Un mesaj pe tema formării celulelor germinale prin meioză. Diviziunea celulară sexuală

^III. Meioză. Formarea celulelor germinale.

1. 
   Meioza este baza reproducerii sexuale.
2. 
   I diviziune meiotică.
3. 
   a II-a diviziune meiotică.
4. 
   Semnificația biologică a meiozei.

1. Meioza este baza reproducerii sexuale.

Diviziunea celulară specifică în timpul căreia se formează celulele germinale - meioză.

Constanța speciei a numărului de cromozomi din celule se menține datorită mitozei, care este precedată de sinteza ADN și formarea a două cromatide în fiecare cromozom. Cum se menține constanta numărului de cromozomi în timpul reproducerii sexuale, deoarece toate celulele somatice conțin diploide, iar celulele sexuale mature au doar jumătate, adică haploid, numărul de cromozomi, prin urmare, jumătate din cantitatea de ADN?

Numărul de cromozomi se reduce la jumătate în timpul maturizării celulelor germinale. Ambele diviziuni care apar în zona de maturare reprezintă două diviziuni ale meiozei.

Ambele diviziuni ale meiozei includ aceleasi faze ca si mitoza: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Înainte de prima diviziune a meiozei, în celulele germinale situate în zona de maturare, are loc sinteza ADN și, prin urmare, are loc dublarea cromozomilor, adică. formarea a două cromatide.

^ 2. I diviziune meiotică.

În profaza primei diviziuni a meiozei are loc spiralizarea cromozomilor. La sfârșitul profazei, când se încheie spiralizarea, cromozomii capătă forma și dimensiunea lor caracteristică. Cromozomii fiecărei perechi, adică omoloage, se conectează între ele pe toată lungimea pentru a forma bivalenți și se răsucesc. Acest proces de conectare a cromozomilor omologi se numește conjugare.

În timpul conjugării are loc un proces de schimb de secțiuni - gene - între unii cromozomi omologi, ceea ce înseamnă și schimb de informații ereditare. Schimb de regiuni identice de cromozomi omologi - trecere peste. Procesul de trecere este aleatoriu. După conjugare și încrucișare, cromozomii omologi sunt separați unul de celălalt. Învelișul nuclear se dizolvă, nucleolul dispare și se formează fusul.

Când cromozomii sunt complet separați, se termină formarea fusului, are loc metafaza meiozei și bivalenții (o pereche de cromozomi) sunt localizați în planul ecuatorial.

Șuvițele fusului sunt atașate fiecărui cromozom. Apoi începe anafaza meiozei și nu jumătate din fiecare cromozom, inclusiv o cromatidă, ca în mitoză, ci cromozomi întregi, fiecare constând din două cromatide, merg la polii celulei. În consecință, doar unul din fiecare pereche de cromozomi omologi ajunge în celula fiică.

În timpul telofazei, se formează două celule cu un număr redus de cromozomi haploid.

Ca urmare a primei diviziuni meiotice, se observă o înjumătățire a numărului de cromozomi din celulă, formarea de precursori haploizi ai gameților, dar cromozomii lor sunt formați din două cromatide, adică. au dublul cantității de ADN.

^ 3. II diviziune meiotică.

În urma primei diviziuni, are loc a doua diviziune a meiozei, iar această diviziune nu este precedată de sinteza ADN-ului

La urma urmei, chiar și în timpul primei diviziuni a meiozei, cromozomi întregi s-au separat de polii celulelor fiice, fiecare dintre ele având două cromatide. După o scurtă profază, cromozomii (uneori nu există profază), formați din două cromatide, în metafaza celei de-a doua diviziuni sunt localizați în planul ecuatorial și sunt atașați de firele fusului. Procesul are loc în două celule fiice simultan. În anafază, cromatidele diverg către polii opuși ai celulei și fiecare celulă fiică se termină cu un cromozom fiică. Cantitatea de ADN și cromozomi din celulele fiice este egalizată. Astfel, numărul de cromozomi din spermatozoizi și ovule se reduce la jumătate.

În timpul telofazei, se formează patru celule fiice, se formează nuclei și se formează partiții (în celulele vegetale) sau constricții (în celulele animale).

Ca urmare a diviziunii meiotice II, se formează patru celule cu un set haploid - cromozomi sau gameți cu o singură cromatidă.

^ 4. Semnificația biologică a meiozei.

Esența biologică a meiozei este reducerea la jumătate a numărului de cromozomi și formarea gameților haploizi. Când celulele germinale fuzionează, se formează un zigot diploic.

Meioza asigură constanța cariotipului de-a lungul generațiilor de organisme dintr-o anumită specie.

În timpul meiozei, au loc încrucișarea și schimbul de secțiuni de cromozomi omologi. Cromozomii fiecărei perechi se depărtează aleatoriu, independent de celelalte perechi. Meioza oferă diversitate în compoziția genetică a gameților, de exemplu. Meioza este principala sursă de diversitate în organismele acestei specii.

În unele cazuri, din cauza unei perturbări a procesului de meioză din cauza nedisjuncției cromozomilor omologi, celulele sexuale pot avea ambii cromozomi omologi sau să nu-i conțină deloc. Acest lucru duce la tulburări severe în dezvoltarea corpului și, ulterior, la moartea acestuia.

Studiu frontal:

1. Cum apare meioza?

2. Care este diferența dintre meioză și mitoză?

3. Ce este conjugarea cromozomilor și care este semnificația ei?

4. Ce este trecerea și care este semnificația ei?

5. Care este esența biologică a meiozei?

^ IV. Fertilizare. Evoluția reproducerii sexuale.

1. 
   Fertilizarea – definiție, esență, concept de „fertilizare dublă”.
2. 
   Partenogeneza – definiție, esență.
3. 
   Dimorfismul sexual – definiție, esență.
4. 
   Hermafrodiți – definiție, esență.
5. 
   Inseminare artificială și transfer de embrioni.
6. 
   Evoluția reproducerii sexuale.

