Тема Цитогенетические основы размножения Материалы для самоподготовки

Тема: Цитогенетические основы размножения Материалы для самоподготовки

Размножение организмов обеспечивает: 1. Продолжение жизни 2. Преемственность поколений 3. Сохранение видов Различают два основных способа размножения Бесполое В основе лежат процессы деления соматических клеток Половое В основе лежат процессы гаметогенеза и оплодотворения

Сущность бесполого размножения - Участвует один родительский организм; - Новый организм развивается из соматических клеток; - Клетки делятся митозом; - Наследственный материал передается через соматические клетки; - Дочерние организмы идентичны по генотипу и фенотипу;

Бесполое размножение одноклеточные -бинарное деление (1) -митоз -шизогония (2) -эндодиогения -почкование) (3) 1) 2) многоклеточные -вегетативное (частями тела) -спорообразование -почкование (5) -полиэмбриония 3) 5) (4)

Полиэмбриония – пример бесполого размножения у человека 1 зигота 1 яйцеклетка 2 и более эмбрионов 2 и более детей

Сущность полового размножения - Участвуют два родительских организма; - В организмах родителей образуются половые клетки – гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды); - Гаметы генетически разнородны; - Новый организм образуется при слиянии яйцеклетки и сперматозоида; - Дочерние организмы разнообразны по генотипу и фенотипу;

Половое размножение Формы размножения одноклеточные - копуляция (слияние половых форм) - конъюгация (обмен генетическим материалом) многоклеточные - с оплодотворением - без оплодотворения партеногенез гиногенез

Партеногенез. Гиногенез. Яйцеклетки способны развиваться в целый организм без оплодотворения. Партеногенез - участия сперматозоидов вообще не нужно; Гиногенез - спермии должны присутствовать в окружающей среде (активация яйцеклетки); В обоих случаях вся популяция вида состоит из самок. Эти способы размножения позволяют популяциям существовать в условиях жесткой изоляции и трудности в поисках партнеров.

Репродукция клеток. Значение. Репродукция клеток обеспечивает: 1. Размножение организмов 2. Развитие организма 3. Рост организма 4. Самообновление организма Даже Я вначале был одной клеткой ? ? ?

Репродукция клеток обеспечивает 1. Размножение организмов. В основе бесполого и полового размножения лежат процессы деления клеток. При бесполом размножении соматическая клетка (или группа клеток) делятся митозом, образуются две дочерние клетки, которые, в свою очередь, делятся и т. д. При половом размножении у родителей образуются половые клетки (гаметы), в процессе гаметогенеза происходит митоз (период размножения), увеличивается количество незрелых клеток предшественников, а затем - мейоз (период созревания), что приводит к формированию зрелых гамет, способных к оплодотворению.

Размножение обеспечивает 2. Развитие организмов зигота- одноклеточная стадия многоклеточный эмбрион сформированный зародыш 8 месяцев после рождения

3. Рост организма. Увеличение размеров тела, объема внутренних органов и тканей, их составляющих. Наиболее интенсивно процессы роста протекают на ранних этапах постэмбрионального онтогенеза; В основе роста лежит увеличение количества клетокрезультат репродукции клеток. малыш превращается в подростка, подросток – во взрослого.

Репродукция клеток обеспечивает: 4. Самообновление организма (физиологическая регенерация) В процессе жизнедеятельности организма происходит закономерное старение и отмирание части клеток в разных тканях и органах. На смену им приходят молодые клетки этого типа, которые дифференцируются и выполняют присущие им функции. Примеры: - слущивание ороговевших клеток эпидермиса -обновление клеточного состава крови ----> -обновление слизистой оболочки кишечника

Клеточные популяции По отношению к делению и по продолжительности существования различают три клеточные популяции 1. Стабильная (кардиомиоциты, нервные клетки) 2. Растущая (клетки паренхиматозных органов) 3. Обновляющаяся (клетки крови, кожного эпителия, слизистых оболочек)

Клеточные популяции 1. Стабильная Клетки – высокодифференцированные - большая продолжительность жизни - не способны делиться нервные клетки миокарда

Клеточные популяции 2. Растущая Клетки – высокодифференцированные - большая продолжительности жизни - способны делиться

Клеточные популяции 3. Обновляющаяся Два типа клеток: а. высокодифференцированные б. недифференцированные (камбиальные, стволовые) Примеры тканей: эпидермис эпителий кишки кр. костный мозг

