17. Эволюция полового размножения.

Бесполое размножение возникло значительно раньше полового размножения. Тело прокариот делилось посредством амитоза. Митотическое деление, лежащее в основе бесполого размножения, появилось на более поздних этапах эволюции. Затем возникли механизмы, дающие возможность обмена наследственной информацией (кроссинговер и др.), что обеспечило возможность появления полового размножения.

Выделяют несколько этапов эволюции полового размножения:

1. Изогамный способ размножения (изос - одинаковые). В размножении принимают участие половые клетки, гаметы, морфологически одинаковые.

2. Гетерогамный способ размножения - переход от изогамии к гетерогамии, когда мужские и женские клетки имеют морфологические различия.

3. Появление специализированных органов, где происходит созревание половых клеток (половые железы). Вначале у одного организма имеются как мужские, так и женские половые железы - гермафродитизм. Затем в ходе эволюции произошло разделение полов на мужской (имеет мужские половые железы семенники) и женский (имеет женские половые железы яичники). Формируется половой диморфизм - различия между самцами и самками.

4. Переход от внешнего оплодотворения к внутреннему. Развитие внутренних и наружных половых органов.

18. Понятие о мейозе и его биологическая роль.

Мейоз – это тип деления эукариотических клеток, в результате которого из одной диплоидной (2n) клетки образуются четыре гаплоидные (n) клетки. Этот процесс является ключевым этапом в половом размножении и играет важную роль в обеспечении генетического разнообразия.

Основные этапы мейоза:

Мейоз состоит из двух последовательных делений: мейоза I и мейоза II. Каждое деление состоит из профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

Мейоз I (редукционное деление):

Профаза I: Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Включает пять подфаз:

• Лептотена: Хромосомы начинают конденсироваться и становятся видимыми в виде тонких нитей.

• Зиготена: Гомологичные хромосомы конъюгируют (сближаются и выстраиваются параллельно друг другу), образуя биваленты (или тетрады, так как каждый бивалент состоит из четырех хроматид). Процесс конъюгации называется синапсом.

• Пахитена: Хромосомы укорачиваются и утолщаются. Происходит кроссинговер – обмен участками между гомологичными хроматидами (рекомбинация генов).

• Диплотена: Гомологичные хромосомы начинают отталкиваться друг от друга, но остаются соединенными в точках кроссинговера (хиазмы).

• Диакинез: Хромосомы максимально конденсированы и готовы к разделению. Ядерная оболочка распадается.

Метафаза I: Биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. К центромерам гомологичных хромосом прикрепляются нити веретена деления, идущие от разных полюсов клетки.

Анафаза I: Гомологичные хромосомы (а не сестринские хроматиды, как в митозе и мейозе II) расходятся к противоположным полюсам клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. Этот этап обеспечивает уменьшение (редукцию) числа хромосом вдвое.

Телофаза I: Хромосомы деспирализуются (становятся менее конденсированными). Формируется ядерная оболочка. Происходит цитокинез (деление цитоплазмы), в результате чего образуются две гаплоидные клетки (n), каждая с набором хромосом, состоящих из двух хроматид.

Мейоз II (эквационное деление):

Мейоз II протекает аналогично митозу, но в гаплоидных клетках.

Профаза II: Хромосомы конденсируются. Ядерная оболочка распадается (если она формировалась в телофазе I).

Метафаза II: Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. К центромерам сестринских хроматид прикрепляются нити веретена деления, идущие от разных полюсов клетки.

Анафаза II: Сестринские хроматиды разделяются и расходятся к противоположным полюсам клетки. Теперь каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой.

Телофаза II: Хромосомы деспирализуются. Формируется ядерная оболочка. Происходит цитокинез, в результате чего образуются четыре гаплоидные клетки (n), каждая с набором хромосом, состоящих из одной хроматиды.

19. Характеристика фаз 1 и 2 мейотических делений.

20. Динамика количества хромосом и ДНК в мейотическом делении.

а) I деление: - пресинтетический (G1) период интерфазы – 2n2c; - синтетический (S) период интерфазы – 2n4c (после удвоения); - постсинтетический (G2) период интерфазы – 2n4c; - профаза – n4c; - метафаза – n4c; - анафаза – 2n4c (по n2c у каждого полюса клетки); - телофаза – n2c. б) II деление: - профаза – n2c; - метафаза – n2c; - анафаза – 2n2c; - телофаза – nc.

21. Отличия мейоза и митоза.

22. Биологическое значение и стадии гаметогенеза.

23. Характеристика сперматогенеза и овогенеза.

• Обеспечение полового размножения: Гаметогенез является необходимым условием для осуществления полового размножения. Без образования гамет невозможен процесс оплодотворения – слияние мужской и женской половых клеток, в результате которого образуется зигота, дающая начало новому организму.

• Поддержание плоидности: В ходе гаметогенеза происходит мейоз – деление клеток, приводящее к уменьшению числа хромосом вдвое (редукция хромосомного набора). Это необходимо для того, чтобы при оплодотворении (слиянии гаплоидных гамет) восстанавливался диплоидный набор хромосом, характерный для данного вида. Если бы гаметы были диплоидными, то после оплодотворения зигота стала бы тетраплоидной, что привело бы к нарушению жизнеспособности организма.

• Обеспечение генетического разнообразия: Мейоз, происходящий в процессе гаметогенеза, играет важную роль в обеспечении генетического разнообразия потомства. Это достигается за счет:

• Кроссинговера: Обмена участками между гомологичными хромосомами, что приводит к образованию новых комбинаций генов.

• Независимого расхождения хромосом: Гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки независимо друг от друга, что также создает множество различных комбинаций генов в гаметах.

• Специализация гамет: В процессе гаметогенеза гаметы приобретают специфические особенности строения и функций, необходимые для успешного оплодотворения и развития зиготы.

• Сперматозоиды: Получают жгутик для подвижности, акросому для растворения оболочки яйцеклетки, содержат минимальное количество цитоплазмы.

• Яйцеклетки: Накапливают запас питательных веществ (желток), необходимых для развития зародыша на ранних стадиях, покрываются защитными оболочками.

• Отбор жизнеспособных гамет: В процессе гаметогенеза происходит отбор жизнеспособных гамет. Гаметы с серьезными генетическими дефектами, как правило, не образуются или уничтожаются, что снижает вероятность рождения нежизнеспособного потомства.

• Удаление вредных мутаций: Мейоз и отбор в гаметогенезе могут способствовать удалению вредных мутаций из популяции. Гаметы, несущие вредные мутации, имеют меньше шансов на успешное оплодотворение.