1. 
   Fertilizarea – definiție, esență, concept de „fertilizare dublă”.

^ Esența fecundației: în nucleul zigotului, toți cromozomii devin din nou perechi; În fiecare pereche de cromozomi omologi, un cromozom este patern, iar celălalt este matern. Setul diploid de cromozomi, caracteristic celulelor somatice ale fiecărui tip de organism, este restabilit în timpul fecundației.

Procesul de fertilizare constă în trei etape:

1. 
   pătrunderea spermatozoizilor în ovul;
2. 
   fuziunea gameților haploizi pentru a forma un zigot;
3. 
   activarea zigotului pentru fragmentare și dezvoltare.

Semnificația biologică a fertilizării. Fertilizarea poate fi externă sau internă. Dezvoltarea gameților feminini și masculini și fertilizarea are loc în organele genitale feminine și masculine. Când gameții feminini și masculini fuzionează, se formează organism nou, purtând caracteristicile mamei și ale tatălui. Astfel, ca urmare a fertilizării, de fiecare dată în zigot se formează o combinație unică, unică de gene. Unicitatea genetică servește ca bază pentru diversitatea indivizilor din cadrul unei specii.

„^Fertilizare dublă”. La angiosperme, gameții masculini sunt inactivi și se numesc spermatozoizi. Celula ou este imobilă, iar formarea sa are loc în sacul embrionar situat în ovul. Sacul embrionar conține, pe lângă oul haploid, o celulă diploidă, care participă la fertilizare și se află în centrul sacului embrionar și alte câteva celule haploide.

Spermina se dezvoltă în boabele de polen ale anterelor (pe stamine). Cu ajutorul unui tub de polen, spermatozoizii sunt transferați în sacul embrionar, unde are loc procesul de fertilizare. Tubul polenic conține două spermatozoizi. Când tubul de polen intră în sacul embrionar, un spermatozoid fuzionează cu ovulul pentru a forma un zigot diploid din care se dezvoltă embrionul. Al doilea spermatozoid fuzionează cu celula centrală diploidă, rezultând o nouă celulă cu un nucleu triploid, adică. conţine trei seturi de cromozomi. Din ea se dezvoltă endospermul seminței. Acest proces sexual, universal pentru toate angiospermele, se numește fertilizare dublă. A fost deschis în 1898. S. G. Navashin.

^ Semnificația biologică a dublei fertilizări la angiosperme este că dezvoltarea endospermului începe numai după ce are loc fecundarea ovulului. Endospermul triploid al angiospermelor oferă material nutritiv de rezervă pentru embrionul în curs de dezvoltare. În plus, include înclinațiile ereditare ale organismelor materne și paterne.

^ 2. Partenogeneza – definiție, esență.

Partenogeneză- dezvoltarea unui organism dintr-un ou nefertilizat. Partenogeneza are loc în mod natural la multe specii de plante și animale. De exemplu, printre plante este cunoscut la păpădie și păpădie. În rândul animalelor, partenogeneza este răspândită în rotifere, crustacee de apă salmastre Artemia, crustacee cladocera de apă dulce Daphnia, afide și albine. Ca parte a unei colonii de albine, trântorii (masculii) se dezvoltă prin partenogeneză. Există natural (apare în natură) sau artificial (realizat în condiții artificiale. De exemplu, Tikhomirov a stimulat dezvoltarea viermilor de mătase; Leb - dezvoltarea arici de mare; Bataillon - dezvoltarea broaștei) partenogeneză.

^ 3. Dimorfismul sexual – definiție, esență.

Dimorfismul sexual- un fenomen observat la organismele dioice, în care femelele și masculii diferă între ei în aspect, comportament sau alte semne. Acest lucru reflectă faptul că femeile și bărbații îndeplinesc funcții diferite. De regulă, bărbații sunt mai susceptibili de a avea semne vizibile.

^ 4. Hermafrodiți – definiție, esență.

Organisme care dezvoltă gameți masculini și feminini la un individ - hermafrodiți. Se găsește în moluște, viermi plati și anelide, dar poate apărea la animale și la oameni ca afecțiune patologică.

^ 5. Inseminarea artificială și transferul de embrioni.

In prezent, inseminarea artificiala este folosita in practica agricola - introducerea artificiala a spermei producatorului in tractul genital feminin. Acest lucru este posibil datorită metodei de conservare a spermei în formă congelată.

În 1978 A fost înregistrat primul caz de naștere în eprubetă.

Etapele transferului de embrioni:

1. 
   extragerea chirurgicală a unui ovul din ovar;
2. 
   fertilizarea cu spermatozoizi;
3. 
   creșterea unui embrion in vitro;
4. 
   transferul embrionului în uter, pregătit hormonal pentru implantarea embrionului.

În cursul evoluției, reproducerea sexuală a suferit o anumită dezvoltare. La început, celulele germinale aveau aceeași dimensiune și formă. Ulterior, s-au format macrogameți - prototipuri ale ovulului și microgameți - prototipuri de spermatozoizi (se găsesc în amibe și sporozoare). În paralel cu diferențierea gameților, are loc dezvoltarea dimorfismului sexual - diferențe în structura gameților și a indivizilor.

Studiu frontal:

1. 
   Definiți conceptul de fertilizare. Care este esența fertilizării?
2. 
   Care este esența fertilizării duble la plantele cu flori?
3. 
   Care este esența partenogenezei?
4. 
   Care este esența dimorfismului sexual?
5. 
   Care este esența hermafroditismului?
1. 
   Care este esența evoluției reproducerii sexuale?

^ V. Dezvoltarea individuală a organismului.

1. 
   Conceptul de ontogeneză.

3. Stadiul Gastrulei.

4. Stadiul de neurula.

5. Organe embrionare temporare.

6. Influența mediului asupra dezvoltării organismului.

^ 1. Conceptul de ontogeneză.

