Struktura a funkce chromozomů. Reprodukce v organickém světě. Struktura zárodečných buněk.

Chromozomy- buněčné struktury, které uchovávají a přenášejí dědičnou informaci. Chromozom se skládá z DNA a proteinu. Komplex proteinů vázaných na DNA tvoří chromatin. Proteiny hrají důležitou roli při balení molekul DNA v jádře.

DNA v chromozomech je zabalena tak, že se vejde do jádra, jehož průměr obvykle nepřesahuje 5 mikronů (5-10 -4 cm). Balení DNA nabývá vzhledu smyčkové struktury, podobné chromozomům štětců obojživelníků nebo polytenovým chromozomům hmyzu. Smyčky jsou udržovány proteiny, které rozpoznávají specifické nukleotidové sekvence a spojují je dohromady. Struktura chromozomu je nejlépe vidět v metafázi mitózy.

Chromozom je tyčinkovitá struktura a skládá se ze dvou sesterských chromatid, které jsou drženy centromerou v oblasti primární konstrikce. Každá chromatid se skládá z chromatinových smyček. Chromatin se nereplikuje. Replikuje se pouze DNA.

Rýže. 14. Struktura a replikace chromozomů

Když začne replikace DNA, syntéza RNA se zastaví. Chromozomy mohou být ve dvou stavech: kondenzované (neaktivní) a dekondenzované (aktivní).

Diploidní soubor chromozomů organismu se nazývá karyotyp. Moderní výzkumné metody umožňují identifikovat každý chromozom v karyotypu. K tomu je třeba vzít v úvahu distribuci světlých a tmavých pásů viditelných pod mikroskopem (střídající se páry AT a GC) v chromozomech ošetřených speciálními barvivy. Chromozomy zástupců různých druhů mají příčné pruhování. Příbuzné druhy, jako jsou lidé a šimpanzi, mají ve svých chromozomech velmi podobné vzory střídajících se pásů.

Každý typ organismu má konstantní počet, tvar a složení chromozomů. V lidském karyotypu je 46 chromozomů – 44 autozomů a 2 pohlavní chromozomy. Muži jsou heterogametičtí (XY) a ženy jsou homogametické (XX). Chromozom Y se liší od chromozomu X nepřítomností některých alel (například alely srážení krve). Chromozomy stejného páru se nazývají homologní. Homologní chromozomy na identických lokusech nesou alelické geny.

1.14. Reprodukce v organickém světě

Reprodukce- jedná se o rozmnožování geneticky podobných jedinců daného druhu, zajišťující kontinuitu a kontinuitu života.

Nepohlavní rozmnožování provádí následujícími způsoby:

jednoduché dělení na dvě nebo více buněk najednou (bakterie, prvoci);
vegetativně (rostliny, koelenteráty);
rozdělení mnohobuněčného těla na polovinu s následnou regenerací (hvězdice, hydra);
pučení (bakterie, koelenteráty);
vytváření sporů.

Nepohlavní rozmnožování obvykle zajišťuje nárůst počtu geneticky homogenních potomků. Ale když jsou jádra spór produkována meiózou, potomstvo z nepohlavní reprodukce bude geneticky odlišné.

Pohlavní rozmnožování- proces, při kterém se spojuje genetická informace od dvou jedinců.

Jedinci různého pohlaví tvoří gamety. Samice produkují vajíčka, samci produkují spermie a hermafroditi produkují vajíčka i spermie. A u některých řas se spojí dvě identické pohlavní buňky.

Když haploidní gamety splynou, dojde k oplození a vznikne diploidní zygota.

Zygota se vyvine v nového jedince.

Vše výše uvedené platí pouze pro eukaryota. Prokaryota mají také sexuální proces, ale probíhá jinak.

Při pohlavním rozmnožování se tedy mísí genomy dvou různých jedinců stejného druhu. Potomci nesou nové genetické kombinace, které je odlišují od rodičů i od sebe navzájem.

Jedním z typů pohlavního rozmnožování je partenogeneze neboli vývoj jedinců z neoplozeného vajíčka (mšice, trubci včel atd.).

Struktura zárodečných buněk

Vajíčka- kulaté, poměrně velké, nepohyblivé buňky. Rozměry - od 100 mikronů do několika centimetrů v průměru. Obsahují všechny organely charakteristické pro eukaryotickou buňku a také zahrnutí rezervních živin ve formě žloutku. Vaječná buňka je pokryta vaječnou membránou, skládající se převážně z glykoproteinů.

Rýže. 15. Struktura ptačího vejce: 1 - chalaza; 2 - plášť; 3 - vzduchová komora; 4 - vnější podplášťová membrána; 5 - tekutý protein; 6 - hustý protein; 7 - zárodečný disk; 8 - světlý žloutek; 9 - tmavý žloutek.

U mechů a kapradin se vajíčka vyvíjejí v archegonii, u kvetoucích rostlin ve vajíčkách umístěných ve vaječníku květu.

Oocyty se dělí takto:

isolecithal - žloutek je rovnoměrně rozložen a je ho málo (u červů, měkkýšů);
alecithal - téměř bez žloutku (savců);
telolecithal - obsahují hodně žloutku (ryby, ptáci);
polylecithal – obsahují značné množství žloutku.

Oogeneze je tvorba vajíček u samic.

V reprodukční zóně jsou oogonie - primární zárodečné buňky, které se rozmnožují mitózou.

Z oogonie se po prvním meiotickém dělení tvoří oocyty prvního řádu.

Po druhém meiotickém dělení se vytvoří oocyty druhého řádu, ze kterých se vytvoří jedno vajíčko a tři vodící tělíska, která následně odumírají.

Spermie- malé, mobilní buňky. Mají hlavu, krk a ocas.

V přední části hlavy se nachází akrozomální aparát – obdoba Golgiho aparátu. Obsahuje enzym (hyaluronidázu), který během oplodnění rozpouští membránu vajíčka. Krk obsahuje centrioly a mitochondrie. Bičíky jsou tvořeny z mikrotubulů. Během oplodnění se do vajíčka dostávají pouze jádro a centrioly spermie. Mitochondrie a další organely zůstávají venku. Proto se cytoplazmatická dědičnost u lidí přenáší pouze prostřednictvím ženské linie.

Pohlavní buňky pohlavně se rozmnožujících zvířat a rostlin se tvoří prostřednictvím procesu zvaného gametogeneze.