Воздействие вирусов на клетку

В чем проявляется действие вирусов на клетку?

Воздействие вирусов на клетку проявляется в паразитизме на генетическом уровне. Вирусный геном может встраиваться в геном клетки хозяина, он запускает механизмы синтеза вирусных белков на структурах клетки, что приводит к угнетению процессов жизнедеятельности самой клетки и зачастую к ее гибели.

Примеры организмов с бесполым размножением

У каких организмов встречается бесполое размножение?

При бесполом размножении новый организм может возникнуть из одной или нескольких неполовых (соматических) клеток материнской особи. Прокариотические клетки размножаются делением надвое. Многие простейшие (амеба, эвглена зеленая и др.), одноклеточные водоросли (хламидомонада) размножаются путем обычного митотического деления клетки. Другим одноклеточным — некоторым низшим грибам, водорослям (хлорелла), животным (малярийный плазмодий) — свойственно спорообразование. Оно заключается в том, что клетка распадается на большое число особей, равное количеству ядер, заранее образованных в родительской клетке в результате многократного деления ее ядра. У многоклеточных организмов также широко распространено бесполое размножение. Так, мхи, высшие грибы, многоклеточные водоросли, папоротникообразные способны к спорообразованию. Высшие растения (тополь, земляника, картофель и др.) хорошо размножаются вегетативными органами. Некоторым многоклеточным животным свойственно почкование (пресноводная гидра) и другие способы размножения. Таким образом, бесполое размножение встречается, как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов, представителей всех видов царств.

Формы бесполого размножения

Какие формы бесполого размножения вам известны? Приведите примеры.

1. Простое митотическое деление. Многие одноклеточные — простейшие (амебы, эвглена зеленая и др.) и водоросли (хламидомонада) — размножаются простым делением надвое.

2. Спорообразование. Такое размножение заключается в том, что клетка распадается на большое число особей, равное количеству ядер, заранее образованных в родительской клетке в результате многократного митотического деления ядра. Спорообразование свойственно многоклеточным водорослям, высшим грибам, низшим растениям, некоторым одноклеточным животным (малярийный плазмодий).

3. Почкование. На материнской клетке образуется небольшой бугорок, содержащий ядро, — почка. Она растет и, достигая материнских размеров, отделяется. Так размножаются дрожжи и сосущие инфузории. У многоклеточных организмов (пресноводная гидра) почкование заключается в выделении группы клеток из обоих слоев стенки тела.

4. Вегетативное размножение. Оно осуществляется за счет развития полноценного нового организма из части материнского организма, например из листа (фиалка), из клубня (картофель), из части побега — черенка (тополь).

Бесполое размножение

Почему при бесполом размножении потомки генетически сходны между собой и родительской особью?

В основе всех форм бесполого размножения лежит митоз. В интерфазе происходит абсолютно точное удвоение генетического материала, в результате которого при делении каждая из дочерних клеток получает наследственную информацию, сходную с таковой у материнской клетки. Поскольку все соматические клетки в организме возникают путем митоза, а именно из них возникает новый организм при бесполом размножении, то все потомки при бесполом размножении являются генетически сходными.

Гаметогенез

Какие периоды выделяют в развитии половых клеток? Расскажите, как протекает период созревания (мейоз).

В процессе гаметогенеза (образования половых клеток) выделяют четыре этапа.

1. Период размножения характеризуется митотическим делением первичных половых клеток; при этом увеличивается их количество.

2. Период роста заключается в увеличении размеров клетки. В конце периода в интерфазе I происходит редупликация ДНК. Формула клетки становится 2n4c.

3. Период созревания (мейоз). Во время мейоза клетки делятся дважды.

В результате I мейотического (редукционного) деления в дочерних клетках происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в 2 раза.

