Мейоз. Особенности первого и второго деления мейоза. Биол-ое знач-е.
114. Угрица кишечная: систематика, геогр-ое распр-ие, особен-ти морфологии, цикл разв. Лабор-ая диагност-ка и профил стронгилоидоза.
Вопрос 1
Эволюция – постоянный процесс достижения соответствия между биологическими системами и изменяющимися условиями внешней среды.
Наука, изучающая закономерности эволюции, называется эволюционным учением, или эволюционной биологией.
Существует две предпосылки для эволюционного преобразования органов:
· полифункциональность органа;
· способность к количественным изменениям функций.
Способы преобразования органов и функций:
· усиление главной функции;
· ослабление главной функции;
· полимеризация органов;
· олигомеризация органов;
· уменьшение числа функций;
· увеличение числа функций;
· разделение функций и органов;
· смена функций;
· замещение органов и функций (субституция).
Усиление главной функции достигается двумя путями: а) изменением строения органа, б) увеличением числа однородных элементов внутри органа. Пример первого рода – усиление функции мышечного сокращения в результате замены гладкой мускулатуры поперечнополосатой. Пример второго рода – увеличение дыхательной поверхности легких у млекопитающих в результате увеличения числа отдельных альвеол.
Ослабление главной функции. Примером может служить ослабление терморегуляторной функции волосяного покрова при переходе китообразных к водному образу жизни.
Полимеризация органов – увеличение числа однородных органов или структур. Примеры: увеличение числа хвостовых позвонков у длиннохвостых млекопитающих, у змей.
Олигомеризация органов – уменьшение числа многочисленных однородных органов или структур. Примеры: слияние у многих позвоночных крестцовых позвонков с тазовыми костями, уменьшение числа жаберных артериальных дуг у позвоночных.
Уменьшение числа функций наблюдается в процессе специализации какого-либо органа. Например, конечности предков китообразных несли, по-видимому, много функций (опора, рытье, защита от врагов и т.д.), однако с превращением их в ласты большинство прежних функций исчезло.
Увеличение числа функций является результатом добавления к первичной функции новых. Например, плавники летучих рыб приобрели функцию планирования.
Разделение функций и органов можно проиллюстрировать на примере распадения единого непарного плавника, характерного для предков рыб, на ряд самостоятельных плавников, обладающих частными функциями.
Смена функций – один из наиболее общих способов эволюции. Примеры: превращение яйцеклада у насекомых в жало, дифференцировка конечностей у десятиногих раков, преобразование первой хрящевой жаберной дуги у рыб в первичные челюсти.
Замещение органов и функций происходит в том случае, когда один орган исчезает, а его функцию у потомков начинает выполнять другой орган. Например, замена хорды на позвоночный столб у позвоночных животных.
Вопрос 2
Мейоз
Центральным событием гаметогенеза является особая форма клеточного деления — мейоз. В отличие от широко распространенного митоза, сохраняющего в клетках постоянное диплоидное число хромосом, мейоз приводит к образованию из диплоидных клеток гаплоидных гамет. При последующем оплодотворении гаметы формируют организм нового поколения с диплоидным кариотипом {пс +пс = 2п2с). В этом заключается важнейшее биологическое значение мейоза, который возник и закрепился в процессе эволюции у всех видов, размножающихся половым путем.
Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим делений, происходящих в периоде созревания. Удвоение ДНК для этих делений осуществляется однократно в периоде роста. Второе деление мейоза следует за первым практически сразу так, что наследственный материал не синтезируется в промежутке между ними.
Первое мейотическое деление называют гпмдушионным, так как оно приводит к образованию из диплоидных клеток (2л2с) гаплоидных клеток п2с. Такой результат обеспечивается благодаря особенностям профазы первого деления мейоза. В профазе I мейоза, так же как в обычном митозе, наблюдается компактная упаковка генетического материала (спирализация хромосом). Одновременно происходит событие, отсутствующее в митозе: гомологичные хромосомы конъюгируют друг с другом, т. е. тесно сближаются соответствующими участками.
В результате конъюгации образуются хромосомные пары, или биваленты, числом п. Так как каждая хромосома, вступающая в мейоз, состоит из двух хроматид, то бивалент содержит четыре
хроматиды. Формула генетического материала в профазе I остается 2«4а К концу профазы хромосомы в бивалентах, сильно спирализуясь, укорачиваются. Так же как в митозе, в профазе I мейоза начинается формирование веретена деления, с помощью которого хромосомный материал будет распределяться между дочерними клетками (рис. 5.5).
Процессы, происходящие в профазе I мейоза и определяющие его результаты, обусловливают более продолжительное течение этой фазы деления по сравнению с митозом и дают возможность выделить несколько стадий в ее пределах (рис. 5.5).
_Лептотена — наиболее ранняя стадия профазы I мейоза, в которой начинается спирализация хромосом, и они становятся видимыми в микроскоп как длинные и тонкие нити. Зиготена характеризуется началом конъюгации гомологичных хромосом, ко-торые объединяются синаптонемальным комплексом в бивалент ((рис. 5.6). Пахитена — стадия, в которой на фоне продолжающейся спирализации хромосом и их укорочения, между гомологичными хромосомами осуществляется кроссинговер — перекрест с обменом соответствующими участками. Диплотена- характеризуется возникновением силотталкивания между гомологичными хромосомами, которые начинают отделяться друг от друга в первую очередь в области центромер, но остаются связанными в областях прошедшего кроссинговера – хиазмах. Диакинез – завершающая стадия профазы 1 меоза, в которой гомологичные хромосомы удерживаются вместе лишь в отдельных точках хиазм, приобретая
причудливую форму колец, крестов, восьмерок и т. д.
