Способы репродукции клеток (митоз, мейоз). Мейоз, характеристика фаз, биологическое значение, отличия от митоза

Контрольная работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Способы репродукции клеток (митоз, мейоз). Мейоз, характеристика фаз, биологическое значение, отличия от митоза………………………..3
2. Этапы эмбриогенеза млекопитающих (оплодотворение, дробление, гаструляция, имплантация, образование и строение внезародышевых органов). Критические периоды в развитии зародыша млекопитающих…………………………………………………………….7
3. Иммунитет (гуморальный и клеточный). Иммунокомпетентные клетки. Кооперация клеток в иммунном ответе…………………………………12
4. Нервная система, источники развития. Головной мозг, отделы головного мозга. Расположение серого и белого вещества в больших полушариях головного мозга. Нейронный состав, цито- и миелоархитектоника коры больших полушарий. Модуль коры (межнейронные взаимосвязи)……………………………………………16
5. Пищеварительная система. Передний, средний, задний отделы пищеварительной трубки, их функции и источники развития. Большие пищеварительные железы среднего отдела. Поджелудочная железа, источники развития, строение и функции экзокринной и эндокринной частей железы……………………………………………………………..22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Способы  репродукции клеток (митоз, мейоз). Мейоз, характеристика фаз, биологическое  значение, отличия от митоза.

 

   Мито́з— непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.

Продолжительность митоза в среднем 1—2 ч. В процессе митоза условно выделяют несколько стадий, постепенно и непрерывно переходящих друг в друга: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу и телофазу. Длительность стадий митоза различна и зависит от типа ткани, физиол. состояния организма, внеш. факторов; наиб, продолжительны первая и последняя. Важнейшие признаки профазы — конденсация хромосом, распад ядрышек и начало формирования веретена деления, снижение активности транскрипции (к концу профазы синтез РНК прекращается). Веретено деления образуется либо с участием пентриолей, образуя митотический аппарат (в клетках животных и нек-рых низших растений), либо без них (в клетках высших растений и нек-рых простейших). У водорослей, низших грибов и ряда простейших веретено может формироваться внутри ядра (т. п. закрытый митоз). Прометафаза начинается распадом ядерной оболочки на фрагменты и беспорядочными движениями хромосом в центр, части клетки, соответствующей зоне бывшего ядра. При «закрытом митозе» оболочка ядра сохраняется в течение всего митоза в метафазе завершается формирование веретена деления. Хромосомы перестают двигаться и выстраиваются по экватору веретена, образуя экваториальную пластинку. Синтез белка снижен на 20—30% по сравнению с интерфазой. На этой стадии митоза клетки наиб, чувствительны к холоду, колхицину, его производным и др. агентам, воздействие к-рых разрушает веретено деления и приводит к прекращению деления клеток (К-митоз). При низких дозах повреждающих агентов нормальное течение митоза восстанавливается через неск. часов после их воздействия; более высокие дозы приводят либо к гибели клетки, либо к её полиплоидизации. Анафаза — самая короткая стадия митоза. Характеризуется разделением сестринских хроматид и расхождением хромосом к противоположным полюсам клетки. Скорость их движения в среднем 0,2—5 мкм/мин. В ряде случаев движение хромосом к полюсам клетки сопровождается дополнит, расхождением полюсов друг от друга. Телофаза длится с момента прекращения движения хромосом до окончания процессов, связанных с реконструкцией дочерних ядер (десприрализация и активизация хромосом, образование ядерной оболочки, формирование ядрышек), с разрушением веретена деления, разделением тела материнской клетки на 2 дочерние и образованием (в клетках животных) остаточного тельца флемминга. По завершении цитотомии клетки вступают в интерфазу, к-рая начинается G1-периодом следующего клеточного цикла.

   Мейоз — особый тип деления клеток, в результате которого образуются половые клетки.

 В отличии от  митоза, при котором сохраняется  число хромосом, получаемых дочерними  клетками, при мейозе число хромосом  в дочерних клетках уменьшается  вдвое.

 Процесс мейоза  состоит из двух последовательных  клеточных делений — мейоза I (первое деление) и мейоза II (второе деление).

 Удвоение ДНК и  хромосом происходит только перед  мейозом I.

 В результате первого  деления мейоза, называемого редукционным, образуются клетки с уменьшенным  вдвое числом хромосом. Второе  деление мейоза заканчивается  образованием половых клеток. Таким образом, все соматические клетки организма содержат двойной, диплоидный (2n), набор хромосом, где каждая хромосома имеет парную, гомологичную хромосому. Зрелые половые клетки имеют лишь одинарный, гаплоидный (n), набор хромосом и соответственно вдвое меньшее количество ДНК.