Профаза I. Формула клетки 2n4c. Идет спирализация ДНК. Хромосомы укорачиваются и утолщаются, становятся видны как длинные тонкие нити. Происходит конъюгация гомологичных хромосом. Конъюгацией называется процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом, при котором каждая точка одной хромосомы совмещается с соответствующей точкой другой гомологичной хромосомы. Гомологичные — это парные хромосомы, одинаковые по строению, содержащие в одних и тех же локусах аллельные гены, отвечающие за одни и те же признаки. Хромосомы удерживаются друг около друга за счет образования соединения, напоминающего застежку молнию. Соединение образовано белковыми нитями с утолщением на свободных концах. В результате конъюгации образуется бивалент (тетрада), состоящий из четырех хроматид. В дальнейшем между гомологичными хромосомами может произойти кроссинговер — обмен гомологичными участками. Вероятность кроссинговера для каждой хромосомы равна 50%. При этом участками обмениваются две рядом лежащие, не сестринские хроматиды. В результате кроссинговера каждая хромосома оказывается состоящей из одной хроматиды с неизмененным набором генов и второй — с перекомбинированными генами (в составе бивалента все хроматиды разные). Спирализация хромосом усиливается, между ними возникают силы отталкивания. Они остаются связанными в местах кроссинговера, где образуются хиазмы (перекрест). По мере усиления спирализации и силы отталкивания хиазмы смещаются к концам плеч хромосом, где образуются терминальные (конечные) хиазмы.

Метафаза I. Спирализация хромосом достигает максимума. Биваленты выстраиваются по экватору клетки. В плоскости экватора лежат участки терминальных хиазм, а центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки, к ним прикрепляется веретено деления.

Анафаза I. Участки терминальных хиазм разрываются, и гомологичные хромосомы из бивалента начинают движение к разным полюсам клетки.

В результате I мейотического деления в каждой дочерней клетке оказывается одна хромосома из каждой пары. Образуются гаплоидные клетки с формулой 1n2c.

Интерфаза II — короткая, редупликации ДНК не происходит. Идет репаративный синтез ДНК, направленный на восстановление возможных нарушений структуры ДНК, возникших в процессе кроссинговера.

II мейотическое деление — эквационное (уравнительное). Оно заключается в приведении в соответствие количества ДНК хромосомному набору и протекает по типу митоза. В анафазе II сестринские хроматиды, после деления центромеры, становятся самостоятельными хромосомами и начинают движение к разным полюсам клетки. В результате II мейотического деления из каждой гаплоидной клетки (1n2c) образуются две дочерние клетки с формулой 1n1c.

4. Период формирования заключается в приобретении клеткой соответствующей формы и размеров, необходимых для выполнения специфических функций.

Развитие мужских и женских половых клеток

Опишите развитие мужских половых клеток, женских половых клеток.

В процессе образования мужских и женских половых клеток имеются некоторые отличия.

1. Период размножения. При сперматогенезе период размножения происходит в течение всего репродуктивного периода (у человека с 12–14 до 60–70 лет). При овогенезе период размножения первичных половых клеток завершается к моменту рождения женского организма. Их количество достигает 100 тыс., большая часть погибает. Остается около 800–1000 клеток, которые после наступления половой зрелости поочередно приступают к дальнейшему развитию.

2. Период роста. При сперматогенезе рост непродолжительный, увеличение размеров клетки незначительное. Заканчивает рост клетка (2n4c) — сперматоцит 1-го порядка. При овогенезе рост продолжительный, происходит увеличение размеров клетки в десятки и сотни тысяч раз. В цитоплазме накапливается большое количество компонентов желтка, РНК и белков, необходимых для обеспечения процессов биосинтеза на ранних этапах развития зародыша, когда его собственная наследственная информация не используется. Кроме этого, образуются РНК, белки, гликопротеиды, являющиеся регуляторами активности генов. Они упорядоченно распределяются по цитоплазме, создавая анимально-вегетативный градиент. В результате образуется клетка (2n4c) — овоцит 1-го порядка.

