Войти
Закрыть

Периоды онтогенеза у многоклеточных организмов

9 Клас

«Взрослый человек состоит из миллионов миллионов клеток. Их в десять раз больше, чем звёзд в нашей Галактике или песчинок на небольшом пляже. Существуют сотни типов клеток, и при этом клетки каждого конкретного типа появляются и обновляются в нужном количестве и в нужное время. Вся эта сложная конструкция развивается из одной оплодотворённой яйцеклетки» (Д. Дейвис. Онтогенез). Каким образом из отдельной зиготы появляются различные по строению и функциям клетки? Как происходит развитие организма из зиготы? СОДЕРЖАНИЕ Каковы стадии эмбрионального развития? ЭМБРИОГЕНЕЗ (от греч. эмбрио - зародыш и генезис - происхождение) - это период онтогенеза от зиготы до рождения. Эмбриогенез у разных организмов протекает по-разному, но можно выделить сходные особенности. Так, общими процессами эмбриогенеза растений и животных являются митотические деления зиготы, дифференциация клеток, образование тканей (гистогенез) и органов (органогенез) и др. Все эти процессы осуществляются под контролем генов. За открытия, касающиеся генетического контроля на ранних стадиях эмбриогенеза, Э. Льюис, К. Нюсляйн-Фольгард и Э. Вишаус были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине (1995). Особенности эмбриогенеза растений и животных рассмотрим на примере покрытосеменных и хордовых. Эмбриогенез растений состоит из таких этапов: 1) образование из зиготы зародышевой образовательной ткани; 2) образование зародышевых органов - корешка и побега; 3) формирование семени. Результатом эмбриогенеза у цветковых растений является семя, содержащее зародыш и запас питательных веществ. Постоянные ткани и органы растения образуются уже после прорастания. Эмбриогенез животных происходит в яйце или внутри материнского организма и состоит из этапов дробления, гаструляции и органогенеза. Дробление - ряд последовательных митотических делений зиготы, которые заканчиваются образованием однослойной стадии - бластулы. Основной клеточный механизм развития на этом этапе - деление клеток, происходящее очень быстро. Количество клеток-бластомеров увеличивается вследствие митоза, но роста нет....
0 Переглянути

Закономерности индивидуального развития

9 Клас

Средняя масса новорождённого составляет 3200 г, а масса взрослого человека - в среднем 64 кг. Во сколько раз и благодаря чему происходит увеличение массы новорождённого в ходе онтогенеза человека? СОДЕРЖАНИЕ Каковы основные закономерности онтогенеза? ОНТОГЕНЕЗ (от греч. онтос - то, что существует; генезис - происхождение) - это индивидуальное развитие особи от её зарождения до смерти. Термин «онтогенез» ввёл в науку немецкий естествоиспытатель Э. Геккель ещё в 1866 г. Исследованиями онтогенеза занимается биология развития. Основными задачами этой относительно молодой науки, возникшей в течение последних 40 лет ХХ в., является изучение закономерностей реализации генетической информации организмов на протяжении жизни, познание механизмов роста и дифференциации клеток, формирование тканей и органов, а также процессов регуляции функций, регенерации, старения и др. Особенности онтогенеза различных организмов зависят от уровня организации, особенностей жизнедеятельности, происхождения и т. п. Так, у многоклеточных животных в процессе образования зародыша возникают зародышевые листки (эктодерма, энтодерма и мезодерма), из которых формируются ткани (эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная), и органы, присущие взрослым особям. А у высших растений зародыш имеет зачаточные органы (зародышевый корешок, стебелёк и почечку), формируемые из зародышевой образовательной ткани. Несмотря на существенные отличия, онтогенез различных организмов имеет и общие закономерности. 1. Запрограммированность онтогенеза. Программа индивидуального развития - это закодированная в генах наследственная информация, которая реализуется во взаимодействии с факторами среды. 2. Неравномерность процессов онтогенеза. Процессы онтогенеза (рост, дифференциация, размножение, регенерация, старение) происходят с различной интенсивностью в разные периоды и стадии развития особей. Например, скорость роста выше в начале онтогенеза, с возрастом наблюдается снижение адаптационных возможностей и жизнеспособности организма. 3. Необратимость онтогенеза. При реализации генетической программы возвращение к предыдущим стадиям онтогенеза невозможно. Хотя учёные описали вид медузы туритопсис (Turritopsis dohrnii), которая уникальна тем, что демонстрирует определённую форму бессмертия. Это единственный известный экземпляр среди животных, который способен после достижения половой зрелости полностью возвращаться к неполовозрелой колониальной стадии...
0 Переглянути

