Бластогенез. Роль бесполого размножения в природе. Множественный онтогенез

БЛАСТОГЕНЕЗ — 1) развитие организма из соматических клеток при бесполом размножении многоклеточных животных; 2) (нрк) — период эмбрионального развития позвоночных и человека до образования сомитов.

Бесполое размножение проще полового, оно не требует партнёра, поэтому может происходить чаще и масштабнее полового, вследствие этого может увеличиваться популяция данного вида. Но потомки наследуют гены только 1 родителя, а значит вид быстро выраждается, поэтому необходимо половое размножение.

Множественный онтогенез противоположное явление бластогенеза. Исходный клеточный материал и весь ход развития при половом и бесполом размножении обычно очень сильно отличаются друг от друга. Тем не менее конечный результат развития - особь данного вида - получается сходный. Это явление Бриан назвал «множественным онтогенезом». Существование «множественных онтогенезов» показывает, что развитие есть эпигенетический процесс; ход развития зависит от количества и качества исходного клеточного материала, а конечный результат развития обеспечивается способностью клеток определенным образом взаимодействовать друг с другом и организовываться в интегральное целое, которое и дает начало новому индивиду.

Билет 5

Мозаичные и регуляционные яйца.

Регуляционные яйца -яйца вторичноротых животных (исключая асцидий) и некоторых первичноротых, характеризующиеся сравнительно поздней дифференцировкой разных областей цитоплазмы и более или менее равномерным распределением её составных частей (отсюда название). При разделении (в т. ч. искусственном) бластомеров на ранних стадиях дробления Р. я. из каждого бластомера (или их группы) может развиться целый зародыш уменьшенного размера. Однако такая «регуляция» части до целого происходит только в том случае, если разделённые бластомеры содержат все части цитоплазмы; если же отделен бластомер, не содержащий всех её компонентов, то из него, как и из бластомеров мозаичных яиц, образуются только части тела зародыша.

Мозаичные яйца -яйца моллюсков, круглых червей, насекомых, асцидий и др., отличающиеся ранней и неравномерной дифференцировкой разных областей цитоплазмы (отсюда название). При искусственном разделении бластомеров (образующихся в процессе дробления из них обычно возникают только части зародыша; однако при определённых условиях опыта из них могут развиваться и целые зародыши, как и из бластомеров регуляционных яиц. Разделение яиц на М. я. и регуляционные — искусственно, т. к. различия между ними носят скорее временной и количественный, а не качественный характер.

Пол животных. Первичные и вторичные половые признаки. Деморфизм.

Пол возникает сначала как чисто репродуктивное (рекомбинационное) явление. В процессе эволюции он постепенно приобретает также и эволюционные функции. Одновременно и определение пола закономерно переходит от генного (у гермафродитов) к хромосомному (у раздельнополых форм начиная, видимо, с рыб) и геномному (у пчел). Параллельно повышается уровень дифференциации полов и происходит увеличение проявления полового диморфизма: у бесполых форм и у гермафродитов он отсутствует, у раздельнополых моногамов появляется организменный половой диморфизм (вторичных половых признаков), у раздельнополых полигамов — популяционный, включающий половой диморфизм по численности и дисперсии полов.

В ходе онтогенеза определение пола может происходить в момент оплодотворения (хромосомные механизмы), а также контролироваться внутренними (гормоны) и/или внешними факторами. У человека и высших животных большую роль в развитии полового поведения играет также воспитание и обучение.

Диморфизм - наличие у одного вида организма двух форм, отличающихся по морфо-физиологическим признакам, но обитающих в одной местности. Д. — частный и наиболее обычный случай Полиморфизма. У животных чаще всего встречается Половой диморфизм, т. е. различия в общем облике (размерах, окраске и т.д.) самца и самки (петух и курица, самец и самка жука-оленя).

Полово́й диморфи́зм — анатомические различия между самцами и самками одного и того же биологического вида, не считая половых органов. Половой диморфизм может проявляться в различных физических признаках, например:

· Размер. У млекопитающих и многих видов птиц самцы более крупные и тяжёлые, чем самки. У земноводных и членистоногих самки, как правило, крупнее самцов.

· Волосяной покров. Борода у мужчин, грива у львов или бабуинов.

· Окраска. Цвет оперения у птиц, особенно у утиных.

· Кожа. Характерные наросты или дополнительные образования, такие как рога у оленевых, гребешок у петухов.

· Зубы. Бивни у самцов индийского слона, более крупные клыки у самцов моржей и кабанов.

