Онтогенез — это… Что такое Онтогенез?

В
клетках идет активный синтез ДНК,
хромосомных структур, РНК и беков-гистонов.
Каждая хромосома достраивает вторую
хроматиду. Количественная характеристика
генетического материала: 2n
2 хроматиды 4С.

В
клетке идет синтез белков митотического
аппарата, накапливается энергия.
Генетическая характеристика: 2n
2 хроматиды 4С.

Одной
из основных биологических особенностей
клетки как элементарной живой системы
является ее способность к авторепродукции.
Репродукция клеток лежит в основе
развития, роста, размножения и регенерации
организма.

Митоз

наиболее распространенный способ
репродукции клеток (табл. 2). Универсальность
этого способа деления клеток связана
с тем, что он обеспечивает образование
генетически равноценных клеток и
сохраняет преемственность хромосом в
ряду клеточных поколений.

Таблица
2 —
Типы и виды деления клеток

НЕПРЯМОЕ

ПРЯМОЕ

МИТОЗ

АМИТОЗ

1.Собственно
митоз

по
форме

по
виду

2.
Эндомитоз

1.Равномерный

1.Генеративный

3.
Политения

2.Неравномерный

2.Реактивный

4.
Мейоз

3.Фрагментация

3.Дегенеративный

4.Без
деления цитоплазмы

Биологическое
значение митоза:

  1. Равномерное
    распределение генетического материала.

  2. Образование
    идентичных с материнской двух дочерних
    клеток с диплоидным набором хромосом.

  3. Обеспечивает
    рост и регенерацию.

  4. Лежит
    в основе бесполого размножения.

  5. Является
    способом деления соматических клеток
    живых организмов.

В
процессе митоза идет последовательная
смена фаз: профаза, прометафаза, метафаза,
анафаза, телофаза.

Профаза

происходит спирализация, укорочение,
утолщение хроматиновых нитей. Наблюдается
расхождение центриолей к полюсам.
Начинают образовываться нити веретена
деления. В конце – наблюдается разрушение
ядрышка и ядерной оболочки. Количественная
характеристика генетического материала:
2n
2 хроматиды 4С.

Метафаза

хромосомы в животных клетках располагаются
в упорядоченном состоянии в области
экватора. Образуется метафазная
пластинка. Завершается образование
нитей веретена деления. Нити веретена,
которые крепятся к кинетохорам, называются
хромосомными, а которые идут от полюса
к полюсу – полюсными. Количественная
характеристика генетического материала:
2n
2 хроматиды 4С.

Анафаза

хромосомные нити веретена сокращаются.
К противоположным полюсам расходятся
хроматиды, которые принято называть
дочерними хромосомами. На каждом полюсе
количественная характеристика
генетического материала: 2n
1хроматида 2С.

Телофаза

дочерние хромосомы, разошедшиеся к
полюсам, деспирализуются, теряют ясные
очертания, вокруг них формируются
ядерные оболочки, восстанавливается
ядрышко. Клеточный центр теряет
активность. Начинается цитокинез –
деление цитоплазмы. Итогом деления
является образование двух диплоидных
клеток.

Деление
в растительной и животной клетках
происходит сходно. Но в клетках высших
растений отсутствует клеточный центр.
Цитотомия в животных клетках происходит
путем перетяжки (образование борозды),
которая, углубляясь, делит клетку на
две части. В клетках растений формируется
в центре срединная пластинка, которая
затем растет к периферии.

Митотический
цикл клетки

совокупность процессов подготовки
клеток к делению и само митотическое
деление. Если дочерние клетки, или
клетка, сразу же приступают к подготовке
к следующему митозу, то их митотический
цикл совпадает с жизненным циклом (ткани
эмбриона). В других случаях дочерние
клетки подвергаются дифференцировке
и выполняют различные функции
(пресинтетический период удлиняется).
Их жизненный цикл заканчивается смертью
клетки (у нервных клеток G1 – в течение
всей жизни).

