větší počet buněk. Ve všech případech jsou výsledné buňky zcela identické s originálem. Extrémní jednoduchost tohoto způsobu rozmnožování spojená s relativní jednoduchostí organizace jednobuněčných organismů umožňuje velmi rychlé množení. Takže za příznivých podmínek se počet bakterií může zdvojnásobit každých 30-60 minut. Nepohlavně se rozmnožující organismus je schopen se donekonečna reprodukovat, dokud nedojde ke spontánní změně genetického materiálu - mutace. Pokud je tato mutace příznivá, bude zachována v potomstvu mutované buňky, což bude nový buněčný klon.Rozmnožování sporami
Často asexuální reprodukci bakterií předchází tvorba spor. Bakteriální spory- jedná se o klidové buňky se sníženým metabolismem, obklopené vícevrstvou membránou, odolné proti vysychání a dalším nepříznivým podmínkám, které způsobují smrt běžných buněk. Sporulace slouží jak k přežití takových podmínek, tak k usazení bakterií: ve vhodném prostředí spora vyklíčí a změní se ve vegetativní (dělící se) buňku.Nepohlavní rozmnožování pomocí jednobuněčných spor je také charakteristické pro různé houby a řasy. Spory v mnoha případech tvoří mitóza(mitospory) a někdy (zejména u hub) ve velkém množství; při klíčení rozmnožují mateřský organismus. Některé houby, jako je škodlivý rostlinný škůdce Phytophthora, tvoří pohyblivé, bičíkaté spory zvané zoospory nebo tuláky. Po nějaké době plavání v kapičkách vlhkosti se takový tulák „uklidní“, ztratí bičíky, pokryje se hustou skořápkou a poté za příznivých podmínek vyklíčí.
Kromě mitospor se u mnoha těchto organismů, stejně jako u všech vyšších rostlin, tvoří spory jiného druhu, a to meiospory, které jsou tvořeny tzv. redukční dělení buněk. Obsahují haploidní sadu chromozomy a dát vzniknout generaci, obvykle ne jako matka a rozmnožující se pohlavně. Vznik meiospor je tedy spojen s střídání generací- asexuální (dávající výtrusy) a pohlavní.
Vegetativní rozmnožování. Další varianta nepohlavní reprodukce se provádí oddělením od těla jeho části, sestávající z většího nebo menšího počtu buněk. Vyvíjejí se v dospělé. Příkladem je pučení houby a koelenteruje nebo chov rostliny střílí, výstřižky, žárovky nebo hlízy. Tato forma nepohlavního rozmnožování se běžně nazývá vegetativní rozmnožování. V podstatě je to podobné procesu regenerace. Hraje důležitou roli v praxi rostlinné výroby. Může se tedy stát, že vysetá rostlina (například jabloň) má určitou úspěšnou kombinaci znaků. V semenech této rostliny, toto dobrá kombinace bude téměř jistě narušen, protože semena se tvoří jako výsledek sexuální reprodukce, a to je spojeno s rekombinací genů. Při šlechtění jabloní se proto obvykle používá vegetativní množení - vrstvení, řízkování nebo roubování pupenů na jiné stromy.
Nepohlavní rozmnožování, rozmnožující jedince totožné s původním organismem, nepřispívá ke vzniku organismů s novými variantami znaků, a tím omezuje schopnost druhů adaptovat se na nové podmínky prostředí. Prostředkem k překonání tohoto omezení byl přechod k sexuální reprodukci.
pučící
n některé druhy jednobuněčných organismů se vyznačují takovou formou nepohlavního rozmnožování jako pučící. V tomto případě dochází k mitotickému dělení jádra. Jedno z vytvořených jader se přesune do vznikajícího lokálního výběžku mateřského buňky a pak se tento fragment rozloží. Dceřiná buňka je výrazně menší než mateřská buňka a nějakou dobu trvá, než vyroste a doplní chybějící struktury, poté získá vzhled charakteristický pro zralý organismus Pučení je druh vegetativního rozmnožování. Mnoho nižších organismů se rozmnožuje pučením. houby, Například droždí a například i mnohobuněční živočichové sladkovodní hydra. Když kvasinky pučí, vytvoří se na buňce ztluštění, které se postupně mění v plnohodnotnou dceřinou buňku kvasinek. Na těle hydry se začne dělit několik buněk a postupně na mateřském jedinci vyroste malá hydra, která tvoří tlamu s tykadly a střevní dutina, spojený se střevní dutinou „matky.“ Pokud kořist uloví mateřský jedinec, pak se část živin dostává i do malé hydry a naopak dceřiný jedinec se při lovu dělí i o potravu s mateřským jedincem. brzy se malá hydra oddělí od mateřského organismu a obvykle se usadí vedle něj. (ale ne vždy!)
