Гаплоидные клетки

Гаплоидные клетки

Половое размножение

Половое размножение осуществляется при участии двух родительских особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются специализированные клетки — гаметы. Процесс формирования гамет называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и женской гамет называется оплодотворением. Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.

В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения: изогамию, гетерогамию и овогамию.

Изогамия (1) — форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.

Гетерогамия (2) — форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские — крупнее мужских и менее подвижны.

Овогамия (3) — форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками, мужские гаметы, если имеют жгутики, — сперматозоидами, если не имеют, — спермиями.

Овогамия характерна для большинства видов животных и растений. Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли). Кроме вышеперечисленных, у некоторых водорослей и грибов имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются: хологамия и конъюгация. При хологамии происходит слияние друг с другом одноклеточных гаплоидных организмов, которые в данном случае выступают в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота затем делится мейозом с образованием четырех гаплоидных организмов. При конъюгации (4) происходит слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после периода покоя также делится мейозом.

РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ

Ключевые слова: размножение растений, способы размножения, бесполое, половое размножение, вегетативное размножение

Размножение растений — это воспроизведение особями себе подобных. Оно позволяет поддерживать преемственность между поколениями и поддерживать численность популяций на определенном уровне.

Бесполое размножение осуществляется с помощью спор. Спора — это специализированная клетка, прорастающая без слияния с другой клеткой. Споры могут быть диплоидными (образуются в результате митоза) и гаплоидными (образуются в результате мейоза); они могут иметь жгутики для передвижения (у водорослей) или распространяться с помощью ветра и воды (папоротник, мхи).

Половое размножение — связано со слиянием специализированных половых клеток — гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия — слияние одинаковых гамет; гетерогамия — слияние разных по размеру гамет; оогамия — слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой.

Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений (фаз развития) гаплоидной (n) (гаметофит) и диплоидной (2n) (спорофит). На спорофите возникают мешковидные образования спорангии (органы бесполого размножении), в которых в результате спорогенеза, сопровождающегося мейотическим делением, формируются гаплоидные споры. Из спор развивается гаметофит. На нем формируются особые половые структуры — гаметангии (органы полового размножения), в которых образуются гаметы.

Мужские половые органы, где формируются сперматозоиды, называются антеридии. Женские половые органы, где формируются яйцеклетки, называются архегонии. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то он называется обоеполым. Если только антеридии, то мужским; если только архегонии, то женским. При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы развивается спорофит.

Эволюция растений шла в направлении увеличении размеров бесполого поколении (спорофита) и редукции полового поколения (гаметофита). У подавляющего большинства высших растений (за исключением моховидных) в жизненном цикле преобладает спорофитная фаза.

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение не связано с формированием специальных органов размножения и клеток. Оно осуществляется с помощью вегетативных органов растения: стебля (черенками и отводками), листьев, почек, корневищ, ползучих побегов, луковиц, корневых отпрысков (так размножаются растения, способные образовывать почки на корнях), листовых черенков и культурой ткани (выращивание в пробирке). Вегетативное размножение в естественных условиях биологически тогда выгодно, когда в борьбе за существование необходимо быстро освоить новые места обитания, захватить большие площади для расселения и питания. Так у ландыша и майника это единственный способ размножения из-за отсутствия благоприятных условий для семенного размножения.

Значение вегетативного размножения:

  • Образование дочерних особей, идентичных с материнскими по наследственным признакам
  • Обеспечение быстрого увеличения численности вида и его расселения
  • Получение большого количества посадочного материала
  • Сохранение у потомков ценных наследственных свойств материнской особи (сорта, формы).