 

   Фазы мейоза. Во время профазы I мейоза двойные хромосомы хорошо видны в световой микроскоп. Каждая хромосомы состоит из двух хромотид, которые связаны вместе одной центромерой. В процессе спирализации двойные хромосомы укорачиваются. Гомологичные хромосомы тесно соединяются друг с другом продольно (хроматида к хроматиде), или, как говорят, конъюгируют. При этом хроматиды нередко перекрещиваются или перекручиваются одна вокруг другой. Затем гомологичные двойные хромосомы начинают как бы отталкиваться друг от друга. В местах перекреста хроматид происходят поперечные разрыва и обмены их участками. Это явление называют перекрестом хромосом. Одновременно, как и при митозе, распадется ядерная оболочка, исчезает ядрышко, образуются нити веретена. Отличие профазы I мейоза от профазы митоза состоит в конъюгации гомологичных хромосом и взаимном обмене участками в процессе перекреста хромосом.

 Характерный признак  метафазы I — расположение в экваториальной  плоскости клетки гомологичных хромосом, лежащих парами. Вслед за этим наступает анафаза I, во время которой целые гомологичные хромосомы, каждая состоящая из двух хроматид, отходят к противоположным полюсам клетки. Очень важно подчеркнуть одну особенность расхождения хромосом на этой стадии мейоза: гомологичные хромосомы каждой пары расходятся в стороны случайным образом, независимо от хромосом других пар. У каждого полюса оказывается вдвое меньше хромосом, чем было в клетке при начале деления. Затем наступает телофаза I, во время которой образуются две клетки с уменьшенным вдвое числом хромосом.

 Интерфаза короткая, так как синтеза ДНК не происходит. Далее следует второе мейотическое  деление (мейоз II). Оно отличается  от митоза только тем, что  количество хромосом в метафазе II вдвое меньше, чем количество хромосом в метафазе митоза у того же организма. Поскольку каждая хромосома состоит из двух хроматид, то в метафазе II центромеры хромосом делятся, и к полюсам расходятся хроматиды, которые становятся дочерними хромосомами. Только теперь наступает настоящая интерфаза. Из каждой исходной клетки возникают четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

  

   Разнообразие гамет. Рассмотрим мейоз клетки, имеющей три пары хромосом (2n = 6). В этом случае после двух мейотических делений образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (n = 3). Поскольку хромосомы каждой пары расходятся в дочерние клетки независимо от хромосом других пар, равновероятно образование восьми тиров гамет с различным сочетанием хромосом, присутствовавших в исходной материнской клетке.

 Еще большее разнообразие  гамет обеспечивается конъюгацией  и перекрестом гомологичных хромосом  в профазе мейоза, что имеет  очень большое общебиологическое  значение.

 

   Биологическое значение мейоза. Если бы в процессе мейоза не происходило уменьшения числа хромосом, то в каждом следующем поколении при слиянии ядер яйцеклетки и сперматозоида число хромосом увеличивалось бы бесконечно. Благодаря мейозу зрелые половые клетки получают гаплоидное (n) число хромосом, при оплодотворении же восстанавливается свойственное данному виду диплоидное (2n) число. При мейозе гомологичные хромосомы попадают в разные половые клетки, а при оплодотворении парность гомологичных хромосом восстанавливается. Следовательно, обеспечивается постоянных для каждого вида полных диплоидный набор хромосом и постоянное количество ДНК.

 Происходящие в  мейозе перекрест хромосом, обмен  участками, а также независимое  расхождение каждой пары гомологичных  хромосом определяют закономерности  наследственной передачи признака от родителей потомству. Из каждой пары двух гомологичных хромосом (материнской и отцовской), входивших в хромосомный набор диплоидных организмов, в гаплоидном наборе яйцеклетки или сперматозоида содержится лишь одна хромосома. Она может быть:

отцовской хромосомой;

материнской хромосомой;

отцовской с участком материнской;

материнской с участком отцовской.

 Эти процессы возникновения  большого количества качественно  различных половых клеток способствуют  наследственной изменчивости.

 В отдельных случаях вследствие нарушения процесса мейоза, при нерасхождении гомологичных хромосом, половые клетки могут не иметь гомологичной хромосомы или, наоборот, иметь обе гомологичные хромосомы. Это приводит к тяжелым нарушениям в развитии организма или к его гибели.

 

Морфология мейоза у  самца кузнечика Chorthipus brunneus. Число  хромосом — 17 (16 + Х): L — длинные хромосомы, М — средние, S — короткая, Х  — Х-хромосома. Анафаза II; к полюсам  расходятся хроматиды от каждой хромосомы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Этапы эмбриогенеза  млекопитающих (оплодотворение, дробление,  гаструляция, имплантация, образование  и строение внезародышевых органов). Критические периоды в развитии  зародыша млекопитающих.