Продолжительность
каждого из периодов митотического цикла
и фаз митоза различна и длится от
нескольких минут до нескольких часов,
что зависит от ряда причин: типа тканей,
физиологического состояния организма,
внешних факторов (t, свет, химические
вещества). Оказывают влияние и факторы
внутренней среды: нейрогуморальные
механизмы, осуществляемые нервной
системой и гормонами, а также продукты
распада тканей.

Важную
роль играют факторы, обеспечивающие
возможность вступления клеток в деление.
Четко доказано, что все синтетические
процессы в клетке, готовящейся к делению,
находятся под контролем ее генетического
аппарата. Гены, контролирующие этот
процесс, находятся в разных хромосомах.
Активность генов объясняется гипотезой
Ф. Жакоба и Ж. Моно (1961).

На важную роль
нейрогуморальной регуляции митотической
активности указали ученые Л. Н. Бляхер
(1954), И. А. Уткин (1959). Они установили, что
рефлекторный характер регуляции
клеточных делений влияет опосредованно
– через сдвиг гормонального равновесия.
Установлено, что усиление секреции
адреналина тормозит митотическую
активность, тогда как гормоны щитовидной
железы вызывают усиление митоза.

Предлагаем ознакомиться:  Чистка лица в домашних условиях несколько этапов

Циклины
− семейство белков, являющихся
активаторами циклин-зависимых киназ
(CDK) (CDK — англ. cyclin-dependent
kinases)
— ключевых ферментов, участвующих в
регуляции клеточного цикла эукариот.
Циклины получили свое название в связи
с тем, что их внутриклеточная концентрация
периодически изменяется по мере
прохождения клеток через клеточный
цикл, достигая максимума на его
определенных стадиях.

Каталитическая
субъединица CDK частично активируется
в результате взаимодействия с молекулой
циклина, которая образует регуляторную
субъединицу фермента. Образование этого
гетеродимера становится возможным
после достижения циклином критической
концентрации. В ответ на уменьшение
концентрации циклина происходит
инактивация фермента.

Циклин-зависимые
киназы
– группа белков, регулируемых циклином
и циклиноподобными молекулами. Большинство
CDK участвуют в смене фаз клеточного
цикла; также они регулируют транскрипцию
и процессинг мРНК. Известно несколько
CDK, каждая из которых активируется одним
или более циклинами и иными подобными
молекулами, притом по большей части CDK
гомологичны, отличаясь в первую очередь
конфигурацией сайта связывания циклинов.

Политения

многократное воспроизведение в хромосомах
количества хромонем без увеличения
числа хромосом в клетке. При политении
выпадают все фазы митотического цикла,
кроме репродукции хромонем. Политения
встречается у двукрылых насекомых,
инфузорий и у некоторых растений.
Используется для построения карт
хромосом, а также обнаружения хромосомных
перестроек.

Мейоз

деление, обеспечивающее образование
гаплоидных клеток из соматических.

1.
Обеспечивает образование половых клеток
с гаплоидным набором хромосом.

2.
Поддерживает постоянное число хромосом
в кариотипе.

3.
Обуславливает образование большого
количества новых комбинаций генов, что
является источником комбинативной
изменчивости.

4.
Обеспечивает возможность полового
размножения.

1.
Мейоз I

редукционное;

2.
Мейоз II

эквационное.

Мейоз
I.

Профаза
1имеет
5 стадий: лептотена, зиготена, пахитена,
диплотена и диакинез. Количественная
характеристика генетического материала:
2n
2 хроматиды
4С.

Лептотена

хромосомы приобретают форму нитей,
различимых в микроскоп.

Зиготена

конъюгация гомологичных хромосом,
образование бивалентов.

Пахитена
– происходит
обмен участками гомологичных хромосом
– кроссинговер.

Диплотена

отталкивание между гомологичными
хромосомами в области центромер.
Хромосомы остаются связанными в области
перекреста. Эти места называются
хиазмами.