Совокупность хромосом, характерная для клеток данного вида организмов, составляет их. кариотип (хромосомный набор). Между делениями ядро клетки содержит совокупность деспирализованных хромосом, занимающих отдельные объемы – зоны. В период деления хромосомы спирализуются, укорачиваются, приобретают определенную форму, строение, расположение. Лучше всего хромосомные наборы клеток изучать на стадии материнской звезды во время метафазы митоза. Для этого в среду, где живут клетки, вводят колхицин, разрушающий веретено деления и парализующий расхождение хромосом к полюсам материнской клетки, В результате этого в общей массе клеток накапливаются отдельные клетки на стадии метафазы. Анализ формы и числа хромосом в эта время показывает, что хромосомы отличаются одна от другой прежде всего порядком нуклеотидов в молекулах ДНК и расположением первичной перетяжки, делящей хромосому на два плеча.

Гаплоидный (одинарный) набор хромосом состоит из разных по форме и размеру хромосом, каждая из которых находится в единственном числе. Форма и размеры хромосом такого набора в большинстве случаев не повторяются. Внешне как будто одинаковые они резко отличаются нуклеотидным составом ДНК. Этот факт получил название индивидуальности хромосом. Гаметы гаплоидны.

Диплоидный (удвоенный) набор хромосом присущ большинству соматических клеток животных и цветковых растений. В диплоидном наборе одна из парных хромосом происходит от яйцеклетки, а вторая от сперматозоида (спермия). Такие парные, идентичные по размерам, форме и строению хромосомы называются гомологичными. Количество хромосом в ядре клеток не зависит от уровня организации организма. Так, диплоидный набор хромосом в соматических клетках огурца составляет 14, картофеля, сливы — по 48, дрозофилы — 8, гидры пресноводной — 32, жабы зеленой — 26, рака речного — 118, собаки домашней — 78, человека — 46.

Полиплоидия наблюдается при эндомитозе, когда в отдельных клетках многоклеточного организма количество хромосом увеличивается r несколько раз по отношению к гаплоидному набору (см. Эндорепродукция). Например, клетки мелких клубней картофеля размножаются путем митоза и имеют диплоидный набор хромосом. Когда начинается интенсивный процесс образования крахмала, в ядрах клеток происходит эндомитоз, увеличивается число хромосом, что приводит к полиплоидности. Крупные, закончившие свое развитие клубни имеют клетки, число хромосом которых в 8—9 раз больше по сравнению с гаплоидным набором. Клетки печени, накапливающие гликоген, также полиплоидны. Часто встречается в природе явление, когда количество хромосом увеличивается кратно гаплоидному числу хромосом. Разные виды пшеницы имеют разные наборы хромосом: односемянка— 14, твердая—28, мягкая —42, кратные гаплоидному (7). Такие же полиплоидные ряды образуют ячмень и другие культурные растения. Следовательно, полиплоидия стала присущей возникшим в процессе эволюции отдельным видам.

Одинарный набор хромосом

Смотреть что такое «Одинарный набор хромосом» в других словарях:

  • одинарный набор хромосом — см. Гаплоидный набор хромосом … Большой медицинский словарь

  • гаплоидный набор хромосом — (син.: гаметический набор хромосом, одинарный набор хромосом) совокупность хромосом, присущая зрелой половой клетке, в которой из каждой пары характерных для данного биологического вида хромосом присутствует только одна; у человека Г. н. х.… … Большой медицинский словарь

  • хромосомный набор — совокупность хромосом, заключённых в каждой клетке организма. В половых клетках диплоидных организмов содержится гаплоидный (одинарный) хромосомный набор, в котором хромосома каждого типа встречается в единственном числе; в большинстве… … Энциклопедический словарь

  • ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР — совокупность хромосом, заключенных в каждой клетке организма. В половых клетках диплоидных видов содержится гаплоидный (одинарный) хромосомный набор, в котором хромосома каждого типа встречается только один раз; в большинстве соматических клеток… … Большой Энциклопедический словарь

  • ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР — совокупность хромосом, заключённых в каждой клетке организма. В половых клетках диплоидных организмов содержится гаплоидный (одинарный) Х.н., в к ром хромосома каждого типа встречается в единств. числе; в большинстве соматич. клеток большинства… … Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Размножение — Спаривание виноградных улиток Размножение присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобны … Википедия

