Hromosomu uzbūve un funkcijas. Reprodukcija organiskajā pasaulē. Dzimumšūnu struktūra.

Hromosomas- šūnu struktūras, kas glabā un pārraida iedzimtu informāciju. Hromosoma sastāv no DNS un olbaltumvielām. Ar DNS saistīto proteīnu komplekss veido hromatīnu. Olbaltumvielām ir svarīga loma DNS molekulu iesaiņošanā kodolā.

Hromosomās esošā DNS ir iepakota tā, lai tā ietilptu kodolā, kura diametrs parasti nepārsniedz 5 mikronus (5-10 -4 cm). DNS iepakojums iegūst cilpas struktūras izskatu, kas līdzinās abinieku lampas hromosomām vai kukaiņu politēna hromosomām. Cilpas uztur proteīni, kas atpazīst specifiskas nukleotīdu sekvences un apvieno tās. Hromosomas struktūru vislabāk var redzēt mitozes metafāzē.

Hromosoma ir stieņa formas struktūra un sastāv no diviem māsas hromatīdiem, kurus primārās sašaurināšanās reģionā notur centromērs. Katrs hromatīds sastāv no hromatīna cilpām. Hromatīns nereplicējas. Tiek replicēta tikai DNS.

Rīsi. 14. Hromosomu struktūra un replikācija

Kad sākas DNS replikācija, RNS sintēze apstājas. Hromosomas var būt divos stāvokļos: kondensētas (neaktīvas) un dekondensētas (aktīvas).

Organisma diploīdu hromosomu kopumu sauc par kariotipu. Mūsdienu pētījumu metodes ļauj identificēt katru kariotipa hromosomu. Lai to izdarītu, jāņem vērā mikroskopā redzamo gaišo un tumšo joslu sadalījums (mainīgi AT un GC pāri) hromosomās, kas apstrādātas ar īpašām krāsvielām. Dažādu sugu pārstāvju hromosomām ir šķērseniskas svītras. Radniecīgām sugām, piemēram, cilvēkiem un šimpanzēm, hromosomās ir ļoti līdzīgi mainīgu joslu modeļi.

Katram organisma veidam ir nemainīgs hromosomu skaits, forma un sastāvs. Cilvēka kariotipa sastāvā ir 46 hromosomas – 44 autosomas un 2 dzimumhromosomas. Tēviņi ir heterogamētiski (XY) un mātītes ir homogamētiski (XX). Y hromosoma atšķiras no X hromosomas ar dažu alēļu (piemēram, asins recēšanas alēles) trūkumu. Viena un tā paša pāra hromosomas sauc par homologām. Homologās hromosomas identiskos lokos satur alēlos gēnus.

1.14. Reprodukcija organiskajā pasaulē

Pavairošana- tā ir noteiktas sugas ģenētiski līdzīgu indivīdu pavairošana, nodrošinot dzīvības nepārtrauktību un nepārtrauktību.

Aseksuāla reprodukcija veic šādos veidos:

vienkārša sadalīšana divās vai vairākās šūnās vienlaikus (baktērijas, vienšūņi);
veģetatīvi (stādi, koelenterāti);
daudzšūnu ķermeņa sadalīšana uz pusēm ar sekojošu atjaunošanos (zvaigzne, hidra);
buding (baktērijas, coelenterates);
strīdu veidošanās.

Aseksuāla vairošanās parasti nodrošina ģenētiski viendabīgu pēcnācēju skaita pieaugumu. Bet, ja sporu kodolus ražo mejoze, pēcnācēji no aseksuālās reprodukcijas būs ģenētiski atšķirīgi.

Seksuālā reprodukcija- process, kurā tiek apvienota ģenētiskā informācija no diviem indivīdiem.

Dažādu dzimumu indivīdi veido gametas. Mātītes ražo olas, tēviņi ražo spermu, un hermafrodīti ražo gan olas, gan spermu. Un dažās aļģēs saplūst divas identiskas dzimumšūnas.

Kad haploīdās gametas saplūst, notiek apaugļošanās un veidojas diploīds zigota.

Zigota attīstās par jaunu indivīdu.

Viss iepriekš minētais attiecas tikai uz eikariotiem. Prokariotiem ir arī seksuāls process, taču tas notiek atšķirīgi.

Tādējādi seksuālās vairošanās laikā tiek sajaukti divu dažādu vienas sugas indivīdu genomi. Pēcnācējiem ir jaunas ģenētiskas kombinācijas, kas tos atšķir no vecākiem un viens no otra.

Viens no seksuālās vairošanās veidiem ir partenoģenēze jeb indivīdu attīstība no neapaugļotas olšūnas (laptis, bišu trani utt.).

Dzimumšūnu struktūra

Olšūnas- apaļas, salīdzinoši lielas, nekustīgas šūnas. Izmēri - no 100 mikroniem līdz vairākiem centimetriem diametrā. Tie satur visas eikariotu šūnai raksturīgās organellas, kā arī rezerves barības vielu iekļaušanu dzeltenuma formā. Olšūna ir pārklāta ar olu membrānu, kas sastāv galvenokārt no glikoproteīniem.

Rīsi. 15. Putna olas uzbūve: 1 - chalaza; 2 - apvalks; 3 - gaisa kamera; 4 - ārējā apakščaulas membrāna; 5 - šķidrs proteīns; 6 - blīvs proteīns; 7 - dīgļu disks; 8 - gaišs dzeltenums; 9 - tumšs dzeltenums.

Sūnām un papardēm olas attīstās arhegonijā, ziedošajos augos olšūnās, kas atrodas zieda olnīcā.

Oocīti ir sadalīti šādi:

izolecitāls - dzeltenums ir vienmērīgi sadalīts un tā ir maz (tārpiem, mīkstmiešiem);
alecitāls - gandrīz bez dzeltenuma (zīdītāji);
telolecitāls - satur daudz dzeltenuma (zivis, putni);
polilecitāls - satur ievērojamu daudzumu dzeltenuma.

Ooģenēze ir olu veidošanās mātītēm.

Reprodukcijas zonā atrodas oogonia - primārās dzimumšūnas, kas vairojas mitozes ceļā.

No oogonijas pēc pirmās meiotiskās dalīšanās veidojas pirmās kārtas oocīti.

Pēc otrās meiotiskās dalīšanās veidojas otrās kārtas oocīti, no kuriem veidojas viena olšūna un trīs vadošie ķermeņi, kas pēc tam iet bojā.

Sperma- mazas, mobilas šūnas. Viņiem ir galva, kakls un aste.

Galvas priekšējā daļā ir akrosomāls aparāts - Golgi aparāta analogs. Tas satur enzīmu (hialuronidāzi), kas apaugļošanas laikā izšķīdina olšūnas membrānu. Kaklā ir centrioli un mitohondriji. Flagella veidojas no mikrotubuliem. Apaugļošanas laikā olšūnā nonāk tikai spermas kodols un centrioli. Mitohondriji un citas organellas paliek ārpusē. Tāpēc citoplazmas mantojums cilvēkiem tiek pārnests tikai caur sieviešu līniju.

Seksuāli vairojošos dzīvnieku un augu dzimumšūnas veidojas procesā, ko sauc par gametoģenēzi.