Ontogeneză- procesul de dezvoltare individuală care începe cu fertilizarea și se termină cu moartea organismului.

Există două perioade în ontogeneză – embrionară și postembrionară. Perioada embrionara sau prenatala sau embriogeneza incepe cu momentul fecundarii si se termina cu nasterea. Postembrionar sau postpartum începe din momentul nașterii și se termină cu moartea organismului.

1. 
   ^ Etapa Blastula.

Oul lanceta, care are o cantitate mică de gălbenuș, este zdrobit complet. La alte animale (păsări, pești), oul conține mult gălbenuș și doar discul citoplasmatic cu nucleul este zdrobit, iar gălbenușul în sine nu este zdrobit.

În timpul clivajului, diviziunile succesive apar rapid, blastomerele nu cresc, iar dimensiunile lor scad pe măsură ce numărul de celule crește. Ca urmare a strivirii, se formează un embrion sferic cu o cavitate în interior - blastula. Celulele peretelui blastulei sunt dispuse într-un singur strat. Formarea blastulei încheie perioada de fragmentare și începe următoarea perioadă de dezvoltare, timp în care diviziunea celulară continuă și are loc formarea celui de-al doilea strat interior de celule. Embrionul devine cu două straturi.

1. 
   ^ Etapa Gastrula.

Dezvoltarea ulterioară a gastrulei inițial cu două straturi este asociată cu formarea celui de-al treilea strat germinal - mezodermul, separarea notocordului, formarea intestinului și dezvoltarea centrală. sistem nervos.

Etapele inițiale ale fragmentării ouălor Dezvoltarea embrionului de triton.

broaște (sus) și păsări (jos).

Sunt vizibile etapele succesive de fragmentare a 2, 4 și 8 blastomere.

Oul de broasca este fragmentat in blastomeri de diferite marimi.

În oul păsărilor, doar partea superficială este fragmentată

Citoplasmă activă în care se află nucleul.

1. 
   Stadiul de neurula.

Ectodermul dă naștere tegumentului extern al corpului, sistemului nervos și organelor senzoriale asociate acestuia.

Orificiile orale și anale, intestinele, plămânii, ficatul și pancreasul se dezvoltă din endoderm.

Mezodermul dă naștere notocordului, mușchilor, sistemului excretor, scheletului cartilaginos și osos, vaselor de sânge și gonadelor.

Stadiile incipiente ale dezvoltării lanceletei

Embrionul animal se dezvoltă ca un singur organism în care toate celulele, țesuturile și organele sunt în strânsă interacțiune. Toate organele fetale sunt complet formate la trei luni. Stadiile inițiale ale dezvoltării animalelor au multe în comun pentru toate organismele, ceea ce este una dintre dovezile unității de origine a tuturor organismelor vii de pe Pământ.

1. 
   ^ Organe embrionare temporare.

^ Amnionul este o membrană apoasă care înconjoară embrionul, protejându-l de uscare și deteriorări mecanice. La oameni, acesta este sacul amniotic.

Corion - adiacent cochiliei sau peretelui uterului, pătruns de capilare, asigurând nutriție și respirație embrionului.

Alantois este un sac urinar care servește la excretarea produselor metabolice. Vasele sale sunt venele ombilicale și arterele pentru nutriție și excreție.

^ Sacul vitelin– servește ca hrană la păsări, o sursă de celule germinale și celule sanguine la om.

1. 
   Influența mediului asupra dezvoltării organismului.

Există, totuși, factori al căror impact asupra dezvoltării individuale este nu numai nedorit, ci și dăunător. Trebuie menționate în mod special astfel de efecte asupra dezvoltării și funcționării corpului uman. Factorii externi nocivi includ, în primul rând, băuturile alcoolice și fumatul.

Consumul de băuturi alcoolice dăunează enorm în orice stadiu al dezvoltării individuale a unei persoane și este deosebit de periculos în adolescent. Alcoolul are un efect dăunător asupra tuturor sistemelor de organe umane, în primul rând asupra sistemului nervos central, inimii și vaselor de sânge, plămânilor, rinichilor și sistemului musculo-scheletic (mușchi). Consumul chiar și a unor doze mici de alcool perturbă activitatea mentală a unei persoane, ritmul mișcărilor, respirația și activitatea inimii, ducând la numeroase erori în muncă și apariția bolilor. De exemplu, alcoolul distruge ficatul și provoacă degenerarea acestuia (ciroza). Consumul sistematic de alcool duce la dezvoltarea unei boli grave - alcoolismul, care necesită un tratament special pe termen lung. Părinții alcoolici pot da naștere copiilor retardați mintal și cu handicap fizic.

Studiu frontal:

1. 
   Definiți conceptul de ontogeneză și caracterizați-l.
2. 
   Descrieți stadiul blastulei.
3. 
   Descrieți stadiul gastrulei.
4. 
   Descrieți stadiul neurulei.
5. 
   Descrieți organele embrionare temporare.
6. 
   Cum afectează influența mediului extern dezvoltarea externă și internă a corpului?

^VI. Dezvoltarea postembrionară a organismului.

1. 
   Dezvoltare postembrionară.
2. 
   Dezvoltare postembrionară indirectă.
3. 
   Semnificația biologică a larvelor.
4. 
   Dezvoltare postembrionară directă.
5. 
   Creșterea, îmbătrânirea și moartea sunt etape ale ontogenezei.
6. 
   Regenerare și transplant.

1. 
   Dezvoltare postembrionară.

1. 
   ^ Dezvoltare postembrionară indirectă.

^ Dezvoltare indirectă completă: ou, larvă, care diferă ca structură de adult, pupă, adult (muscă de casă, fluture, broască).

^ Dezvoltare indirectă incompletă: oul este o larvă, care este similară ca structură cu adultul adult (gândac).

