розмноження організмів

  1. розмноження організмів

розмноження організмів

З нового підручника "Загальна біологія"

Наш повсякденний досвід сумно свідчить про те, що все живе схильне смерті. * Істоти хворіють, старіють і, нарешті, вмирають. У багатьох життя ще більш коротка - їх з'їдають хижаки. Щоб життя на Землі не припинилася, всі істоти наділені універсальним властивістю - здатністю до розмноження.

Попри всю різноманітність живих організмів, що населяють планету, при всіх відмінностях в будові і способі життя, способи їх розмноження в природі зводяться до двох форм: безстатевої і статевої. Деякі рослини поєднують ці дві форми, розмножуючись бульбами, живцями або відводками (безстатеве розмноження) і одночасно - насінням (статеве).

У разі безстатевого розмноження потомство розвивається з клітин вихідного організму. При статевому розмноженні розвиток нового істоти починається з єдиної клітини, що утворилася від злиття двох батьківських - чоловічої і жіночої.

Сутність розмноження полягає в збереженні не тільки життя в цілому, а й кожного окремого виду тварин і рослин, в організації наступності між потомством і батьківськими істотами. Молекулярну основу процесів розмноження всіх організмів становить здатність ДНК до Самоудвоение. В результаті генетичний матеріал відтворюється в будові і функціонуванні дочірніх організмів.

* Святе Письмо і твори святих отців пронизані думкою про те, що смерть і тління не були створені спочатку, а увійшли в світ внаслідок гріхопадіння першої людини (Прем. 1,13 і 2,23, Рим. 5,12 і т. Д. ).

Розподіл клітин. мітоз

Життєвий цикл клітини. Процес поділу і интерфаза тісно взаємопов'язані, їх сукупність становить життєвий цикл клітини. Його тривалість в клітинах рослин і тварин становить в середньому 10-20 годин.

У хімічно активному середовищі харчового тракту клітини епітелію кишечника швидко зношуються і тому безперервно діляться - двічі на добу, клітини рогівки ока приступають до поділу один раз в три доби, а клітини епітелію шкіри - раз на місяць. На процес поділу клітина витрачає в середньому від 1 до 3 годин в залежності від зовнішніх умов (освітлення, температури та ін.).

У печінці тварин знаходяться так звані покояться клітини, які діляться тільки в кризових ситуаціях. Наприклад, при видаленні частини печінки ці клітини починають інтенсивно розмножуватися, швидко заповнюючи число, необхідне для нормальної життєдіяльності органу.

Деякі високоспеціалізовані клітини (нейрони, частина лейкоцитів) у дорослих істот ніколи не діляться. Їх клітинний цикл закінчується апоптозом (греч. Apo від  ptosis падіння) - запрограмованої загибеллю. У деяких випадках апоптозу піддаються й інші клітини організму. Відбувається це в такий спосіб. Спочатку клітина отримує певний хімічний сигнал на здійснення самознищення. Потім в її комплексі Гольджі і лізосомах активуються ферменти, що руйнують (лизирующие) основні компоненти цитоплазми і ядра. Після цього клітина розпадається на мембранні пухирці, які поглинаються клітинами-фагоцитами, переробними сторонні компоненти. Запального процесу при апоптозу не виникає.

За допомогою апоптозу пуголовки втрачають свій хвіст, а у личинок комах в ході їх перетворення в дорослий організм зникають зайві тканини. Пальці людського ембріона з'єднані тканинними перетинками. У процесі ембріогенезу перетинки запрограмовано знищуються.

Апоптоз допомагає організму позбавлятися від клітин, в яких накопичилися генетичні пошкодження, а також від хворих і постарілих клітин. Багато віруси, проникаючи в клітину, перш за все намагаються порушити її механізм апоптозу, щоб не бути знищеними разом із хворою клітиною.

При порушенні апоптозу розвиваються такі важкі захворювання як системний червоний вовчак, хвороба Паркінсона, прогресують вірусні інфекції.

Апоптоз може бути спровокований зовнішніми факторами: хімічним впливом або опроміненням. На цьому заснована дія деяких препаратів і спеціальних випромінювачів, що викликають апоптоз ракових клітин. Спровокований апоптоз іноді призводить до небезпечних наслідків. Так, тривалий порушення кровообігу серцевого м'яза призводить до руйнування лише невеликої частини її клітин, але їх загибель викликає апоптоз багатьох сусідніх клітин і як наслідок - обширний інфаркт міокарда.