Dělení těla. Některé organismy se dokážou rozmnožovat rozdělením těla na více částí a z každé části vyroste plnohodnotný organismus, podobný ve všem rodičovi (plocháčci i kroužkovci, ostnokožci).
87. Pohlavní rozmnožování. Pravidelné a nepravidelné tvary.
sexuální reprodukci- proces pro většinu eukaryota spojené s vývojem nových organismy z zárodečné buňky(u jednobuněčných eukaryot s konjugace funkce zárodečných buněk plní pohlavní jádra).
Tvorba zárodečných buněk je obvykle spojena s pasáží redukční dělení buněk v jakékoli fázi životní cyklus organismus. Pohlavní rozmnožování je ve většině případů doprovázeno splynutím zárodečných buněk, popř gamety současně se obnoví zdvojená sada chromozomů, vzhledem k gametám. Záleží na systematická pozice eukaryotických organismů má sexuální reprodukce své vlastní vlastnosti, ale zpravidla vám umožňuje kombinovat genetický materiál ze dvou rodičovských organismů a umožňuje vám získat potomky s kombinací vlastností, které v rodičovských formách chybí.
Účinnost kombinace genetického materiálu u potomků získaných v důsledku sexuální reprodukce je usnadněna:
náhodné setkání dvou gamet;
náhodné uspořádání a divergence k pólům dělení homologních chromozomů během meiózy;
překračující mezi chromatidy.
U mnoha skupin eukaryot došlo k sekundárnímu zániku pohlavního rozmnožování nebo k němu dochází velmi zřídka. Zejména oddělení deuteromycetes(houby) sdružuje rozsáhlou skupinu fylogenetických ascomycetes a basidiomycetes kteří ztratili sexuální proces. Do roku 1888 se předpokládalo, že mezi pozemskými vyšší rostliny sexuální rozmnožování je zcela ztraceno cukrová třtina. Ztráta sexuální reprodukce u žádné skupiny metazoanů nebyla popsána. Je však známo mnoho druhů (nižší korýši - dafnie, některé typy červy), schopné reprodukce za příznivých podmínek partenogeneticky přes desítky a stovky generací. Například některé typy vířníci po miliony let se rozmnožují pouze partenogeneticky, dokonce tvoří nové druhy (!).
U řady polyploidních organismů s lichým počtem sad chromozomů hraje sexuální reprodukce malou roli při udržování genetické variability v populaci v důsledku tvorby nevyvážených sad chromozomů v gametách a u potomků.
Schopnost kombinovat genetický materiál během sexuální reprodukce má velká důležitost pro výběr modelových a hospodářsky významných organismů.
88. Cytologické základy pohlavního rozmnožování. Meióza jako specifický proces při tvorbě zárodečných buněk.
Redukční dělení buněk(z řecký meióza - pokles) popř redukční dělení buňky - dělení jádra eukaryotické buňky s klesajícím počtem chromozomy dvakrát. Probíhá ve dvou fázích (redukční a rovnicové stádium meiózy). Meióza by neměla být zaměňována s gametogeneze- vzdělávání odborných zárodečné buňky, nebo gamety, z nediferencované zastavit.
S poklesem počtu chromozomů v důsledku meiózy v životní cyklus dochází k přechodu z diploidní fáze do haploidní fáze. Zotavení ploidie(přechod z haploidní do diploidní fáze) nastává v důsledku sexuální proces.
Vzhledem k tomu, že v profázi prvního, redukčního stupně dochází k párové fúzi ( časování) homologní chromozomů je správný průběh meiózy možný pouze v diploidní buňkách nebo v sudých polyploidech (tetra-, hexaploidní atd. buňky). Meióza se může vyskytovat i u lichých polyploidů (tri-, pentaploidní atd. buňky), ale u nich v důsledku neschopnosti zajistit párovou fúzi chromozomů v profázi I dochází k divergenci chromozomů s poruchami, které ohrožují životaschopnost buňky resp. vyvíjí se z něj mnohobuněčný haploidní organismus.
