Размножение

Основная задача размножения скомпенсировать смертность. В основе любого размножения лежит процесс клеточного деления.

Бинарное деление– только у бактерий и архей. Бактерия имеет нуклеоид и плазмиды. Плазмиды, которые могут встраиваться в геном и выходить из него – эписомы. Нуклеоид удваивается и расходится в стороны; наращивается клеточная оболочка; после окончательного расхождения нуклеоидов она перешнуровывается актиновыми волокнами и клетки разделяются.

Отличия эукариот от прокариот с точки зрения генетического аппарата:

1. Существенно более крупные геномы

2. У эукариот больше генов. Кишечная палочка – 3*10⁶нуклеотидных пар, дрожжи – 2*10⁷, многоклеточные – 3*10⁸, человек - 3, 5*10⁹ нуклеотидных пар.

3. Гены эукариот имеют более сложное строение

а) Большие промоторные области – до 10 точек связи с ТФ, а прокариот - только 2-3.

б) Наличие интронных участков в кодирующей области гена. После транскрипции в процессе созревания первичного транскрипта до зрелой РНК – процессинга – интронные участки, в отличие от экзонных, вырезаются. В процессе созревания первичного транскрипта происходит множество различных явлений:

• Обрезание 3’ либо 5’ конца

• Вырезание интронов и сшивание экзонов – сплайсинг

• Присоединение молекулярных маркеров на 5’ конец – кэпирование

• Полиаденилирование 3’конца

• Редактирование РНК

в) Очень крупные межгенные промежутки. Гены занимают только 3% генома. Геному нужно место для хранения. Его нужно упаковывать. Расстояние между соседними нуклеотидными парами 3,4 А. Общая длина: 3, 4*3,5*10⁹= около 1 метра – ДНК (у человека). В каждой клетке, кроме гамет, два метра чистой ДНК. Идея эукариотической хромосомы – техническое приспособление скручивания ДНК.Гистоны – белки обеспечивающие спирализацию. Хромосомы должны быть спирализованы в момент деления клетки, т. к. их удобнее растаскивать. Потом ДНК разматывается, чтобы быть удобной для считывания (циклы спирализации и диспирализации хромосом в течение клеточного цикла).

Деление (митоз):

Начало компактизации в начале деления

• Профаза

• Начинается спирализация хромосом.

• Разрушение ядерной оболочки (только открытый митоз, кроме грибов и некоторых простейших).

• Расхождение двух центриолей (не у всех есть центриоли, у растений – клеточный центр).

• Постепенное исчезновение ядрышка.

• Метафаза

• Хромосомы максимально спирализованы – видно, что каждая хромосома удвоена и состоит из 2х хроматид, соединенных посередине перетяжкой.

• Хромосомы выстраиваются так, что их центромеры перпендикулярны плоскости деления – метафазная пластинка.

• Формируется веретено деления из тубулиновых микротрубочек.

• Анафаза

• Разрушение центромерных участков. Центромерные участки хромосом удваиваются, хроматиды становятся независимыми.

• Сокращение веретена деления.

• Хроматиды растаскиваются к полюсам.

• Телофаза

• Хроматиды, отошедшие к одному полюсу, соединяются.

• Хроматиды деспирализуются.

• Исчезает веретено.

• Восстанавливается ядерная оболочка

• Формируется ядрышко

• Центриоли удваиваются

• Образуется перегородка между клетками.

Увеличение числа клеток при сохранении генетической информации.

Мейоз– два подобных деления, между которыми нет удвоения ДНК. В первом деление хромосомы конъюгируют: удобно закономерно разойтись (упорядочение процесса) + кроссинговер (дополнительная рекомбинация).

Клеточный цикл

Клеточный цикл – это промежуток времени или последовательность стадий от начала одного деления до начала следующего. Само деление занимает 1/3 – ¼ клеточного цикла.

Интерфаза – промежуток времени от конца одного деления до начала следующего. В интерфазе клетка живет.

Минимальный клеточный цикл занимает 20 минут.

