Цитологические основы наследственности

   Существуют  различные типы деления клеток: амитоз, митоз, мейоз.

   Амитоз - прямое деление прокариотических клеток и некоторых клеток у человека.

   Митоз - непрямое деление клеток, во время  которого из хроматина образуются хромосомы. Митозом делятся соматические клетки эукариотических организмов, в результате чего дочерние клетки получают точно такой же набор хромосом, какой имела дочерняя клетка. Митоз состоит из 4-х фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

   Профаза - начальная фаза митоза. В это  время начинается спирализация ДНК и укорочение хромосом, которые из тонких невидимых нитей хроматина становятся короткими толстыми, видимыми в световой микроскоп, и располагаются в виде клубка. Ядрышко и ядерная оболочка исчезает, и ядро распадается, центриоли клеточного центра расходятся по полюсам клетки, между ними растягиваются нити веретена деления (2п4с).

   Метафаза - хромосомы движутся к центру, к  ним прикрепляются нити веретена. Хромосомы располагаются в плоскости экватора. Они хорошо видны в микроскоп и каждая хромосома состоит из 2-х хроматид. В этой фазе можно сосчитать число хромосом в клетке (2п4с).

   Анафаза - сестринские хроматиды (появившиеся  в синтетическом периоде при  удвоении ДНК) расходятся к полюсам.

   Набор хромосом остается 2п, но хроматид 2.

   Телофаза (telos греч. - конец) обратна профазе: хромосомы из коротких толстых видимых становятся тонкими длинными невидимыми в световой микроскоп, формируются ядерная оболочка и ядрышко.

   Заканчивается телофаза разделением цитоплазмы с  образованием двух дочерних клеток (2n2c).

   Биологическое значение митоза.

   1) в результате митоза дочерние  клетки получают точно такой  же набор хромосом, который был у материнской клетки, поэтому во всех метках тела (соматических) поддерживается постоянное число хромосом (2n2c).

   2) митозом делятся все метки, кроме половых:

   а) за счет митоза происходит рост организма  в эмбриональном и постэмбриональном  периодах;

   б) все функционально устаревшие клетки организма заменяются новыми путем  митотического деления (эпителиальные клетки кожи, клетки крови, клетки слизистых оболочек ит.Д.);

   В) процессы регенерации (восстановление утраченных тканей) происходит за счет митоза.

   При воздействии неблагоприятных условий  на делящуюся клетку веретено деления  может неравномерно растянуть хромосомы к полюсам, и тогда образуются новые клетки с разным набором хромосом, возникает патология соматических клеток (гетероплоидия аутосом), что приводит к болезни тканей, органов, организма.

 
 

   5. Мейоз. Гаметогенез. Половые Клетки. Патология мейоза

 

   Мейоз (от греческого meiosis - уменьшение) - деление, приводящее к уменьшению в ядре клетки числа хромосом. С помощью мейоза происходит образование и созревание половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов) из особых соматических клеток яичников и семеников. В результате мейоза число хромосом уменьшается вдвое (из диплоидных клеток образуются гаплоидные).

   Мейоз состоит из 2-х последовательных делений: первого и второго, причем удвоение ДНК происходит только перед  первым делением. Перед делением так  же как в митозе удваивается ДНК, количество хроматид удваивается – 2n4c. При первом делении делится набор хромосом; 1n2с 2n4с 1n2c

   После первого деления быстро наступает  второе без подготовки и без синтеза  ДНК. Деление протекает по типу митоза - ровно пополам делятся хроматиды, по набор хромосом остается половинным-1n1c.

   В мейозе и митозе фазы называются одинаково: профаза, метафаза, анафаза, телофаза, но в профазе 1 деления мейоза происходит кроссинговер.

   Биологическое Значение мейоза

   1. Мейоз приводит к уменьшению  числа хромосом вдвое, что обусловливает постоянство видов на Земле. Если бы число хромосом - не уменьшалось, то в каждом последующем поколении происходило бы увеличение числа хромосом вдвое (у родителей -- 46, У детей - 92, У внуков - 184 и. т.д.).

   2. Мейоз обеспечивает разнородность гамет по генному составу (В профазе кроссинговер, в метафазе - свободное перекомбинирование хромосом).

   3. Случайная встреча гамет (сперматозоидов  и яйцеклетки) с качественно различным  набором генов обусловливает  комбинативную изменчивость (гены  родителей комбинируются, вследствие 'того у детей появляютея признаки, которых не было у родителей). Комбинативная изменчивость обеспечивает большое разнообразие человечества, но дает возможность приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, способствуя выживаемости вида.

   Итак, в результате мейоза образуются клетки с гаплоидным набором хромосом.

   При нарушении деления возникают  подовые клетки с неправильным набором  хромосом (22 и 24) или с видоизмененными хромосомами, нарушением их строения. При оплодотворении появляется организм с врожденной наследственной патологией.

