Do nieregularne typy rozmnażanie płciowe może obejmować:

• partenogenetyczne,
• ginogenetyczne,
• androgenetyczne

reprodukcja zwierząt i roślin.

Partenogeneza to rozwój zarodka z niezapłodnionego jaja. Zjawisko naturalnej partenogenezy jest charakterystyczne dla niższych skorupiaków, wrotków, błonkówek (pszczoły, osy) itp. Znane jest również u ptaków (indyków). Partenogenezę można sztucznie stymulować, powodując aktywację niezapłodnionych jaj pod wpływem różnych czynników. Wyróżnia się partenogenezę:

• somatyczny lub diploidalny
• generatywne lub haploidalne.

Na somatyczny w partenogenezie jajo nie ulega podziałowi redukcyjnemu, a jeśli tak, to dwa haploidalne jądra, łącząc się, przywracają diploidalny zestaw chromosomów (autokariogamia); w ten sposób diploidalny zestaw chromosomów jest zachowany w komórkach tkankowych zarodka. Na generatywny W partenogenezie zarodek rozwija się z haploidalnego jaja. Na przykład u pszczoły miodnej (Apis mellifera) trutnie rozwijają się z niezapłodnionych haploidalnych jaj w drodze partenogenezy.

Ginogeneza . Rozmnażanie ginogenetyczne jest bardzo podobne do partenogenezy. W przeciwieństwie do partenogenezy, gynogeneza obejmuje plemniki jako stymulatory rozwoju jaj(pseudogamia), ale zapłodnienie (kariogamia) w tym przypadku nie występuje; rozwój zarodka odbywa się wyłącznie dzięki żeński rdzeń. Gynogenezę stwierdzono u obleńców, żyworodnej ryby Molliensia formosa, u tołpyga (Platypoecilus) oraz u niektórych roślin - jaskier (Ranunculus auricomus), bluegrass (rodzaj Poa pratensis) itp. Może powodować rozwój ginogenetyczny sztucznie jeśli przed zapłodnieniem plemniki lub pyłki są naświetlane promieniami rentgenowskimi, poddawane działaniu chemikaliów lub poddawane działaniu wysokich temperatur. W tym przypadku jądro gamety męskiej zostaje zniszczone i zdolność do karyogamii zostaje utracona, ale zdolność do aktywacji komórki jajowej zostaje zachowana.

Duże znaczenie dla badań ma zjawisko rozmnażania ginogenetycznego dziedziczność, ponieważ w tym przypadku potomstwo otrzymuje informacje dziedziczne tylko od matek. Tak więc podczas rozmnażania bezpłciowego, partenogenezy i ginogenezy potomstwo powinno być podobne tylko do organizmu matki.

Androgeneza . Dokładnym przeciwieństwem gynogenezy jest androgeneza. Podczas androgenezy rozwój jaja odbywa się tylko dzięki jądra męskie i cytoplazma matczyna. Androgeneza może mieć miejsce w przypadkach, gdy jądro matczyne z jakiegoś powodu umiera przed zapłodnieniem. Jeśli jeden plemnik dostanie się do komórki jajowej, to rozwijający się zarodek z haploidalnym zestawem chromosomów nie jest żywotny lub nie jest żywotny. Zdolność do życia zygoty androgenne są znormalizowane, jeśli przywrócony zostanie diploidalny zestaw chromosomów.

Ministerstwo Zdrowia Republiki Białoruś

EE „Gomel State Medical University”

Zakład Biologii Medycznej i Genetyki

Omówiono na posiedzeniu wydziału

Protokół nr ____ z dnia „___” _________________ 20___

WYKŁAD #4

w biologii medycznej i genetyce

dla studentów I roku

lecznicze, medyczno-profilaktyczne i medyczno-diagnostyczne

wydziały

Temat:„Reprodukcja i jej cytologiczne podstawy”.

Czas - 90 min.

Cele edukacyjne i edukacyjne:

1. Poznanie ewolucji form rozmnażania organizmów, istoty rozmnażania bezpłciowego i płciowego.

2. Podkreśl cechy rozmnażania płciowego u ssaków.

3. Zapoznanie z biologiczną istotą nieregularnych typów rozmnażania płciowego.

LITERATURA:

1. - biologia. Kurs wykładów dla studentów miodu. uniwersytety. - Witebsk, 2000 s. 70-84.