Деления: простое деление у прокариот; митоз, мейоз, амитоз – эукариоты.

S-фаза – синтез, удвоение ДНК.

G₁и G₂ (gap- дырка) – синтеза ДНК не происходит. На стадии G₁ клетка готовится к удвоению ДНК, на стадии G₂ - к делению.

Способы размножения:

1. Бесполое.

Наиболее древний способ размножения. При бесполом размножении потомок получает и может получить генетическую информацию только от одного родителя.

а) Клеточное деление (бесполое размножение одноклеточного организма или клетки в многоклеточном) Пример: фораминиферы.

б) Спороношение = спорообразование. Бесполое размножение многоклеточных организмов с помощью отдельных клеток (спор). Пример: бактериальные споры, бродяжки фитофторы.

в) Вегетативное размножение – бесполое размножение организмов за счет групп клеток или частей организма. Пример: у растений, у губок.

Поскольку при делении и спороношении может быть мейоз, то потомки по генетической информации могут отличаться от прародителя.

2. Половое.

При половом размножение потомок может получить генетическую информацию от двух родителей. Половое размножение дает большое разнообразие потомств, но не дает никакого преимущества непосредственно тем организмам, которые размножаются половым путем, ни их потомкам. Преимущества получает ВИД. На очень многих видах показано, что интенсивность полового размножения резко возрастает, когда организму плохо. Дерево начало умирать, оно стремиться дать как можно больше потомства за счет оставшихся ресурсов. Другой пример: половое размножение у пчел происходит осенью – «пир во время чумы».

Гаметы обязательно должны «уметь встречаться». Встреча обеспечивается подвижностью гамет. Гаметы должны снабдить зиготу хотя бы минимальным запасом питательных веществ. Но это трудно сделать, т. к. с «большим весом» трудно двигаться. Вывод: одна гамета должна быть неподвижной с большим запасом питательных веществ, другая подвижна, но без запаса питательных веществ – общебиологический принцип разделения функций. Например, яйцеклетка и сперматозоид. Сперматозоид ищет, яйцеклетка ждет. Яйцеклетка выделяет особые вещества, которые диффундируя создают градиент концентрации. Сперматозоид, сталкиваясь с градиентом, «выбирает» кратчайший путь к яйцеклетке.

Виды оплодотворения:

Оплодотворение– процесс слияния сперматозоидов с яйцеклетками с последующим слиянием их ядер.

а) изогамия. Сливающиеся клетки морфологически друг от друга неотличимы., но разные биохимически. Примеры: истинные грибы, хламидомонады, спирогира и т. д.

б) анизогамия = гетерогамия. Между гаметами есть морфологические различия. Пример: ульвовые.

в) оогамия. Есть четко выраженные яйцеклетка и сперматозоид.

г) в некоторых случаях специальные гаметы не образуются – соматогамия. Пример: истинные грибы – к слиянию способны любые вегетативные клетки.

3. Партеногенез.

У растений апомиксис. Партеногенез – вторичная модификация полового размножения, но по своей сути является бесполым. Самцы пчел – гаплоидны, образование гамет у них идет без мейоза.

Жизненный цикл

Жизненный цикл – это последовательность стадий, проходимых видом от образования одной зиготы, до образования следующей., обеспечивающая закономерное чередование гаплоидной и диплоидной фаз.

Гаплофазный, зиготическая редукция.

Примеры:

1)Dinobryon divergens Царство Straminopila Отдел Ochrophyta Класс Chrysophyceae Порядок Ochromonadales

2)ПодтипApicomplexa, Споровики

Гаплодиплофазный. Непосредственно за счет мейоза идет бесполое размножение. Гаметы образуются не в результате мейоза (говорим просто о гаметогенезе).

1)Laminaria sp. Царство Straminopila Отдел Ochrophyta Класс Fucophyceae Порядок Laminariales

2)ТипForaminifera

Диплофазный.

1) Tabellaria sp. Царство Straminopila Отдел Ochrophyta Класс Diatomophyceae Порядок Tabellariales

2)Эвглена зеленая?