Крім апоптозу є й інші механізми, що обмежують життєдіяльність клітин. Так, в результаті кожного акту поділу кінцеві ділянки ДНК хромосом скорочуються. Коли втрата генетичного матеріалу стає критичною, клітина перестає ділитися. Деякі групи клітин багатоклітинних істот, як і одноклітинні організми, мають здатність давати необмежену кількість поколінь. Це так звані стовбурові клітини. У людини стовбуровими є клітини червоного кісткового мозку, з яких формуються еритроцити, лейкоцити і тромбоцити. У стовбурових клітинах, як і в одноклітинних організмах, синтезується особливий фермент, подовжує кінцеві ділянки ДНК, - теломераза.

Інфузорії, на відміну від амеб і бактерій, не можуть ділитися нескінченно довго. Після певного, досить великої кількості поділів у них спостерігаються ознаки старіння (дегенерації). Тоді дві постарілі інфузорії "злипаються" і кон'югують - обмінюються частиною ядерних ДНК, тобто генетичною інформацією. Після кон'югації у кожної інфузорії відновлюється життєздатність: підвищується інтенсивність обміну речовин, збільшується темп поділів і т.д.

Розподіл клітин становить основу процесів розмноження і розвитку організмів. Розподіл відбувається в два етапи. Спочатку розділяється ядро, а потім відбувається цитокинез - поділ самої клітини.

Мітоз. Основний спосіб поділу ядер еукаріотичних клітин називають митозом. Розрізняють чотири фази мітозу: профази, метафаза, анафаза і телофаза.

Профаза. У профазі закінчуються приготування до поділу. Хромосоми сильно товщають і стають видимими в світловий мікроскоп. Тепер вони представляють собою дві спіраль ДНК (хроматиди), що утворилися в процесі подвоєння і з'єднані центромерами один з одним.

Зчитування інформації з ДНК припиняється, синтез РНК закінчується. Субодиниці рибосом виходять в цитоплазму, і ядерця зникають. Микротрубочки цитоскелета розпадаються. З складали їх білків на центриолях починає формуватися веретено поділу. Центриоли розходяться до протилежних полюсів клітини. Зовнішні мікротрубочки прикріплюються до зовнішньої мембрани і фіксують положення центриолей. Нарешті ядерна оболонка розпадається на фрагменти, і хромосоми опиняються в цитоплазмі. Краї фрагментів оболонки змикаються, утворюючи дрібні бульбашки-вакуолі, які зливаються з мембранами ендоплазматичної мережі.

Метафаза. Ця стадія поділу характеризується перегрупуванням хромосом в цитоплазмі. Коли до хромосоми доростають мікротрубочки від найближчої центриоли, вона починає переміщатися до центру клітини в міру зростання мікротрубочки, поки не з'єднається своєї центромерного областю з мікротрубочками від іншої центріолі. Контакти хромосом з мікротрубочками відбуваються випадковим чином, в мікроскоп видно, як хромосоми енергійно обертаються і рухаються туди-сюди, поки не виявляються "спійманими" мікротрубочками, що йдуть з двох протилежних сторін. До кінця метафази все хромосоми збираються в екваторіальній зоні клітини. Вони максимально компактні і добре видно. За метафазних хромосомах визначають кількість і структуру хромосом організму - його каріотип.

Центромерного області хромосом роз'єднуються, і вони стають самостійними. Кожна з них виявляється приєднаною центромерой до свого полюсу ділення.

Анафаза. Наступила стадія характеризується розбіжністю хроматид кожної хромосоми до протилежних полюсів. У центромерних ділянках розташовані скоротливі білки. Переміщення відбувається в результаті їх активної роботи за рахунок енергії АТФ (для переміщення кожної хромосоми розщеплюється 20 молекул). Плечі хромосом пасивно слідують за центромерой. Звільнитися ділянки микротрубочек відразу ж руйнуються. Створюється враження, що ні хромосоми рухаються по микротрубочкам, а самі мікротрубочки, скорочуючись, підтягують хромосоми.

З досягненням хромосомами полюсів ділення анафаза закінчується.

Очевидно, що за відсутності веретена поділу розмноження клітин не відбувається. Хімічний вплив, що руйнує мікротрубочки, - один із способів пригнічення росту пухлин.