  • Продолжение рода — Копуляция брюхоногих моллюсков Helix pomatia Размножение способность организмов производить себе подобных, одно из основных свойств всех живых существ. Способность к размножению часто оценивают как отличительный признак живого. Содержание 1… … Википедия

  • гамодим — * гамадзім * hamodeme группа особей одного вида, часть из которых по типу размножения занимает в пространстве и во времени пограничное положение, но может спариваться со всеми остальными особями данного дима. Гамон * гамон * gamone любой… … Генетика. Энциклопедический словарь

  • Яйцеклетка — (синоним яйцо), женская половая клетка, из которой в результате оплодотворения может развиться новый организм. Процесс развития яйцеклетки (овогенез) связан с ростом и развитием первичных фолликулов (незрелых яйцеклеток, окружённых слоем… … Сексологическая энциклопедия

  • МЕЙОЗ — (от греческого meiosis уменьшение), способ деления ядра клетки, в результате которого число хромосом в дочерних ядрах уменьшается вдвое. Мейоз основное звено образования половых клеток (гамет), когда из одной клетки, содержащей двойной набор… … Современная энциклопедия

  • Мейоз — (от греческого meiosis уменьшение), способ деления ядра клетки, в результате которого число хромосом в дочерних ядрах уменьшается вдвое. Мейоз основное звено образования половых клеток (гамет), когда из одной клетки, содержащей двойной набор… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Мейоз как процесс формирования гаплоидных клеток. Фазы мейоза, их характеристика и значение.

Центральным событием гаметогенеза является особая форма клеточного

деления — мейоз. В отличие от широко распространенного митоза, сохраняющего в

клетках постоянное диплоидное число хромосом, мейоз приводит к образованию из

диплоидных клеток гаплоидных гамет. При последующем оплодотворении гаметы

формируют организм нового поколения с диплоидным кариотипом (пс + пс ==

2n2c). В этом заключается важнейшее биологическое значение мейоза, который

возник и закрепился в процессе эволюции у всех видов, размножающихся половьм

путем .

Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим делений,

происходящих в периоде созревания. Удвоение ДНК для этих делений

осуществляется однократно в периоде роста. Второе деление мейоза следует за

первым практически сразу так, что наследственный материал не синтезируется в

промежутке между ними (рис. 5.5).

Первое мейотическое деление называют редукционным, так как оно приводит

к образованию из диплоидных клеток (2п2с) гаплоидных клеток п2с. Такой

результат обеспечивается благодаря особенностям профазы первого деления мейоза.

В профазе I мейоза, так же как в обычном митозе, наблюдается компактная упаковка

генетического материала (спирализация хромосом). Одновременно происходит

событие, отсутствующее в митозе: гомологичные хромосомы конъюгируют друг с

другом, т.е. тесно сближаются соответствующими участками.

В результате конъюгации образуются хромосомные пары, или биваленты,

числом п. Так как каждая хромосома, вступающая в мейоз, состоит из двух

хроматид, то бивалент содержит четыре хроматиды. Формула генетического

материала в профазе I остается 2n4c. К концу профазы хромосомы в бивалентах,

сильно спирализуясь, укорачиваются. Так же как в митозе, в профазе I мейоза

начинается формирование веретена деления, с помощью которого хромосомный

материал будет распределяться между дочерними клетками. Процессы, происходящие в профазе I мейоза и определяющие его результаты,обусловливают более продолжительное течение этой фазы деления по сравнению с митозом и дают возможность выделить несколько стадий в ее пределах .