 

   Эмбриональный период развития (эмбриогенез), в свою очередь, можно представить в виде ряда последовательно сменяющих друг друга биологических процессов — оплодотворения, дробления, возникновения бластулы и гаструлы, обособления комплекса зачатков органов и тканей, гисто- и органогенеза.

   Оплодотворение — это слияние мужской и женской половых клеток и образование одноклеточного организма — зиготы. При оплодотворении происходит восстановление диплоидного набора хромосом, и образующаяся зигота приобретает свойство тотипотентности — способность дать начало всему разнообразию клеток и тканей будущего организма.

 

   Дробление — серия повторяющихся митотических делений зиготы и ее дочерних клеток — бластомеров, без последующего роста их размеров до размера материнской клетки. Новые клетки не расходятся, а тесно прилежат друг к другу. Ритм дробления зависит от вида животного и колеблется от десятков минут до десяти и более часов. Темпы дробления не сохраняются постоянными и регулируются многими факторами. При радиальном способе дробления первая и вторая полосы (борозды) дробления проходят в меридианальной плоскости, но полосы дробления находятся под прямым углом друг к другу. Плоскость третьего дробления лежит под прямым углом к плоскостям первых двух дроблений и главной оси яйца (широтно или экваториально). Чередование меридианальных и широтных полос дробления вызывает увеличение числа бластомеров. У некоторых позвоночных появляются тангенциальные полосы дробления, проходящие параллельно поверхности скопления клеток. Характер дробления определяется количеством желтка и разным распределением его в цитоплазме яйцеклетки (гипотеза О. Гертвига).

   В результате дробления возникает многоклеточный зародыш, именуемый бластулой. Бластула бывает в виде целобластулы с большим бластоцелем, если дробление полное и равномерное; амфибластулы, когда дробление полное, но неравномерное, вследствие чего бластоцель располагается эксцентрично. В бластуле различают стенку — бластодерму и полость — бластоцель, заполненную жидкостью. В свою очередь в бластодерме выделяются крыша (анимальный полюс дробления), дно (вегетативный полюс дробления), краевая зона, расположенная между двумя вышепоименованными частями бластулы. Если дробление частичное, затрагивающее только часть (анимальную) яйцеклетки (дискоидальное дробление), то это приводит к возникновению многослойной структуры, напоминающей диск (дискобластула). У млекопитающих в результате полного асинхронного дробления возникает зародышевый пузырек, или бластоциста.

 

Главным итогом процесса дробления  является увеличение числа клеток зародыша до такого критического значения, при котором в клеточных пластах начинают возникать механические напряжения, инициирующие направленные перемещения клеток в определенные участки зародыша. Продолжение активной пролиферации клеток в развитии зародыша является одним из механизмов клеточных транслокаций и, в частности, гаструляции.

 

   Гаструляция — результат активного деления клеток, роста и направленных перемещений (миграций) клеточных потоков с формированием многослойного зародыша, или гаструлы, (возникновением послойно расположенных, отделенных друг от друга отчетливой щелью, зародышевых листков: наружного — эктодермы, среднего — мезодермы, внутреннего — энтодермы). Перемещение клеток происходит в строго определенной области зародыша — в области серого серпа.

   В результате гаструляции возникает многослойный зародыш. Несмотря на различные способы гаструляции после выделения материала зародышевых листков по оси зародыша находится материал хорды, который подстилает нервную пластинку, слева и справа от хорды располагается материал мезодермы. Все это характеризует осевой комплекс зачатков. В дальнейшем происходит формирование зачатков органов, представляющих собой пространственно локализованные группы стволовых клеток — источников развития тканей.

 

   Имплантация. Освободившиеся от zonae pellucidae клетки трофобласта живого бластодермического пузырька обезьяны, содержащегося в физиологическом солевом растворе, оказываются очень клейкими. Это свойство наиболее заметно у клеток, лежащих непосредственно над внутренней клеточной массой. Бластодермический пузырек обычно прикрепляется к слизистой матки именно этой частью своей поверхности. Место первоначального прикрепления быстро расширяется.

   В ходе этого процесса могут наблюдаться небольшие участки менее интимной связи, где на короткое время остаются небольшие пузырчатые пространства между эмбрионом и слизистой матки. Однако эти пространства существуют очень недолго, так как вскоре после прикрепления трофобласт начинает быстро разрастаться и разъедать подлежащую слизистую оболочку матки.

Начавшись, процесс имплантации  быстро прогрессирует. Восьмидневный  эмбрион уже почти полностью  внедрился в слизистую оболочку. К 9-му дню эпителий матки начинает обрастать участок, в котором  эмбрион проник в слизистую оболочку. В то же время трофобласт разрастается с большой скоростью и захватывает все более обширную область. В ходе этого процесса вскрываются небольшие капилляры (синусоиды) слизистой оболочки матки, и материнская кровь просачивается в те участки ткани, которые прилегают к увеличивающемуся слою трофобласта бластодермического пузырька.