Pohlavní rozmnožování a jeho biologický význam. Pohlavní rozmnožování Jaký je biologický význam rozmnožování organismů

Reprodukce je nezbytnou vlastností života. Kontinuita života na Zemi, trvání existence jakéhokoli druhu živých organismů - rostlin a zvířat - je podporována procesem reprodukce. Pohlavní rozmnožování je biologický proces zaměřený na zvýšení počtu jedinců a zajištění další existence druhu. Poskytuje prudký nárůst variability. V přírodě je rozšířený. Všechna hospodářská zvířata se rozmnožují pohlavně. Při pohlavním rozmnožování je nutné splynutí dvou pohlavních buněk samce a samice – oplodnění. Biologický význam procesu oplodnění spočívá v tom, že při pohlavním rozmnožování se vzniklý nový organismus více přizpůsobuje měnícím se životním podmínkám, neboť v důsledku fúze dvou zárodečných buněk vzniká organismus s dvojí dědičností - tzv. muž a žena, kteří mají různý původ. Při oplození se gamety vzájemně obohacují a zároveň se vyrovnává látková výměna, což dodává nové generaci zvýšenou vitalitu.

4. Přirozená inseminace zvířat. Ruční a kuchařské páření

Přirozená inseminace v genitáliích je komplexem podmíněných a nepodmíněných reflexů, které zajišťují uvolnění spermií z mužského orgánu do ženských genitálií. Pro pohlavní styk je nutný přímý kontakt mezi mužem a ženou. EO- se u domácích zvířat dělí na EO s vaginálně-uterinním typem inseminace u zvířat, pohlavní styk není velký, objem ejakulátu je malý, koncentrace spermií je vysoká, akcesorní pohlavní žlázy produkují malé množství spermie, zvířata s děložním typem inseminace, spermie se dostávají do dělohy samice, Délka pohlavního styku je významná, objem ejakulátu je velký a koncentrace spermií je nízká. Vyskytuje se při pohlavním styku, to znamená při kontaktu mezi samicí a samcem, kdy se objevuje celý komplex pohlavních reflexů charakteristický pro páření. Hlavní metody přirozené inseminace jsou ruční, vaření a volné páření. Ruční páření- páření probíhá pod dohledem servisního personálu. Umožňuje vybrat matky a otce podle plánovaného plánu a v určitém časovém rámci; regulovat sexuální zátěž na výrobce; zabránit výskytu sexuálně infekčních chorob, protože samice a samci jsou před pářením vyšetřeni veterinárním specialistou; přesně zohlednit potomky rodičů. Kufr na vaření Spočívá v tom, že samice v říji a samec jsou umístěni v oddělené místnosti (chránka, základna, kotec, klec) a po určitou dobu ponecháni. Nevýhodou této metody je, že producent inseminuje stejnou samici několikrát.

5. Společné, volné a harémové (chladné) páření

Volné páření– producent je neustále ve stádě (specifické dráždivé pro sexuální funkce samic). Nástup říje (stadium vzrušení) se urychlí, probíhá jasně, odstraní se chybějící teplo a dosáhne se vysokého procenta oplodnění. Nevýhoda: – zaznamenávání inseminací je obtížné; – chovné práce nelze provádět ve velkých stádech; – používá se v chovu masného skotu; na malých farmách Školní páření– používá se ve stádovém chovu koní. Hřebec je držen 24 hodin denně spolu s klisnami na pastvině pod dohledem pastevce, který registruje inseminované matky. Chladné páření – používá se na ovčích farmách. Ovce jsou rozděleny do skupin (tříd) a jsou k nim přiřazeni určití berani. Harémové páření– na každého berana je nasazen určitý počet ovcí odpovídající kvality. Beran se s nimi pase a inseminuje je.

13. Rozmnožování je hlavní vlastností živých tvorů. Nepohlavní a pohlavní rozmnožování. Formy nepohlavní reprodukce. Definice, podstata, biologický význam.

Reprodukce je nedílnou součástí živých bytostí. Existence organismu je přípravou na splnění hlavního biologického úkolu – účasti na reprodukci.

Reprodukce (reprodukce, sebereprodukce) se týká schopnosti organismů reprodukovat svůj vlastní druh.

Biologická role reprodukce: zajišťuje výměnu generací; s jeho pomocí jsou v průběhu času zachovány biologické druhy a život jako takový; vnitrodruhová variabilita je zachována; problémy se zvyšováním počtu jedinců jsou vyřešeny.

Existují 2 způsoby rozmnožování: asexuální a sexuální.

Nepohlavní - počátek nového organismu je dán jedním rodičovským organismem, potomek je přesnou genetickou kopií rodiče; Neexistuje žádný sexuální proces, proto nedochází k výměně genetických informací. Neexistují žádné speciální zárodečné buňky, buněčný materiál pro vývoj potomstva je: a) několik somatických buněk mnohobuněčného rodiče; b) celý organismus, jde-li o prvoka. Buněčným mechanismem pro vytvoření potomka je mitóza. Z 1. buňky se vytvoří identické potomstvo - klon. Zdrojem variability klonů jsou náhodné mutace. Z evolučního hlediska taková reprodukce zvyšuje vliv stabilizačního výběru a pomáhá udržovat největší adaptabilitu na málo se měnící podmínky prostředí.

Formy: 1) u jednobuněčných eukaryot: a) binární (dělení 2); b) schizogonie – jediné dělení na mnoho částí; c) pučení - na těle rodiče vzniká potomek, jako výrůstek s následným odštěpením; d) sporogonie – opakované dělení na mnoho částí. 2) u mnohobuněčných organismů: a) vegetativní – části těla nebo skupiny somatických buněk; b) pučení - tvorba pupenů; c) sporulace – tvorba spor ve speciálních strukturách; d) fragmentace - rozpad mnohobuněčného těla na části, které se mění v samostatné jedince.

14. Pohlavní rozmnožování u jednobuněčných a mnohobuněčných organismů. Sexuální proces jako mechanismus výměny dědičných informací v rámci druhu. Morfofyziologické charakteristiky zárodečných buněk.

Základem pohlavního rozmnožování je pohlavní proces, jehož podstata spočívá ve spojení dědičného materiálu pro vývoj potomka genetické informace ze dvou různých zdrojů – rodičů. Představa o sexuálním procesu je dána procesy konjugace nálevníků. Spočívá v dočasném spojení dvou jedinců za účelem výměny (rekombinace) dědičných materiálů, což má za následek výskyt jedinců, kteří jsou geneticky odlišní od mateřských organizací. Následně se rozmnožují nepohlavně.

V určité fázi evoluce v multiklerikálních organizacích se ukázalo, že sexuální proces jako způsob výměny genových informací mezi jedinci v rámci druhu je spojen s reprodukcí.