Лептотена —наиболее ранняя стадия профазы I мейоза, в которой начинается

спирализация хромосом, и они становятся видимыми в микроскоп как длинные и

тонкие нити. Зиготена характеризуется началом конъюгации гомологичных

хромосом, которые объединяются синаптонемальным комплексом в бивалент. Пахитена — стадия, в которой на фоне продолжающейся спирализации

хромосом и их укорочения, между гомологичными хромосомами осуществляется

кроссинговер — перекрест с обменом соответствующими участками. Диплотена

характеризуется возникновением сил отталкивания между гомологичными

хромосомами, которые начинают отдаляться друг от друга в первую очередь в

области центромер, но остаются связанными в областях прошедшего кроссинговера

—хиазмах .Диакинез — завершающая стадия профазы I мейоза, в которой гомологичные

хромосомы удерживаются вместе лишь в отдельных точках хиазм. Биваленты

приобретают причудливую форму колец, крестов, восьмерок и т.д.

Таким образом, несмотря на возникающие между гомологичными

хромосомами силы отталкивания, в профазе I не происходит окончательного

разрушения бивалентов. Особенностью мейоза в овогенезе является наличие

специальной стадии — диктиотены, отсутствующей в сперматогенезе. На этой

стадии, достигаемой у человека еще в эмбриогенезе, хромосомы, приняв особую

морфологическую форму «ламповых щеток», прекращают какие-либо дальнейшие 221

структурные изменения на многие годы. По достижении женским организмом

репродуктивного возраста под влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза, как

правило, один овоцит ежемесячно возобновляет мейоз.

В метафазе I мейоза завершается формирование веретена деления. Его нити

прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты, таким

образом, что от каждой центромеры идет лишь одна нить к одному из полюсов

веретена. В результате нити, связанные с центромерами гомологичных хромосом,

направляясь к разным полюсам, устанавливают бивалентны в плоскости экватора

веретена деления. Стадии диплотены в мейозе кузнечика В анафазе I мейоза ослабляются связи между гомологичными хромосомами в бивалентах и они отходят друг от друга, направляясь к разным полюсам веретена деления. При этом к каждому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид. В телофазе I мейоза у полюсов веретена собирается одинарный, гаплоидный

набор хромосом, каждая из них содержит удвоенное количество ДНК.

Формула генетического материала образующихся дочерних клеток

соответствует п2с.

Второе мейотическое (эквационное) деление приводит к образованию клеток,

в которых содержание генетического материала в хромосомах будет

соответствовать их однонитчатой структуре пс (см. рис. 5.5). Это деление протекает,

как митоз, только клетки, вступающие в него, несут гаплоидный набор хромосом. В

процессе такого деления материнские двунитчатые хромосомы, расщепляясь,

образуют дочерние однонитчатые.

Одна из главных задач мейоза — создание клеток с гаплоидным набором

однонитчатых хромосом —достигается благодаря однократной редупликации ДНК

для двух последовательных делений мейоза, а также благодаря образованию в

начале первого мейотического деления пар гомологичных хромосом и дальнейшего

их расхождения в дочерние клетки.

Процессы, протекающие в редукционном делении, обеспечивают также не

менее важное следствие — генетическое разнообразие гамет, образуемых

организмом. К таким процессам относят кроссинговер, расхождение гомологичных

хромосом в разные гаметы и независимое поведение бивалентов в первом

мейотическом делении .

Кроссинговер обеспечивает перекомбинацию отцовских и материнских

аллелей в группах сцепления . Ввиду того что перекрест хромосом

может происходить в разных участках, кроссинговер в каждом отдельном случае

приводит к обмену разным по количеству генетическим материалом. Необходимо

отметить также возможность возникновения нескольких перекрестов между двумя

хроматидами (рис. 5.9) и участия в обмене более чем двух хроматид бивалента (рис.

Хроматидами и участия в перекресте более чем двух хроматид. Отмеченные особенности кроссинговера делают этот процесс эффективным механизмом перекомбинации аллелей.

Расхождение гомологичных хромосом в разные гаметы в случае

гетерозиготности приводит к образованию гамет, различающихся по аллелям

отдельных генов .Случайное расположение бивалентов в плоскости экватора веретена деленияи последующее их расхождение в анафазе I мейоза обеспечивают перекомбинацию родительских групп сцепления в гаплоидном наборе гамет.