Половые клетки и оплодотворение

9 Клас

Половое размножение - это воспроизведение многоклеточными организмами себе подобных с помощью гамет. Преимущества этого способа размножения над бесполым связаны с тем, что потомки генетически разнообразны. Это существенно повышает устойчивость вида к изменяющимся условиям среды. А какова роль в этом половых клеток? СОДЕРЖАНИЕ Что определяет особенности половых клеток? ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ, или гаметы, - это клетки с гаплоидным набором хромосом, выполняющие функцию передачи наследственной информации. Эти клетки образуются в процессе мейоза и по его завершении имеют половинный набор хромосом и изменённую генетическую информацию. Возможности рекомбинации ДНК, выполняющих основную роль в изменении наследственного материала, впечатляют. Нет двух абсолютно подобных мужских или женских гамет, образованных родительскими организмами. А если к этому источнику наследственной изменчивости добавить ещё независимое расхождение гомологичных хромосом, случайность оплодотворения, постоянное мутагенное влияние среды, то мы поймём, почему нет, не было и не будет двух абсолютно похожих организмов одного вида. Мужские гаметы называются сперматозоонами. Это в основном подвижные клетки удлинённой формы. Движение происходит с помощью одного или нескольких жгутиков или ложноножек (например, у ракообразных). Важное значение при этом имеет реотаксис - способность двигаться против течения. У некоторых растений, животных и грибов сперматозооны жгутиков не имеют, поэтому их называют спермиями. Сперматозооны, как правило, микроскопичны. Длина гамет у большинства организмов - от 10 до 800 мкм, у некоторых ракообразных может достигать 8 000 мкм. Но крупнейшими являются сперматозооны дрозофил, у которых длина достигает 5,8 см, что в 20 раз превышает длину тела самих насекомых. Типичные сперматозооны имеют головку, промежуточную и хвостовую части (ил. 77). Головка гаметы содержит ядро с гаплоидным набором хромосом, тоненький слой цитоплазмы и акросому с ферментами. В шейке содержится центриоля, организующая движения хвоста мужских гамет. В промежуточной части большая спиральная митохондрия, которая синтезирует АТФ для движения клетки. Хвост мужских гамет имеет для движения микротрубочки из тубулина. Все сперматозооны обладают отрицательным зарядом, препятствующим их склеиванию....
0 Переглянути

Мейоз. Рекомбинация ДНК

9 Клас

«Научный интерес к мейозу значительно вырос, когда оказалось, что одни и те же ферменты могут участвовать в репликации ДНК, обмене её отдельных участков и репарации. Ныне некоторые биологи развивают оригинальную гипотезу о том, что в процессе мейоза происходит проверка цепей ДНК и восстановление повреждений. При этом наблюдается полное омоложение клеток, участвующих в половом размножении». Что же такое мейоз? СОДЕРЖАНИЕ Каково биологическое значение мейоза? Мейоз был впервые описан у морских ежей немецким биологом А. Гертвигом (1849-1922) в 1876 г. А. Вайсману (1834-1914) принадлежит объяснение биологического значения мейоза. Один из основателей цитогенетики С. Дарлингтон (1903-1981) разработал теорию, объясняющую механизм сочетания хромосом в мейозе (1932). Изучением мейоза занимается цитогенетика. МЕЙОЗ (от греч. мейозиз - уменьшение) - это деление эукариотических клеток, в результате которого образуются дочерние клетки с вдвое меньшим набором хромосом (ил. 74). Значение мейоза заключается в поддержке в поколениях стабильности хромосомных наборов и в создании новых сочетаний родительских и материнских генов, что способствует изменчивости. Согласно современным исследованиям во время мейоза происходит и репарация ДНК с участием гомологичной рекомбинации. Мейоз является основой размножения....
0 Переглянути

Деление клеток. Клеточный цикл. Митоз

9 Клас

«Каждую секунду в нашем теле сотни миллионов маленьких балерин сходятся и расходятся, располагаются в ряд и разбегаются в разные стороны, словно танцоры на балу, которые выполняют сложные на старинного танца. Этот танец — древнейший на Земле. Это танец жизни», — так описывал это явление американский генетик Г. Д. Меллер (1890-1967). О каком танце речь? СОДЕРЖАНИЕ Какое значение имеет деление клеток? Наследственная информация от одного поколения клеток передаётся следующему поколению клеток с помощью хромосом. Эти структуры перед делением клеток удваиваются и распределяются между новыми клетками. Такое упорядоченное распределение и есть «танец жизни». ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК - совокупность процессов, в результате которых наследственная информация клетки передаётся следующему поколению клеток. Деление прокариотических клеток проще, поскольку нуклеоид содержит только одну кольцевую молекулу ДНК....
0 Переглянути