K provedení pohlavního rozmnožování produkují rodičovští jedinci gamety - buňky specializované na zajištění generativní funkce. Fúze mateřských a otcovských gamet vede ke vzniku zygoty – buňky, která je dceřiným jedincem v nejranějším stadiu vývoje.

Vlastnosti gamet: haploidní; nízká úroveň metabolických procesů; Pouze vajíčko vstupuje do mitózy v případě oplodnění; pouze vejce má ochranný proteinový obal; pouze spermie má buněčné centrum, které se přenáší do vajíčka; spermie je pohyblivá; vajíčko se vyvíjí (v případě oplodnění); Spermie přenáší genetický materiál.

18. Množení rostlin. Význam pohlavního a nepohlavního rozmnožování. Typy sexuálních procesů.

Množení rostlin- soubor procesů vedoucích ke zvýšení počtu jedinců určitého druhu; se vyskytuje v rostlinách nepohlavní, sexuální A vegetativní(asexuální a sexuální reprodukce jsou spojeny do konceptu generativní reprodukce). Předmětem je studium různých aspektů reprodukce reprodukční biologie.

Nepohlavní rozmnožování se od vegetativního rozmnožování liší tím, že při vegetativním rozmnožování je dceřiný jedinec geneticky identický s mateřským ( klon), nutně přijímá fragment mateřského organismu, protože je z něj tvořen; Při asexuálním rozmnožování se to nestane.

Generativní reprodukce je založena na střídání dvou jaderných fází – haploidní a diploidní. Toto střídání je způsobeno dvěma alternativními procesy – oplodněním a redukčním dělením (meiózou). V rostlinách se nazývá haploidní fáze, která produkuje haploidní gamety gametofyt, a diploidní fáze, která tvoří haploidní spory, z nichž se vyvíjejí gametofyty, je sporofyt. Sporofyt a gametofyt se od sebe mohou morfologicky lišit ( heteromorfní životní cyklus) a mít stejnou strukturu ( izomorfní životní cyklus).

Rozdíl mezi sexuální reprodukcí a sexuální reprodukcí spočívá v tom, že v prvním případě se na gametofytu vytvoří jedno embryo sporofytu a ve druhém - několik. Většina rostlin prochází pohlavním rozmnožováním

Nepohlavní rozmnožování rostliny jsou přenášeny haploidními sporami - aplanomeiospory. Tvoří se ve speciálních tělesech - sporangia. U řas jsou ve většině případů sporangia jednobuněčné (pouze u některých řas jsou sporangia mnohobuněčné, ale nediferencované na pletiva).

U vyšších rostlin jsou sporangia mnohobuněčné, jejich buňky jsou diferencované. Plodné buňky tvoří archesporium- sporogenní tkáň, vnější sterilní buňky tvoří ochrannou stěnu. Výstelková vrstva je tvořena vnějšími buňkami archesporia - tapetum, který, rozprostírajíc se, tvoří periplasmodium. Živiny, které obsahuje, se používají k tvorbě spor.

Buňky archesporia, dělení mitózou, dávají vznik sporocyty, které po dělení meiózou tvoří tetrády výtrusů.

Výtrusy jsou pokryty dvou- nebo třívrstvou skořápkou - sporoderm. Výtrusy jsou světlé, bohaté na cytoplazmu, mají velké jádro a proplastidy; rezervními látkami jsou často tuky.

Gametofyty (tloušťky) se vyvíjejí ze spor. Když homosporózní V rostlinách jsou všechny spory stejně velké. Tento jev se nazývá isosporia. Na heterosporie vznikají spory různých velikostí. Větší spory (megaspory) dávají vznik samicím gametofytům a menší (mikrospory) samčí gametofyty; takové rostliny se nazývají heterosporózní.

Sexuální proces v rostlinném světě je extrémně rozmanitý a často velmi složitý, ale v podstatě sestává z fúze dvou pohlavních buněk (gamet) - samčí a samičí.

Gamety vznikají v určitých buňkách nebo orgánech rostlin. V některých případech jsou gamety identické co do velikosti a tvaru a obě mají pohyblivost díky přítomnosti bičíků (izogamie); někdy se od sebe mírně liší velikostí (heterogamie). Ale častěji - u takzvané oogamie - se velikosti gamet ostře liší: samčí gameta, nazývaná spermie, je malá a pohyblivá a samice - vajíčko - je nehybná a velká. Proces fúze gamet se nazývá fertilizace. Gamety mají v jádře jednu sadu chromozomů a v buňce vzniklé po splynutí gamet, která se nazývá zygota, se počet chromozomů zdvojnásobí. Zygota vyklíčí a dá vzniknout nové samostatné rostlině.

K pohlavnímu procesu dochází u rostlin v určité době a v určité fázi svého vývoje, během kterého se rostlina může rozmnožovat i nepohlavně (s tvorbou spor) a vegetativně.

Pohlavní rozmnožování vzniklo ve světě rostlin během procesu evoluce. Bakterie a modrozelené řasy ho zatím nemají. U většiny řas a hub, stejně jako u všech vyšších suchozemských rostlin, je pohlavní proces jasně vyjádřen.

Pohlavní rozmnožování je pro tělo velmi důležité v tom, že díky fúzi otcovských a mateřských buněk vzniká nový organismus. Má větší variabilitu a lépe se přizpůsobuje podmínkám prostředí.

Nejjednodušší proces pohlavního rozmnožování lze pozorovat u jednobuněčných řas, například u Chlamydomonas.

Význam asexuální: první a nejdůležitější věcí je rychlost: asexuální rozmnožování vyžaduje podstatně méně energie, což znamená, že poskytuje více příležitostí, zhruba řečeno, na 1 J vynaložené energie. Důsledkem toho prvního je, že existuje více šancí na šíření, ale za předpokladu, že genotyp rostliny, která se rozmnožuje nepohlavně, je dostatečně optimální pro místní podmínky. V tomto případě procházejí potomci rostliny jakousi expanzí. Konečně zachování genotypu: pohlavní rozmnožování je odrazovým můstkem pro možnost speciace a nepohlavní rozmnožování je druh konzervace stávajícího genotypu.

Význam sexuálního: Při pohlavním rozmnožování se ve srovnání s vegetativním rozmnožováním dosahuje: 1) vyšší míry rozmnožování, tj. mnohem většího počtu základů nových jedinců; 2) možnost osídlení na mnohem větší vzdálenosti a následně osídlení většího území; 3) přenos semen do jiných podmínek, což umožňuje různé změny pod vlivem nových podmínek a poskytuje tak nový materiál pro přirozený výběr. Ještě důležitější je, že během vegetativního (neboli nepohlavního) množení nová rostlina zcela zdědí všechny vlastnosti mateřské rostliny, včetně stařeckých změn souvisejících s věkem, ke kterým dříve či později dojde u většiny lidí; kromě toho nedostává žádné nové vlastnosti a je schopna žít pouze ve stejných hranicích vnějších podmínek jako mateřská rostlina.

