Размножение организмов

Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Хабаровский технический колледж»

• Клеточная теория. Митоз. Размножение организмов

Многообразие клеток

• Клетка - это основная единица строения и развития всех живых организмов Земли. Эукариотические клетки растений, грибов и животных сходны по строению, происхождению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ .

Клетка

• Все клетки окружены плазматической мембраной, образованной двойным слоем липидов (водонерастворимых молекул, имеющих полярные «головки» и длинные неполярные «хвосты») со встроенными в него молекулами белков. Наружная поверхность мембраны включает углеводы, соединенные с молекулами липидов и белков.

Клетка

• Плазматическая мембрана образует барьер между внутренним содержимым клетки и внешней средой. Через плазматическую мембрану осуществляется обмен между клеткой и окружающей средой. Крупные молекулы биополимеров поступают через мембрану благодаря фагоцитозу (захват твердых частиц) и пиноцитозу (поглощение капелек жидкости).

Грибы

• Клетки растений, грибов и бактерий, кроме плазматической мембраны, имеют еще одну наружную оболочку - клеточную стенку, которая не препятствует обмену веществ, сохраняет форму клеток и защищает ее от внешних воздействий. В состав клеточных стенок входят полисахариды, мономерами которых является глюкоза. У растений - это целлюлоза, у грибов - хитин, у бактерий - муреин.

Клетка

• Неотъемлемой частью всех клеток является ядро (или молекула ДНК у бактерий), содержащее наследственную информацию.
• Клетки всех эукариотических организмов заполнены цитоплазмой с органоидами (постоянными структурами клеток), к которым относятся: митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы, лизосомы, эндоплазматическая сеть, клеточный центр. Для растительной клетки характерно наличие пластид. Зеленые пластиды - хлоропласты обеспечивают автотрофное питание, т. е. фотосинтез.

Клетка

• Прокариотические клетки (бактерии, цианеи и др.) не содержат в цитоплазме митохондрий, хлоропластов и комплекса Гольджи, их наследственный материал в виде кольцевой молекулы ДНК или РНК свободно расположен в цитоплазме.
• Такое сходство в строении клеток является доказательством родства всех организмов и объясняет единство органического мира.

Клеточная теория

• Впервые, используя микроскоп для изучения среза пробки, клетки описал и ввёл понятие «Клетка» английский натуралист Роберт Гук в 1665 году.
• В 1671 г. итальянец Мальпиги и англичанин Грю пришли к выводу о всеобщем строении растений из клеток.
• позже исследовал одноклеточные организмы – бактерии и животных голандец Антони Ван Левенгук.

Клеточная теория

• Немецкий ботаник М. Шлейден в 1838 г. сформулировал теорию цитогенеза , согласно которой новые клетки образуются из старых.
• Первую клеточную теорию сформулировал немецкий биолог Т. Шванн в 1839 г.
• Современная клеточная теория в 1859 г. существенно дополнена немецким патологом Р. Вирховым ( клетки образуются путём деления) и другими учеными.

Современная клеточная теория

• Ее основные положения :
• клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
• клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
• • размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
• • в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани. Активность организма слагается из активности клеток и их взаимодействия.

Значение клеточной теории

• 1.Эти положения доказывают единство происхождения всех живых организмов, единства всего органического мира. 2.Благодаря клеточной теории стало понятно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный структурный компонент. На клеточном уровне также протекают все физиологические и биохимические процессы организма.

Жизненный цикл клетки

• Жизненный цикл клетки длится от деления до деления или до смерти.
• Состоит из 4 х периодов
• 1. Пресинтетический ( G 1) клетка растёт увеличивается накапливает белки.
• 2. Синтетический (s) удвоение хромосом.
• 3.Постсинтетический (G 2) подготовка к делению синтез веретена.
• 4. Митоз (М)

Митоз

• Деление клеток - биологический процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов.
• Основную роль в делении клеток играет ядро. На окрашенных препаратах клетки содержимое ядра в состоянии покоя представлено хроматином, который различим в виде тонких тяжей (фибрилл), мелких гранул и глыбок. Основу хроматина составляют нуклеопротеины - длинные нитевидные молекулы ДНК (хроматиды), соединенные со специфическими белками -гистонами. В процессе деления ядра нуклеопротеины спирализуются, укорачиваются и становятся видны в световой микроскоп в виде компактных палочковидных хромосом .

митоз

• Митоз - это непрямое деление клеток, широко распространенное в природе. Благодаря митозу обеспечивается равномерное распределение генетической информации между двумя дочерними клетками. Период жизни клетки между двумя митотическими делениями называется интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза. В эту фазу происходит синтез молекул АТФ и белков, удваивается ДНК, увеличиваются некоторые органоиды клетки.
• .

МИТОЗ

• В профазе начинается спирализация ДНК. Утолщаясь и укорачиваясь, нити ДНК хорошо видны в микроскоп и называются хромосомами. К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают и хромосомы рассредоточиваются по всей клетке. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам, формируется веретено деления.
• В метафазе происходит окончательная спирализация хромосом, их центромеры располагаются по экватору, прикрепляясь к нитям веретена деления.