1. 
   Semnificația biologică a larvelor.

1. 
   Datorită hrănirii independente, larvele asigură dezvoltarea individului adult, deoarece Ouăle animalelor care se caracterizează prin dezvoltare indirectă conțin o cantitate mică de gălbenuș.
2. 
   De obicei, larva reprezintă o etapă de dezvoltare special adaptată pentru hrănirea și creșterea activă (insecte, amfibieni). De regulă, larvele și adulții din aceeași specie trăiesc conditii diferite, adică ocupa diferit nişe ecologiceși datorită acestui lucru nu concurează între ele pentru spațiu și mâncare.
3. 
   La unele organisme, larvele ajută la răspândirea speciei. De exemplu, la mulți viermi și moluște sesile, sedentari, larvele înoată liber și ocupă noi habitate.

1. 
   ^ Dezvoltare postembrionară directă.

Până la naștere, corpul seamănă cu stadiul adult. Prin urmare, perioada postembrionară se caracterizează prin creșterea și dobândirea unei stări de maturitate funcțională a organelor și sistemelor.

1. 
   ^ Creșterea, îmbătrânirea și moartea sunt etape ale ontogenezei.

Îmbătrânire– un proces natural care crește în timp, ducând la scăderea capacităților de adaptare ale organismului și la creșterea probabilității decesului.

^ Moartea– încetarea ireversibilă a tuturor manifestărilor funcțiilor vitale ale organismului.

1. 
   Regenerare și transplant.

^ 1. Regenerarea fiziologică este reînnoirea celulelor și organelor pierdute în timpul activităților normale de viață, adică. care apar ca un proces fiziologic normal (schimbarea naturală a generațiilor de celule în epiteliul pielii, intestinelor, recreșterea unghiilor, părului, vărsarea și recreșterea coarnelor la căprioare). Se remarcă un ritm zilnic de reînnoire celulară. Indicele mitotic (numărul de celule care se divid la mie) vă permite să comparați activitatea mitotică a țesuturilor.

^ 2. Regenerare reparatorie - procese de restaurare în celule, organe și țesuturi ca răspuns la influențe dăunătoare (traume mecanice, influențe chirurgicale, arsuri, degerături, influențe chimice, boli). Organismele vii de orice fel au capacitatea inerentă de regenerare reparatorie.

Un exemplu clasic de regenerare reparatorie este regenerarea Hydra. Hidra poate fi decapitată prin amputarea conului bucal cu tentacule și apoi se formează din nou. Tăiind hidra în bucăți, puteți crește numărul de hidre, deoarece fiecare parte se transforma intr-o hidra intreaga. Abilitatea de regenerare semnificativă a fost găsită la reprezentanții tipurilor de plate și anelide și la stele de mare.

^ Regenerarea la unele specii de animale nevertebrate.

A – hidra; B – vierme inelat; B – stea de mare.

Vertebratele, tritonii și mormolocii de broaște dezvoltă picioare și cozi nou amputate. Acesta este un exemplu de regenerare a unui organ extern, în urma căruia forma și funcția acestuia sunt restabilite, dar organul regenerat se distinge prin dimensiunea sa redusă.

^ Regenerarea membrelor tritonului.

1–7 – etape succesive de regenerare, respectiv

10, 12, 14, 18, 28, 42, 56 de zile după amputare.

Regenerarea organelor interne are loc oarecum diferit. Când unul sau doi lobi ai ficatului sunt îndepărtați de la un șobolan, lobii rămași cresc în dimensiune și asigură o funcție în măsura în care era caracteristică unui organ normal. Cu toate acestea, forma ficatului nu este restabilită. Procesul prin care se reface masa și funcția unui organ se numește hipertrofie regenerativă.

Regenerarea la mamifere. A – hipertrofia regenerativă a ficatului de șobolan: 1 – înainte de operație, 2 – după îndepărtarea a doi lobi, 3 – ficat regenerat; B – regenerarea mușchiului de șobolan: 1 – ciot de mușchi îndepărtat, 2 – mușchi restaurat; B – vindecarea unei incizii cutanate la o persoană: 1 – cheag de fibrină, 2 – mișcarea celulelor stratului de creștere, 3 – formarea unui strat epitelial.

Dacă unul dintre organele pereche, de exemplu un rinichi sau un ovar, este îndepărtat, cel rămas crește în dimensiune și îndeplinește aceeași funcție ca două organe normale. După îndepărtarea unui ganglion limfatic sau a splinei, restul Ganglionii limfatici creșterea dimensiunii. Această creștere a masei și funcției organului rămas ca răspuns la îndepărtarea a ceva similar cu acesta se numește hipertrofie de substituție compensatorieși aparține și categoriei proceselor de restaurare. Termenul „hipertrofie” în biologie și medicină se referă la o creștere a dimensiunii organelor și a părților corpului.

^ Regenerarea intracelulară– o creștere a numărului de organite (mitocondrii, ribozomi) ducând la intensificarea metabolismului energetic și plastic al celulelor.

În toate cazurile de regenerare reparatorie, apar modificări naturale complexe în structura organelor. Aceste schimbări sunt cele mai vizibile atunci când întregul organism este restaurat dintr-o parte. Nu au loc procese formative semnificative pe suprafața plăgii, acestea se desfășoară în interiorul părții conservate, ca urmare, întregul organism este re-format, inițial de dimensiunea părții rămase, care apoi crește - morfalaxie. În timpul regenerării organelor externe, un nou organ crește de la suprafața rănii - epimorfoza.

Diferitele forme de regenerare după leziune au unele caracteristici comune. Mai întâi are loc închiderea plăgii, moartea unora dintre celulele rămase, apoi procesul de dediferențiere, adică. pierderea caracteristicilor structurale specifice de către celule și apoi reproducerea, mișcarea și din nou diferențierea celulelor. Pentru a începe procesul de regenerare, întreruperea conexiunilor spațiale anterioare și a contactelor dintre celule este de mare importanță. În reglarea proceselor de regenerare, alături de interacțiunile intercelulare, un rol important revine hormonilor și influențelor sistemului nervos. Odată cu vârsta, capacitățile de regenerare scad.