Удвоение ДНК. Репарация повреждений ДНК

9 Клас

25 апреля в разных странах мира отмечают необычный праздник - Международный день ДНК. Эта дата выбрана в память о том, что в этот день в 1953 г. в журнале Nature Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик совместно с Морисом Уилкинсом и Розалинд Франклин опубликовали результаты исследования структуры молекулы ДНК. Какие свойства ДНК является основой такого почёта? СОДЕРЖАНИЕ Как происходит самоудвоение ДНК? Одним из уникальных и неповторимых свойств молекул ДНК является их способность к самоудвоению (репликации). Из одной материнской ДНК образуются две дочерние молекулы ДНК. Этот процесс происходит в ядре (или нуклеоиде) клеток перед их делением и обеспечивает передачу генетической информации из поколения в поколение. Механизм репликации у организмов разных классов несколько отличается, однако его основа одинакова для всех. Главными принципами репликации являются: • комплементарность - к нуклеотидам каждой материнской цепи присоединяются свободные нуклеотиды на основании А = Т, а Г = Ц; • полуконсервативность - каждая из двух дочерних молекул ДНК получает одну цепь от материнской молекулы, а вторую - синтезирует из нуклеотидов; • антипараллельность - на одной цепи синтез осуществляется в одном направлении, а на другой - в противоположном. Репликация - сложный многоэтапный процесс, в котором участвуют многие ферменты (ил. 68). Он начинается с того, что определённые ферменты раскручивают спиральную молекулу ДНК, после чего к ней присоединяются белки, которые не дают молекуле снова свернуться....
0 Переглянути

Генетический код. Биосинтез белка

9 Клас

Код (от лат. codex - отчёт законов) - система условных знаков для передачи, обработки и хранения информации. Например, в международном телеграфном коде каждой букве или цифре соответствует определённая комбинация длительности импульсов тока, а на письме - точек и тире. На сегодня в обществе используются штрих-код, двоичный код, QR-код, PLU-код и др. А что и как шифруется с помощью генетического кода? СОДЕРЖАНИЕ Каковы особенности генетического кода? ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД - система записи наследственной информации об аминокислотном составе белков в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательностей нуклеотидов. Эта последовательность определяет порядок расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи во время его синтеза. Основными свойствами генетического кода являются: • триплетность - каждая аминокислота кодируется последовательностью из 3 нуклеотидов - триплетом; • однозначность, или специфичность, - каждый триплет кодирует только одну определённую аминокислоту; • избыточность или вырожденость, - одну аминокислоту могут кодировать несколько разных триплетов (например, лейцин кодируется 6 триплетами), что повышает надёжность генетического кода; • непрерывность - границы между триплетами не обозначены, триплеты следуют один за другим. Однако следует помнить, что между генами есть участки, которые не несут генетической информации (спейсеры), а только отделяют одни гены от других. Кроме того, в начале гена располагается старт-кодон (в ДНК - триплет ТАЦ, в РНК - АУГ), в конце генов - один из трёх стоп-кодонов (в ДНК - АТТ, АТЦ, АЦТ, в РНК - УАА, УАГ, УГА). Старт-кодон триплет, кодирующий аминокислоту метионин (Мет*) и начинающий образование белка в процессе трансляции. Стоп-кодоны (нонсенс-кодоны) - это кодоны, сигнализирующие о завершении трансляции полипептидной цепи;...
0 Переглянути

