Тема: Цитогенетические основы размножения Материалы для самоподготовки. Размножение

Тема: Цитогенетические основы размножения Материалы для самоподготовки

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

Полиэмбриония – пример бесполого размножения у человека 1 яйцеклетка 2 и более эмбрионов 1 зигота 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 многоклеточные - копуляция - - с оплодотворением (слияние половых форм) - без оплодотворения - конъюгация партеногенез (обмен генетическим материалом) 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 клет- ки (гаметы),в процессе гаметогенеза происходит митоз (период раз- множения), увеличивается количество незрелых клеток предшествен- ников, а затем - мейоз (период созревания), что приводит к формиро- ванию 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 тка-ней, их составляющих. Наиболее интенсивно процессы роста протекают на ранних этапах постэмбрионального онтогенеза; В основе роста лежит увеличение количества клеток- результат 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 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 сходны с эмбриональными. После деления одна из дочерних клеток остается стволовой, а вторая - дифференцируется. е Такой механизм позволяет обновлять структуры и сохранять запас стволовых клеток клеток в течение всей жизни организма.

Жизненный цикл клетки 1 - рост,дифференцировка, функционирование (выход из цикла) ЖЦ = G0 (дифференцированные клетки стабильной И обновляющейся популяции) 2 - рост, дифференцировка, функ- ционирование (выход из цикла); возможно деление (возврат в цикл); ЖЦ=Gо + МЦ (растущая популяция ) 3 - постоянно в цикле ЖЦ = МЦ (стволовые клетки ) 2временный)

Жизненный цикл клетки Сразу после «рождения» клетка строит свои структуры, растет, затем дифференцируется и выполняет свои функции, т.е. работает на организм. Это период - G0 -клетки стабильной популяции - ЖЦ = G0 -клетки растущей популяции- G0 составляет большую часть ЖЦ -дифференцированные клетки обновляющейся популяции всю свою короткую жизнь проводят в G0

Митотический цикл Клетки, способные делиться, в какой-то момент могут вступить в новый этап ЖЦ - подготовку к делению и в само деление. Этот этап ЖЦ называется митотический цикл – МЦ МЦ = G1 + S + G2 + деление - 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 = G0 растущая - ЖЦ= G0 + G1+ S+ G2 + М т.е. G0 + МЦ обновляющаяся: - дифференцированные клетки - ЖЦ = G0 - стволовые клетки – ЖЦ = МЦ

Подготовка к делению G1 – клетка выходит из G0, 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 - 2n4с; продолжаются синтетические процессы; реплицируются центриоли. G2- 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 двуядер- ных (многоядерных) клеток. Если образуются дочерние клетки, то они генетически неполноценны. две (или несколько) клеток, то они в генетическом плане не полноценные.

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. 2n2c исходная клетка дочерние 2n 2c 2n2c 2п2с 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,исчезнове- ние 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 а) б) оболочки клеток (а)-растительная клетка; (б)-животная клетка;

Мейоз 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 -2n2с –дочерние - nс;

Мейоз Каждое деление мейоза состоит из таких же фаз, как и при митозе. Все отличия связаны с мейозом I : 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 n2с 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 до- черними 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 метабо-лизмом (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, повыше-нию функциональной активности клетки и большей устойчиво-сти 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 4n и более (фактор---> 2 и более ядер (клеток), генетически полноценных --–> высокая функциональная активность)

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

Эндорепродукция 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 - 2п2с – образовавшаяся - 4п4с 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 !!!