Некоторые животные, прежде всего рыбы, демонстрируют половой диморфизм только во время спаривания. Согласно одной из теорий, половой диморфизм выражен тем больше, чем различнее являются вклады обоих полов в уход за потомством. Также он является показателем уровня полигамии.

Первичные и вторичные признаки пола животных

Обычно признаки, по которым отличаются особи разных полов, делят на первичные и вторичные половые признаки. К первичным относят те морфологические и физиологические особенности организма, которые обеспечивают образование гамет и соединение их в процессе оплодотворения. К числу их относятся, например, гонады, половые пути и наружные гениталии у высших животных, андроцей и гинецей у высших растений. К вторичным половым признакам относят признаки и свойства организма, непосредственно не обеспечивающие процессы гаметогенеза, спаривания и оплодотворения, но играющие некоторую вспомогательную роль в половом размножении. К ним относятся особенности строения плавников у рыб, оперения у птиц, грудных желез у млекопитающих, длины междоузлий и сроков цветения у высших растений и др. Из числа вторично-половых признаков выделяют иногда ограниченные полом признаки. Генетическую информацию о них несут все особи, но проявляются они только у одного пола. Так, быки несут гены, определяющие молочность, петухи — гены, определяющие яйценоскость, но действие их у самцов не проявляется.

Билет №6

Оплодотворение. Фертилизины.

Оплодотворение - физиологический процесс слияния яйца и спермиев, в результате которого образуется новая клетка – зигота. Зигота обладает двойной наследственностью и дает начало новому организму. Оплодотворение происходит в верхней части яйцевода.

Четыре стадии:

1. Освобождение яйцеклетки от фолликулярных клеток лучистого венца и разрыхление прозрачной оболочки под влиянием фермента гиалуронидазы, выделяемого спермиями.

2. Проникновение спермиев через прозрачную оболочку в околожелточное пространство. Этот процесс специфичен в видовом отношении. Происходит при участии трипсиноподобного фермента.

3. Проникновение одного, реже нескольких спермиев в плазму яйцеклетки. Внедрившись в цитоплазму головка спермия отделяется от хвоста и происходит формирование пронуклеусов с половинчатым набором хромосом.

4. Слияние пронуклеусов яйцеклетки и спермия. Образуется зигота, ядро содержит полный набор хромосом.

Яйцеклетки крупных размеров выделяют особые вещества фертилизины. Сперматозоиды же выделяют антифертилизины. Фертилизины и анитифертилизины помогают сближению этих клеток и прикреплению сперматозоида к оболочкам яйцеклетки. Кроме того, после проникновения сперматозоидов в яйцеклетку фертилизины аглютинируют оставшиеся сперматозоиды. У морских ежей фертилизин идентичен материалу студенистой оболочки и представляет собой гликопротеид; аналогичное по своему действию вещество имеется внутри яйца у морских ежей (цитофертилизин) и костистых рыб.

Гормоны и рост

Гормоны — биологически активные вещества, синтезируемые организмом. Обладая рядом функций и особенностей, гормоны:

· управляют жизнедеятельностью организма в целом и являются обязательным компонентом любой его системы;

· контролируют генетический аппарат, обеспечивают рост тканей, помогают организму быстро адаптироваться к меняющимся условиям внешней среды;

· играют определяющую роль в размножении и развитии потомства;

Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы «считывают послание» организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно «свои» рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях — только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.

Механизмы действия гормонов могут быть разными. Одну из групп составляют гормоны, которые соединяются с рецепторами, находящимися внутри клеток — как правило, в цитоплазме (стероидные, гормоны щитовидной железы). Будучи жирорастворимыми, эти гормоны легко проникают через клеточную мембрану и начинают взаимодействовать с рецепторами в цитоплазме или ядре. Они слабо растворимы в воде, при транспорте по крови связываются с белками-носителями.

В этой группе гормонов гормон-рецепторный комплекс выполняет роль внутриклеточного реле — образовавшись в клетке, он начинает взаимодействовать с хроматином, который находится в клеточных ядрах и состоит из ДНК и белка, и тем самым ускоряет или замедляет работу тех или иных генов.

Биологический результат действия каждого гормона весьма специфичен. В клетке-мишени гормоны изменяют обычно менее 1 % белков и РНК, этого оказывается достаточно для получения соответствующего физиологического эффекта.

Большинство других гормонов характеризуются тремя особенностями:

· они растворяются в воде;

· не связываются с белками-носителями;

· начинают гормональный процесс, как только соединяются с рецептором, который может находиться в ядре клетки, ее цитоплазме или располагаться на поверхности плазматической мембраны.

