Биология развития и размножения

Вопросы к экзамену по биологии размножения и развития 2022

Методы исследований используемые в БРР

Наблюдение (например, в скорлупе яиц проделывается окошечко, закрывается прозрачной пластинкой, через которую видно, что происходит внутри яйца)

фиксированные срезы (позволяют анализировать тканевые и внутриклеточные изменения в динамике развития частей зародыша)

микрохирургия (снятие оболочек яиц животных, пересадку частей одного зародыша другому и др. Данные методы используются также для изучения последствий разрушения (например, с помощью лазерного луча) частей зародыша или его отдельных клеток)

эксплантация (иссечение небольшого участка зародыша и выращивание его на искусственной среде)

трансплантация (клонирование)

ЭКО (у женской особи извлекается яйцеклетка, помещается в пробирку, оплодотворяется, после чего через несколько делений зиготы, на стадии нескольких бластомеров подсаживается в матку самки.)

Теория преформизма.

Преформисты считали, что в половых клетках (овисты-яйцеклетках, анималисты-в сперматозоидах) заложен изначально план строения организма. Он только растет, а н образует новые части. Антоним – эпигенез.

Теория Эпигенеза

Все органы и структурные элементы живых организмов формируются внутри зародыша постепенно, под влиянием условий окружающей и внутренней среды организма.

Основатель – Аристотель, доказал Вольф. Части постепенно формируются и видоизменяются.

Бесполое размножение (особенности, характеристика).

это один из способов размножения, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток – гамет.

Виды:

–Митоз – простое деление

–Шизогония - множественное бесполое размножение простейших (споровиков, фораминифер) и некоторых водорослей, при котором организм становится многоядерным и распадается на множество одноядерных клеток – мерозоитов.

–Споры - образуются путем митоза, при прорастании они воспроизводят материнский организм.

–Вегетативное - образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи.

–Почкование - тип бесполого размножения животных и растений, при котором дочерние особи формируются из выростов тела материнского организма.

–Стробиляция - один из видов бесполого размножения, при котором новые особи образуются через перегруппировку тела особи-родителя.

Половое размножение (предпосылки).

Появилось примерно 540 млн лет назад (протерозой).

Важно для появления большего генетического разнообразия => приспособленности к изменяющимся условиям среды.

Процесс у большинства эукариот, связанный с развитием новых организмов из половых клеток. Может случаться как при участии двух разнополых организмов, так и одного (партеногенез).

Особенности формирования женских и мужских половых гамет Овогенез – процесс формирования женских половых клеток,

происходит в 3 стадии (размножение, рост, созревание).

Период размножения: оогонии метотически делятся. У млекопитающих происходит в период эмбрионального развития самки.

Период роста: ооциты первого порядка теряют способность к митотическому делению и вступают в профазу 1 мейоза. В этот период осуществляется рост половых клеток: стадия малого роста (объём ядра и цитоплазмы увеличивается пропорционально и незначительно. При этом ядерно-цитоплазматическое отношение не нарушается); стадия большого роста (объём цитоплазмы ооцита может увеличиться в десятки тысяч раз, в то время как объём ядра увеличивается незначительно. Таким образом, ядерноцитоплазматическое отношение сильно уменьшается. На этой стадии в ооците I порядка образуется желток).

Период созревания. Созревание ооцита — это процесс последовательного прохождения двух делений мейоза: редукционного (уменьшение числа хромосом) и эквационного (хроматиды расходятся по сестринским клеткам).

Сперматогенез – образование мужских половых клеток, проходит в 4 стадии

размножение, рост, созревание, формирование.

Фаза размножения (митотическое деление, сперматогони), роста (рост клетки и удвоение ДНК, образуются сперматоциты 1 порядка), созревания (мейоз, сперматоциты второго порядка, сперматиды), формирования (отрастание органелл движения, сперматозоиды).

Сперматогонии – сперматоцит 1 порядка – сперматоциты 2 порядка – сперматиды – сперматозоиды.

Разное количество получается в конце: из одной диплоидной клетки получается 4 сперматозоида у самцов и 1 яйцеклетка + 3 редукционных тельца у самок.

Эмбриональное развитие млекопитающих.

Яйцеклетка олиголицетальная (маложелтковая), изолицетальная (равномерное распределение желтка по всей цитоплазме), полное неравномерное деление.

Матка, у большинства есть плацента.

Гаструляция: ранняя – экто и энтодерма; поздняя – мезодерма (миграцией клеток из экто и энтодермы).

Вклад Вольфа и Бэра в развитие эмбриологии.

Вольф доказал эпигенез (показал развитие нервной трубки и кишечника). Бэр закон зародышевого сходства (эмбрионы животных одного типа

похожи, постепенно приобретают признаки семейства, рода и вида).

Основоположники экспериментальной и аналитической эмбриологии.