Un interes deosebit pentru medicină este problema abilităților regenerative ale mamiferelor, cărora le aparțin oamenii. Pielea, tendoanele, oasele, trunchiurile nervoase și mușchii se regenerează bine. Pentru regenerarea musculară este important să se păstreze măcar un ciot mic, iar pentru regenerarea osoasă este necesar periostul. Astfel, dacă creezi condițiile necesare, poți realiza regenerarea multora organe interne mamifere și oameni. Imposibilitatea regenerării membrelor și a altor organe externe la mamiferele cu un stil de viață activ este determinată evolutiv. Vindecarea rapidă a suprafeței rănii ar putea avea o semnificație adaptativă mai mare decât existența pe termen lung a unei regenere sensibile în zonele rănite constant în timpul unui stil de viață activ.

Transplantul, sau transplantul de celule, țesuturi și organe dintr-un loc în altul într-un organism, precum și de la un organism la altul. Este adesea de dorit să transplantați un organ sănătos al unui organism în locul unui organ bolnav al altui organism, pe lângă problemele pur tehnice și chirurgicale, apar probleme biologice care depind de incompatibilitatea imunologică a țesuturilor donatorului cu corpul primitorului; precum şi problemele morale şi etice.

Există trei tipuri de transplant: auto-, homo- și heterotransplant. Autotransplant– transplantul de organe și țesuturi în cadrul aceluiași organism (transplant de piele pentru arsuri și defecte cosmetice, transplant intestinal la locul esofagului pentru arsurile acestuia din urmă).

Homotransplant, sau transplant alogen - transplant de organe între diferite organisme ale aceleiași specii. În acest caz, donatorul și primitorul sunt diferiți genetic. Excepția sunt gemenii identici. Transplantul de organe între gemeni identici este favorabil deoarece gemenii sunt identici genetic.

Transplant de țesut între organisme aparținând unor specii biologice diferite - heterotransplant, sau transplantul xenogeneic. În funcție de locația transplantului, se disting transplantul ortotopic și heterotopic. Primul este transplantul unui organ la locul său natural în loc de unul îndepărtat, al doilea este transplantul unui organ într-o zonă neobișnuită pentru acesta.

În scopul transplantului de organe, intervenția chirurgicală se efectuează simultan asupra donatorului și primitorului sau se folosesc organe prelevate dintr-un cadavru. În organul care urmează să fie transplantat, fluxul sanguin și limfatic, precum și inervația acestuia, sunt perturbate. Succesul transplantului de organe depinde de pregătirea chirurgicală a medicului, de viabilitatea grefei și de depășirea incompatibilității imunologice a țesuturilor primitor și donator, i.e. imunitatea la transplant.

Studiu frontal:

1. Descrieți dezvoltarea postembrionară.

2. Descrieți dezvoltarea postembrionară indirectă.

3. Care este semnificația biologică a larvelor.

4. Descrieți dezvoltarea postembrionară directă.

5. Definiți conceptele de creștere, îmbătrânire și moarte. Descrieți și dați exemple.

6. Regenerare, tipuri de regenerare. Importanța regenerării pentru medicină.

7. Transplant, tipuri de transplant. Importanța transplantului pentru medicină.

Întrebarea 1. Descrieți structura celulelor germinale.

Celulele sexuale (gameții) sunt de două tipuri. Gameții feminini sunt ouă, gameții masculini sunt spermatozoizi. Ouăle sunt mari, rotunde, imobile; acestea pot conține stoc nutrienți sub formă de gălbenuș (există mai ales mult gălbenuș în ouăle de pește, ouăle de reptile și de pasăre). Spermatozoizii sunt celule mobile mici care, de regulă, au un cap, un gât și o coadă-flagel, care le asigură motilitatea. Gâtul conține mitocondriile, iar capul conține nucleul care conține cromozomii. În plantele cu semințe, gameții masculini sunt transferați în ouă folosind o structură specială - tubul de polen. Din acest motiv, nu au flagel și se numesc spermatozoizi.

Întrebarea 2. Ce determină dimensiunea ouălor?

Mărimea ouălor depinde de prezența sau absența unui aport de nutrienți în ele. Ouăle care conțin mult gălbenuș (de exemplu, la păsări) variază în mărime de la câțiva milimetri până la 15 cm. Ouăle care nu conțin aproape niciun aport de nutrienți sunt mult mai mici. La rândul său, cantitatea de gălbenuș este determinată de dacă oul fertilizat se dezvoltă independent sau dacă corpul mamei are grijă de embrion. În acest din urmă caz, nu este nevoie de o aprovizionare semnificativă de nutriție (la mamiferele placentare, dimensiunea ouălor este de numai 0,1-0,3 mm).

Întrebarea 3. Ce perioade se disting în procesul de dezvoltare a celulelor germinale?

În timpul dezvoltării celulelor germinale, se disting următoarele:

perioada de reproducere - celulele pereților gonadelor se divid activ prin mitoză, formând celule germinale imature (celule precursoare); la bărbați, acest proces începe odată cu debutul pubertății și continuă aproape de-a lungul vieții, la femei, se completează în perioada embrionară;
perioada de creștere - citoplasma celulelor precursoare crește, nutrienții necesari și substanțele de construcție se acumulează, ADN-ul se dublează; acest proces este mai bine exprimat în ouă;
perioada de maturare - are loc diviziunea meiotică a celulelor precursoare, ducând la formarea a patru celule haploide dintr-o celulă diploidă; în timpul spermatogenezei, toate cele patru celule sunt identice, ulterior se transformă în spermatozoizi maturi; În timpul oogenezei, se formează trei celule mici (corpi ghid) și o celulă mare (viitorul ou).

Întrebarea 4. Spune-ne cum are loc perioada de maturare (meioza) în timpul procesului de spermatogeneză; oogeneză.