Během pohlavního rozmnožování dochází k úplné obnově, život začíná v plném smyslu znovu a všechny věkové změny rodičů se nepřenášejí na potomky. Navíc, a to je velmi důležité, dochází při pohlavním rozmnožování ke kombinaci více či méně odlišných otcovských a mateřských dědičných sklonů, potomci jsou rozmanitější, s novými kombinacemi otcovských a mateřských vlastností a někdy se zcela novými vlastnostmi. Takto geneticky heterogennější potomstvo má širší rozsah adaptability na vnější podmínky, jednotliví zástupci se mohou sžít v podmínkách, kde by jejich rodiče zemřeli, a celý druh (komplex forem nejblíže sobě) bude vytrvalejší; boj o existenci. Takové pohlavně se rozmnožující druhy byly vítězi v boji o život.

Velký význam pohlavního rozmnožování pro evoluci spočívá v tom

Vlad ustelyomov

Pohlavní rozmnožování je progresivnější forma rozmnožování, v přírodě velmi rozšířená, jak mezi rostlinami, tak mezi zvířaty. Organismy vzniklé při pohlavním rozmnožování se od sebe liší geneticky i povahou jejich adaptability na životní podmínky.

Během pohlavního rozmnožování produkují mateřské a otcovské organismy specializované pohlavní buňky - gamety. Ženské nepohyblivé gamety se nazývají vajíčka, mužské nepohyblivé gamety se nazývají spermie a pohyblivé gamety se nazývají spermie. Tyto zárodečné buňky se spojí a vytvoří zygotu, tedy dojde k oplodnění. Pohlavní buňky mají zpravidla poloviční sadu chromozomů (haploidní), takže když se spojí, obnoví se dvojitá (diploidní) sada a ze zygoty se vyvine nový jedinec. Při pohlavním rozmnožování vzniká potomstvo splynutím haploidních jader. Haploidní jádra vznikají jako výsledek meiotického dělení.

Meióza vede ke snížení genetického materiálu na polovinu, díky čemuž množství genetického materiálu u jedinců daného druhu zůstává konstantní po řadu generací. Během meiózy dochází k několika důležitým procesům: náhodná segregace chromozomů (nezávislá segregace), výměna genetického materiálu mezi homologními chromozomy (crossing). V důsledku těchto procesů vznikají nové kombinace genů. Protože jádro zygoty po oplodnění obsahuje genetický materiál dvou rodičů, zvyšuje to genetickou rozmanitost v rámci druhu. Pokud je podstata a biologický význam pohlavního procesu pro všechny organismy stejný, pak jsou jeho formy velmi rozmanité a závisí na úrovni evolučního vývoje, stanovišti, životním stylu a některých dalších rysech.
Pohlavní rozmnožování má ve srovnání s nepohlavním rozmnožováním velmi velké evoluční výhody. Podstatou pohlavního rozmnožování je spojení v dědičném materiálu potomka genetické informace ze dvou různých zdrojů – rodičů. Hnojení u zvířat může být vnější nebo vnitřní. Fúze vytváří zygotu s dvojitou sadou chromozomů.

V jádře zygoty se všechny chromozomy spárují: v každém páru je jeden z chromozomů otcovský, druhý mateřský. Dceřiný organismus, který se z takové zygoty vyvine, je stejně vybaven dědičnou informací od obou rodičů.

Biologický význam sexuální reprodukce spočívá v tom, že vznikající organismy mohou kombinovat užitečné vlastnosti otce a matky. Takové organismy jsou životaschopnější. Pohlavní rozmnožování hraje důležitou roli ve vývoji organismů.

Jaký je biologický význam sexuální reprodukce?

Alex

V genetické rekombinaci. Nesprávně jste položil otázku o smyslu sexuálního procesu. To je zdrojem kombinační variability pro selekci a zároveň mechanismem pro porovnávání genotypů dvou organismů pro zachování genetické jednoty populace a druhu.

Alexandr Maštakov

Myslím, že se musíte obrátit na učebnice biologie. Smyslem pohlavního rozmnožování je obnova fungujících genů a zablokování genů poškozených mutací. To znamená, že existuje nějaký mechanismus, který je na molekulární úrovni stále schopen „opravit“ škodlivou mutaci, jejíž náprava by při reprodukci stejného pohlaví vyžadovala mnohem více času prostřednictvím darwinovského přírodního výběru. Pohlavní rozmnožování tedy umožňuje především odříznout náhodné a škodlivé mutace genů, avšak nositelům těchto mutací umožňuje přežít.

Sexuální rozmnožování - sekce Vzdělávání, Esence života · Má univerzální charakter, tj. je charakteristické pro Praktické...

· Je svou povahou univerzální, tj. je charakteristický téměř pro všechny živé organismy (je možné, že u organismů, které se nereprodukují pohlavně, je tento proces výzkumníkům jednoduše neznámý, ačkoli skutečně existuje)

· Předpokládá se, že v procesu evoluce pohlavnímu rozmnožování, které existuje více než 3 miliardy let, předcházelo nepohlavní rozmnožování, které vzniklo před pohlavním rozmnožováním.

Biologický význam pohlavního rozmnožování:

1. zvýšení počtu jedinců (sebereprodukce); jedinci mají rekombinované dědičné vlastnosti a vlastnosti dvou rodičů, a proto jsou extrémně různorodí

2. zajištění biologické rozmanitosti, dědičná variabilita jedinců stejného druhu, která poskytuje materiál pro přirozený výběr, progresivní evoluci, adaptační genezi)

· Skládá se ze čtyř hlavních procesů:

1. gametogeneze - tvorba pohlavních buněk (gamet)

2. oplodnění (pohlavní proces) – splynutí gamet a jejich jader a vznik zygoty

3. embryogeneze (fragmentace zygoty, vznik a vývoj embrya)

4. postembryogeneze (růst a vývoj těla v postembryonálním období)

Pohlavní buňky (gamety) )

Gamety - jedná se o zárodečné buňky specializované k provádění reprodukční funkce, jejichž splynutím vzniká zygota, ze které se vyvíjí nový jedinec(ženské reprodukční buňky se nazývají vajíčka; mužské reprodukční buňky se nazývají spermie, spermie, spermie)

· Gamety jsou vysoce diferencované buňky vyznačující se následujícími vlastnostmi:

1. mají v jádrech haploidní sadu chromozomů, která zajišťuje v zygotě obnovu diploidní sady chromozomů typické pro daný druh

2. nízká úroveň metabolických procesů, blízká stavu pozastavené animace

3. změněno vztahy mezi jádrem a plazmatem(poměr objemu jádra k cytoplazmě)

