Геномные мутации

Геномные мутации - это мутации, которые приводят к добавлению либо утрате одной, нескольких или полного гаплоидного набора хромосом ( рис. 118 , Б). Разные виды геномных мутаций называютгетероплоидией и полиплоидией .

Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом. Например, у растений довольно часто обнаруживается явление полиплоидии - кратного изменения числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный набор хромосом n в клетках повторяется не 2, как у диплоидов, а значительно большее число раз (3n, 4п, 5п и до 12n). Полиплоидия - следствие нарушения хода митоза или мейоза: при разрушении веретена деления удвоившиеся хромосомы не расходятся, а остаются внутри неразделившейся клетки. В результате возникают гаметы с числом хромосом 2n. При слиянии такой гаметы с нормальной (n) потомок будет иметь тройной набор хромосом. Если геномная мутация происходит не в половых, а в соматических клетках, то в организме возникают клоны (линии) полиплоидных клеток. Нередко темпы деления этих клеток опережают темпы деления нормальных диплоидных клеток (2n). В этом случае быстро делящаяся линия полиплоидных клеток образует злокачественную опухоль. Если она не будет удалена или разрушена, то за счет быстрого деления полиплоидные клетки вытеснят нормальные. Так развиваются многие формы рака. Разрушение митотического веретена может быть вызвано радиацией, действием ряда химических веществ -мутагенов .

Геномные мутации в животном и растительном мире многообразны, но у человека обнаружены только 3 типа геномных мутаций: тетраплоидия , триплоидия и анеуплоидия . При этом из всех вариантов анеуплоидий встречаются только трисомии по аутосомам , полисомии по половым хромосомам (три-, тетра- и пентасомии), а из моносомий встречаются только моносомия-Х.

44. Формы размножения организмов.

Размножение — одно из основных свойств всех живых организмов. Размножением поддерживается длительное существование видов путем смены последовательных поколений. При благоприятных условиях вид может значительно увеличить свою численность, расселиться на новые территории. В процессе размножения могут возникать организмы с иными свойствами, чем в предыдущем поколении, что служит важным источником изменчивости.

Существуют два типа размножения живых существ. В одном случае особи нового поколения берут свое начало от одной исходной особи. Это разные формы бесполого и вегетативного размножения. Во втором случае особи дочернего поколения появляются при участии двух организмов родительского поколения: материнского и отцовского. Это половое размножение.

Бесполое размножение в одноклеточных организмах происходит путем деления их тела на два или большее число дочерних организмов, у многоклеточных — или путем образования-специальных клеток — спор (например, у мхов, папоротников), или почкованием (например, у гидры).

Вегетативное размножение осуществляется путем отделения от исходного организма какой-то части, которая дает начало новой особи. Это размножение в основном присуще высшим растениям. Естественным способом оно происходит при помощи специальных органов (клубней, луковиц, корневищ). Искусственно человек может вегетативно размножать растения черенками, отводками, разнообразными прививками. Половое размножение очень широко распространено в природе как среди растений, так и среди животных. В этом случае двумя организмами — материнским и отцовским — вырабатываются специализированные половыеклетки. Объединяясь затем в одну клетку, половые клетки дают начало новому организму. Женские половые клетки называются яйцеклетками, мужские —спермиями, или сперматозоидами.

Половые клетки вырабатываются в специальных органах полового размножения.Яйцеклетка состоит из ядра, большого количества цитоплазмы с запасом питательных веществ и оболочки, которая иногда имеет очень сложное строение. Яйцеклетка лишена способности к активному движению. Сперматозоид также имеет ядро. Цитоплазмы в нем очень немного, оболочка тонкая, но плотная. Кроме того, сперматозоиды животных снабжены различными образованиями, позволяющими им активно передвигаться. Так, у сперматозоидов млекопитающих можно различить головку, где помещается ядро, и шейку с хвостиком, которые служат для передвижения. Начало половым клеткам животных дают недифференцированные клетки, которые претерпевают при этом ряд последовательных изменений. Формирование женских половых клеток называется овогенезом, мужских — сперматогенезом.

Цитологически оба процесса однотипны и приводят к тому, что в ядрах половых клеток остается вдвое меньше хромосом, чем в исходных клетках данного организма (n вместо 2m). Происходит это следующим образом. Начинается процесс с усиленного размножения исходных клеток путем обычного митоза (зона размножения). Число клеток резко увеличивается. Затем они перестают делиться, но усиленно растут (зона роста). Особенно увеличиваются в размерах будущие яйцеклетки. В это время в их цитоплазме накапливаются запасные питательные вещества. Наконец, наступает созревание половых клеток (зона созревания), при котором число хромосом в половых клетках уменьшается. Во время созревания каждая из клеток делится дважды, образуя четыре клетки. При сперматогенезеэти 4 клетки превращаются в 4 сперматозоида. При овогенезе только одна из клеток становится яйцеклеткой, а 3 другие превращаются в так называемые направительные тельца и в дальнейшем погибают.

Деление в зоне созревания, приводящее к образованию или 4 сперматозоидов, или одной яйцеклетки и 3 направительных телец, называется мейозом. Оно состоит из двух последовательных делений. В профазе первого мейотического деления гомологичные хромосомы каждой пары сближаются и тесно прилегают друг к другу; в метафазе такие пары располагаются в экваториальной плоскости клетки, а в анафазе гомологичные хромосомы из каждой пары расходятся к противоположным полюсам делящейся клетки. В результате из одной диплоидной клетки развиваются две клетки с уменьшенным вдвое числом хромосом. Такой набор хромосом называется гаплоидным. Второе деление в мейозе происходит обычным путем с разделением каждой хромосомы пополам (по типу митоза). В результате из 2 гаплоидных клеток возникают 4 тоже гаплоидные клетки. На этом созревание половых клеток заканчивается. Зрелые клетки готовы к оплодотворению. Оплодотворением называется процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида в одну клетку — зиготу. При этом сперматозоид проникает внутрь яйцеклетки, их цитоплазма смешивается, а ядра сливаются в одно ядро зиготы. Тем самым в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом. В этом наборе одна гомологичная хромосома каждой пары привнесена в зиготу яйцеклеткой, а другая — сперматозоидом. Поэтому дочерний организм, который разовьется из такой зиготы, в одинаковой мере снабжен наследственной информацией как от отцовского, так и от материнского организма. С этим обстоятельством и связано то огромное значение, которое имеет половое размножение как среди растений, так и среди животных. Путем полового размножения могут возникать организмы, соединяющие в себе полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. В сельскохозяйственной практике человек очень широко использует эту особенность полового размножения.