IV. Онтогенетический уровень организации живого

1. Размножение – свойство живых организмов воспроизводить себе подобных.

Формы бесполого размножения:
1. Почкование –при которой новая особь образуется в виде выростов (почки) на теле родительской особи, а затем отделяется от неё и превращается в самостоятельную особь (гидра, дрожжи).
2. Фрагментация – это разделение особи на две или более частей, каждая из которых растёт и образуется отдельная особь (высшие растения, губка, дождевой червь).
3. Образование спор. Из споры образуется новая особь (низшие растения).
4. Деление. Бинарное деление клетки на две части. Ядро родительской особи один или несколько раз делится митозом, при этом образуется два или несколько дочерних ядер. Каждое из них окружается цитоплазмой и развивается в самостоятельный организм.
5. Шизогония – это множественное деление клетки.
6. Вегетативное размножение. Осуществляется формирование дочернего организма из группы клеток материнского организма. У растений это размножение происходит за счёт вегетативных органов: корневищ, луковиц, клубней, усов.
В результате бесполого размножения образуются генетически идентичные особи. Скорость размножения очень высокая и в постоянных условиях организма быстро захватывают экологическую нишу.

Половое: Оплодотворение – это процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой с последующим слиянием их ядер и образованием диплоидной зиготы. Биологическое значение этого процесса состоит в том, что при слиянии мужских и женских гамет образуется новый организм, несущий признак обоих родительских организмов.

Партеногенез – это процесс, при котором женская гамета развивается в новую особь без оплодотворения .Преимущество в том, что увеличивается скорость размножения.

2. Мейоз – сложное, непрямое, редукционное деление специализированных клеток репродуктивных органов. Стадии:

1). Первое мейотическое деление:

- Профаза-1 – сложная и продолжительная фаза. Выделяют 5 стадий:

+ Лептотена – стадия стадия тонких нитей. В эту стадию хромосомы начинают спирализироваться, утолщаться, укорачиваться, ядро набухает.

+ Зиготена – стадия слипающихся нитей. Конъюгация гомологичных хромосом и образование фигур под названием биваленты.

+ Пахитена – стадия толстых нитей. Происходит кроссинговер, гомологичные хромосомы обмениваются аллельными генами. Кроссинговер происходит за счёт отталкивания хроматид в каждой из гомологичных хромосом.

+ Диплотена – стадия двойных нитей. Отталкиваются гомологичные хромосомы. Хромосомы становятся толстыми. Происходит их спирализация. Исчезают ядрышки.

+ Диакинез – стадия обособленных двойных нитей.

- Метафаза-1 – по экватору располагаются биваленты.

- Анафаза-1 – к полюсам расходятся гомологичные хромосомы.

- Телофаза-1 – из гаплоидного набора хромосом на полюсах формируются ядра, и происходит цитокинез.

В конце 1-мейотического деления клетки имеют (n2c). В интерфазу не происходит синтеза ДНК. Вступают клетки с гаплоидным набором хромосом.

2). Второе мейотическое деление:

- Профаза-2 – растворяется ядерная оболочка. Хромосомы спирализуются, утолщаются, укорачиваются, погружаются в гиалоплазму. Формируется веретено деления.

- Метафаза-2 – хромосомы выстраиваются по экватору клетки.

- Анафаза-2 – возникают силы отталкивания между хроматидами. Рвётся связь по центромере. Сокращаются нити веретена деления и хроматиды растягиваются к полюсам.

- Телофаза-2 – хромосомы деспирализуются, становятся тоньше, длиннее, переплетаются в клубочек. За счёт репликации ДНК достраиваются до полной хромосомы. Появляются ядрышки, ядерная оболочка, происходит цитокинез.

В конце 2-мейотического деления образуется 4 клетки.

Биологическое значение:
- Благодаря мейозу сохраняется постоянное число хромосом у особей одного вида.

- При мейозе образуются гаметы с различной комбинацией негомологичных хромосом.

- В результате кроссинговера происходит рекомбинация наследственного материала.

3. основное значение полового размножения заключается не просто в увеличении количества особей, а в расширении генофонда, в дальнейшем способствующего естественному отбору

- Конъюгация – характерна для бактерий и инфузорий. Две особи сближаются, образуют цитоплазматический мостик, по которому обмениваются кусочками ядра.