Транскрипция. Основные типы РНК

9 Клас

Экспрессии (от лат. expressio - выражение) бывают разными. За создание новых поэтических экспрессий в американской песенной традиции лауреатом Нобелевской премии по литературе в 2016 г. стал Боб Дилан. Всемирно известная картина «Синий конь» прославила художественную экспрессию немецкого живописца Ф. Марка. Литературная экспрессия присуща произведениям таких известных украинских писателей, как В. Стефаник, А. Турянский, Н. Хвылевой. А что такое экспрессия в молекулярной биологии? СОДЕРЖАНИЕ Какие особенности отличают экспрессию генов? Экспрессия генов - процессы использования наследственной информации генов для синтеза функциональных продуктов — молекул РНК и белков. Если конечным продуктом экспрессии генов является белок, то процесс экспрессии называется биосинтезом белков, а ген - белковым. Если на генах ДНК синтезируются транспортные РНК, то это гены тРНК, если рибосомальные РНК - это гены рРНК. Биосинтез РНК называется транскрипцией. Таким образом, благодаря экспрессии генов в клетках появляются белки, иРНК, тРНК и рРНК. Процесс экспрессии генов присущ всем неклеточным и клеточным организмам, но первым для реализации генетической информации нужна клетка хозяина. Реализация наследственной информации требует больших затрат энергии АТФ, большого количества ферментов и структур клетки. Экспрессия генов активно регулируется и является основой роста и развития клеток и их адаптации к условиям окружающей среды. На реализацию наследственной информации влияют как внутренние (гормоны, факторы роста), так и внешние (температура, излучение, антибиотики) (ил. 61). Так, тормозящее действие на синтез РНК оказывает аманитин - ядовитое вещество из бледной поганки, которое действует на РНК-полимеразы и блокирует синтез иРНК (ил. 62)....
0 Переглянути

Хромосомы, их функции и строение

9 Клас

Часто залогом научного открытия является сочетание качеств учёного с удачным выбором объекта исследования. Перед вами авторы открытия роли хромосом в наследственности. Томас Хант Морган (1866-1945) - выдающийся биолог, один из основателей генетики, лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины (1933). Дрозофила фруктовая (Drosophila melanogaster) (продолжительность жизни при 25 °С - около 14 дней) - насекомое ряда Двукрылые, которая является незаменимым модельным объектом генетических исследований. У неё всего 4 пары хромосом (2n = 8). СОДЕРЖАНИЕ Какова роль хромосом в наследственности? ХРОМОСОМЫ (от греч. хроматос - окрашенный, сома - тельце) - структуры клеток эукариотов, обеспечивающие сохранение, распределение и передачу наследственной информации. Чаще других первооткрывателем хромосом называют немецкого анатома В. Флемминга (1843-1905). Именно он применил анилиновые красители для обработки ядерных структур. Термин «хромосомы» в 1888 г. ввёл в научный оборот Г. Вальдейер (1836-1921). Эти исследования положили начало цитогенетеке - разделу, изучающему роль хромосом в наследственности. Хромосомы формируются из ядерного материала - хроматина перед делением клеток. В их составе основная доля приходится на ДНК и ядерные белки. Нуклеотиды ДНК кодируют наследственную информацию, а ядерные белки-гистоны организуют компактное пространственное расположение молекул ДНК для хранения этой информации. Перед делением клетки однохроматидные хромосомы удваиваются, уплотняются и становятся двухроматидными. Происходят эти процессы для распределения и передачи наследственной информации следующему поколению клеток....
0 Переглянути

Геном про- и эукариотов

9 Клас

Исследуя геном бактерии Mycoplasma mycoides, учёные обнаружили 901 ген, из которых полезными, по их мнению, является лишь 473. Это наименьшее известное необходимое количество для выполнения клеткой всех жизненно важных функций. Сконструировав геном и искусственную бактерию JCVI-syn3.0, не содержащих ни одного лишнего гена, учёные обнаружили, что без «избыточной ДНК» клетка не способна жить. Как вы думаете, почему? СОДЕРЖАНИЕ Как организован геном организмов? ГЕНОМ - совокупность наследственной информации в клетках организма определённого вида. Геном объединяет основные компоненты, которыми являются структурные и регуляторные гены и нефункциональные (некодирующие) последовательности ДНК. Геномы клеточных организмов состоят из ДНК, и только отдельная группа вирусов имеет геномы, состоящие из РНК. Раздел биологии, изучающий геномы, называется геномикой. Наследственная информация клеток содержится не только в нуклеоиде и ядре, но и в структурах цитоплазмы. У прокариотов - это плазмиды (малые молекулы ДНК в цитоплазме), в клетках эукариотов - митохондрии и хлоропласты, имеющие собственные ДНК. Поэтому в клетках эукариотов кроме ядерного генома различают ещё митохондриальный и пластидный геномы. Размер генома имеет тенденцию к увеличению по мере усложнения организмов. Так, геном кишечной палочки насчитывает 4,6 млн, геном дрозофилы - 130 млн, а геном человека - 3,2 млрд пар нуклеотидов. Увеличение размеров генома сопровождается увеличением количества генов. Так, в кишечной палочке структурных генов около 1 000, у дрозофилы - до 10 тысяч, а у человека - 20-25 тысяч. Однако факты указывают на то, что размер генома не всегда соответствует эволюционной сложности организма....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 193 194 195 196 197 198 199 200 201 ... 343
Назад

Навігація