Stejný mechanismus je základem sterility mezidruhových hybridy. Protože mezidruhové hybridy v jádře buněk kombinují chromozomy rodičů, které patří různé typy chromozomy obvykle nemohou konjugovat. To vede k poruchám segregace chromozomů při meióze a v konečném důsledku k neživotaschopnosti zárodečných buněk, popř. gamety. Určitá omezení konjugace chromozomů ukládají a chromozomální mutace(velké delece, duplikace, inverze nebo translokace).
Meióza se skládá ze 2 po sobě jdoucích dělení s krátkou mezifází mezi nimi.
Profáze I- profáze prvního dělení je velmi složitá a skládá se z 5 etap:
Leptotena nebo leptonema- balení chromozomů.
Zygoten nebo zygonema- konjugace (spojení) homologních chromozomů se vznikem struktur sestávajících ze dvou spojených chromozomů, nazývaných tetrady nebo bivalenty.
Pachytene nebo pachinema - překračující(kříž), výměna míst mezi homologními chromozomy; homologní chromozomy zůstávají vzájemně propojeny.
Diploten nebo diploném- dochází k částečné dekondenzaci chromozomů, přičemž část genomu může pracovat, dochází k procesům transkripce (tvorba RNA), translace (syntéza bílkovin); homologní chromozomy zůstávají vzájemně propojeny. U některých zvířat získávají chromozomy v oocytech v této fázi meiotické profáze charakteristický tvar štětcové chromozomy.
diakineze- DNA opět maximálně kondenzuje, syntetické procesy se zastaví, jaderný obal se rozpustí; centrioly se rozbíhají směrem k pólům; homologní chromozomy zůstávají vzájemně propojeny.
Metafáze I- bivalentní chromozomy se řadí podél rovníku buňky.
Anafáze I- mikrotubuly se stahují, bivalenty se dělí a chromozomy se rozcházejí směrem k pólům. Je důležité poznamenat, že v důsledku konjugace chromozomů v zygotenu se celé chromozomy sestávající ze dvou chromatid, z nichž každá se rozbíhá na póly, a nikoli jednotlivé chromatidy, jako v mitóza.
Telofáze I
Profáze II- dochází ke kondenzaci chromozomů, buněčné centrum se dělí a produkty jeho dělení se rozcházejí k pólům jádra, ničí se jaderný obal, vzniká štěpné vřeténka.
Metafáze II- univalentní chromozomy (skládající se z každé ze dvou chromatid) jsou umístěny na „rovníku“ (ve stejné vzdálenosti od „pólů“ jádra) ve stejné rovině a tvoří tzv. metafázovou desku.
Anafáze II- univalenty se dělí a chromatidy se rozbíhají směrem k pólům.
Telofáze II Chromozomy se despiralizují a objevuje se jaderná membrána.
89. Gametogeneze. Struktura zárodečných buněk.
Gametogeneze rozdělit na spermatogeneze (proces tvorby spermií u mužů) a oogeneze (proces tvorby vajec). Z hlediska toho, co se děje s DNA, se tyto procesy prakticky neliší: z jedné počáteční diploidní buňky vzniknou čtyři haploidní. Podle toho, co se děje s cytoplazmou, se však tyto procesy zásadně liší.
Vajíčko akumuluje živiny potřebné pro další vývoj embrya, vajíčko je tedy velmi velká buňka a při dělení je cílem ušetřit živiny pro budoucí embryo, takže dělení cytoplazmy je asymetrické. Aby byly zachovány všechny rezervy cytoplazmy a zároveň se zbavili nepotřebného genetického materiálu, oddělují se od cytoplazmy polární tělíska, která obsahují velmi málo cytoplazmy, ale umožňují rozdělení chromozomové sady. Polární tělesa se oddělují na prvním a druhém dělení meiózy
90. Vzorce spermatogeneze u savců a lidí.
91. Vzorce oogeneze u savců a člověka.
První fáze procesu rány - fáze zánětu- charakterizovaný traumatickým edémem tkáně, zvýšenou vaskulární permeabilitou, acidózou, migrací leukocytů, žírných buněk a makrofágů. Rána se čistí fagocytózou a lýzou nekrotických tkání.
Ve druhé fázi procesu rány - fáze regenerace- vzniká granulační tkáň, postupně vyplňující defekt rány. Hlavními strukturami této tkáně jsou fibroblasty, mezibuněčná látka a kapiláry. Buňky fibroblastického rozdílu granulační tkáně se liší od fibroblastů normální pojivové tkáně vysokou funkční aktivitou. Syntetizují proteiny a glykosaminoglykany, tvoří kolagenová vlákna. Makrofágy, žírné a plazmatické buňky také hrají důležitou roli ve vývoji a zrání granulační tkáně. Granulační tkáň se následně přemění na jizevnaté pojivo.