Вильгельм Ру и Вильгельм Гис: детерминирующие развитие факторы могут быть внутренними и внешними, а Гис доказал важность действия физики/химии/механики на эмбриогенез. Ру так же иглой жег один из двух бластомеров.

Ганс Дриш отделял друг от друга 2 бластомера и получал 2 организма.

Вклад советских ученых в эмбриологию.

Заваровский: придавал значение гормональному и гуморальному механизму регуляции эмбриогенеза. Экспериментально вызвал многоплодность у овец с помощью гормона.

Филатов: Обосновал сравнительно-морфологический экспериментальный метод. Основал школу эмбриологов-экспериментаторов. Обосновал комплексность развития, взаимосвязанность действия индуктора и мишени в развитии.

Гипотезы пангенезиса и идиоплазмы

Пангенезис – все клетки организма отделяют геммулы, которые попадают в половые органы и формируют половые клетки. По Фризу – во всех клетках есть пангены, определяющие развитие.

Идиоплазма – в ядре есть субстанция – идиоплазма, которой поровну в половых клетках и они обе учувствуют в формировании организма.

Эволюция взглядов на проблемы наследственности.

Сначала преформисты, потом эпигенетики. Потом пангенезис и идиоплазма. Потом Мендель с мутагенезом и наследственностью (интерес к ней возрос в начале 20 века).

Исследования ученых-генетиков в области эмбриологии.

Мендель с мутагенезом, Бетсон вводит понятие генетика, Иогансен – ген. Вильсон – индивидуальность развития каждого организма, Закон постоянства числа хромосом у одного вида организмов + зигота и соматические клетки содержат материал отцовских и материнских хромосом.

Бовери рассматривал днк как нить, которая продольно расщепляется и отходит по половине в дочерний организм.

Томас Морган – передача информации = передача генов

Типы яйцеклеток.

По количеству желтка:

1.Алецитальные (безжелтковые) – у видов, развитие которых протекает с метаморфозами и эмбриональный период очень короткий или у некоторых паразитарных червей.

2.Олиголецитальные (маложелтковые) – у видов развивающихся вне организма матери в относительно благоприятной водной среде, эмбриональный период относительно короткий (губки, иглокожие, круглоротые, ланцетник). А также у видов с внутриутробным развитием, зародыши которых питаются за счет матери (млекопитающие).

3.Мезолецитальные (среднее количество желтка) – развитие вне организма матери в водной среде (рыбы, земноводные), и у сумчатых млекопитающих.

4.Полилецитальные (многожелтковые) – развитие идет вне организма матери, причем на суше (птицы, пресмыкающиеся, яйцекладущие млекопитающие).

По распределению:

1) Изолецитальные – равномерное распределение желтка по всей цитоплазме. Бывают первично изолецитальные (у ланцетника) и вторично изолецитальные (у плацентарных млекопитающих)

2)Телолецитальные – желток распределяется по цитоплазме неравномерно, полярно. На вегетативном полюсе располагается желток, на анимальном – ядро и органоиды. Бывают умеренно телолецитальные – полярность выражена умеренно, нерезко (у земноводных) и резко телолецитальные – полярность ярко выражена (у птиц)

3)Центролецитальные – желток в виде узкого пояска сосредоточен вокруг ядра (у насекомых)

Характеристика оболочек яйцекетки.

I (первичную) – собственная оболочка (оолемма);

II (вторичную, хорион) – продукт деятельности самой яйцеклетки и соседних вспомогательных клеток (например, фолликулярных);

III (третичную) – имеется у видов развивающихся вне организма матери на суше, и является продуктом деятельности слизистой оболочки яйцевыводящих путей.

Первичная – вырабатывается самой яйцеклеткой. =желточная мембрана = оолема

Вторичная – вырабатывается фоликулярными клетками и самой клеткой, покрывают поверхность яйцеклетки

Третичная – Вырабатывается эпителием яйцевода (скорлупа).

Перечислите и опишите основные этапы эмбриогенеза.

1.Оплодотворение,

2.Дробление (Полное дробление – голобластическое – в дроблении участвуют все участки зародыша. Это деление может быть: равномерным (правильная прогрессия) и неравномерным (неправильная прогрессия).

Неполное дробление (частичное) – меробластическое – дробление идет только на анимальном полюсе, вегетативный полюс перегружен желтком и в дроблении не участвует. Это дробление может быть: поверхностное (дробится поверхностная часть зиготы), дискоидальное (дробится небольшой участок зиготы))

3.Гаструляция (По времени гаструляция делится на 2 фазы: раннюю и позднюю. В ранней фазе происходит образование внешнего (эктодермы) и

внутреннего (энтодермы) зародышевых листков. Поздняя фаза заключается в формировании мезодермы (среднего зародышевого листка). В период между 1

и2 фазами гаструляции появляются и быстро дифференцируются ткани, предназначенные для установления связи между матерью и плодом для питания плода - провизорные органы (развиваются в процессе эмбриогенеза вне тела зародыша и обеспечивают его рост и развитие).