3. Период созревания, или мейоз. При сперматогенезе в ходе I мейотического деления из сперматоцита 1-го порядка образуются две одинаковые клетки — сперматоциты 2-го порядка с формулой клетки 1n2с, а в результате II мейотического деления из каждого сперматоцита 2-го порядка образуются две одинаковые клетки (1n1c) — сперматиды.

При овогенезе в результате I мейотического деления из овоцита 1-го порядка образуется овоцит 2-го порядка и маленькая, почти лишенная цитоплазмы клетка — первое редукционное (направляющее) тельце. Формула клетки 1n2с. В результате II мейотического деления из овоцита 2-го порядка образуется крупная яйцеклетка и второе редукционное тельце. Первое редукционное тельце может разделиться надвое. Формула каждой клетки 1n1с. Вскоре редукционные тельца погибают. Биологический смысл образования редукционных телец заключается в необходимости сохранения всех запасов цитоплазмы, необходимых для обеспечения дальнейшего развития зародыша из яйцеклетки.

4. Период формирования. При сперматогенезе каждая сперматида дает начало одному сперматозоиду. Формула клетки 1n1с. При овогенезе период формирования отсутствует.

Индивидуальное развитие организмов

Что называют индивидуальным развитием организма?

Онтогенезом, или индивидуальным развитием организма, называют весь период жизни от момента слияния сперматозоидов с яйцеклеткой и образования зиготы до гибели организма. Сущность онтогенеза заключается в последовательной смене комплексов признаков и свойств (фенотипов), в основе которой лежит изменение активности генетических программ.

Периоды индивидуального развития

На какие периоды делится индивидуальное развитие организмов?

Индивидуальное развитие организма подразделяют на эмбриональный и постэмбриональный периоды.
1. Эмбриональный период — совокупность процессов морфогенеза (формообразования), протекающих в организме от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек.
2. Постэмбриональный период — совокупность процессов морфогенеза (формообразования), протекающих в организме от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти.

Эмбриология

Назовите российских ученых, внесших большой вклад в развитие эмбриологии.

К. М. Бэр (1792–1876) — русский естествоиспытатель, один из основоположников эмбриологии. Изучая развитие птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, млекопитающих, показал, что их зародыши состоят из двух первичных пластов — эктодермы и энтодермы. Установил, что в процессе эмбриогенеза вначале появляются самые общие признаки типа, к которому относится животное, затем последовательно развиваются признаки класса, отряда, семейства, рода, вида и, наконец, индивидуальные признаки особи.

И. И. Мечников (1845–1916) — русский биолог и патолог. Основные научные работы посвящены эволюционной эмбриологии, микробиологии и иммунологии. Показал общность в эмбриональном развитии позвоночных и беспозвоночных животных и доказал их филогенетическое родство. Один из основоположников эволюционной сравнительной эмбриологии.

А. О. Ковалевский (1840–1901) — биолог-эволюционист, основатель (совместно с И. И. Мечниковым, 1871) филогенетической теории зародышевых листков, заложил основы эволюционной сравнительной эмбриологии.

А. Н. Северцов (1866–1936) — зоолог, основные научные исследования которого посвящены эволюционной морфологии и проблемам онтогенеза. Разработал (1910) теорию филэмбриогенеза, в которой выдвинул положение о возможности появления новых признаков на любой стадии онтогенеза. Им было установлено, что в индивидуальном развитии животных повторяются признаки не взрослых предков, а их зародышей. Филогенез рассматривается теперь как исторический ряд отобранных естественным отбором онтогенезов.

Эмбриональный период развития

Что такое эмбриональное развитие животных? Назовите стадии эмбрионального развития многоклеточных животных.

Эмбриональное развитие животных — процесс, протекающий от момента образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек или рождения.

Период эмбрионального развития подразделяется на несколько стадий: дробление, гаструляцию, первичный органогенез и дальнейшую дифференцировку органов и тканей.