Телофаза. На цьому останньому етапі мітозу шляхом злиття бульбашок ендоплазматичноїмережі формується нова ядерна оболонка. Хромосоми деспирализуются в довгі тонкі нитки, на яких утворюються ядерця. Веретено поділу руйнується. З складали його білків з центріолей починають розростатися мікротрубочки нового цитоскелету.

Цитокинез. Остаточний поділ надвоє в клітинах тварин здійснюється перетяжкой. У рослинних клітинах з середини до країв розростається мембрана, на якій потім з'являється щільна клітинна стінка. Органели (мітохондрії, рибосоми, комплекс Гольджі та ін.) Розподіляються між дочірніми клітинами приблизно в рівних кількостях.

При мітозі деяких клітин серцевого м'яза і печінки перетяжка не утворюється, тому частина клітин цих органів - двоядерні.

Звернемо увагу на те, що всі процеси мітозу визначаються перетвореннями хромосом. Подвоївшись в інтерфазі, хромосоми починають спіраль і виходять в профазі в цитоплазму. У метафазі вони збираються в екваторіальній зоні і роз'єднуються, щоб в анафазе розійтися до різних полюсів. На заключному етапі телофази хромосоми приймають початковий вигляд тонких деспіралізованние ниток, характерних для інтерфази.

Число хромосом. За допомогою мітотичного поділу дочірні клітини отримують набір хромосом материнської клітини, так що клітини всього організму мають одні і ті ж хромосоми.

Клітини, що утворюють всі тканини і органи тіла, називають соматичними. Спеціалізовані статеві клітини беруть участь у відтворенні. Соматичні клітини містять диплоїдний (подвійний) набір хромосом. У цьому наборі кожен ген закодований в двох схожих (гомологічних) хромосомах. Набір статевих клітин - гаплоїдний (одинарний). Хромосоми статевих клітин не мають гомологів, кожен ген в їх наборі - єдиний. Число хромосом гаплоїдного і диплоїдного наборів видоспецифічність, тобто постійно для кожного виду організмів.

Хромосомний набір соматичних клітин людини включає 46 хромосом: 22 гомологічні пари і дві непарні хромосоми, що визначають стать. У статевих клітинах людини міститься тільки 23 одиночних хромосоми. У курки диплоїдний набір включає 78 хромосом, а гаплоїдний - 39. Приклади інших наборів наведено в таблиці.

Аналіз хромосомних наборів показує, що складність і досконалість різних організмів не визначається лише кількістю хромосом.

Біологічне значення мітозу. Крім нарощування тіла, мітоз має й іншу, більш важливе призначення. У процесі мітозу генетичний матеріал відтворюється. Завдяки цьому можливе збереження пристрою і функціонування органів і тканин в незліченних поколіннях. Особливо важлива ідентичність генетичного матеріалу для багатоклітинних організмів, клітини яких знаходяться в тісному і злагодженому взаємодії. Точне відтворення і передача генетичної інформації становить основне біологічне значення мітозу.

Мітотичний поділ забезпечує найважливіші процеси життєдіяльності: ембріональний розвиток і зростання, регенерацію органів і тканин після пошкодження, підтримку пристрою і функціонування організму при постійній втраті їм робочих клітин. Клітини шкіри сшелушивается, клітини епітелію кишечника руйнуються активним середовищем, еритроцити інтенсивно функціонують і швидко гинуть, повністю вони замінюються в організмі кожні чотири місяці (2,5 млн. Клітин в секунду).

питання

1. Чому подвоєння ДНК називають молекулярною основою розмноження?
2. Які процеси становлять життєвий цикл клітини?
3. Опишіть основні фази мітозу, в чому його основне біологічне значення?
4. Як відомо, набір хромосом статевих клітин вдвічі менше, ніж соматичних. Чи можна сказати, що деякі другорядні білки в статевих хромосомах НЕ закодовані?


Сторінка 1 - 1 з 2
початок | Перед. | 1 2 | Слід. | кінець | Усе
© Всі права захищені http://www.portal-slovo.ru
1. Чому подвоєння ДНК називають молекулярною основою розмноження?
2. Які процеси становлять життєвий цикл клітини?
3. Опишіть основні фази мітозу, в чому його основне біологічне значення?
Чи можна сказати, що деякі другорядні білки в статевих хромосомах НЕ закодовані?