2. Biologia / Pod redakcją V.N. Yarygina / 1. książka - M .: Vsh, 1997. - Z. 202-220.

3. O.-Ja. LA, LA Chramcow. Warsztaty z biologii medycznej. - Wyd. „Biały wiatr”, 2000 – s. 33-38.

4. Zayats R.G., Rachkovskaya I.V. Podstawy genetyki ogólnej i medycznej. Mn.: VSH, 1998. - s.29-31.

WSPARCIE MATERIAŁOWE

1. Prezentacja multimedialna.

OBLICZANIE CZASU STUDIÓW

reprodukcja - zdolność organizmów do reprodukcji. Właściwości organizmów do produkcji potomstwa. Jest to warunek istnienia gatunku, który opiera się na przekazywaniu materiału genetycznego.

Istnieją dwa główne rodzaje rozmnażania: bezpłciowe i płciowe.

bezpłciowy reprodukcja - jedna osoba jest zaangażowana; powstają osobniki, które są genetycznie identyczne z pierwotnym osobnikiem rodzicielskim; komórki płciowe nie powstają; brak różnorodności genetycznej. Rozmnażanie bezpłciowe wzmacnia rolę stabilizującej funkcji doboru naturalnego, zapewnia zachowanie sprawności w zmieniających się warunkach siedliskowych.

Istnieją dwa rodzaje rozmnażania bezpłciowego: wegetatywne i zarodnikowe. Szczególnym przypadkiem jest poliembrion kręgowców - rozmnażanie bezpłciowe we wczesnych stadiach rozwoju embrionalnego. Po raz pierwszy opisał to I. Miecznikow na przykładzie rozszczepienia blastul u meduzy i rozwoju z każdego agregatu komórek całego organizmu. U ludzi przykładem poliembrionu jest rozwój bliźniąt identycznych bliźniąt tej samej płci.

Reprodukcja na poziomie organizmu

bezpłciowy

Ewolucyjne rozmnażanie płciowe poprzedził proces płciowy - koniugacja. Koniugacja zapewnia wymianę informacji genetycznej bez zwiększania liczby osobników. Występuje w eukariotach pierwotniaków, algach i bakteriach.

rozmnażanie płciowe - pojawienie się i rozwój potomstwa z zapłodnionego jaja - zygota. W toku rozwoju historycznego rozmnażanie płciowe organizmów stało się dominujące w świecie roślinnym i zwierzęcym. Ma szereg zalet:

1. Wysoki wskaźnik reprodukcji. Duża liczba podstaw nowych osobników.

2. Całkowita odnowa materiału genetycznego. Źródło zmienności dziedzicznej. Sukces w walce o byt.

3. Duże zdolności adaptacyjne osobników potomnych.

Rozmnażanie płciowe charakteryzuje się następującymi cechami:

1. Uczestniczą dwie osoby.

2. Źródłem powstawania nowych organizmów są specjalne komórki - gamety o zróżnicowaniu płciowym.

3. Do powstania nowego organizmu niezbędna jest fuzja dwóch komórek zarodkowych. Wystarczy 1 komórka każdego rodzica.

4. Podział - mejoza, dostarcza perspektyw ewolucyjnych.

Podczas rozmnażania płciowego rozwój organizmów następuje z zygot powstałych w wyniku fuzji komórek rozrodczych. Naruszenie normalnego procesu seksualnego lub obecność nieregularnych rodzajów rozmnażania płciowego (partenogeneza, androgeneza, gynogeneza) w cyklu życiowym zmieniają charakter dziedziczenia.

Po raz pierwszy dane o dziedziczeniu podczas partenogenezy u jastrzębi (Hieracium) zostały odebrane G. Mendla. Zauważył, że Hieracjum obserwuje się odwrotność tego, co stwierdzono w grochu: w pierwszym pokoleniu nie było jednorodności, a w F 2 nie nastąpiło rozszczepienie. Mendel nie potrafił wyjaśnić tych zjawisk, ponieważ nie wiedział, jakiego rodzaju Hieracjum apogamia (partenogeneza) jest powszechna.

W naturze wiele gatunków rozmnaża się partenogenetycznie – skorupiaki dolne, pszczoły, jaszczurki, niektóre ryby; wśród roślin - maliny, mankiety, pięciornice, jastrzębie itp.

W amejotycznej partenogenezie postępując bez mejozy, wszyscy potomkowie rozwijający się z komórki diploidalnej - homo- lub heterozygotycznej - są tacy sami, tacy sami jak matka, rozszczepienie potomstwa nie występuje.

Jeśli rozwój partenogenetyczny nastąpi po mejozie ( haploidalna partenogeneza), wówczas heterozygotyczny organizm matki może tworzyć dwie odmiany gamet (A i a) z równym prawdopodobieństwem i podział zależy od proporcji przeżywających osobników haploidalnych o różnych genotypach.