În timpul spermatogenezei, celula progenitoare suferă două diviziuni succesive. Ca rezultat al primei diviziuni, se formează două celule care poartă un set haploid de cromozomi (fiecare cromozom conține două cromatide). Nu există o dublare a materialului genetic înainte de a doua divizie. Ca urmare, se formează patru celule - viitorii spermatozoizi, care capătă treptat un aspect matur și devin mobili.

În oogeneză, profaza I a meiozei se termină în perioada embrionară; etapele ulterioare apar abia după pubertate. O dată pe lună, una dintre celule continuă să se dezvolte. Ca rezultat al primei diviziuni, se formează o celulă mare precursoare a oului și un mic corp polar, care intră în a doua diviziune. În stadiul de metafaza II, ovulul precursor ovulează - părăsește ovarul și intră în cavitatea abdominală și apoi în oviduct. A doua diviziune meiotică este finalizată numai dacă a avut loc fertilizarea. În caz contrar, gametul feminin neformat moare și este excretat din organism. Corpurile polare mor și ele după ceva timp. Rolul lor este de a elimina excesul de material genetic și de a redistribui nutrienții (aproape toți merg la ou).

Întrebarea 5. Enumerați diferențele dintre meioză și mitoză.

Meioza, spre deosebire de mitoză, constă din două diviziuni. Profaza I este mult mai lungă decât profaza mitozei. În acest stadiu al meiozei, are loc conjugarea cromozomilor omologi; pot face schimb de site-uri, ceea ce duce la recombinarea informațiilor ereditare. Între prima și a doua diviziune a meiozei nu are loc dublarea materialului genetic.

Diferența fundamentală a meiozei este că în anafaza I nu cromatidele se dispersează în diferiți poli ai celulei (ca în anafaza mitozei), ci cromozomii omologi. În acest moment are loc transformarea setului de cromozom diploid într-unul haploid.

Cu o astfel de divergență, în celulele în curs de dezvoltare se formează o combinație aleatorie de cromozomi materni și paterni, ceea ce determină diversitatea genetică a gameților viitori. Cu alte cuvinte, ca urmare a meiozei, apar celule diferite din punct de vedere genetic, în timp ce după mitoză toate celulele fiice sunt identice cu mama originală.

Întrebarea 6. Care este semnificația biologică și semnificația meiozei?

Semnificația biologică a meiozei este menținerea unui număr constant de cromozomi pe parcursul unui număr de generații. Semnificația meiozei este că creează posibilitatea reproducerii sexuale, deoarece în urma meiozei se formează gameți haploizi. În timpul fertilizării, astfel de gameți fuzionează, ceea ce duce la restabilirea diploidității. În absența meiozei, fuziunea celulelor diploide ar duce la dublarea numărului de cromozomi în fiecare generație ulterioară. În plus, datorită recombinării secțiunilor de cromozomi omologi în profaza I, precum și a divergenței aleatoare a cromozomilor în anafaza I, diversitatea genetică a descendenților crește.

Tine minte!

Unde în corpul uman se formează celulele germinale?

Ouă - gameții reproducători feminini se formează în ovare, organe pereche. Spermatozoizi - celulele reproducătoare masculine se formează în testicule și organe pereche.

Ce set de cromozomi conțin gameții? De ce?

Un set haploid este o jumătate de set de cromozomi, unic (număr impar), un astfel de set este conținut în celulele germinale (gameți) și este desemnat n. De exemplu, setul haploid de cromozomi umani este n=23. Deoarece atunci când două celule germinale sunt fertilizate, setul complet diploid al organismului – zigotul – este restaurat.

Revizuiți întrebările și temele

1. Comparați structura celulelor reproducătoare masculine și feminine. Care sunt asemănările și diferențele lor?

Ovulele sunt celule relativ mari, staţionare, rotunjite. La unii pești, reptile și păsări, acestea conțin o cantitate mare de nutrienți sub formă de gălbenuș și au dimensiuni de la 10 mm până la 15 cm. Ouăle mamiferelor, inclusiv ale oamenilor, sunt mult mai mici (0,1-0,3 mm) iar gălbenușul. este aproape nu conțin. Spermatozoizii sunt celule mici, mobile la om, lungimea lor este de numai aproximativ 60 de microni. În diferite organisme ele diferă ca formă și dimensiune, dar, de regulă, toți spermatozoizii au cap, gât și coadă, care le asigură mobilitatea. În capul spermatozoizilor există un nucleu care conține cromozomi și un acrozom - o veziculă specială cu enzime necesare pentru dizolvarea cojii oului. Mitocondriile sunt concentrate în gât, care furnizează spermatozoizii în mișcare cu energie lungimea lor este de doar aproximativ 60 de microni.

Oul are:

Dimensiuni mari

Forma rotunda

Prezența unei cantități mari de gălbenuș (nutrienți pentru viitorul embrion)

Prezența membranelor de ou

Spermatozoizii au:

Dimensiuni mici

Diferite forme la diferite mamifere

Organul de locomoție (flagela de la 1 la mai multe)

Număr mare de mitocondrii

Absența ribozomilor și a RE, aparatul Golgi modificat.

2. Ce determină dimensiunea ouălor? Explicați de ce ouăle de mamifere sunt printre cele mai mici.

Din aprovizionarea cu nutrienți. La mamifere, dezvoltarea are loc în uter; dimensiunea sa nu poate fi mare, deoarece embrionul se dezvoltă în uter însuși este pătruns de vasele de sânge, care servesc și ca sursă de nutrienți și oxigen.

3. Ce perioade se disting în procesul de dezvoltare a celulelor germinale?

Etapa 1 – reproducerea celulelor germinale primare

Etapa 2 – creșterea celulelor germinale

Etapa 3 – maturizarea celulelor germinale

Stadiul 4 – formarea celulelor germinale (numai pentru spermatogeneză, în stadiul 4, corpul polar moare sau are loc formarea membranelor de ou).