4. nejsou schopny mitotického dělení

· U většiny organismů se reprodukční buňky dělí na mateřské (vajíčka) a otcovské (spermie), které se liší řadou strukturních a funkčních charakteristik ( sexuální dimorfismus)

Vajíčka

Spermie (spermie)

1. Imobilní, nemá speciální orgány aktivního pohybu (u člověka urazí vzdálenost 10 cm do dutiny děložní za 4–7 dní) 2. Jsou velkých rozměrů (velký objem cytoplazmy); u savců má velikost asi 100 - 200 mikronů, největší vejce u žraloka sledě má více než 29 cm 3. Úroveň metabolismu je velmi nízká (blízko pozastavené animace) 4. Mají další skořápky, které plní ochranné funkce a podporovat zavedení ( implantace) embryo do děložní stěny u placentárních živočichů 5. Tvoří a hromadí se v cytoplazmě žloutek a pigmenty ve formě granulí (zásoba živin) 6. Mají mnoho mitochondrií a plastidů (u rostlin) 7. Nemají akrozomy 8 Charakteristický cytoplazmatická segregace – po oplodnění dochází v dosud nerozdrceném vajíčku k přirozené redistribuci cytoplazmy, která určuje směr vývoje tkání embrya 9. Mají polaritu, v důsledku vzniku zvíře A vegetativní póly 10. Mají kulovitý nebo mírně protáhlý tvar 11. Nenesou náboj 12. Tvoří se v malém množství ve srovnání se spermiemi 13. Jsou obklopeny kapalinou, která má kyselé prostředí 14. Tvoří se u živočichů ve vaječnících (u rostlin v archegonii) 15. Mají snížený poměr jádra a plazmy, protože mají velký objem cytoplazmy 16. Schopnost vstoupit do mitotického cyklu se obnoví po oplození 17. Chybí 18. Protoplazma má koloid. stav 19. Málo odolný vůči nepříznivým faktorům prostředí

1. Jsou pohybliví, mají aktivní pohybový aparát v podobě bičíku (u člověka vyvine rychlost až 5 cm/h); rostlinné spermie, dokonce i bez bičíku, jsou také pohyblivé 2. Velmi malé, velmi malé množství cytoplazmy (u lidí - 50 -70 µm, u krokodýla - 20 µm); hlavním úkolem je transport DNA jedince do vajíčka 3. Metabolismus je velmi aktivní 4. Nemají další membrány 5. Netvoří žloutek ani barviva, nemají zásobu živin 6. Rostlinné spermie nemají plastidy 7. Mají akrozomální aparát (akrozom) - upravený Golgiho aparát obsahující enzymy pro rozpouštění membrány vajíčka při oplození 8. Nedochází k cytoplazmatické segregaci 9. Nepolární 10. Mají hlavu (akrozom a jádro) , krk (centriole a spirální vlákno vytvořené z mitochondrií) a ocas (axiální vlákno bičíku 11 Všechny spermie nesou stejný negativní náboj, který jim brání slepit se 12. U zvířat se tvoří kolosální číslo (10 7 10 10 kusů, při každém pohlavním styku u člověka se uvolní 200 milionů) 13. U savců jsou lokalizovány v semenné tekutině, která má zásadité prostředí 14. Tvoří se ve varlatech zvířat (u rostlin v antheridiích) 15 Mají vysoké jaderně-plazmatické poměry díky malému množství cytoplazmy 16. Nevstupují do mitotického cyklu 17. Mají pozitivní chemotaxi (aktivně se pohybují proti proudu tekutiny ve směru vajíčka) 18. Protoplazma hlavy má kapalný krystalický stav 19. Odolnější vůči nepříznivým podmínkám prostředí

v U jednodomých rostlin a hermafroditních zvířat se vajíčka a spermie vyvíjejí ve stejném organismu

Konec práce -

Toto téma patří do sekce:

Esence života

Živá hmota se od neživé hmoty kvalitativně liší svou obrovskou složitostí a vysokou strukturní a funkční uspořádaností na elementární chemické úrovni, tedy chemickými sloučeninami buněčné hmoty.

Pokud potřebujete další materiál k tomuto tématu nebo jste nenašli to, co jste hledali, doporučujeme použít vyhledávání v naší databázi prací:

Co uděláme s přijatým materiálem:

Pokud byl pro vás tento materiál užitečný, můžete si jej uložit na svou stránku na sociálních sítích:

tweet

Všechna témata v této sekci:

Mutační proces a rezerva dědičné variability
· V genofondu populací dochází pod vlivem mutagenních faktorů ke kontinuálnímu mutačnímu procesu · Častěji mutují recesivní alely (kódují fázi méně odolnou vůči působení mutagenních

Frekvence alel a genotypů (genetická struktura populace)
Genetická struktura populace - poměr frekvencí alel (A a a) a genotypů (AA, Aa, aa) v genofondu populace Frekvence alel

Cytoplazmatická dědičnost
· Existují údaje, které jsou z hlediska chromozomální teorie dědičnosti A. Weissmana a T. Morgana nepochopitelné (tedy výhradně jaderná lokalizace genů) · Cytoplazma se podílí na regeneraci

Plazmogeny mitochondrií
· Jedna myotochondrie obsahuje 4 - 5 kruhových molekul DNA o délce asi 15 000 nukleotidových párů · Obsahuje geny pro: - syntézu tRNA, rRNA a ribozomálních proteinů, některé aero enzymy

Plazmidy
· Plazmidy jsou velmi krátké, autonomně se replikující kruhové fragmenty molekul bakteriální DNA, které zajišťují nechromozomální přenos dědičné informace

Variabilita
Variabilita je společná vlastnost všech organismů získávat strukturální a funkční rozdíly od svých předků.

Mutační variabilita
Mutace jsou kvalitativní nebo kvantitativní DNA tělesných buněk, vedoucí ke změnám jejich genetického aparátu (genotypu) Mutace teorie vzniku

Příčiny mutací
Mutagenní faktory (mutageny) - látky a vlivy, které mohou vyvolat mutační efekt (jakékoli faktory vnějšího a vnitřního prostředí, které m

Frekvence mutace
· Frekvence mutací jednotlivých genů se velmi liší a závisí na stavu organismu a stádiu ontogeneze (většinou se zvyšuje s věkem). V průměru každý gen zmutuje jednou za 40 tisíc let

Genové mutace (bod, pravda)
Důvodem je změna chemické struktury genu (narušení nukleotidové sekvence v DNA: * genové inzerce páru nebo několika nukleotidů

Chromozomální mutace (chromozomální přestavby, aberace)
Příčiny - způsobené výraznými změnami ve struktuře chromozomů (redistribuce dědičného materiálu chromozomů) Ve všech případech vznikají v důsledku

Polyploidie
Polyploidie je mnohonásobné zvýšení počtu chromozomů v buňce (haploidní sada chromozomů -n se opakuje ne 2x, ale mnohokrát - až 10 -1

Význam polyploidie
1. Polyploidie u rostlin je charakterizována zvětšením velikosti buněk, vegetativních a generativních orgánů – listů, stonků, květů, plodů, kořenů atd. , y

Aneuploidie (heteroploidie)
Aneuploidie (heteroploidie) - změna počtu jednotlivých chromozomů, která není násobkem haploidní sady (v tomto případě je normální jeden nebo více chromozomů z homologního páru).