   Половые клетки - гаметы обеспечивают передачу наследственной информации потомкам. Мужские гаметы - сперматозоиды, женские - яйцеклетки. Созревают гаметы в гонадах мужские - в семенниках, женские - в яичниках.

   Процесс образования гамет называется гаметогенезом, развитие сперматозоидов - сперматогенезом, развитие, яйцеклетки - овогенезом.

   Сперматогенез. Семенник состоит из многочисленных канальцев, в стенках которых  происходит развитие сперматозоидов. За это время клетка проходит несколько этапов развития:

   а) зона размножения расположена в  наружном слое семенного канальца, здесь клетки делятся путем митоза (это диплоидные клетки 2n2c). Они размножаются на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи и называются сперматогониями. Некоторые из них перемещаются к просвету канальца в зону роста;

   б) зона роста - сперматогонии растут, и образуется сперматоцит 1. порядка (2n4с);

   в) зона созревания - сначала происходит 1-е мейотическое деление и образуется сперматоцит 2 порядка - 1п2с; затем•- 2-с мейотическое деление и образуются сперматиды - 1n1c;

   г) зона Формирования - сперматиды превращаются в сперматозоиды, у них формируется  головка, шейка и ХВОСТИК. Одновременно при половом акте выделяется около 200 млн. сперматозоидов. За всю жизнь в мужском организме продуцируются не менее 500 млрд. сперматозоидов. Сперматозоиды подвижны, v = 7мм/сек.

   Овогенез. Он происходит в яичниках. Начинается деление в эмбриональный период, когда клетки яичников делятся митозом и образуются овогонии (2n2с), которые к моменту рождения превращаются в ооцит 1 порядка и задерживают свое дальнейшее развитие до полового созревания. С наступлением половой зрелости каждый овоцит переходит к росту: удваивается ДНК (2n4с), увеличивается размер, накапливаются белки, жиры, углеводы, пигменты. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, обеспечивающими его питание. Сначала образуется первичный, затем вторичный и зрелый фолликулы. Зрелый фолликул (граафов пузырек) заполнен жидкостью, а внутри него находится яйцеклетка. Далее происходит овуляция (стенка зрелого фолликула лопается, яйцеклетка попадает в воронку маточной трубы), и наступает созревание яйцеклетки- 1-емейотическое деление. Из овоцита 1 порядка образуется овоцит 2 порядка и направительное тельце, в которое уходит только избыток хромосомного материала 1n2с), а запас питательных веществ остается в овоците второго порядка. 2-е мейотическое деление заканчивается образованием овоцита или зрелой половой яйцеклетки и трех направительных тельца с половиной генетического материала (1n1c). Направительные тельца вскоре погибают.

   К началу полового созревания в яичниках находится примерно 100000 овоцитов, однако за весь репродуктивный период в яичниках женщины образуется примерно 300-400 овоцитов.

   Отличие сперматогенеза от овогенеза

   1. При сперматогенезе из 1 исходной  клетки образуется 4 сперматозоида,  а при овогенезе образуется 1 яйцеклетка и 3 направительных тельца.

   2. При сперматогенезе зона роста  очень короткая, при овогенезе длинная (накапливается запас питательных веществ для будущего зародыша).

   З. При сперматогенезе есть, зона формирования, при овогенезе - она не выражена.

   Отличие половых клеток от соматических:

   1. В половых клетках гаплоидный  набор хромосом, в соматических - диплоидный.

   2. Форма и размеры половых клеток  отличаются от соматических, сперматозоид  имеет головку, шейку и хвостик,  а яйцеклетка круглая с большим  запасом питательных веществ;  она в 85000 раз больше сперматозоида  (у птиц).

   При соприкосновении с яйцеклеткой  сперматозоид выделяет фермент гиалуронидазу, муциназу, которые разрушают оболочки яйцеклетки. Сперматозоид проникает  в яйцеклетку, происходит оплодотворение, образуется зигота с диплоидным набором  хромосом (2n2с): один набор - от отца (1n1c), другой - от матери (1п1с).

   Таким образом, во всех клетках тела имеется  диплоидный набор хромосом, а в  половых - гаплоидный. Вся наследственная информация передается от родителей детям через, половые клетки.

 
 

 

    Список используемой литературы

 

   1. Ярыгин В.Н., Волков И.Н. и др. Биология. - М.: Владос, 2001.

   2. Биология / Под ред. Чебышева. Н.В. - М.: ГОУ ВУНМЦ, 2005.

   3. Орехова. В.А., Лажковская Т.А., Шейбак М.П. Медицинская генетика. - Минск: Высшая школа, 1999.

   4. Пособие по биологии для довузовского обучения иностранных учащихся / Под ред. Чернышова В.Н., Елизаровой Л.Ю., Шведовой Л.П.- М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2004.

   5. Врожденные пороки развития // Серия учебной литературы «Образование медсестер», модуль 10. - М.: Гэотар-мед, 2002.