- Копуляция – характерна для жгутиковых. Две одинаковые особи сливаются, а затем митозом делятся надвое.

- Без оплодотворения – партеногенез. Организм развивается из неоплодотворённой клетки. Участвуют ядро яйцеклетки и цитоплазма сперматозоида.

- С оплодотворением – происходит слияние мужской и женской половых клеток. Образуется зигота, которая даёт начало новому живому организму.

В норме у большинства организмов, для которых известен половой процесс, в жизненном цикле происходит правильное чередование гаплоидной и диплоидной фаз. Гаплоидные клетки образуются в результате мейотического деления диплоидных клеток, после чего у некоторых организмов (растения, водоросли, грибы) могут размножаться при помощи митотическихделений с образованием гаплоидного многоклеточного тела или нескольких поколений гаплоидных клеток-потомков. Диплоидные клетки образуются из гаплоидных в результатеполового процесса (слияния половых клеток, или гамет) с образованием зиготы, после чего могут размножаться при помощи митотических делений (у растений, водорослей и некоторых других протистов, животных) с образованием диплоидного многоклеточного тела или диплоидных клеток-потомков.

4. Гаметогенез – процесс образования половых клеток.

Овогенез - процесс образования женских половых клеток. Фазы:

- Размножение

- Рост
- Созревание

Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток. Фазы:

- Размножение

- Рост

- Созревание

- Формирование

5. Овогенез - процесс образования женских половых клеток. Осуществляется в яичниках, подразделяется на три фазы: 1) размножения, 2) роста, 3) созревания.Во время фазы размножения диплоидные овогонии многократно делятся митозом. Фаза роста соответствует интерфазе 1 мейоза, т.е. во время нее происходит подготовка клеток к мейозу: клетки значительно увеличиваются в размерах вследствие накопления питательных веществ. Главным событием фазы роста является репликация ДНК. Во время фазы созревания клетки делятся мейозом. Во время первого деления мейоза они называютсяовоцитами 1-го порядка. В результате первого мейотического деления возникают две дочерние клетки: мелкая, называемая первым полярным тельцем, и более крупная — овоцит 2-го порядка. Во время второго мейотического деления овоцит 2-го порядка делится с образованием яйцеклетки и второго полярного тельца, а первое полярное тельце — с образованием третьего и четвертого полярных телец. Таким образом, в результате мейоза из одного овоцита 1-го порядка образуются одна яйцеклетка и три полярных тельца.

ТИПЫ ЯЙЦЕКЛЕТОК

 1. Алецитальная (безжелтковая).

 2. Олиголецитальная (маложелтковая), в них желток равномерно распределен

по цитоплазме, поэтому их называют изолецитальными. Среди них различают

первично изолецитальные (у ланцетника) и вторично изолецитальные (у

млекопитающих н человека),

 3. Полилецитальные (многожелтковые)

6. Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток. Фазы:

- Размножение

- Рост

- Созревание

- Формирование

Сперматозоид мужчины имеет типичное строение и состоит из головки, средней части и хвоста. В головке сперматозоида располагаются следующие клеточные структуры: ядро, акросома, центросома.

7. Онтогенез – индивидуальное развитие, типичное для живых форм. Весь период жизни особи с момента слияния сперматозоидов с яйцеклеткой и образовани­ем зиготы до гибели организма.

Онтогенез делится на два периода:

эмбриональный

постэмбриональный

В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез. Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. У большинства позвоночных он включает стадии (фазы) дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза.

8. способы:

 Инвагинация — происходит путем впячивания стенки бластулы в бластоцель; характерна для большинства групп животных.

Деляминация (характерна для кишечнополостных) — клетки, находящиеся снаружи, преобразуются в эпителиальный пласт эктодермы, а из оставшихся клеток формируется энтодерма. Обычно деляминация сопровождается делениями клеток бластулы, плоскость которых проходит «по касательной» к поверхности.

Иммиграция — миграция отдельных клеток стенки бластулы внутрь бластоцеля.

Униполярная — на одном участке стенки бластулы, обычно на вегетативном полюсе;

Мультиполярная — на нескольких участках стенки бластулы.

Эпиболия — обрастание одних клеток быстро делящимися другими клетками или обрастание клетками внутренней массы желтка (при неполном дроблении).

Инволюция — вворачивание внутрь зародыша увеличивающегося в размерах наружного пласта клеток, который распространяется по внутренней поверхности остающихся снаружи клеток.