Диакинез

спирализация максимальная, биваленты
располагаются по периферии ядра.
Разрушаются ядрышко и ядерная оболочка.
Центриоли расходятся к полюсам и начинает
образовываться веретено деления.

Метафаза
1

биваленты выстраиваются в экваториальной
плоскости, центромерами прикрепляются
к нитям веретена деления. Количественная
характеристика генетического материала:
2n
2хроматиды 4С.

Анафаза
1
– расхождение
гомологичных хромосом к полюсам клетки.
На каждом полюсе формируется гаплоидный
набор хромосом. Каждая хромосома состоит
из 2 хроматид. Количественная характеристика
генетического материала: n
2хр. 2С.

Телофаза
1 –
характерна
для клеток животных при этом образуются
2 клетки
с гаплоидным набором. Клетки растений
сразу переходят в мейоз II.

Между
мейозом I
и мейозом II
наблюдается интеркинез, в котором
репликация ДНК отсутствует.

Мейоз
II
–точная
копия митоза.

Профаза
2 –
непродолжительная.

Метафаза
2

образование экваториальной пластинки.

Анафаза
2
– расхождение
сестринских хроматид. Количественная
характеристика генетического материала:
n
1 хроматида 1С.

Телофаза
2
– формирование
ядер, деление цитоплазмы и образование
4 гаплоидных клеток. Количественная
характеристика генетического материала:
n
1 хроматида 1С.

Амитоз,
или прямое деление,
представляет собой деление ядра без
формирования аппарата деления и
спирализации хромосом. Хромосомы
распределяются произвольно между
дочерними клетками.

Прямое
деление характеризуется первоначально
перешнуровкой ядрышка, затем ядра и
цитоплазмы. Ядро может делиться на две
равномерные части – равномерный амитоз,
или две неравномерные части – неравномерный
амитоз, либо ядро делится на несколько
частей – фрагментация, шизогония. Иногда
после деления ядра цитоплазма не делится,
и возникают многоядерные клетки –
амитоз без цитотомии. В зависимости от
факторов, обуславливающих амитоз,
выделяют три его вида: генеративный,
реактивный, дегенеративный.

Онтогенез животных

Сравнение зародышей позвоночных на разных стадиях эмбрионального развития. Иллюстрация из работы

Эрнста Геккеля

, на которой демонстрируется теория

рекапитуляции

(повторения

филогенеза

в онтогенезе). Зародыши обычно действительно представляются более сходными между собой, чем взрослые организмы, что было отмечено эмбриологами еще до возникновения теории эволюции.

Предлагаем ознакомиться:  Восстановление печени или Что зависит от нас

Онтогенез делится на два периода:

  1. эмбриональный — от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек;
  2. постэмбриональный — от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез. Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. У большинства позвоночных он включает стадии (фазы) дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза.

Литература

  • Gould, S.J. (1977). Ontogeny and Phylogeny. Cambridge, Massachusetts: The Belknap Press of Harvard University Press.

Задача на анализирующее скрещивание.

Задача
3.
У собак жесткая шерсть доминантна,
мягкая – рецессивна. Два жесткошерстных
родителя дают жесткошерстного щенка.
С особью, какой масти его нужно скрестить,
чтобы выявить, имеет ли он в генотипе
аллель мягкошерстности.

Признак

Ген

Генотип

Решение:

Необходимо
провести анализирующее скрещивание.

P:
♀ A_
x
♂ аa

Если
F1:
Aa
– значит щенок имеет генотип АА.

Если
F1:
Aa,
аа – значит щенок имеет генотип Аа

Жесткая
шерсть

А

АА,Аа

Мягкая

а

аа

P:

A_
x
♂ A_

F1
– А_

Задача
4.
У человека близорукость доминирует над
нормальным зрением, а карий цвет глаз
над голубым. Единственный ребенок
близоруких кареглазых родителей имеет
голубые глаза и нормальное зрение.
Установить генотипы всех членов семьи.