Somatické mutace
Somatické mutace - mutace, které se vyskytují v somatických buňkách těla · Existují genové, chromozomální a genomové somatické mutace

Zákon homologických řad v dědičné variabilitě
· Objevil N.I Vavilov na základě studia divoké a kulturní flóry pěti kontinentů 5. Proces mutace u geneticky blízkých druhů a rodů probíhá paralelně, v.

Kombinační variabilita
Kombinační variabilita - variabilita, která vzniká jako výsledek přirozené rekombinace alel v genotypech potomků v důsledku sexuální reprodukce.

Fenotypová variabilita (modifikující nebo nedědičná)
Modifikační variabilita - evolučně zafixované adaptivní reakce organismu na změny vnějšího prostředí beze změny genotypu

Hodnota variability modifikace
1. většina modifikací má adaptační význam a přispívá k adaptaci organismu na změny vnějšího prostředí 2. může způsobit negativní změny - morfózy

Statistické vzorce modifikační variability
· Modifikace individuální charakteristiky nebo vlastnosti, měřené kvantitativně, tvoří souvislou řadu (variační řadu); nelze jej postavit podle neměřitelného atributu nebo atributu, který je

Variační distribuční křivka modifikací ve variační řadě
V - varianty znaku P - četnost výskytu variant znaku Mo - modus, popř.

Rozdíly v projevech mutací a modifikací
Mutační (genotypová) variabilita Modifikační (fenotypová) variabilita 1. Souvisí se změnami genotypu a karyotypu

Vlastnosti člověka jako objektu genetického výzkumu
1. Cílený výběr rodičovských párů a experimentální sňatky jsou nemožné (nemožnost experimentálního křížení) 2. Pomalá generační obměna, probíhající v průměru každý

Metody studia lidské genetiky
Genealogická metoda · Metoda je založena na sestavování a rozboru rodokmenů (zavedl do vědy na konci 19. století F. Galton); podstatou metody je nás vystopovat

Dvojitá metoda
· Metoda spočívá ve studiu vzorců dědičnosti znaků u jednovaječných a bratrských dvojčat (porodnost dvojčat je jeden případ na 84 novorozenců)

Cytogenetická metoda
· Skládá se z vizuálního vyšetření mitotických metafázových chromozomů pod mikroskopem · Na základě metody diferenciálního barvení chromozomů (T. Kasperson,

Dermatoglyfická metoda
· Na základě studia kožního reliéfu na prstech, dlaních a plantárních plochách chodidel (existují epidermální výběžky - hřebeny, které tvoří složité vzory), je tato vlastnost zděděna

Populace - statistická metoda
· Na základě statistického (matematického) zpracování dat o dědičnosti ve velkých skupinách obyvatel (populace - skupiny lišící se národností, náboženstvím, rasou, povoláním

Metoda hybridizace somatických buněk
· Na základě rozmnožování somatických buněk orgánů a tkání mimo tělo ve sterilních živných médiích (buňky se získávají nejčastěji z kůže, kostní dřeně, krve, embryí, nádorů) a

Simulační metoda
· Teoretický základ pro biologické modelování v genetice poskytuje zákon homologických řad dědičné variability N.I. Vavilova · Na modeling určitě

Genetika a medicína (lékařská genetika)
· Studovat příčiny, diagnostické příznaky, možnosti rehabilitace a prevence dědičných lidských onemocnění (sledování genetických abnormalit)

Chromozomální onemocnění
· Důvodem je změna počtu (genomové mutace) nebo struktury chromozomů (chromozomální mutace) karyotypu zárodečných buněk rodičů (anomálie se mohou vyskytovat při různých

Polysomie na pohlavních chromozomech
Trizomie - X (syndrom Triplo X); Karyotyp (47, XXX) · Známý u žen; frekvence syndromu 1: 700 (0,1 %) N

Dědičná onemocnění genových mutací
· Příčina - genové (bodové) mutace (změny ve složení nukleotidů genu - inzerce, substituce, delece, přenosy jednoho nebo více nukleotidů; přesný počet genů u člověka není znám

Nemoci řízené geny umístěnými na chromozomu X nebo Y
Hemofilie - nesrážlivost krve Hypofosfatemie - úbytek fosforu a vápníku v těle, měknutí kostí Svalová dystrofie - strukturální poruchy

Genotypová úroveň prevence
1. Vyhledávání a použití antimutagenních ochranných látek Antimutageny (protektory) - sloučeniny, které neutralizují mutagen před jeho reakcí s molekulou DNA nebo jej odstraňují

Léčba dědičných onemocnění
1. Symptomatická a patogenetická - vliv na příznaky onemocnění (genetická vada je zachována a přenesena na potomstvo) n dietolog

Genová interakce
Dědičnost je soubor genetických mechanismů, které zajišťují zachování a přenos strukturální a funkční organizace druhu v řadě generací od předků.

Interakce alelických genů (jeden alelický pár)
· Existuje pět typů alelických interakcí: 1. úplná dominance 2. neúplná dominance 3. overdominance 4. kodominance

Komplementarita
Komplementarita je fenomén interakce několika nealelických dominantních genů, který vede ke vzniku nového znaku, který chybí u obou rodičů.

Polymerismus
Polymerismus je interakce nealelických genů, kdy k rozvoji jednoho znaku dochází pouze pod vlivem více nealelických dominantních genů (polygen

Pleiotropie (působení více genů)
Pleiotropie je fenomén vlivu jednoho genu na vývoj několika znaků. Důvod pleiotropního ovlivnění genu je v působení primárního produktu tohoto

Základy výběru
Selekce (lat. selektio - výběr) - věda a odvětví zemědělství. produkce, rozvíjení teorie a metod tvorby nových a zdokonalování stávajících odrůd rostlin, plemen zvířat

Domestikace jako první fáze selekce
· Pěstované rostliny a domácí zvířata pocházející z divokých předků; tento proces se nazývá domestikace nebo domestikace Hnací silou domestikace je

Centra původu a diverzity kulturních rostlin (podle N. I. Vavilova)
Název střediska Zeměpisná poloha Vlast pěstovaných rostlin

Umělý výběr (výběr rodičovských párů)
· Jsou známy dva typy umělého výběru: hromadný a individuální Hromadný výběr je výběr, uchování a využití pro reprodukci organismů, které mají

Hybridizace (křížení)
· Umožňuje kombinovat určité dědičné vlastnosti v jednom organismu a také se zbavit nežádoucích vlastností · Při výběru se používají různé systémy křížení

Inbreeding (příbuzenské křížení)
Příbuzenská plemenitba je křížení jedinců, kteří mají blízkou míru příbuzenství: bratr - sestra, rodiče - potomstvo (u rostlin dochází k nejbližší formě inbreedingu, kdy

Nesouvisející křížení (outbreeding)
· Při křížení nepříbuzných jedinců se škodlivé recesivní mutace, které jsou v homozygotním stavu, stávají heterozygotními a nemají negativní vliv na životaschopnost organismu

Heteróza
Heteróza (hybridní vitalita) je fenomén prudkého zvýšení životaschopnosti a produktivity hybridů první generace při nepříbuzném křížení (meziplemenní).