4.Гистогенез

5.Органогенез

6.Систематогенез

Механизм оплодотворения;

фазы:

-сближение (хемо и реотаксис, перистальтика маточных труб, мерцательные движения ресничек, разность потенциалов яйцеклетки и сперматозоида)

-проникновение (меноспермия, полиспермия, разрушение лучистого венца, усиление процессов внуреннего обмена).

- Мужской и женский пронуклеусы и их слияние (сближение, метафаза, образование единой материнской звезды, с удвоением числа хромосом, слияние ядер -> кариокинез.

Метаболические изменения в яйце после оплодотворения, механизм быстрого блока.

Увеличивается вязкость цитоплазмы и ее проницаемость Перемещается/расслаивается ооплазма, что определяет ориентацию

частей зародыша Меняется обмен аминокислот, увеличивется содержание свободных

аминокислот Усиливается обмен веществ

Возрастает фосфатный обмен, калийный и кальциевый Возрастает активность ферментов Рибосомы объединяются в полисомы Активизируетсясинтез белков и иРНК

Быстрый блок – механизм, предотвращающий проникновения в яйцеклетку более одного спермия. Механизм заключается в волнообразном изменении потенциала мембраны яйца. происходит деполяризация и яйцо больше не узнается сперматозоидами.

Типы дробления зиготы.

По расположению клеток:

-Радиальное – когда верхний ряд бластомеров располагается точно над нижним рядом (кишечнополостные, иглокожие, низшие хордовые);

-Спиральное – когда верхний ряд бластомеров располагается между клетками нижнего ряда (большинство червей, моллюски);

-Двусимметричное (билатеральное)– когда делящиеся клетки располагаются симметрично по бокам от исходного бластомера (круглые черви, асцидии);

-Анархическое – отсутствие закономерности в расположении бластомеров у организмов одного вида.

По количеству и распределению желтка:

-Полное=голобластическое: – в дроблении участвуют все участки зародыша. Это деление может быть: равномерным (правильная прогрессия) и неравномерным (неправильная прогрессия).

-Неполное дробление идет только на анимальном полюсе, вегетативный полюс перегружен желтком и в дроблении не участвует. Это дробление может быть: поверхностное (дробится поверхностная часть зиготы), дискоидальное (дробится небольшой участок зиготы).

Типы бластул и их строение.

1. Бластулы, имеющие бластоцель:

целобластула – типичная бластула, бластодерма состоит из одного слоя бластомеров; бластоцель располагается в центре (ланцетник);

амфибластула – бластодерма на вегетативном полюсе состоит из нескольких рядов клеток; бластоцель смещена к анимальному полюсу (круглоротые, хрящевые рыбы, земноводные);

дискобластула – бластоцель в виде узкой щели располагается под клетками бластодермы, образующей зародышевый щиток (костистые рыбы, пресмыкающиеся, птицы).

2. Бластулы, не имеющие бластоцель:

морула (morula – ягода шелковицы) – шаровидный зародыш, похож на ягоду шелковицы (плацентарные млекопитающие);

стерробластула (sterros – плотный) – крупные бластомеры глубоко заходят в полость бластоцели и заполняют ее (некоторые членистоногие);

перибластула – бластомеры располагаются по периферии недробящегося желтка (некоторые насекомые);

плакула – бластула в виде пластинки, раздробленной с двух сторон (дождевые черви).

Развитие зародыша на стадии гаструлы.

Появляется второй зародышевый листок (энтодерма) за счет разных типов гаструляции:

-Иммиграция (вселение) – происходит перемещение клеток бластодермы в бластоцель, где они оседают на внутренней поверхности и образуют энтодерму, а наружные клетки образуют эктодерму. При этом формируется гастральная полость – гастроцель – полость первичной кишки (кишечнополостные).

-Инвагинация (впячивание) – бластодерма на вегетативном полюсе прогибается внутрь бластоцели и достигает клеток анимального полюса. При этом образуется гастроцель, которая сообщается с внешней средой отверстием

–бластопором – первичным ртом.

-Эпиболия (обрастание) – на анимальном полюсе бластулы клетки делятся быстрее и наползают на крупные клетки вегетативного полюса. Из клеток анимального полюса образуется эктодерма, а из клеток вегетативного полюса – энтодерма. Такой тип гаструляции характерен для животных, у которых яйцеклетка содержит повышенное количество желтка (круглоротые, земноводные).

-Деламинация (расслоение) – клетки бластодермы делятся, дочерние клетки перемещаются в бластоцель, образуя энтодерму, а наружные клетки образуют эктодерму. При этом бластопор не формируется, поэтому гастроцель не сообщается с внешней средой. Такой тип гаструляции характерен