Обновляющаяся популяция а. Дифференцированные клетки - выполняют специфические функции; - короткоживущие, быстро отмирают; - неспособны делиться; Примеры скорости обновления тканей: - Слизистая 12 -п. кишки - в среднем 10 час. ; - Роговица глаза – около 3 -х суток; Эпидермис – около 24 суток; -----> Лейкоциты – несколько суток; Эритроциты – 3 -4 мес. ;

Стволовые клетки б. Недифференцированные клетки по строению стволовой, клеток сходны с эмбриональными. После деления одна из дочерних клеток остается а вторая - дифференцируется. е Такой механизм позволяет обновлять структуры и сохранять запас стволовых клеток в течение всей жизни организма.

Жизненный цикл клетки 1 - рост, дифференцировка, функционирование (выход из цикла) ЖЦ = G 0 (дифференцированные клетки стабильной И обновляющейся популяции) 2 - рост, дифференцировка, функционирование (выход из цикла); возможно деление (возврат в цикл); ЖЦ=Gо + МЦ (растущая популяция ) 3 - постоянно в цикле ЖЦ = МЦ (стволовые клетки ) 2 временный)

Жизненный цикл клетки Сразу после «рождения» клетка строит свои структуры, растет, затем дифференцируется и выполняет свои функции, т. е. работает на организм. Это период - G 0 -клетки стабильной популяции - ЖЦ = G 0 -клетки растущей популяции- G 0 составляет большую часть ЖЦ -дифференцированные клетки обновляющейся популяции всю свою короткую жизнь проводят в G 0

Митотический цикл Клетки, способные делиться, в какой-то момент могут вступить в новый этап ЖЦ - подготовку к делению и в само деление. митотический цикл – МЦ МЦ = G 1 + S + G 2 + деление Этот этап ЖЦ называется - МЦ имеется в ЖЦ клеток растущей популяции; - стволовые клетки обновляющейся популяции, выходя из стадии покоя, сразу вступают в МЦ, т. е. их ЖЦ = МЦ;

Жизненный цикл клетки ЖЦ клеток разных популяций различен. стабильная - ЖЦ = G 0 растущая - ЖЦ= G 0 + G 1+ S+ G 2 + М т. е. G 0 + МЦ обновляющаяся: - дифференцированные клетки - ЖЦ = G 0 - стволовые клетки – ЖЦ = МЦ

Подготовка к делению G 1 – клетка выходит из G 0, меняет свой метаболизм, идет активный синтез белков, но, в основном, необходимых для деления; снижается дифференцировка клетки; накапливаются Т-нуклеотиды. S - главное событие – репликация ДНК; формула клетки - 2 n 4 с; продолжаются синтетические процессы; реплицируются центриоли. G 2 - снижаются синтетические процессы; накапливается энергия в виде молекул АТФ.

Способы репродукции клеток Митоз - универсальный способ деления соматических клеток. Результат - увеличение количества идентичных клеток. Мейоз - деление, присущее клеткам-предшественникам гамет. Результат- образование гаплоидных, генетически разнородных зрелых половых клеток. Амитоз - простое, прямое деление, происходящее иногда в соматических клетках. Результат- образование двуядерных (многоядерных) клеток. Если образуются дочерние клетки, то они генетически неполноценны.

митоз Митоз – деление соматических клеток, результатом которого является увеличение количества генетически идентичных клеток. Митоз протекает в несколько фаз, которые определяют главное - генетический материал между дочерними клетками распределяется поровну. 2 n 2 c исходная клетка 2 n 2 c дочерние 2 n 2 c 2 п 2 с клетки

Митоз Общая схема митоза---> Верхний ряд – стадии профазы; Средний ряд – прометафаза, слева направо метафаза, анафаза; Нижний ряд - стадии телофазы Митоз в растительных клетках (корешок лука) ---->

Фазы митоза Профаза -спирализация хромосом, исчезновение ядрышка, фрагментация ядерной оболочки; Метафаза-хромосомы -по экватору клетки; построен митотический аппарат; Анафаза - хроматиды каждой хромосомы расходятся к полюсам клетки; Телофаза - формируются ядра дочерних клеток, разделяется цитоплазма, образуются оболочки клеток (а)-растительная клетка; (б)-животная клетка; а) б)

Мейоз - сложное деление, характерное для недифферен- цированных клеток гонад. Два последовательных деления. В процессе мейоза происходят особые процессы: перекомбинация генетического материала, в результате чего дочерние клетки (гаметы) генетически неоднородны; гаплоидизация дочерних клеток ; исходная клетка -2 n 2 с –дочерние - nс;