Строение прокариотической клетки

Прокариоты являются организмами, состоящими из одной клетки, в которой нету ядра. К таким относятся только бактерии. Большинство из них имеют одинарный набор хромосом.

Структура их клетки отличается от эукариотической тем, что в ней отсутствуют некоторые органоиды. К примеру, в них нет митохондрий, лизосом, комплекса Гольджи, вакуолей, эндоплазматической сети. Однако, как и эукариотическая, гаплоидная клетка прокариотов обладает плазматической мембраной, состоящей из белков и фосфолипидов; рибосомами, которые участвуют в выработке белков; клеточной стенкой, которая в большинстве случаев построена из муреина. Также в строении такой клетки может присутствовать капсула, в состав которой входят такие вещества, как белки и глюкоза. Их хромосомы свободно плавают в цитоплазме, не защищены ядром или какой-либо другой структурой. Чаще всего наследственный материал бактерий представлен лишь одной хромосомой, на которой записана информация о белках, которые должны продуцироваться клеткой. Способ размножения таких организмов — простое деление гаплоидных клеток. Это позволяет им в кратчайшие сроки заметно увеличить свою численность.

Строение яйцеклеток

Женские половые клетки обладают намного большими размерами, нежели мужские. Они являются неподвижными. Основная их задача — обеспечить зиготу на первое время питательными веществами, необходимыми для деления. Яйцеклетка состоит из цитоплазмы, мембраны, студенистой оболочки, полярного тельца и ядра, в котором находятся хромосомы, несущие наследственную информацию. Также в ее строении присутствуют кортикальные гранулы, в которых содержатся ферменты, предотвращающие попадание в клетку других сперматозоидов после ее оплодотворения, иначе могла бы образоваться полиплоидная зигота (с тройным и более набором хромосом), что повлекло бы за собой разного рода мутации.

Яйцо птиц также можно считать яйцеклеткой, однако в ней содержится намного больше питательных веществ, чтобы их хватило для полного развития эмбриона. Женская половая клетка млекопитающих не содержит столько органических химических соединений, так как на более поздних этапах развития эмбриона через плаценту он получает все необходимое из материнского организма.

В случае же с птицами этого не происходит, поэтому весь запас питательных веществ должен изначально присутствовать в яйцеклетке. Яйцо имеет и более сложную структуру. Поверх желточного мешка и белковой оболочки оно покрыто скорлупой, которая играет защитную функцию, также в структуре присутствует воздушная камера, которая необходима для обеспечения зародыша кислородом.

Строение сперматозоидов

Это также гаплоидная клетка, предназначенная для размножения. Главной ее функцией является сохранение и передача отцовского наследственного материала. Эта гаплоидная клетка подвижна, обладает намного меньшими размерами, чем яйцеклетка, за счет того, что не содержит питательных веществ.

Сперматозоид состоит из нескольких основных частей: хвоста, головки и промежуточного отдела между ними. Хвост (жгутик) состоит из микротрубочек — структур, построенных из белков. Благодаря ему сперматозоид может передвигаться к своей цели — яйцеклетке, которую он должен оплодотворить.

Промежуточный отдел между головкой и хвостом содержит митохондрии, которые располагаются по спирали вокруг средней части жгутика, и пару центриолей, лежащих перпендикулярно друг другу.

Первые — это органеллы, которые вырабатывают энергию, которая нужна для передвижения гаметы. В головке сперматозоида находится ядро, которое обладает гаплоидным набором хромосом (23 у человека). На внешней стороне этой части мужской половой клетки находится аутосома. По сути, это слегка видоизмененная, увеличенная лизосома. В ней находятся ферменты, которые необходимы для того, чтобы сперматозоид мог растворить часть внешних оболочек яйцеклетки и оплодотворить ее. После того как мужская половая клетка сливается с женской, образуется зигота, которая обладает диплоидным набором хромосом (46 у человека). Она уже способна делиться, из нее и образуется зародыш.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *