Цитогенетические основы размножения презентация

Размножение организмов
Размножение организмов обеспечивает:
1. Продолжение жизни 2.Преемственность поколений
3.Сохранение видов
Различают два основных способа размножения
Бесполое
В основе лежат процессы деления
соматических клеток
Половое
В основе лежат процессы гаметогенеза и оплодотворения

Сущность бесполого размножения
- Участвует один родительский организм;
- Новый организм развивается из соматических клеток;
- Клетки делятся митозом;
- Наследственный материал передается через
соматические клетки;
- Дочерние организмы идентичны по генотипу и фенотипу;

Бесполое размножение
одноклеточные многоклеточные
-бинарное деление (1) -вегетативное (частями тела) (4)
-митоз -спорообразование
-шизогония (2) -почкование (5)
-эндодиогения -полиэмбриония
-почкование) (3)
1) 2) 3) 5)

Полиэмбриония – пример бесполого размножения у человека
1 яйцеклетка
2 и более эмбрионов 1 зигота
2 и более детей

Сущность полового размножения
- Участвуют два родительских организма;
- В организмах родителей образуются половые клетки – гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды);
- Гаметы генетически разнородны;
- Новый организм образуется при слиянии
яйцеклетки и сперматозоида;
Дочерние организмы разнообразны по
генотипу и фенотипу;

Половое размножение
Формы размножения
одноклеточные многоклеточные
- копуляция - - с оплодотворением
(слияние половых форм) - без оплодотворения
- конъюгация партеногенез
(обмен генетическим материалом) гиногенез

Партеногенез. Гиногенез.
Яйцеклетки способны развиваться в целый организм без оплодотворения.
Партеногенез - участия сперматозоидов вообще не нужно; Гиногенез - спермии должны присутствовать в окружающей среде (активация яйцеклетки);
В обоих случаях вся популяция вида состоит из самок. Эти способы размножения позволяют популяциям существовать в условиях жесткой изоляции и трудности в поисках партнеров.

Репродукция клеток. Значение.
Репродукция клеток обеспечивает:
1. Размножение организмов
2. Развитие организма
3. Рост организма
4. Самообновление организма
Даже Я вначале
был одной клеткой ???

Репродукция клеток обеспечивает
1. Размножение организмов.
В основе бесполого и полового размножения
лежат процессы деления клеток.
При бесполом размножении соматическая
клетка (или группа клеток) делятся митозом,
образуются две дочерние клетки, которые,
в свою очередь, делятся и т.д.
При половом размножении у родителей образуются половые клет-
ки (гаметы); в процессе гаметогенеза происходит митоз (период размно-жения), увеличивается количество незрелых клеток предшественников, а затем - мейоз (период созревания), что приводит к формированию генетически неоднородных зрелых гамет, способных к оплодотворению.

Репродукция клеток обеспечивает
2. Развитие организмов
зигота- одноклеточная стадия
многоклеточный эмбрион
сформированный зародыш 8месяцев
после рождения

3. Рост организма.
Увеличение размеров тела, объема внутренних органов и тка-ней, их составляющих. Наиболее интенсивно процессы роста протекают на ранних этапах постэмбрионального онтогенеза;
В основе роста лежит увеличение количества клеток-
результат репродукции клеток.
малыш превращается в подростка,
подросток – во взрослого.

Репродукция клеток обеспечивает:
4. Самообновление организма
(физиологическую регенерацию)
В процессе жизнедеятельности организма происходит закономерное старение и отмирание части клеток в разных тканях и органах. На смену им приходят молодые клетки этого типа, которые дифференцируются и выполняют присущие им функции. Примеры:
- слущивание ороговевших клеток эпидермиса -
-обновление клеточного состава крови -------->
-обновление слизистой оболочки кишечника

Клеточные популяции
По отношению к делению и по продолжительности существования различают
три клеточные популяции
1. Стабильная (кардиомиоциты, нервные клетки)
2. Растущая (клетки паренхиматозных органов)
3. Обновляющаяся (клетки крови, кожного
эпителия, слизистых оболочек)

Клеточные популяции
1. Стабильная
Клетки – высокодифференцированные
- большая продолжительность жизни
- не способны делиться
нервные клетки клетки миокарда

Клеточные популяции
2. Растущая
Клетки – высокодифференцированные
- большая продолжительности жизни
- способны делиться
печень легкие поджелудочная почки
железа

Клеточные популяции
3. Обновляющаяся
Два типа клеток: а. высокодифференцированные
б. недифференцированные
(камбиальные, стволовые)
Примеры тканей:
эпидермис эпителий кишки кр.костный мозг

Обновляющаяся популяция
а. Дифференцированные клетки
- выполняют специфические функции;
- короткоживущие, быстро отмирают;
- неспособны делиться;
Примеры скорости обновления тканей:
- Слизистая 12-п. кишки - в среднем 10 час.;
- Роговица глаза – около 3-х суток;
- Эпидермис – около 24 суток; ----->
- Лейкоциты – несколько суток;
- Эритроциты – 3-4 мес.;

Стволовые клетки
б.Недифференцированные клетки по строению
сходны с эмбриональными. После деления
одна из дочерних клеток остается стволовой,
а вторая - дифференцируется.
е Такой механизм позволяет обновлять
структуры и сохранять запас стволовых клеток клеток в течение всей жизни организма.

Жизненный цикл клетки
1 - рост, дифференцировка, функционирование
(выход из цикла) ЖЦ = G0 (клетки стабильной популяции и дифферен-цированные клетки обновляющейся популяции)
2 - рост, дифференцировка, функ- ционирование (временный выход из цикла);
возможно деление (возврат в цикл);
ЖЦ = Gо + МЦ ( клетки растущей популяции )
3 - постоянно в цикле ЖЦ = МЦ
(стволовые клетки , клетки злокачественной опухоли)
2временный)

Жизненный цикл клетки
Сразу после «рождения» клетка строит свои структуры,
растет, затем дифференцируется и выполняет свои
функции, т.е. работает на организм.
Это период - G0
-клетки стабильной популяции - ЖЦ = G0
-клетки растущей популяции- G0 составляет большую часть ЖЦ
-дифференцированные клетки обновляющейся популяции всю
свою короткую жизнь проводят в G0

Митотический цикл
Клетки, способные делиться, в какой-то момент могут вступить в новый этап ЖЦ - подготовку к делению и в само деление. Этот этап ЖЦ называется митотический цикл – МЦ
МЦ = G1 + S + G2 + деление
МЦ имеется в ЖЦ клеток растущей популяции;
- стволовые клетки обновляющейся популяции,
выходя из стадии покоя, сразу вступают в МЦ,
т.е. их ЖЦ = МЦ;

Жизненный цикл клетки
ЖЦ клеток разных популяций различен.
стабильная - ЖЦ = G0 растущая - ЖЦ= G0 + G1+ S+ G2 + М
т.е. G0 + МЦ
обновляющаяся:
- дифференцированные клетки - ЖЦ = G0
- стволовые клетки – ЖЦ = МЦ

Подготовка к делению
G1 – клетка выходит из G0, меняет свой метаболизм, идет активный синтез белков, но, в основном, необходимых для деления; снижается дифференцировка клетки; накапливаются Т-нуклеотиды; формула клетки – 2n4с;
S - главное событие – репликация ДНК; формула клетки - 2n4с;
продолжаются синтетические процессы;
реплицируются центриоли.
G2- снижаются синтетические процессы;
накапливается энергия в виде молекул АТФ.

Способы репродукции клеток
Митоз - универсальный способ деления соматических клеток.
Результат - увеличение количества идентичных клеток.
Мейоз - деление, присущее клеткам-предшественникам
гамет. Результат- образование гаплоидных, генетически
разнородных зрелых половых клеток ( гамет).
Амитоз - простое, прямое деление, происходящее иногда в
соматических клетках. Результат- образование двуядер-
ных (многоядерных) клеток. Если образуются дочерние
клетки, то они генетически неполноценны.

митоз
Митоз – деление соматических клеток, результатом которого является увеличение количества
генетически идентичных клеток.
Митоз протекает в несколько фаз, которые определяют главное - генетический материал между дочерними клетками распределяется поровну.
2n2c
исходная клетка дочерние
2n 2c 2n2c 2п2с клетки

Митоз
Общая схема митоза--->
Верхний ряд – стадии профазы;
Средний ряд – прометафаза,
слева направо метафаза,
анафаза;
Нижний ряд - стадии телофазы
Митоз в растительных клетках
(корешок лука) ---->

Фазы митоза
Профаза - спирализация хромосом, исчезновение ядрышка, фрагментация ядерной оболочки;
Метафаза- хромосомы - по экватору клетки;
построен митотический аппарат;
Анафаза - хроматиды каждой хромосомы
расходятся к полюсам клетки;
Телофаза - формируются ядра дочерних
клеток, разделяется цитоплазма, образуются а) б)
оболочки клеток (а)-растительная клетка;
(б)-животная клетка;

Мейоз
Мейоз - сложное деление, характерное для недифферен-
цированных клеток гонад. Два последовательных деления.
В процессе мейоза происходят особые процессы:
перекомбинация генетического материала, в результате
чего дочерние клетки (гаметы) генетически неоднородны;
гаплоидизация дочерних клеток;
исходная клетка -2n2с – дочерние - nс;

Мейоз
Каждое деление мейоза состоит из таких же фаз, как и при митозе. Все отличия связаны с мейозом I :
Кроссинговер (обмен участками хроматид
гомологичных хромосом). ------>
2. В анафазе к полюсам клетки расходятся целые
хромосомы, а не хроматиды.
В результате - в телофазе I образуются 2 дочерние
клетки n2с различные по сочетанию аллелей;
После мейоза II образуются клетки n c неоднородные по генотипическому составу ( в анафазе I и II хромосомы и хроматиды расходятся к полюсам независимо и сочетаются случайно).
Возникает комбинативная изменчивость.

Амитоз
Особенности амитоза:
- подготовки к делению нет;
- ядро делится на 2 и более частей;
- генетический материал между до-
черними ядрами распределяется
случайно, неравномерно;
- цитотомия чаще не происходит;
- образуются двуядерные или
многоядерные клетки;

Амитоз. Значение.
Амитоз чаще наблюдается в клетках внутренних органов, под-вергающихся механическому воздействию (слизистая оболочка мочевого пузыря) или в клетках органов с напряженным метабо-лизмом (печень,поджелудочная железа).
Значение амитоза:
в двуядерных и многоядерных клетках общая площадь контакта между ядерным материалом и цитоплазмой увеличивается. Это приводит к усилению ядерно-плазматического обмена, повыше-нию функциональной активности клетки и большей устойчиво-сти к воздействию неблагоприятных факторов.
- Клетки, прошедшие через амитоз, теряют способность к митотическому делению и воспроизведению.

Виды амитоза.
По морфо-функциональным параметрам можно выделить
три вида амитоза:
1. реактивный (фактор --> 2-яд.клетка --> устойчивость)
2. дегенеративный ( сильный фактор ----> фрагментация
ядра ---> многоядерная клетка---- >гибель)
3. генеративный - исходная клетка 4n и более
(фактор---> 2 и более ядер (клеток), генетически
полноценных --–> высокая функциональная активность)

Апоптоз
Апоптоз – это процесс самоуничтожения клеток, от которых организм хочет по разным причинам избавиться.
Механизмы апоптоза включаются и работают под контролем системы СDС ( сell division cycle), в которую входит более 100 генов, регулирующих клеточный цикл.
Значение апоптоза - не допустить репродукцию
нежелательных клеток и удалить их из организма.
Путем апоптоза удаляются клетки, утратившие свое значение в эмбриогенезе, клетки органов, подвергающихся инволюции в онтогенезе, мутировавшие клетки, злокачественно трансфор- мированные клетки и др.

Апоптоз. Цитоморфология.
При апоптозе в клетке происходят характерные изменения:
- уплотнение гиалоплазмы;
- конденсация и деградация хроматина;
- кариопикноз и кариорексис;
- фрагментация клетки с образованием апоптозных телец
(окруженных мембраной клеточных структур).
Апоптозные тельца - маркеры апоптоза.

Организация хроматина
Хроматин – интерфазное состояние хромосом: это совокупность молекул ДНК, мРНК, белков ( гистонов, РНК-полимеразы, нуклеоплазмина, HMG,др.), ионов Fe, Cu, Zn и др.
Молекулы ДНК, соединяясь с гистонами, формируют нитевидные структуры различной компактности. В G0 большая часть хроматина активна, деконден-сирована, на разных участках его идут процессы транскрипции.
В процессе подготовки к делению компактность хроматина увеличивается, активность его снижается до минимума. Максимальная компактизациия достигается к началу деления клетки, формируются хромосомы, которые путем спирализации все более уплотняются и укорачиваются -
хромосомный уровень
В конце деления в молодых клетках происходит обратный процесс деспи-рализации хромосом и деконденсации хроматина до самого активного - нуклеосомного.

Уровни организации хроматина
1. ДНК нуклеосома
2. нуклеосомный
3. нуклеомерный нуклеосома
4. хромомерный
5. хромонемный
6. хроматидный
7. хромосомный
Строение нуклеосомы –(самый активный уровень) 8 молекул гистонов образуют сердцевину, которую обвивает ДНК , делая 1,75 оборота;

Эндорепродукция
Эндорепродукция –это увеличение количества генетического материала в клетке.
Виды : 1) эндомитоз и 2) политения
1.Эндомитоз. При нарушении нормального течения митоза (сохранение ядерной оболочки, нарушение расхождения хроматид к полюсам);
Результат - образование клетки с удвоенным набором хромо-сом. Количество клеток не увеличивается;
исходная клетка - 2п2с – образовавшаяся - 4п4с
Значение – повышение функциональной активности;

Эндорепродукция
2. Политения - образование многонитчатых хромосом (политенных) в результате многократной репликации на одной и той же молекуле ДНК.
Результат – гигантские интерфазные хромосомы, видимые в световой микроскоп. Они активны и участки транскрипции отчетливо видны как
пуфы (утолщения) или кольца Бальбиани.
Значение: - биологическое - резкая интенсификация
синтеза определенного белка;
- научное - цитологические
генетические карты.