Gatunek z haplo-diploidalną determinacją płci(pszczoły, osy, jeźdźcy, mrówki itp.) samice rozwijają się z zapłodnionych, a większość samców z niezapłodnionych jaj, a haploidia jest zachowana tylko w komórkach linii zarodkowej, w komórkach somatycznych liczba chromosomów zostaje podwojona po raz drugi.

Stosunek płci podczas rozwoju partenogenetycznego zwykle różni się od stosunku 1: 1 - u potomstwa z reguły przeważają samice. Wynika to najwyraźniej z większej śmierci niezapłodnionych jajeczek haploidalnych, z których rozwijają się samce.

Tak więc w kolonii pszczół liczba samic (pszczół robotnic) jest setki razy większa niż samców trutni. Powoduje to naruszenie normalnego podziału.

Na przykład, gdy homozygotyczna kobieta o brązowych oczach (cecha dominująca) (genotyp AA) zostanie skrzyżowana z recesywnym samcem o białych oczach (aa) * brązowookimi samicami (Aa) i samcami (AA) * w F 1. W F 2 nastąpi rozszczepienie: wszystkie samice będą brązowookie - AA i aA, a partenogenetyczne samce będą dwojakiego rodzaju - brązowooki (AA) * i białooki (aa) * w stosunku 1: 1. Ponieważ w potomstwie jest setki razy więcej samic niż samców, osobniki brązowookie będą dominować w rozszczepianiu, to znaczy obserwuje się silne odchylenie od normalnego rozszczepienia (3: 1).

rozmnażanie płciowe występuje głównie w organizmach wyższych. Zapewnia znaczną różnorodność genetyczną, a w konsekwencji dużą zmienność fenotypową potomstwa; organizmy otrzymują wielkie możliwości ewolucyjne, powstaje materiał do doboru naturalnego.

Oprócz rozmnażania płciowego istnieje proces seksualny. Jego istotą jest to, że następuje wymiana informacji genetycznej między osobnikami, ale bez wzrostu liczby osobników. Mejoza poprzedza powstawanie gamet w organizmach wielokomórkowych. Proces seksualny polega na łączeniu materiału dziedzicznego z dwóch różnych źródeł (rodziców).

Podczas rozmnażania płciowego potomstwo różni się genetycznie od swoich rodziców, ponieważ między rodzicami wymieniana jest informacja genetyczna.

Mejoza jest podstawą rozmnażania płciowego. Rodzice to dwie osoby - mężczyzna i kobieta, wytwarzają różne komórki płciowe. Objawia się to dymorfizmem płciowym, który odzwierciedla różnicę w zadaniach wykonywanych podczas rozmnażania płciowego przez organizmy męskie i żeńskie.

Rozmnażanie płciowe odbywa się za pośrednictwem gamet - komórek zarodkowych, które mają haploidalny zestaw chromosomów i są wytwarzane w organizmach rodzicielskich. Fuzja komórek rodzicielskich prowadzi do powstania zygoty, z której następnie powstaje organizm potomny. Komórki płciowe powstają w gonadach - gonadach (w jajnikach u samic i jądrach u samców).

Proces powstawania komórek rozrodczych nazywany jest gametogenezą (owogeneza u kobiet i spermatogeneza u mężczyzn).

Jeśli w ciele jednego osobnika powstają gamety męskie i żeńskie, nazywa się to hermafrodytami. Hermafrodytyzm jest prawdziwy (jednostka ma gonady obu płci) i fałszywą hermafrodytyzmem (jednostka ma ten sam typ gruczołów płciowych – męski lub żeński, oraz zewnętrzne narządy płciowe i drugorzędowe cechy płciowe obu płci).

Partenogeneza (rozmnażanie dziewicze)

Rodzaje partenogenezy:

1.obowiązkowa (obowiązkowa) partenogeneza. Występuje w populacjach składających się wyłącznie z samic. Jednocześnie prawdopodobieństwo spotkania osób heteroseksualnych jest minimalne.

2. Partenogeneza cykliczna (sezonowa) (u mszyc, rozwielitek, wrotków). Występuje w populacjach, które historycznie wymarły w dużych ilościach w określonych porach roku. U tych gatunków partenogeneza łączy się z rozmnażaniem płciowym. Jednocześnie latem są tylko samice, które składają dwa rodzaje jaj - duże i małe. Samice pojawiają się partenogenetycznie z dużych jaj, a samce z małych, które zimą zapładniają jaja leżące na dnie. Spośród nich pojawiają się tylko kobiety;

3. fakultatywna (nieobowiązkowa) partenogeneza. Występuje u owadów społecznych (osy, pszczoły, mrówki). W populacji pszczół samice (pszczoły robotnice i królowe) wyłaniają się z zapłodnionych jaj, a samce (trutnie) z niezapłodnionych jaj.