Indukovaná (umělá) mutageneze
· Frekvence mutací se prudce zvyšuje při vystavení mutagenům (ionizující záření, chemikálie, extrémní podmínky prostředí atd.) · Aplikace

Meziliniová hybridizace v rostlinách
· Spočívá v křížení čistých (inbredních) linií získaných v důsledku dlouhodobého nuceného samosprašování cizosprašných rostlin za účelem získání maxim

Vegetativní množení somatických mutací v rostlinách
· Metoda je založena na izolaci a selekci užitečných somatických mutací pro ekonomické vlastnosti u nejlepších starých odrůd (možné pouze při šlechtění rostlin)

Metody selekce a genetické práce I. V. Michurina
1. Systematicky vzdálená hybridizace a) mezidruhová: třešeň vladimírská x třešeň Winkler = třešeň Beauty of the North (zimovzdornost) b) mezirodová

Polyploidie
Polyploidie je jev násobku základního počtu (n) zvýšení počtu chromozomů v somatických buňkách těla (mechanismus vzniku polyploidů a

Buněčné inženýrství
· Kultivace jednotlivých buněk nebo tkání na umělých sterilních živných půdách obsahujících aminokyseliny, hormony, minerální soli a další nutriční složky (

Chromozomové inženýrství
· Metoda je založena na možnosti nahrazení nebo přidání nových jednotlivých chromozomů v rostlinách · Je možné snížit nebo zvýšit počet chromozomů v jakémkoli homologním páru - aneuploidie

Chov zvířat
· Oproti selekci rostlin má řadu znaků, které objektivně znesnadňují provedení: 1. Typické je typicky pouze pohlavní rozmnožování (absence vegetativního rozmnožování

Domestikace
· Začátek asi před 10 - 5 tisíci v době neolitu (oslabený účinek stabilizace přírodního výběru, což vedlo ke zvýšení dědičné variability a zvýšení efektivity výběru

Křížení (hybridizace)
· Existují dva způsoby křížení: příbuzný (inbreeding) a nepříbuzný (outbreeding) · Při výběru páru se berou v úvahu rodokmeny každého výrobce (plemenné knihy, výuka

Nesouvisející křížení (outbreeding)
· Může být vnitroplemenné a křížené, mezidruhové nebo mezirodové (systematicky vzdálená hybridizace) · Doprovázeno efektem heterózy F1 hybridů

Kontrola plemenných kvalit plemeníků podle potomků
· Existují ekonomické znaky, které se objevují pouze u samic (produkce vajec, produkce mléka) · Samci se podílejí na utváření těchto znaků u dcer (je nutné kontrolovat samce na c

Selekce mikroorganismů
· Mikroorganismy (prokaryota - bakterie, modrozelené řasy; eukaryota - jednobuněčné řasy, houby, prvoci) - široce používané v průmyslu, zemědělství, medicíně

Fáze selekce mikroorganismů
I. Hledání přírodních kmenů schopných syntetizovat produkty nezbytné pro člověka II

Cíle biotechnologie
1. Získávání krmných a potravinářských bílkovin z levných přírodních surovin a průmyslového odpadu (základ pro řešení potravinového problému) 2. Získání dostatečného množství

Produkty mikrobiologické syntézy
q Krmné a potravinářské bílkoviny q Enzymy (široce používané v potravinách, alkoholu, pivovarnictví, víně, mase, rybách, kůži, textilu atd.

Etapy technologického procesu mikrobiologické syntézy
Fáze I – získání čisté kultury mikroorganismů obsahující pouze organismy jednoho druhu nebo kmene Každý druh je uložen v samostatné zkumavce a je odeslán do výroby a

Genetické (genetické) inženýrství
Genetické inženýrství je obor molekulární biologie a biotechnologie, který se zabývá tvorbou a klonováním nových genetických struktur (rekombinantní DNA) a organismů se specifikovanými vlastnostmi.

Etapy získávání rekombinantních (hybridních) molekul DNA
1. Získání výchozího genetického materiálu – genu kódujícího zájmový protein (znak) · Požadovaný gen lze získat dvěma způsoby: umělou syntézou nebo extrakcí

Úspěchy genetického inženýrství
· Zavedení eukaryotických genů do bakterií slouží k mikrobiologické syntéze biologicky aktivních látek, které jsou v přírodě syntetizovány pouze buňkami vyšších organismů · Syntéza

Problémy a perspektivy genetického inženýrství
· Studium molekulární podstaty dědičných chorob a vývoj nových metod jejich léčby, hledání metod nápravy poškození jednotlivých genů · Zvyšování odolnosti organismu

Chromozomové inženýrství v rostlinách
· Spočívá v možnosti biotechnologické náhrady jednotlivých chromozomů v rostlinných gametách nebo přidání nových · V buňkách každého diploidního organismu jsou páry homologních chromozomů

Metoda buněčných a tkáňových kultur
· Metoda zahrnuje pěstování jednotlivých buněk, kousků tkáně nebo orgánů mimo tělo za umělých podmínek na přísně sterilních živných půdách s konstantní fyzikálně-chemickou

Klonální mikropropagace rostlin
· Kultivace rostlinných buněk je poměrně jednoduchá, média jednoduchá a levná a buněčná kultivace nenáročná · Způsob kultivace rostlinných buněk spočívá v tom, že jednotlivá buňka popř.

Hybridizace somatických buněk (somatická hybridizace) v rostlinách
· Protoplasty rostlinných buněk bez pevných buněčných stěn se mohou vzájemně sloučit a vytvořit hybridní buňku, která má vlastnosti obou rodičů · Umožňuje získat

Buněčné inženýrství u zvířat
Metoda hormonální superovulace a embryotransferu Izolace desítek vajec ročně od nejlepších krav metodou hormonální indukční polyovulace (tzv.

