Страница 4 из 6
Такое разнообразие возможных генотипов делает каждое существо неповторимым, генетически уникальным. В период мейоза генетический материал очень уязвим. Если, например, в результате облучения или воздействия химических соединений произойдет разрыв ДНК в момент расхождения хромосом, то часть наследственного материала утратится. Потеря участка ДНК в соматической клетке во время митоза приведет к нарушению только в ее дочерних клетках, составляющих небольшую часть существа.
Если же утратится часть хроматиды созревающей половой клетки, то пострадает потомство: его наследственная информация будет неполной, какие-то процессы жизнедеятельности не смогут осуществляться. При этом большей опасности подвергается женский эмбрион, поскольку весь запас женских гамет (у человека около 300) формируется в эмбриональный период сразу на всю жизнь, мужские же гаметы образуются практически весь период жизнедеятельности.
Незначительные дозы радиации, совсем не опасные для самого организма, могут нарушить хромосомы яйцеклеток эмбриона и привести к генетическим аномалиям в следующем поколении. Партеногенез. Некоторые животные (дафнии, скальные ящерицы, часть рыб, тли) и растения (одуванчики) в определенные периоды способны размножаться без слияния мужской и женской гамет.
Развитие происходит из неоплодотворенной яйцеклетки. Диплоидность, например, у скальных ящериц достигается слиянием яйцеклетки с полярным тельцем. При этом, как правило, образуются особи только женского пола. Эта разновидность полового размножения называется партеногенезом. Пчелиная матка откладывает два вида яиц: оплодотворенные диплоидные и неоплодотворенные гаплоидные.
Из неоплодотворенных яиц развиваются трутни, а из оплодотворенного – самки, из которых при хорошем кормлении вырастает матки, а при создаваемом недостатке питания получаются рабочие пчелы. Иногда партеногенез можно вызвать искусственно, воздействуя светом, кислотами, высокой температурой и другими агентами. Если, например, уколоть иголочкой неоплодотворенную яйцеклетку лягушки, то эта яйцеклетка может, не оплодотворившись, начать деление и развиться во взрослую особь.
Самопроизвольно партеногенез у лягушек не происходит. Деление яйцеклетки некоторых рыб может начаться после поверхностного контакта со сперматозоидом близких видов рыб. Оплодотворения не происходит, но яйцеклетка начинает делиться. Основным способом разведения тутовых шелкопрядов является стимулирование партеногенеза путем кратковременного нагревания яиц до 46°С.
Из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются полноценные в генетическом отношении самки шелкопряда. 1. Почему для половых клеток необходим гаплоидный набор? 2. Опишите основные фазы мейоза. 3. В чем отличие метафаз митоза и мейоза? 4.
Какие два процесса мейоза обеспечивают многообразие признаков в потомстве? 5. Чем опасно химическое и радиационное воздействие при вынашивании девочек? 6. Что называют партеногенезом? Приведите примеры. §21.
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ Сущность процесса оплодотворения составляет слияние мужской и женской гамет – специализированных половых клеток, имеющих гаплоидный (одинарный) набор хромосом. В результате образуется диплоидная оплодотворенная яйцеклетка – зигота. Таким образом, при оплодотворении восстанавливается двойной набор, характерный для соматических Клеток.
Хромосомы в ядре зиготы содержатся гомологичными парами, то есть любой признак (например, цвет глаз Человека или шерстистость собаки) записан в ДНК дважды – генами отца и генами матери. После оплодотворения зигота удваивает свои хромосомы Путем репликации ДНК и приступает к митотическому делению – начинается развитие нового организма. Оплодотворение, как и гаметогенез, у растений и животных имеет сходные черты. Оплодотворение у животных.
Населяющие планету живые организмы различаются строением, образом жизни, средой обитания. Одни из них производят очень много половых клеток, другие –относительно мало. Существует разумная закономерность: чем меньше вероятность встречи мужской и женской гамет, тем большее число половых клеток продуцируют организмы. Рыбам и амфибиям свойственно внешнее осеменение.