4. Spune-ne cum are loc perioada de maturare (meioza) în timpul spermatogenezei; oogeneză.

A treia etapă este meioza. Meioza este o metodă specială de diviziune celulară, care duce la înjumătățirea numărului de cromozomi și la trecerea celulei de la o stare diploidă la una haploidă. Viitorii gameți în stadiul de maturare sunt împărțiți de două ori. Celulele care încep meioza conțin un set diploid de cromozomi deja dublați.

Profaza primei diviziuni meiotice (profaza I) este mult mai lungă decât profaza mitozei. În acest moment, cromozomii dublați, fiecare dintre care constă deja din două cromatide surori, spiralează și capătă dimensiuni compacte. Apoi cromozomii omologi sunt aranjați paralel unul cu celălalt, formând așa-numitele bivalente sau tetrade, formate din doi cromozomi (patru cromatide). Un schimb de regiuni omoloage corespunzătoare (încrucișarea) poate avea loc între cromozomii omologi, ceea ce va duce la recombinarea informațiilor ereditare și formarea de noi combinații de gene paterne și materne în cromozomii gameților viitori. Până la sfârșitul profezei I, învelișul nuclear este distrus.

În metafaza I, cromozomii omologi sunt aranjați în perechi sub formă de bivalenți, sau tetrade, în planul ecuatorial al celulei, iar firele fusului sunt atașate de centromerii lor.

În anafaza I, cromozomii omologi din bivalent (tetradă) se deplasează spre poli. În consecință, doar unul din fiecare pereche de cromozomi omologi ajunge în fiecare dintre cele două celule rezultate - numărul de cromozomi se reduce la jumătate, iar setul de cromozomi devine haploid. Cu toate acestea, fiecare cromozom este încă format din două cromatide surori.

În telofaza I se formează celule care au un set haploid de cromozomi și dublează cantitatea de ADN. După o perioadă scurtă de timp, celulele încep a doua diviziune meiotică, care se desfășoară ca o mitoză tipică, dar diferă prin faptul că celulele care participă la ea sunt haploide.

În profaza II, învelișul nuclear este distrus.

În metafaza II, cromozomii se aliniază în planul ecuatorial al celulei, firele fusului se conectează la centromerii cromozomilor.

În anafaza II, centromerii care leagă cromatidele surori se divid, cromatidele devin cromozomi fiice independenți și se deplasează la diferiți poli ai celulei.

Telofaza II completează a doua diviziune a meiozei.

În timpul spermatogenezei în stadiul de maturare, ca urmare a meiozei, se formează patru celule identice - precursori ai spermatozoizilor, care în stadiul de formare capătă aspectul caracteristic unui spermatozoid matur și devin mobile. În fiecare lună, într-unul dintre ovarele femeii, una dintre celulele care au încetat să se divizeze continuă să se dezvolte. Ca urmare a primei diviziuni a meiozei, se formează o celulă mare - precursorul oului și un mic, așa-numitul corp polar, care intră în a doua diviziune a meiozei. În stadiul de metafaza II, precursorul ovulului ovulează, adică părăsește ovarul în cavitatea abdominală, de unde intră în oviduct. Dacă nu are loc fuziunea cu spermatozoizii, celula care nu a terminat diviziunea moare și este excretată din organism. Corpurile polare servesc la eliminarea excesului de material genetic și la redistribuirea nutrienților în favoarea oului. La ceva timp după împărțire ei mor.

6. Care este semnificația biologică și semnificația meiozei?

1) este etapa principală a gametogenezei;

2) asigură transferul informaţiei genetice de la organism la organism în timpul reproducerii sexuale;

3) celulele fiice nu sunt identice genetic cu mama și între ele.

Și, de asemenea, semnificația biologică a meiozei constă în faptul că o scădere a numărului de cromozomi este necesară în timpul formării celulelor germinale, deoarece în timpul fertilizării nucleii gameților se contopesc. Dacă această reducere nu ar avea loc, atunci în zigot (și, prin urmare, în toate celulele organismului fiică) ar exista de două ori mai mulți cromozomi. Cu toate acestea, acest lucru contrazice regula unui număr constant de cromozomi. Datorită meiozei, celulele sexuale sunt haploide, iar la fertilizare, setul diploid de cromozomi este restaurat în zigot.

Gândi! Tine minte!

1. Organismul s-a dezvoltat dintr-un ou nefertilizat. Sunt caracteristicile sale ereditare o copie exacta semne ale corpului mamei?

Da. Acest tip de reproducere se numește partenogeneză. Partenogeneza (Parthenogenesis - din grecescul parthenos - fată, fecioară + geneza - generație) este o formă de reproducere sexuală în care dezvoltarea unui organism are loc dintr-o celulă reproductivă feminină (ovul) fără fertilizare de către una masculină (sperma).

Aceasta este reproducere sexuală, dar unisexuală, care a apărut în procesul de evoluție a organismelor în forme dioice. În cazurile în care speciile partenogenetice sunt reprezentate doar de femele, unul dintre principalele avantaje biologice ale partenogenezei este accelerarea ratei de reproducere a speciei, deoarece toți indivizii unor astfel de specii sunt capabili să lase descendenți. Dacă o femelă se dezvoltă din ouă fertilizate și un mascul din ouă nefertilizate, partenogeneza contribuie la reglarea numărului și a raportului dintre sexe (de exemplu, la albine, masculii - trântori - se dezvoltă partenogenetic și din ouă fecundate - femele - matci și lucrătoare). albine).

Partenogenetic, se poate dezvolta fie un ou care a suferit meioză și conține un set haploid de cromozomi (n) (partenogenetic generativ, haploid sau meiotic), fie un ou dintr-una dintre etapele premeiotice ale oogenezei cu păstrarea setului de cromozomi caracteristic pentru această specie - diploid (2n) sau poliploid (3n, 4n, 5n rar 6n, 8n) (partenogeneză ameiotică). În unele forme de partenogeneză, fuziunea nucleului haploid al oului cu nucleul haploid al corpului direcțional (polar) duce la restabilirea diploidității (partenogeneza automictică). Genotipul, sexul descendenților partenogenetici, precum și păstrarea sau pierderea heterozigozității, dobândirea homozigozității etc., depind de aceste caracteristici ale partenogenezei.

