Размножение

Основная задача размножения скомпенсировать смертность.

Способы размножения:

1. Бесполое.

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

а) бинарное деление.

б) спороношение = спорообразование. Бесполое размножение многоклеточных организмов с помощью отдельных клеток (спор).

в) вегетативное размножение – бесполое размножение организмов за счет групп клеток или частей организма.

Поскольку при деление и спороношение может быть мейоз, то потомки по генетической информации могут отличаться от прородителя.

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» кротчайший путь к яйцеклетке.

Виды полового размножения:

а) изогамия. Сливающиеся клетки морфологически друг от друга неотличимы. 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 – изогамия. Пример: истинные грибы – к слиянию способны любые вегетативные клетки.

3. Партеногенез.

У растений апомиксис. Партеногенез – вторичная модификация полового размножения, но по своей суть является бесполым.

Клеточный цикл

Клеточный цикл – это промежуток времени или последовательность стадий от начала одного деления до начала следующего.

Интерфаза – промежуток времени от конца одного деления до начала следующего.

Минимальный клеточный цикл занимает 20 минут.

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

S-фаза – удвоение ДНК.

G₁ и G₂ – синтеза ДНК не происходит. На стадии G₁ клетка готовится к удвоению ДНК, на стадии G₂ - к делению.

Жизненный цикл

Жизненный цикл – это последовательность стадий, обеспечивающих закономерное чередование гаплоидной и диплоидной фаз.

Гаплонты, зиготическая редукция.

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

Диплобионты.

Отличие прокариот от эукариот состоит в том, что у эукариот идет значительное увеличение генетической информации. Это увеличение обеспечивается увеличением количества генов, а увеличение генетического материала происходит на порядки. Кишечная палочка – 3*10⁶ нуклеотидных пар, дрожжи – 2*10⁷, многоклеточные – 3*10⁸, человек - 3, 5*10⁹ нуклеотидных пар. Тенденция увеличения генома: увеличение количества генов (прокариоты – 3000 генов, дрожжи – 6000, многоклеточные – 25000); резко возрастающие некодирующие участки (у человека доля генома, представленная генами, равна 3%, остальное – некодирующие участки).

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):

• Профаза.

• Спирализация хромосом.

• Разрушение ядерной оболочки (кроме грибов и некоторых простейших).

• Расхождение двух центриолей.

• Постепенное исчезновение ядрышка.

• Метафаза.

• Хромосомы максимально спирализованы – видно хроматиды.

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

• Формируется веретено деления из тубулиновых микротрубочек.

• Анафаза.

• Сокращение веретена деления.

• Разрушение центромерных участков.

• Хроматиды растаскиваются к полюсам.

• Телофаза.

• Хроматиды, отошедшие к одному полюсу, соединяются.

• Хроматиды диспирализуются.

• Исчезает веретено.

• Образуется перегородка между клетками.

Увеличение числа клеток при сохранение генетической информации.

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