В механизме действия гормон-рецепторного комплекса таких гормонов обязательно участвуют посредники, которые индуцируют ответ клетки. Наиболее важные из таких посредников — цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), инозитолтрифосфат, ионы кальция.

Есть гормоны, у которых внутриклеточный посредник до сих пор не обнаружен (инсулин). Многие исследователи считают, что в таком случае посредниками могут выступать химические соединения, структура которых полностью отличается от структуры уже известных науке посредников.

Выполнив свою задачу, гормоны либо расщепляются в клетках-мишенях или в крови, либо транспортируются в печень, где расщепляются, либо удаляются из организма в основном с мочой (адреналин).

По химическому строению известные гормоны позвоночных делят на основные классы:

· Стероиды

· Производные полиеновых (полиненасыщенных) жирных кислот

· Производные аминокислот

· Белково-пептидные соединения

Механизмы действия гормонов различной химической природы имеют сходные черты, так например, гормональные реакции разделяют на начальные, ранние и поздние. Завершением действия любого гормона являются активизация процессов внутриклеточного обмена кальция, сокращения, секреции, энергетического обмена.

Гормоны организуют ритмы физиологических функций, в цикле сон-бодрствование, в процессах роста. Кроме этого гормоны синхронизируют суточные ритмы метаболических процессов и осуществляют настройку гормонально зависимых физиологических процессов к факторам внешней среды.

Гормон роста (соматотропный гормон, СТГ, соматотропин, соматропин) — один из гормонов передней доли гипофиза. Относится к семейству полипептидных гормонов.

Соматотропин вызывает выраженное ускорение линейного (в длину) роста, в основном за счет роста длинных трубчатых костей конечностей. Соматотропин оказывает мощное анаболическое и анти-катаболическое действие, усиливает синтез белка и тормозит его распад, а также способствует снижению отложения подкожного жира, усилению сгорания жира и увеличению соотношения мышечной массы к жировой. Кроме того, соматотропин принимает участие в регуляции углеводного обмена — он вызывает выраженное повышение уровня глюкозы в крови и является одним из контринсулярных гормонов, антагонистов инсулина по действию на углеводный обмен. Описано также его действие на островковые клетки поджелудочной железы, иммуностимулирующий эффект, усиление поглощения кальция костной тканью и др. Значительная часть эффектов гормона роста опосредуется инсулиноподобными факторами роста, главным образом IGF-1 (ранее его называли соматомедином С), который вырабатывается под действием гормона роста в печени и стимулирует рост большинства внутренних органов.

Билет №7

Явление капацитации

Капацитация — комплекс последовательных молекулярных изменений на мембране и в цитоплазме сперматозоида, необходимых для индукции гиперактивации и акросомальной реакции. Она завершается в ампуле маточной трубы, которую достигают только несколько сотен (или десятков) сперматозоидов эякулята. Капацитированный сперматозоид способен успешно внедриться в кумулюс и затем связаться с блестящей оболочкой. Кумулюс состоит из фолликулярных клеток и вязкого межклеточного матрикса, в образовании которого участвуют кислые мукополисахариды, гиалуроновая кислота и белки. Эксперименты с клетками животных показали, что кумулюс быстро преодолевают сперматозоиды, находящиеся в состоянии гиперактивации. Внешне она проявляется увеличением интенсивности и амплитуды биений хвоста, что делает движение головки более резким, но менее прогрессивно-поступательным. Такое изменение характера движения сперматозоида не только облегчает ему миграцию через плотную среду, но и увеличивает вероятность его встречи с ооцитом. Время капацитации различно у разных сперматозоидов, что является важной приспособительной реакцией для процесса оплодотворения. Капацитированные сперматозоиды очень активны, однако продолжительность их жизни меньше, чем некапацитированных. Капацитированные сперматозоиды обладают повышенной способностью пенетрировать ткани, что имеет решающее значение в процессе оплодотворения яйцеклетки. У некоторых животных для достижения капацитации необходимо добавление в среду фолликулярной жидкости или клеток яйценосного бугорка. В жидкости спермы кролика, быка, жеребца и других животных, а также человека обнаружен фактор декапацитации, обратимо подавляющий оплодотворяющую способность капацитированных сперматозоидов. Предполагают, что сущность физиологических изменений при капацитации заключается в удалении с поверхности сперматозоидов веществ, блокирующих осуществление акросомной реакции.