Třetí fáze procesu rány - fáze reorganizace jizvy- vyznačující se progresivním snižováním počtu krevních cév a buněčných elementů (fibroblasty, makrofágy, žírné buňky) s růstovými jevy celková hmotnost kolagenová vlákna. Paralelně se zráním granulační tkáně a její přeměnou na jizvu dochází k epitelizaci rány. Epitelizace rány a zrání granulační tkáně časově přesně korespondují.
V závislosti na povaze a rozsahu poranění rysy reaktivity těla a dalších stavů, proces rány probíhá jinak. Při malém poškození se rána zahojí primárním záměrem. Zánět a náhrada defektu ve tkáních bezprostředně následuje po jejich traumatickém edému a není doprovázena hnisáním. Na konci prvního týdne je proces rány v podstatě dokončen. Pokud je objem léze velký a okraje rány jsou od sebe ve více či méně významné vzdálenosti, pak se rána hojí hnisáním s tvorbou dobře vyvinuté granulační tkáně s následným zjizvením. K hojení rány dochází sekundárním záměrem s významným trváním fází procesu rány.
Hojení ran primárním a sekundárním záměrem má kvantitativní, ale ne kvalitativní rozdíly. Mechanismy regenerace jsou v zásadě podobné a zahrnují zánět, proliferaci pojivové tkáně a epitelizaci. Znalost klíčových vazeb regeneračního procesu nám umožňuje cílevědomě hledat způsoby regulace hojení ran a vyvíjet metody tkáňové terapie.
Během sexuální reprodukce dochází k vývoji organismů ze zygot, které vznikají fúzí zárodečných buněk. Porušení normálního sexuálního procesu nebo přítomnost nepravidelných typů sexuální reprodukce (partenogeneze, androgeneze, gynogeneze) v životním cyklu mění povahu dědičnosti.
Poprvé údaje o dědičnosti během partenogeneze u jestřábů (Hieracium) byly přijaty G. Mendel. Poznamenal to Hieracium je pozorován opak toho, co bylo zjištěno u hrachu: v první generaci nebyla žádná uniformita a u F 2 nedošlo k štěpení. Mendel nedokázal tyto jevy vysvětlit, protože nevěděl jaký Hieracium rozšířená je apogamie (partenogeneze).
V přírodě se mnoho druhů rozmnožuje partenogeneticky – nižší korýši, včely, ještěrky, některé ryby; mezi rostlinami - maliny, manžetky, mochna, jestřábi atd.
V ameiotické partenogenezi bez meiózy jsou všichni potomci vyvíjející se z diploidní buňky - homo- nebo heterozygotní - stejní, stejní jako matka, k rozštěpení u potomků nedochází.
Pokud dojde k partenogenetickému vývoji po meióze ( haploidní partenogeneze), pak heterozygotní mateřský organismus může tvořit dvě variety gamet (A a a) se stejnou pravděpodobností a štěpení závisí na poměru přežívajících haploidních jedinců s různými genotypy.
Druh s haplo-diploidním určením pohlaví(včely, vosy, jezdci, mravenci atd.) samice se vyvíjejí z oplodněných a většina samců z neoplozených vajíček, a haploidie je zachována pouze v buňkách zárodečné linie, v somatických buňkách je počet chromozomů zdvojnásoben podruhé.
Poměr pohlaví se během partenogenetického vývoje obvykle liší od poměru 1:1 - u potomků zpravidla převažují samice. Je to zřejmě způsobeno větším odumíráním neoplozených haploidních vajíček, ze kterých se vyvíjejí samci.
Ve včelstvu je tedy počet samic (včel dělnic) stokrát větší než počet samců trubců. To způsobí porušení normálního dělení.
Například, když se zkříží homozygotní hnědooká (dominantní znak) samice (genotyp AA) s recesivním bělookým samcem (aa), v F 1 se objeví hnědooké samice (Aa) a samci (AA) *. V F 2 dojde k štěpení: všechny samice budou hnědooké - AA a aA a partenogenetičtí samci budou dvou typů - hnědoocí (AA) * a bělookí (aa) * v poměru 1: 1. Vzhledem k tomu, že v potomcích je stokrát více samic než samců, budou v štěpení převažovat hnědoocí jedinci, to znamená, že je pozorována silná odchylka od normálního štěpení (3:1).