Их гаметы попадают в воду, где и происходит оплодотворение. Многие гаметы погибают или поедаются другими существами, поэтому эффективность внешнего осеменения очень низка. Для сохранения вида рыбам и амфибиям необходимо производить огромное количество гамет (треска мечет около 10 млн. икринок). Высшие животные и растения используют внутреннее осеменение.
В этом случае процесс оплодотворения и образующаяся зигота защищены организмом матери. Вероятность оплодотворения значительно повышается, поэтому и продуцируется, как правило, лишь несколько яйцеклеток. Но сперматозоидов все же производится достаточно много, их избыточное количество необходимо для создания вокруг яйцеклетки определенной химической среды, без которой оплодотворение невозможно.
Яйцеклетка имеет механизмы, препятствующие проникновению лишних сперматозоидов. После того, как проник первый, она выделяет вещество, подавляющее подвижность мужских гамет. Даже если их в яйцеклетку успевает проникнуть несколько, то с яйцеклеткой сливается только один, остальные гибнут. Обычно оплодотворение происходит сразу после осеменения, но у некоторых животных существуют механизмы задержки оплодотворения до весенне-летнего сезона.
У летучих мышей при позднем осеннем спаривании оплодотворения не происходит. Яйцеклетка созревает только к весне, а сперматозоиды благополучно перезимовывают в половых органах самки. У других организмов начавшая развиваться зигота консервируется до наступления благоприятного для потомства сезона, с наступлением весны ее развитие продолжается.
Благодаря этой способности общий период беременности у горностая может затягиваться до 300-320 суток, у соболя – до 230-280 суток. Оплодотворение у растений. Процесс оплодотворения у растений при общем сходстве с оплодотворением животных имеет некоторые особенности. У покрытосеменных растений мужские гаметы (спермин), в отличие от сперматозоидов, малоподвижны.
Их развитие начинается с формирования в пыльнике Цветка микроспор – пыльцевых зерен. В созревшем пыльцевом зерне содержится вегетативная клетка и два спермия. Попадая на рыльце пестика, вегетативная клетка формирует пыльцевую трубку, прорастающую по направлению к семяпочке. По этой трубке спермин перемещаются внутрь цветка и когда кончик трубки разрывается, они попадают в зародышевый мешок.
Один из них сливается с яйцеклеткой и образует зиготу – зародыш: будущего растения. Второй сперший сливается с двумя ядрами гаплоидных клеток, располагающихся в центре зародышевого мешка. В результате образуется триплоидная клетка – эндосперм. Путем многократных митозов эндосперм формирует питательную среду вокруг зародыша. Второе оплодотворение с образованием и развитием эндосперма происходит только после того, как оплодотворится яйцеклетка.
Этот универсальный для всех покрытосеменных растений половой процесс носит название двойного оплодотворения. Он открыт в 1898 г. известным русским ботаником С. Г. Навашиным. 1. В чем заключается генетическая сущность оплодотворения? 2. Как объяснить на молекулярном уровне присутствие у потомства признаков отца и матери? 3.
Какая существует взаимозависимость между вероятностью встречи гамет и их количеством? 4. Как происходит оплодотворение у животных? 5. Опишите последовательность оплодотворения у растений.
Чем различаются процессы оплодотворения у животных и растений? 6. Почему оплодотворение покрытосеменных растений называют двойным? Глава 5. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ С момента образования зиготы начинается индивидуальное развитие особи – онтогенез. Эта фаза присуща любому существу независимо от уровня его организации.
Процесс формирования целого организма из единственной клетки – зиготы – не перестает удивлять и озадачивать ученых. Зигота содержит только наследственные задатки – гены, она не обладает характерными признаками и свойствами целого организма. Каким образом она реализует наследственную информацию и развивается в сложный многофункциональный организм, состоящий из множества разновидных тканей и органов?