Признак

Ген

Генотип

Р:

АаВв х ♂
АаВв

Расщепление
по фенотипическому радикалу F1:
9А- В- 3А-вв 3ааВ- 1аавв

Близорукость

Норма

Карие
глаза

Голубые

А

а

В

в

А_

аа

В_

вв

Задача
5.
У человека имеется несколько форм
наследственной катаракты, доминантные
и рецессивные. Какова вероятность
рождения здоровых детей у родителей,
страдающих доминантной наследственной
формой и гетерозиготных по ней, а также
гетерозиготных по двум рецессивным
формам катаракты.

Анализ
исследования одной пары признаков в
моногибридном скрещивании дает
расщепление 3:1 по фенотипу для каждой
пары альтернативных признаков, которое
обеспечивается расхождением гомологичных
хромосом в мейозе. При полигибридном
скрещивании поведение разных пар
альтернативных признаков выражается
формулой (3 1)n,
где n – число пар альтернативных
признаков.

Признак

Ген

Генотип

Решение:

Катаракта
1

Норма
1

Катаракта
2

Норма
2

Катаракта
3

Норма
3

A

а

в

В

d

D

АА,
Аа

аа

вв

ВВ,
Вв

dd

DD,
Dd

Р
♀ АаВвDd
х ♂ АаВвDd

F1:
аа В_D_
– ?

Р
♀ АаВвDd
х ♂ АаВвDd

G
у каждой особи: ABD
ABd
AвD
Aвd
аВD
aВd
aвD
aвd

F1:
(3:1)3=(3A_:1aa)(3В_:1вв)(3D_:1dd)

27A_В_D_;
9A_B_dd; 9A_ввD_;
9aaВ_D_;

3A_ввdd;
3aaВ_dd;
3aaввD_;
1aaввdd

Ответ:
вероятность рождения здоровых детей
= 9/64100=14%

Значение
генетических факторов в формировании
фенотипа. Аллельное и неаллельное
взаимодействие генов.

Все
живые организмы характеризуются
приспособленностью к различным факторам
среды. Среди них есть такие, которые
действуют на организм на протяжении
многих геологических эпох (сила тяготения,
смена дня и ночи, магнитное поле и т.д.),
и такие, которые действуют только
короткое время и строго локально
(недостаток пищи, переохлаждение,
перегревание, шум и т.д.).

ОНТОГЕНЕЗ

ГЕНОТИП
ФЕНОТИП

УСЛОВИЯ
ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

В
онтогенезе действует скорее не отдельные
гены, а весь генотип, как целостная
интегрированная система со сложными
связями. Такая система не является
застойной, она динамична. Так, в результате
точковых мутаций постоянно появляются
новые гены, формируются новые хромосомы
за счет хромосомных мутаций, новые
геномы – за счет геномных.

Характер
проявления действия гена может меняться
в различных генотипах и под влиянием
различных факторов внешней среды. Было
установлено, что на один признак могут
влиять многие гены (полимерия) и, наоборот,
один ген часто влияет на многие признаки
(плейотропия). Кроме того, действие гена
может быть изменено соседством других
генов или условиями внешней среды.

Предлагаем ознакомиться:  Как в Ворде наложить картинку на картинку-подробная инструкция

Характер
проявления генов разнообразен и во
многом зависит от свойств генов.

  1. Ген
    дискретен
    в своем действии: обуславливает течение
    той или иной биохимической реакции,
    степень развития или подавления
    определенного признака.

  2. Каждый
    ген специфичен:
    он отвечает за синтез первичной структуры
    белковой молекулы.

  3. Ген
    может действовать множественно.
    Множественный эффект или плейотропия
    опосредованно воздействует на развитие
    многих признаков.

  4. Разные
    гены, находящиеся в разных парах
    хромосом, могут действовать на развитие
    одного и того же признака, усиливая или
    ослабляя – полимерия.

  5. Ген
    вступает
    во взаимодействие

    с другими генами, в силу этого его эффект
    может меняться.

  6. Проявление
    действия гена зависит от факторов
    внешней среды

При
анализе правил Менделя мы исходили из
того, что доминантный ген полностью
подавляет проявление рецессивного
гена.