9. После завершения гаструляции у зародыша образуется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка. Начиная с плоских червей в эволюции животного мира наступило крупное усложнение: в зародыше закладывается третий зародышевый листок – мезодерма. У хордовых это происходит путем отшнуровывания от энтодермы мезодермальных карманов, которые врастают между первым и вторым зародышевыми листками, формируя вторичную полость тела.

Дифференцировка - это изменения в структуре клеток, связанные со

специализацией их функций и обусловленные активностью определенных генов.

Различают 4 этапа дифференцировки:

 1. Оотипическая дифференцировка на стадии зиготы представлена

предположительными, презумптивными зачатками - участками оплодотворенной

яйцеклетки.

 2. Бластомерная дифференцировка на стадии бластулы заключается в появлении

неодинаковых бластомеров (например, бластомеры крыши, дна краевых зон у

некоторых животных).

 3. Зачатковая дифференцировка на стадии ранней гаструлы Возникают

обособленные участки - зародышевые листки.

 4. Гистогенетическая дифференцировка на стадии поздней гаструлы. В

пределах одного листка появляются зачатки различных тканей (например, в

сомитах мезодермы). Из тканей формируются зачатки органов и систем. В

процессе гаструляции, дифференцировки зародышевых листков появляются осевой

 комплекс зачатков органов.

10. Эмбриональная индукция — взаимодействие между частями развивающегося организма у многоклеточных беспозвоночных и всех хордовых.

Различают гетерономную и гомономную виды индукции. К гетерономной относят случаи, при которых один кусочек зародыша индуцирует иной орган (хордомезодерма индуцирует появление нервной трубки и всего зародыша в целом). Гомономная индукция заключается в том, что индуктор побуждает окружающий материал к развитию в том же направлении, что и он сам. Например, область нефротома, пересаженная другому зародышу, способствует развитию окружающего материала в сторону формирования головной почки, а прибавление в культуру фибробластов сердца маленького кусочка хряща влечет за собой процесс образования хряща.

Классическими считают опыты немецкого ученого Г. Шпемана и его сотрудников (1924) на зародышах амфибий. Для того чтобы иметь возможность проследить за судьбой клеток определенного участка зародыша, Шпеман использовал два вида тритонов: тритона гребенчатого, яйца которого лишены пигмента и потому имеют белый цвет, и тритона полосатого, яйца которого благодаря пигменту имеют желто-серый цвет.

Один из опытов заключается в следующем: кусочек зародыша из области дорсальной губы бластопора на стадии гаструлы тритона гребенчатого пересаживают на боковую или вентральную сторону гаструлы тритона полосатого (рис. 8.8). В месте пересадки происходит развитие нервной трубки, хорды и других органов. Развитие может достичь довольно продвинутых стадий с образованием дополнительного зародыша на боковой или вентральной стороне зародыша реципиента. Дополнительный зародыш содержит в основном клетки зародыша реципиента, но светлые клетки зародыша-донора тоже обнаруживаются в составе различных органов.

Из этого и подобных опытов следует несколько выводов. Во-первых, участок, взятый из спинной губы бластопора, способен направлять или даже переключать развитие того материала, который находится вокруг него, на определенный путь развития. Он как бы организует, или индуцирует, развитие зародыша как в обычном, так и в нетипичном месте. Во-вторых, боковая и брюшная стороны гаструлы обладают более широкими потенциями к развитию, нежели их презумптивное (предполагаемое) проспективное направление, так как вместо обычной поверхности тела в условиях эксперимента там образуется целый зародыш. В-третьих, достаточно точное строение новообразованных органов в месте пересадки указывает на эмбриональную регуляцию. Это означает, что фактор целостности организма приводит к достижению хорошего конечного результата из нетипичных клеток в нетипичном месте, как бы управляя процессом, регулируя его в целях достижения этого результата.

Г. Шпеман назвал спинную губу бластопора первичным эмбриональным организатором. Первичным потому, что на более ранних стадиях развития подобных влияний обнаружить не удавалось, а организатором потому, что влияние происходило именно на морфогенез. В настоящее время установлено, что главная роль в спинной губе бластопора принадлежит хордомезодермальному зачатку, который назвали первичным эмбриональным индуктором, а само явление, при котором один участок зародыша влияет на судьбы другого,— эмбриональной индукцией.