Hybridizace somatických buněk u zvířat
· Somatické buňky obsahují celý objem genetické informace · Somatické buňky pro kultivaci a následnou hybridizaci u lidí se získávají z kůže, která

Příprava monoklonálních protilátek
· V reakci na zavedení antigenu (bakterie, viry, červené krvinky atd.) tělo vytváří specifické protilátky pomocí B lymfocytů, což jsou proteiny zvané imm

Environmentální biotechnologie
· Čištění vod vytvořením čistíren biologických metod q Oxidace odpadních vod pomocí biologických filtrů q Recyklace organických a

Bioenergie
Bioenergie je odvětví biotechnologie spojené se získáváním energie z biomasy pomocí mikroorganismů Jedna z účinných metod získávání energie z biomů

Biokonverze
Biokonverze je přeměna látek vzniklých v důsledku metabolismu na strukturně příbuzné sloučeniny působením mikroorganismů Účelem biokonverze je

Inženýrská enzymologie
Inženýrská enzymologie je obor biotechnologie, který využívá enzymy při výrobě specifikovaných látek · Ústřední metodou inženýrské enzymologie je imobilizace

Biogeotechnologie
Biogeotechnologie - využití geochemické činnosti mikroorganismů v těžebním průmyslu (ruda, ropa, uhlí) · Pomocí mikroorganismů

Hranice biosféry
· Určeno komplexem faktorů; Mezi obecné podmínky existence živých organismů patří: 1. přítomnost kapalné vody 2. přítomnost řady biogenních prvků (makro- a mikroprvků

Vlastnosti živé hmoty
1. Obsahují obrovské zásoby energie schopné produkovat práci 2. Rychlost chemických reakcí v živé hmotě je díky účasti enzymů milionkrát rychlejší než obvykle

Funkce živé hmoty
· Provádí živá hmota v procesu životní činnosti a biochemických přeměn látek při metabolických reakcích 1. Energie – přeměna a asimilace živými věcmi

Sushi z biomasy
· Kontinentální část biosféry - pevnina zaujímá 29 % (148 mil. km2) · Heterogenita země je vyjádřena přítomností šířkové zonálnosti a výškové zonálnosti

Půdní biomasa
· Půda je směsí rozložené organické a zvětralé minerální hmoty; Minerální složení půdy zahrnuje oxid křemičitý (až 50 %), oxid hlinitý (až 25 %), oxid železitý, hořčík, draslík, fosfor

Biomasa světového oceánu
· Oblast Světového oceánu (hydrosféra Země) zabírá 72,2 % celého povrchu Země · Voda má speciální vlastnosti důležité pro život organismů - vysokou tepelnou kapacitu a tepelnou vodivost

Biologický (biotický, biogenní, biogeochemický cyklus) koloběh látek
Biotický cyklus látek je nepřetržitý, planetární, relativně cyklický, nerovnoměrný v čase a prostoru, pravidelné rozložení látek

Biogeochemické cykly jednotlivých chemických prvků
· Biogenní prvky cirkulují v biosféře, tj. vykonávají uzavřené biogeochemické cykly, které fungují pod vlivem biologických (životní aktivita) a geologických

Cyklus dusíku
· Zdroj N2 – molekulární, plynný, atmosférický dusík (většina živých organismů jej nevstřebává, protože je chemicky inertní, rostliny mohou absorbovat pouze dusík vázaný

Uhlíkový cyklus
· Hlavním zdrojem uhlíku je oxid uhličitý v atmosféře a vodě · Cyklus uhlíku se provádí prostřednictvím procesů fotosyntézy a buněčného dýchání · Cyklus začíná

Vodní cyklus
· Provádí se pomocí sluneční energie · Regulováno živými organismy: 1. absorpce a vypařování rostlinami 2. fotolýza v procesu fotosyntézy (rozklad

Cyklus síry
· Síra je biogenní prvek živé hmoty; obsažené v bílkovinách jako aminokyseliny (až 2,5 %), součást vitamínů, glykosidy, koenzymy, obsažené v rostlinných éterických olejích

Tok energie v biosféře
· Zdrojem energie v biosféře je nepřetržité elektromagnetické záření ze slunce a radioaktivní energie q 42 % sluneční energie se odráží od mraků, atmosféry prachu a povrchu Země v

Vznik a vývoj biosféry
· Živá hmota a s ní i biosféra se na Zemi objevily v důsledku vzniku života v procesu chemické evoluce asi před 3,5 miliardami let, který vedl ke vzniku organických látek

Noosféra
Noosféra (doslova sféra mysli) je nejvyšším stupněm vývoje biosféry, spojeným se vznikem a formováním civilizovaného lidstva v ní, kdy její mysl

Známky moderní noosféry
1. Rostoucí množství vytěžených litosférických materiálů - nárůst rozvoje ložisek nerostných surovin (nyní přesahuje 100 miliard tun ročně) 2. Masivní spotřeba

Vliv člověka na biosféru
· Současný stav noosféry je charakterizován stále narůstající perspektivou ekologické krize, jejíž mnohé aspekty se již plně projevují a vytvářejí skutečnou hrozbu pro existenci

Výroba energie
q Výstavba vodních elektráren a vytváření nádrží způsobuje zaplavování rozsáhlých území a vysídlování lidí, zvyšování hladiny podzemních vod, erozi a podmáčení půdy, sesuvy půdy, úbytek orné půdy

Výroba potravin. Vyčerpávání a znečištění půdy, snižování úrodné půdy
q Orná půda zabírá 10 % zemského povrchu (1,2 miliardy hektarů) q Důvodem je nadměrné využívání, nedokonalá zemědělská produkce: vodní a větrná eroze a tvorba roklí,

Klesající přírodní biodiverzita
q Ekonomická aktivita člověka v přírodě je provázena změnami v počtu živočišných a rostlinných druhů, vymíráním celých taxonů a snižováním diverzity živých organismů

Kyselé srážení
q Zvýšená kyselost deště, sněhu, mlhy v důsledku uvolňování oxidů síry a dusíku do atmosféry ze spalování paliva q Kyselé srážky snižují výnosy plodin a ničí přirozenou vegetaci

Způsoby řešení problémů životního prostředí
· Člověk bude pokračovat ve využívání zdrojů biosféry ve stále větším měřítku, protože toto využívání je nezbytnou a hlavní podmínkou samotné existence h

Udržitelná spotřeba a hospodaření s přírodními zdroji
q Maximálně úplná a komplexní těžba všech nerostů z ložisek (z důvodu nedokonalé technologie těžby je z ložisek ropy vytěženo pouze 30-50 % zásob q Rec

Ekologická strategie rozvoje zemědělství
q Strategické směřování – zvýšení produktivity pro zajištění potravy pro rostoucí populaci bez zvýšení obdělávané plochy q Zvýšení výnosu zemědělských plodin bez negativních dopadů

Vlastnosti živé hmoty
1. Jednota elementárního chemického složení (98% je uhlík, vodík, kyslík a dusík) 2. Jednota biochemického složení - všechny živé orgány

Hypotézy o původu života na Zemi
· Existují dva alternativní koncepty o možnosti vzniku života na Zemi: q abiogeneze – vznik živých organismů z anorganických látek

Etapy vývoje Země (chemické předpoklady pro vznik života)
1. Hvězdná etapa dějin Země q Geologická historie Země začala před více než 6ti časy. před lety, kdy byla Země horkým místem přes 1000

Vznik procesu samoreprodukce molekul (biogenní matricová syntéza biopolymerů)
1. Vznikly jako důsledek interakce koacervátů s nukleovými kyselinami 2. Všechny potřebné složky procesu syntézy biogenní matrice: - enzymy - proteiny - atp.