Тщательный
анализ реализации генотипа в фенотип
показал, что проявление признаков может
определяться взаимодействием аллельных
генов: полным
доминированием, рецессивностью, неполным
доминированием, кодоминированием,
сверхдоминированием.

Доминирование
является свойством гена в гетерозиготном
состоянии обуславливать развитие
признака. Значит ли это, что рецессивная
аллель полностью подавлена и абсолютно
не функционирует? Оказывается – нет.
Рецессивный ген проявляется в гомозиготном
состоянии.

Если
Мендель учитывал несколько пар признаков,
анализируя закономерности их наследования
у гороха, то у человека известно уже
тысячи разнообразных биологических
признаков и свойств, наследование
которых подчиняется правилам Менделя.
Это такие менделирующие признаки как
цвет глаз, волос, форма носа, губ, зубов,
подбородка, форма пальцев, ушной раковины
и т.д.

Для
большинства признаков у животных и
человека характерно промежуточное
наследование или неполное доминирование.

При
неполном проявлении гена гибрид не
воспроизводит полностью ни одного из
родительских признаков. Выражение
признака оказывается промежуточным с
большим или меньшим уклонением к
доминантному или рецессивному состоянию.

Примерами
неполного доминирования у человека
может быть наследование серповидноклеточной
анемии, анофтальмии, пельгеровской
аномалии сегментирования ядер лейкоцитов,
акаталазии (отсутствие каталазы в
крови). У аборигенов Африки доминантный
ген серповидноклеточной анемии S
в гомозиготном состоянии SS
вызывает гибель особей от анемии.

Таблица
3 — Наследование признаков у человека
по принципу полного доминирования

Доминантный

Рецессивный

Норма

карие
глаза

голубые
глаза

темный
цвет волос

светлый
цвет волос

монголоидные
глаза

европеоидные
глаза

нос
с горбинкой

нос
прямой

ямочки
на щеках

отсутствие

веснушки

отсутствие

праворукость

леворукость

Rh

Rh-

Патологические

карликовая
хондродистрофия

нормальное
развитие скелета

полидактилия

норма

брахидактилия
(короткопалость)

норма

нормальное
свертывание крови

гемофилия

нормальное
цветоощущение

дальтонизм

нормальная
пигментация кожи

альбинизм
(отсутствие пигмента)

нормальное
усвоение фенилаланина

фенилкетонурия

гемералопия
(ночная слепота)

норма

Отклонение
от ожидаемого расщепления по законам
Менделя вызывают летальные
гены.
Так при скрещивании двух гетерозигот
Аа,
вместо ожидаемого расщепления 3:1, можно
получить 2:1, если гомозиготы АА
по
какой-либо причине нежизнеспособны.
Так у человека наследуется доминантный
ген брахидактилии (короткие пальцы).

У
гетерозигот наблюдается патология, а
гомозиготы, поэтому гену погибают на
ранних стадиях эмбриогенеза. Такое
наследование, когда доминантный признак
имеет неполное проявление, называется
промежуточным.
Многие заболевания в гомозиготном
состоянии у человека являются летальными,
а в гетерозиготном – обеспечивают
жизнеспособность организма.

Как
уже было сказано, механизмом, обусловливающим
расщепление признаков в потомстве
гибрида, является мейоз. Мейоз обеспечивает
закономерное расхождение хромосом при
образовании гамет, т.е. расщепление
осуществляется в гаплоидных гаметах,
на уровне хромосом и генов, а анализируется
результат в диплоидных организмах на
уровне признаков.

Между
этими двумя моментами проходит много
времени, в течение которого на гаметы,
зиготы и развивающиеся организмы
действует множество независимых друг
от друга условий среды. Поэтому, если в
основе процесса расщепления лежат
биологические механизмы, то проявление
этих механизмов, т.е. наблюдаемое
расщепление, носит случайный или
статистический характер.

Загрузка ...
Adblock detector