4. Способы бесполого размножения Одноклеточных (монотомия, палинтомия, схизогония, эндодиогения). Правило митоза.

Монотомией называют такой способ бесполого размножения простейшего, при котором после акта разделения дочерние особи растут и восстанавливают все органоиды, характерные для материнской клетки.

Процесс последовательных делений без стадий роста и увеличения объема получающихся клеток (процесс напоминает дробление яйца многоклеточных животных) называется палинтомией. У некоторых одноклеточных (например, у жгутиконосцев) встречается размножение путем внутреннего почкования - эндодиогения. Способ деления у простейших (например, у токсоплазм), заключающийся в формировании двух дочерних организмов под оболочкой материнской особи. Особую форму бесполого размножения одноклеточных организмов представляет схизогония (шизогония) - множественное деление (например, у грибов, простейших): в клетке материнского организма увеличивается объем цитоплазмы, а ядро многократно митотически делится. В определенный момент материнская клетка разделяется, одновременно порождая множество дочерних особей, число которых соответствует числу образовавшихся ядер.

Митоз, или непрямое деление, наиболее широко рас­пространен в природе. Митоз лежит в основе деления всех неполовых клеток. Митоз состоит из четырех последователь­ных фаз. Благодаря митозу обеспечи­вается равномерное распределение генетической информа­ции родительской клетки между дочерними. Период жизни клетки между двумя митозами называют интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза. В ней совершается ряд очень важных процессов, предшествующих делению клетки: синтезируются молекулы АТФ и белков, удваивается каждая хромосома, образуя две сестринские хроматиды, скрепленные общей центромерой, увеличивается число основных органоидов цитоплазмы. В профазе спиралируются и вследствие этого утолща­ются хромосомы, состоящие из двух сестринских хроматид, удерживаемых вместе центромерой. К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают и хромосомы рас­средоточиваются по всей клетке, центриоли отходят к полюсам и образуют веретено деления. В метафазе проис­ходит дальнейшая спирализация хромосом. В эту фазу они наиболее хорошо видны. Их центромеры располагаются по экватору. К ним прикрепляются нити веретена деления. В анафазе центромеры делятся, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и за счет сокращения нитей веретена отходят к противоположным полюсам клетки. В телофазе цитоплазма делится, хромосомы раскручи­ваются, вновь образуются ядрышки и ядерные мембраны. В животных клетках цитоплазма перешнуровывается, в растительных — в центре материнской клетки образуется перегородка. Так из одной исходной клетки (материнской) образу­ются две новые дочерние.

5. Типы полового процесса Простейших (копуляция, коньюгация). Правило мейоза.

Половое размножение по сравнению с бесполым обеспечивает появление наследственно более разнообразного потомства. Формами полового процесса являются конъюгация и копуляция.

Конъюгация — своеобразная форма полового процесса, при которой оплодотворение происходит путем взаимного обмена мигрирующими ядрами, перемещающимися из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику, образуемому двумя особями. При конъюгации обычно не происходит увеличения количества особей, но происходит обмен генетическим материалом между клетками, что обеспечивает перекомбинацию наследственных свойств. Конъюгация типична для ресничных простейших (например, инфузорий), некоторых водорослей (спирогиры).

Копуляция (гаметогамия) — форма полового процесса, при которой две различающиеся по полу клетки — гаметы — сливаются и образуют зиготу. При этом ядра гамет образуют одно ядро зиготы.

Различают следующие основные формы гаметогамии: изогамия, анизогамия и оогамия.

При изогамии образуются подвижные, морфологически одинаковые гаметы, однако физиологически они различаются на «мужскую» и «женскую». Изогамия встречается у многих водорослей.

При анизогамии (гетерогамии) формируются подвижные, различающиеся морфологически и физиологически гаметы. Такой тип полового процесса характерен для многих водорослей.

В случае оогамии гаметы сильно отличаются друг от друга. Женская гамета — крупная неподвижная яйцеклетка, содержащая большой запас питательных веществ. Мужские гаметы — сперматозоиды - мелкие, чаще всего подвижные клетки, которые перемещаются с помощью одного или нескольких жгутиков. Оогамия характерна для животных, высших растений и многих грибов.

Мейоз представляет собой 2 деления, следующих друг за другом. В результате чего образуются, как правило, четыре клетки (за исключением например, овогенеза, где после первого деления, вторая клетка дальше не делится, а редуцируется сразу).

В результате мейоза как правило три клетки из четырех редуцируются, остается одна, то есть происходит естественный отбор.

Интерфаза первого деления: клетка переходит из состояния 2n2c в 2n4c, так как произошла репликация ДНК.

Профаза: В первом делении происходит важный процесс – кроссинговер. В профазе I мейоза, каждая из уже скрученных двухроматидных хромосом, унивалентов тесно сближается с гомологичной ей. Это называется конъюгация. Пара сблизившихся гомологичных хромосом называется бивалентом. Затем хроматида перекрещивается с гомологичной (несестренской) хроматидой на соседней хромосоме. Места скрещивания хроматид называется хиазмами. А потом кусочек хроматиды отрывается в месте хиазмы и перескакивает на другую (несестренскую) хроматиду. Произошла рекомбинация генов. Результат: часть генов перекочевало с одной гомологичной хромосомы на другую.

До кроссинговера одна гомологичная хромосома обладала генами от материнского организма, а вторая от отцовского. А после обе гомологичные хромосомы обладают генами как материнского так и отцовского организма. Значение кроссинговера таково: в результате этого процесса образуются новые комбинации генов, следовательно, больше наследственная изменчивость, следовательно, больше вероятность появления новых признаков, которые могут оказаться полезными.

Конъюгация при мейозе происходит всегда, а вот кроссинговер может и не произойти. Из-за этих всех процессов: конъюгация, кроссинговер профаза I более продолжительна, чем профаза II.

Метафаза: основное отличие первого деления мейоза от митоза - в митозе по экватору выстраиваются двухроматидные хромосомы, а в первом делении мейоза биваленты гомологичных хромосом, к каждой из которых прикрепляются нити веретена деления.

Анафаза: из-за того, что по экватору выстроились биваленты, происходит расхождение гомологичных двухроматидных хромосом. В отличие от митоза, в котором расходятся хроматиды одной хромосомы.

Телофаза: образовавшиеся клетки из состояния 2n4c становятся n2c, чем опять таки отличаются от клеток, образовавшихся в результате митоза: во-первых, они гаплоидны. Если в митозе по завершении деления образуются абсолютно идентичные клетки, то в первом делении мейоза каждая клетка содержит только одну гомологичную хромосому.

Интерфаза между первым и вторым делением — либо очень короткая, либо ее нет вовсе. Поэтому перед вторым делением не происходит репликация ДНК.

Второе деление – происходит почти так же как митотическое деление. Только в деление вступают гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами (n2c), каждая из которых выстраивается по экватору, нити веретена деления прикрепляются к центромерам каждой хроматиды каждой хромосомы в метафазе II. В анафазе II хроматиды расходятся. И в телофазе II образуются гаплоидные клетки с однохроматидными хромосомами (nc). Это необходимо, чтобы при слиянии с другой такой же клеткой (nc) образовалась «нормальная» 2n2c.

Сущность мейоза – это процесс уменьшения хромосом в два раза, чтобы при слиянии не получалось «слишком много - полидных» клеток и большая система перетасовки наследственной информации.