Таким образом, несмотря на возникающие между гомологичными хромосомами силы отталкивания, в, профазе I не происходит окончательного разрушения бивалентов. Особенностью мейоза в овогенезе является наличие специальной стадии— диктиот ены отсутствующей в сперматогенезе. На этой стадии, достигаемой у человека еще в эмбриогенезе, хромосомы, приняв особую морфологическую форму «ламповых щеток», прекращают какие-либо дальнейшие структурные изменения на многие годы. По достижении женским организмом репродуктивного возраста под влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза, как правило, один овоцит ежемесячно возобновляет мейоз.
В метафазе /мейоза завершается формирование веретена деления. Его нити прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты, таким образом, что от каждой центромеры идет лишь одна нить к одному из полюсов веретена. В результате нити, связанные с центромерами гомологичных хромосом, направляясь к разным полюсам, устанавливают биваленты в плоскости экватора веретена деления.
В анафазе I мейоза ослабляются связи между гомологичными хромосомами в бивалентах и они отходят друг от друга, направляясь к разным полюсам веретена деления. При этом к каждому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид. В телофазе I мейоза у полюсов веретена собирается одинарный, гаплоидный набор хромосом, каждая из них содержит удвоенное количество ДНК.Формула генетического материала образующихся дочерних клеток соответствует п2с.
Второе мейотическое (эквационное) деление приводит к образованию клеток, в которых содержание генетического материала в хромосомах будет соответствовать их однонитчатой структуре. Это деление протекает, как митоз, только клетки, вступающие в него, несут гаплоидный набор хромосом. В процессе такого деления материнские двунитчатые хромосомы, расщепляясь, образуют, дочерние однонитчатые.
Одна из главных задач мейоза — создание клеток с гаплоидным набором однонитчатых хромосом —достигается благодаря однократной редупликации ДНК для двух последовательных делений мейоза, а также благодаря образованию в начале первого мейотического деления пар гомологичных хромосом и дальнейшего их расхождения в дочерние клетки.
Процессы, протекающие в редукционном делении, обеспечивают также не менее важное следствие — генетическое разнообразие гамет, образуемых организмом. К таким процессам относят кроссинговер, расхождение гомологичных хромосом в разные гаметы и независимое поведение бивалентов в первом мейотическом делении.
Кроссинговер обеспечивает перекомбинацию отцовских и материнских аллелей в группах сцепления. Ввиду того что перекрест хромосом может происходить в разных участках, кроссинговер в каждом отдельном случае приводит к обмену разным по количеству генетическим материалом. Необходимо отметить также возможность возникновения нескольких перекрестов между двумя хрома/гидами и участия в обмене более чем двух хроматид бивалента. Отмеченные особенности кроссинговера делают этот процесс эффективным механизмом перекомбинации аллелей.
Расхождение гомологичных хромосом в разные гаметы в случае гетерозиготности приводит к образованию гамет, различающихся по аллелям отдельных генов.
Случайное расположение бивалентов в плоскости экватора веретена деления и последующее их расхождение в анафазе I мейоза обеспечивают перекомбинацию родительских групп сцепления в гаплоидном наборе гамет.
Последние стадии овогенеза воспроизводятся и вне организма женщины, искусственной питательной среде. Это позволило осуществить зачатие человека «в пробирке». Перед овуляцией хирургическим путем яйцо извлекается из яичника и переносится в среду со сперматозоидами. Возникающая в результате оплодотворения зигота, будучи помещена в подходящую среду, осуществляет дробление. На стадии 8—16 бластомеров зародыш переносится в матку женщины-реципиента. Число успешных результатов такого рода в последнее время возрастает.
Гаметогенез отличается высокой производительностью. За время половой жизни мужчина продуцирует не менее 500 млрд. сперматозоидов. На пятом месяце эмбриогенеза в зачатке женской половой железы насчитывается 6 000 000 клеток-предшественниц яйцеклеток. К началу репродуктивного периода в яичниках обнаруживается примерно 100 000 овоцитов. От момента полового созревания до прекращения гаметогенеза в яичниках созревает 300— 400 овоцитов.
Вопрос 3
Угрица кишечная.
Название: Тип Круглые черви, Nemathelminthes, Класс Собственно круглые черви, Nematoda, Вид Угрица кишечная, Strongyloides stercoralis.
Особенности морфологии:
Ø Половозрелая самка – 2-3 мм
Ø Половозрелый самец – 0,7 мм
Ø У самцов задний конец тела заострён и загнут на брюшную сторону
Ø Рабдитные личинки имеют пищевод с 2 расширениями.
Географическое распространение: страны с жарким и умеренным климатом, Закавказье, Средняя Азия, Молдавия, Украина.
Экологическая характеристика: специфический, эндопаразит (полостной), временный, 1-хозяйный (человек).
Цикл развития: рабдитные личинки с фекалиями – во внешнюю среду → питаются фекалиями, разлагающейся органикой → линяют → Филяриевидные личинки → Алиментарно / Перкутарно в человека, в кровь → в сердце → в лёгкие → половозрелые формы → в рот → в тонкую и двенадцатиперстную кишки.
Оплодотворение в бронхах, трахее и кишках.
Другие пути развития:
1. рабдитные личинки с фекалиями – во внешнюю среду → самцы и самки свободноживущего поколения, питающегося органическими веществами → оплодотворение → яйца → рабдитные личинки → по циклу свободноживущего поколения или в Филяриевидные личинки
2. рабдитные личинки не выходят из кишок → Филяриевидные личинки → цикл развития без выхода.
Заболевание: стронгилоидоз: воспалительные процессы в коже, нарушение нормальной работы пищеварительной системы, истощение.
Диагностика: обнаружение личинок в свежих, тёплых фекалиях.
Профилактика: аналогична анкилостомозу
Очаговость: нет.
Билет 39