МИТОЗ

• . В анафазе центромеры делятся, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и за счет сокращения нитей веретена отходят к противоположным полюсам клетки.
• В телофазе хромосомы раскручиваются, группируются и вокруг них образуются ядерные мембраны. Цитоплазма делится, равномерно распределяясь между дочерними клетками. В центре материнской клетки образуется перетяжка.

Значение митоза

• Так из одной исходной (материнской) клетки образуются две новые - дочерние.
• Значение митоза: обеспечивает точную передачу наследственной информации каждой из дочерних клеток. Если нарушается нормальный ход митоза, в дочерней клетке может оказаться меньше или больше хромосом. Это может привести к гибели клетки или возникновению мутации.

Размножение организмов

• Размножение - это воспроизведение организмами себе подобных, заключающееся в передаче наследственной информации от родителей потомству.. Половое размножение - это такое размножение, при котором новый организм образуется в результате слияния двух половых клеток с образованием зиготы.

Половое размножение

• Половые клетки (гаметы), в отличие от соматических клеток (клеток тела), имеют гаплоидный (одинарный) набор хромосом. При слиянии двух половых клеток восстанавливается диплоидный (двойной) набор хромосом и организм получает признаки от двух родительских форм. Половое размножение дает очень большое эволюционное преимущество перед бесполым размножением, т. к. способствует появлению новых комбинаций генов при образовании половых клеток (это обеспечивается конъюгацией и кроссинговером в профазе мейоза) и при слиянии гамет от разных родителей. Появление новых комбинаций обеспечивает приспособление вида к меняющимся условиям обитания.

Женские половые клетки

• Женские гаметы - яйцеклетки, образуются в половых органах женских особей. У цветковых растений яйцеклетка образуется в семяпочках завязи, у голосеменных - в семенных зачатках женских шишек, у животных - в яичниках (женских половых железах). Женские половые клетки крупнее мужских, т. к. содержат запас питательных веществ, необходимых для зародыша. Больше всего питательных веществ (желтка) в яйцеклетке птиц и рептилий.

Яйцеклетки

• Яйцеклетки неподвижны, в процессе созревания они покрываются оболочками. У пресмыкающихся и птиц вокруг яйцеклетки возникают ряд дополнительных оболочек. Их функция заключается в защите яйцеклетки и развивающегося зародыша от внешних неблагоприятных воздействий. Через наружные оболочки свободно проникает воздух, но вирусы и бактерии не проходят.

Сперматозоиды

• Мужские гаметы - сперматозоиды, образуются у животных в семенниках (мужских половых железах), у высших растений спермин образуются в аптеридиях. Функции сперматозоидов состоят в доставке генетической информации яйцеклетке и стимуляции ее развития. После завершения мейоза мужская половая клетка подвергается изменениям. Аппарат Гольджи на переднем конце головки преобразуется в акросому, выделяющую ферменты, растворяющие мембрану яйца. Митохондрии группируются вокруг жгутика, образуя шейку. Сперматозоиды содержат мало цитоплазмы по сравнению с яйцеклеткой.

Оплодотворение

• Оплодотворение (слияние половых клеток) может быть внутренним и наружным. При внутреннем оплодотворении сперматозоиды через совокупительные органы попадают в организм женской особи. При наружном оплодотворении половые клетки сливаются в водной среде (рыбы и земноводные). В результате оплодотворения образуется одноклеточная стадия развития зародыша - зигота.
•  

Гаметогенез

Мейоз

• Мейоз - особый вид деления клеток, в результате которого образуются гаметы - половые клетки с гаплоидным набором хромосом. Мейоз представляет собой два последовательных деления первичной половой клетки. Оба деления мейоза включают те же фазы, что и митоз: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед первым делением клетки в интерфазе происходит удвоение ДНК.

1 –е мейотическое деление

• Первое мейотическое деление:
• В профазе начинается спирализация хромосом. Затем хромосомы каждой гомологичной пары соединяются друг с другом по всей длине и переплетаются. Этот процесс называется конъюгацией. Во время конъюгации происходит обмен участками генов гомологичных хромосом ( кроссинговер). После конъюгации гомологичные хромосомы отталкиваются друг от друга, но сохраняют связи в местах кроссинговера.
• В метафазе 1 первого деления хромосомы гомологичных пар располагаются в плоскости экватора.
• В анафазе, телофаза 1 к полюсам клетки расходятся целые хромосомы, каждая из которых содержит две хроматиды. Поэтому в дочерние клетки попадает только одна из каждой пары гомологичных хромосом.

2-е мейотическое деление

• Наступает сразу после первого, ему не предшествует синтез ДНК, т. к. интерфазы практически нет. После короткой профазы 2 в метафазе второго деления к хромосомам, состоящих из двух хроматид, прикрепляются нити веретена деления. В анафазе 2 к полюсам клетки расходятся хроматиды и в каждой дочерней клетке оказывается по одной дочерней хромосоме. Таким образом, в половых клетках количество хромосом уменьшается вдвое.

Значение мейоза

• Биологическое значение мейоза заключается в уменьшении числа хромосом вдвое и образовании гаплоидных гамет. Слияние гаплоидных клеток при оплодотворении восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом. Перекомбинация генов, осуществляемая в мейозе, приводит к внутривидовой изменчивости.
•