Ginogeneza (u ryb kostnych i niektórych płazów). Plemnik dostaje się do komórki jajowej i tylko stymuluje jej rozwój. W tym przypadku jądro plemnika nie łączy się z jądrem komórki jajowej i umiera, a DNA jądra jaja służy jako źródło dziedzicznego materiału do rozwoju potomstwa.

Androgeneza. Wprowadzone do komórki jajowej jądro męskie uczestniczy w rozwoju zarodka, a jądro komórki jajowej obumiera. Komórka jajowa dostarcza tylko składniki odżywcze swojej cytoplazmy.

Poliembrion . Zygota (zarodek) dzieli się bezpłciowo na kilka części, z których każda rozwija się w niezależny organizm. Występuje u owadów (jeźdźców), pancerników. U pancerników materiał komórkowy początkowo jednego zarodka w stadium blastuli jest równomiernie podzielony na 4–8 zarodków, z których każdy następnie daje początek pełnoprawnemu osobnikowi.

W organizmach jednokomórkowych rozróżnia się dwie formy rozmnażania płciowego - kopulacja i koniugacja .

Podczas koniugacji (na przykład w orzęskach) nie powstają specjalne komórki rozrodcze. W tym procesie nie ma wzrostu liczby osobników, więc mówią o procesie seksualnym, a nie o rozmnażaniu płciowym. Istnieje jednak wymiana (rekombinacja) informacji dziedzicznych, więc potomstwo różni się genetycznie od swoich rodziców.

Podczas kopulacji (u pierwotniaków) dochodzi do tworzenia elementów płciowych i ich łączenia w pary. W tym przypadku dwie osoby nabywają różnice płciowe i całkowicie łączą się, tworząc zygotę. Istnieje połączenie i rekombinacja materiału dziedzicznego, więc osobniki różnią się genetycznie od rodzica.

U zwierząt i roślin występują tak zwane nieregularne rodzaje rozmnażania płciowego. Przede wszystkim jest to apomixis (z greckiego „apo” – bez, „mixis” – mieszanie), czyli rozmnażanie płciowe bez zapłodnienia. Apomixis jest przeciwieństwem amphimixis („amphi” - podzielony), tj. rozmnażania płciowego, które zachodzi przez fuzję gamet o różnej jakości. Synonimem apomixis jest partenogeneza, czyli dziewicze rozmnażanie z języka greckiego. „partenos” - dziewica). Termin apomixis jest częściej używany w odniesieniu do roślin, a partenogenezy w odniesieniu do zwierząt.

Wraz z partenogenezą obserwuje się również rozwój komórki jajowej, aktywowany przez plemnik, który nie bierze udziału w zapłodnieniu. Przedjądrze męskie umiera, a ciało rozwija się kosztem przedjądrza żeńskiego. Zjawisko to nazywane jest gynogenezą, które występuje u hermafrodytycznych glisty i niektórych ryb.

Przeciwieństwo gynogenezy - androgeneza - rozwój tylko kosztem męskiego przedjądrza w przypadku śmierci żeńskiego przedjądrza. Haploidalna androgeneza jest bardzo rzadka. Rozwój osobników androgennych do dorosłości zaobserwowano tylko u osy Habrobracon i jedwabnika.

W jedwabnikach podczas zapłodnienia kilka plemników wchodzi do jaja, ale jądro tylko jednego z nich łączy się z jądrem jaja, reszta umiera. Jeśli zapłodnione jaja zostaną aktywowane przez szok temperaturowy, jak opisano powyżej, i napromieniowane promieniami rentgenowskimi, jądro jaja umrze. Jeśli kolejne takie wyłuszczone jaja zostaną zapłodnione, wówczas dwa męskie przedjądra, które przeniknęły do ​​komórki jajowej, łączą się ze sobą. Z powodu utworzonego jądra diploidalnego rozwija się zygota. Jak pokazuje B. JI. Astaurov, takie androgenetyczne zygoty zawsze zamieniają się w samce, ponieważ niosą dwa identyczne chromosomy płci - ZZ. Uzyskanie czysto męskiego potomstwa jedwabnika jest korzystne ekonomicznie, ponieważ samce są bardziej produktywne niż samice.