Мейоз Каждое деление мейоза состоит из таких же фаз, как и при митозе. Все отличия связаны с мейозом I : 1. Кроссинговер (обмен участками хроматид гомологичных хромосом). ------> 2. В анафазе к полюсам клетки расходятся целые хромосомы, а не хроматиды. В результате - в телофазе I образуются 2 дочерние клетки n 2 с различные по сочетанию аллелей; После мейоза II образуются клетки n c неоднородные по генотипическому составу ( в анафазе I и II хромосомы и хроматиды расходятся к полюсам независимо и сочетаются случайно). Возникает комбинативная изменчивость.

Амитоз Особенности амитоза: - подготовки к делению нет; - ядро делится на 2 и более частей; - генетический материал между дочерними ядрами распределяется случайно, неравномерно; - цитотомия чаще не происходит; - образуются двуядерные или многоядерные клетки;

Амитоз. Значение. Амитоз чаще наблюдается в клетках внутренних органов, под- вергающихся механическому воздействию (слизистая оболочка мочевого пузыря) или в клетках органов с напряженным метаболизмом (печень, поджелудочная железа). Значение амитоза: в двуядерных и многоядерных клетках общая площадь контакта между ядерным материалом и цитоплазмой увеличивается. Это приводит к усилению ядерно-плазматичекого обмена, повышению функциональной активности клетки и большей устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов. - Клетки, прошедшие через амитоз, теряют способность к митотическому делению и воспроизведению.

Виды амитоза. По морфо-функциональным параметрам можно выделить три вида амитоза: 1. Реактивный (фактор --> 2 -яд. клетка --> устойчивость) 2. дегенеративный ( сильный фактор ----> фрагментация ядра ---> многоядерная клетка---- >гибель) 3. генеративный - исходная клетка 4 n и более (фактор---> 2 и более ядер (клеток), генетически полноценных --–> высокая функциональная активность)

Апоптоз – это процесс самоуничтожения клеток, от которых организм хочет по разным причинам избавиться. Механизмы апоптоза включаются и работают под контролем системы СDС (сell division cycle), в которую входит более 100 генов, регулирующих клеточный цикл. Значение апоптоза - не допустить репродукцию нежелательных клеток и удалить их из организма. Путем апоптоза удаляются клетки, утратившие свое значение в эмбриогенезе, клетки органов, подвергающихся инволюции в онтогенезе, мутировавшие клетки, злокачественно трансформированные клетки и др.

Апоптоз. Цитоморфология. При апоптозе происходят характерные изменения: - уплотнение гиалоплазмы; - конденсация и деградация хроматина; - кариопикноз и кариорексис; - фрагментация клетки с образованием апоптозных телец, (окруженных мембраной клеточных структур). Апоптозные тельца - маркеры апоптоза.

Организация хроматина Молекулы ДНК, соединяясь с гистонами, формируют структуры различной компактности. Чем компактнее хроматин, тем он менее активен. В процессе подготовки к делению компактность хроматина увеличивается, достигая максимума хромосомный уровень В молодых клетках происходит деконденсация хроматина до самого активного - нуклеосомного.

Структура хроматина 1. ДНК 2. нуклеосомный 3. нуклеомерный 4. хромомерный 5. хромонемный 6. хроматидный 7. хромосомный нуклеосома Строение нуклеосомы – 8 молекул гистонов образуют сердцевину, которую обвивает ДНК , делая 1, 75 оборота;

Эндорепродукция – это увеличение количества генетического материала в клетке. 1. Эндомитоз. При нарушении нормального течения митоза (сохранение ядерной оболочки, нарушение расхождения хроматид к полюсам); Результат -образование клетки с удвоенным набором хромосом. Количество клеток не увеличивается; исходная клетка - 2 п 2 с – образовавшаяся - 4 п 4 с Значение – повышение функциональной активности;

Эндорепродукция 2. Политения - образование многонитчатых хромосом (политенных) в результате многократной репликации на одной и той же молекуле ДНК. Результат –гигантские интерфазные хромосомы, видимые в световой микроскоп. Они активны и участки транскрипции отчетливо видны как пуфы(утолщения) Значение: - биологическое - резкое ускорение синтеза определенного белка; - научное - цитологические генетические карты.

Жизнь продолжается !!!