2. Explicați de ce există doi termeni pentru celulele reproducătoare masculine: spermatozoizi (de exemplu, în angiosperme) și spermatozoizi.

Spermatozoizii sunt celule reproducătoare masculine care au capacitatea de a se mișca activ datorită flagelului. Spermatozoidul este o celulă reproducătoare masculină a plantelor (gimnosperme, angiosperme), lipsită de flageli; se mișcă pasiv - ca urmare a creșterii tubului polen.

Prelegere, rezumat. Meioza ca bază pentru formarea celulelor germinale în organisme - concept și tipuri. Clasificare, esență și caracteristici.

Celule sexuale (gameți) se dezvoltă în organele genitale (generative) și joacă un rol vital: asigură transmiterea informațiilor ereditare de la părinți la descendenți. În timpul reproducerii sexuale, ca urmare a fertilizării, două celule germinale (masculin și feminin) se unesc și formează o singură celulă - un zigot, a cărui diviziune ulterioară duce la dezvoltarea unui organism fiică.

De obicei, nucleul celulei conține două seturi de cromozomi - unul de la unul și celălalt părinte - 2n (litera latină „n” desemnează un singur set de cromozomi). O astfel de celulă se numește diploid (din greaca diploos- „dublu” și eidos- „vedere”). Se poate presupune că atunci când doi nuclei se unesc, celula nou formată (zigotul) nu va mai conține două, ci patru seturi de cromozomi, care se vor dubla din nou cu fiecare apariție ulterioară a zigoților. Imaginează-ți câți cromozomi s-ar acumula apoi într-o celulă! Dar acest lucru nu se întâmplă în natura vie: numărul de cromozomi din fiecare specie rămâne constant în timpul reproducerii sexuale. Acest lucru se datorează faptului că celulele sexuale se formează prin diviziune specială. Datorită acestui fapt, în nucleul fiecărei celule germinale intră nu doi (2n), ci doar o pereche de cromozomi (1n), adică jumătate din ceea ce era în celulă înainte de divizarea acesteia. Celulele cu un singur set de cromozomi, adică care conțin doar jumătate din fiecare pereche de cromozomi, se numesc haploid (din greaca haploos- „simplu”, „singure” și eidos- „vedere”).

Procesul de diviziune a celulelor germinale, în urma căruia există jumătate din mai mulți cromozomi în nucleu, se numește meioză (greacă meioză- "scădea"). O reducere la jumătate a numărului de cromozomi din nucleu (așa-numita reducere) are loc în timpul formării atât a celulelor germinale masculine, cât și a celor feminine. În timpul fertilizării, un set dublu de cromozomi (2n) este din nou creat în nucleul zigotului prin fuziunea celulelor germinale.

Meioza este de mare importanță în lumea vie. În timpul procesului de meioză (spre deosebire de mitoză), se formează celule fiice care conțin jumătate din mai mulți cromozomi decât celulele părinte, dar datorită interacțiunii cromozomilor tatălui și mamei, acestea au întotdeauna combinații noi, unice de cromozomi. Aceste combinații la descendenți sunt exprimate în noi combinații de caracteristici. Apariția multor combinații de cromozomi crește capacitatea unei specii de a dezvolta adaptări la condițiile de mediu în schimbare, ceea ce este foarte important pentru evoluție.

Cu ajutorul meiozei, celulele germinale se formează cu un set mai mic de cromozomi și cu proprietăți genetice calitativ diferite de cele ale celulelor părinte.

Meioza sau diviziunea de reducere este o combinație a două etape unice ale diviziunii celulare care se succed fără întrerupere. Ei sunt numiti, cunoscuti meioza I (prima divizie) și meioza II (divizia a doua). Fiecare etapă are mai multe faze. Numele fazelor sunt aceleași cu fazele mitozei. Interfazele sunt observate înainte de diviziuni. Dar duplicarea ADN-ului în meioză are loc numai înainte de prima diviziune.

În prima interfază (precedentă primei diviziuni meiotice), o creștere a dimensiunii celulelor, dublarea organelelor și Dublarea ADN-uluiîn cromozomi.

Prima diviziune (meioza I)începe profaza I, timp în care cromozomii duplicați (având două cromatide) sunt clar vizibili la microscop cu lumină. În această fază, același ( omolog) cromozomii, dar care provin din nucleii gameților paterni și materni, se apropie unul de celălalt și se „lipesc” pe toată lungimea lor în perechi. Centromerii (constricțiile) cromozomilor omologi sunt localizați în apropiere și se comportă ca o singură unitate, ținând împreună cele patru cromatide. Astfel de cromozomi dubli omologi interconectați se numesc un cuplu sau bivalent(din lat. bi- „dublu” și valens- "puternic").

Cromozomii omologi care formează bivalentul sunt strâns legați unul de celălalt în anumite puncte. În acest caz, poate avea loc un schimb de secțiuni de fire de ADN, în urma căruia se formează noi combinații de gene în cromozomi. Acest proces se numește trecere peste (Engleză) trecere peste- "cruce"). Încrucișarea poate duce la recombinarea unor secțiuni mari sau mici de cromozomi omologi cu mai multe gene sau părți dintr-o genă în moleculele de ADN.

Datorită încrucișării, celulele germinale conțin cromozomi cu proprietăți ereditare diferite în comparație cu cromozomii gameților părinte.

Fenomenul de încrucișare are o semnificație biologică fundamentală, deoarece crește diversitatea genetică la descendenți.

Complexitatea proceselor care au loc în profaza I (în cromozomi, nucleu) determină durata cea mai lungă a acestui stadiu de meioză.