Předpoklady pro vznik evoluční teorie Charlese Darwina
Socioekonomické předpoklady 1. V 1. polovině 19. stol. Anglie se stala jednou z ekonomicky nejvyspělejších zemí světa s vysokou úrovní

· Vysvětleno v knize Charlese Darwina „O původu druhů prostřednictvím přirozeného výběru nebo zachování zvýhodněných plemen v boji o život“, která vyšla

Variabilita
Zdůvodnění proměnlivosti druhů · K doložení postoje k proměnlivosti živých bytostí použil Charles Darwin společné

Korelační variabilita
· Změna stavby nebo funkce jedné části těla způsobuje koordinovanou změnu jiné nebo jiných, protože tělo je integrální systém, jehož jednotlivé části jsou úzce propojeny

Hlavní ustanovení evolučního učení Charlese Darwina
1. Všechny druhy živých bytostí obývajících Zemi nebyly nikdy nikým stvořeny, ale vznikly přirozeně 2. Druhy vznikly přirozeně a pomalu a postupně

Vývoj představ o druhu
· Aristoteles - při popisu zvířat použil pojem druhu, který neměl žádný vědecký obsah a byl použit jako logický pojem · D. Ray

Druhová kritéria (znaky identifikace druhu)
· Význam druhových kritérií ve vědě a praxi - určování druhové identity jedinců (druhová identifikace) I. Morfologická - podobnost morfologických dědičností

Typy populace
1. Panmiktické – sestávají z jedinců, kteří se pohlavně rozmnožují a křížově se oplodňují. 2. Klonální - z jedinců, kteří se rozmnožují pouze bez

Proces mutace
Spontánní změny v dědičném materiálu zárodečných buněk ve formě genových, chromozomálních a genomových mutací se pod vlivem mutací vyskytují neustále po celou dobu života

Izolace
Izolace - zastavení toku genů z populace do populace (omezení výměny genetické informace mezi populacemi) Význam izolace jako fa

Primární izolace
· Nesouvisí přímo s působením přírodního výběru, je důsledkem vnějších faktorů · Vede k prudkému poklesu nebo zastavení migrace jedinců z jiných populací

Ekologická izolace
· Vzniká na základě ekologických rozdílů v existenci různých populací (různé populace zabírají různé ekologické niky) v Například pstruh z jezera Sevan p

Sekundární izolace (biologická, reprodukční)
· Je rozhodující při vytváření reprodukční izolace · Vzniká jako výsledek vnitrodruhových rozdílů v organismech · Vzniká jako výsledek evoluce · Má dvě iso

Migrace
Migrace je pohyb jedinců (semena, pyl, spory) a jejich charakteristických alel mezi populacemi, což vede ke změnám ve frekvencích alel a genotypů v jejich genofondu Společné s

Populační vlny
Populační vlny („vlny života“) - periodické a neperiodické prudké výkyvy v počtu jedinců v populaci pod vlivem přirozených příčin (S.S.

Význam populačních vln
1. Vede k neřízené a prudké změně frekvencí alel a genotypů v genofondu populací (náhodné přežití jedinců v období zimování může zvýšit koncentraci této mutace o 1000 r

Genetický drift (geneticko-automatické procesy)
Genetický drift (geneticko-automatické procesy) je náhodná, nesměrová změna ve frekvencích alel a genotypů, která není způsobena působením přirozeného výběru.

Výsledek genetického driftu (pro malé populace)
1. Způsobuje ztrátu (p = 0) nebo fixaci (p = 1) alel v homozygotním stavu u všech členů populace bez ohledu na jejich adaptační hodnotu - homozygotizace jedinců

Přirozený výběr je vůdčím faktorem evoluce
Přirozený výběr je proces preferenčního (selektivního, selektivního) přežívání a reprodukce nejschopnějších jedinců a nepřežívání nebo nereprodukce.

Boj o existenci Formy přírodního výběru
Výběr řízení (Popsáno Charlesem Darwinem, moderní výuka vyvinutá D. Simpsonem, anglicky) Výběr řízení - výběr v

Stabilizace výběru
· Teorii stabilizačního výběru vyvinul ruský akademik. I. I. Shmagauzen (1946) Stabilizační selekce - selekce působící ve stáji

Jiné formy přirozeného výběru
Individuální výběr - selektivní přežívání a rozmnožování jednotlivých jedinců, kteří mají výhodu v boji o existenci a likvidaci ostatních

Hlavní rysy přirozeného a umělého výběru
Přírodní výběr Umělý výběr 1. Vznikl se vznikem života na Zemi (asi před 3 miliardami let) 1. Vznikl v ne

Obecná charakteristika přirozeného a umělého výběru
1. Výchozí (elementární) materiál - individuální vlastnosti organismu (dědičné změny - mutace) 2. Provádějí se podle fenotypu 3. Elementární struktura - populace

Boj o existenci je nejdůležitějším faktorem evoluce
Boj o existenci je komplex vztahů mezi organismem a abiotickými (fyzické životní podmínky) a biotickými (vztahy s jinými živými organismy) faktory.

Intenzita reprodukce
v Jeden jednotlivec škrkavky produkuje 200 tisíc vajíček denně; krysa šedá rodí 5 vrhů ročně po 8 mláďatech, která pohlavně dospívají ve třech měsících věku; potomek jedné dafnie dosáhne

Mezidruhový boj o existenci
· Vyskytuje se mezi jedinci populací různých druhů · Méně akutní než vnitrodruhové, ale jeho intenzita se zvyšuje, pokud různé druhy zaujímají podobné ekologické niky a mají

Boj s nepříznivými abiotickými faktory prostředí
· Pozorováno ve všech případech, kdy se jedinci populace ocitnou v extrémních fyzických podmínkách (nadměrné teplo, sucho, krutá zima, nadměrná vlhkost, neúrodné půdy, drsné

Hlavní objevy v oblasti biologie po vytvoření STE
1. Odhalení hierarchických struktur DNA a proteinu, včetně sekundární struktury DNA - dvoušroubovice a její nukleoproteinové podstaty 2. Rozluštění genetického kódu (jeho tripletové struktury

Známky orgánů endokrinního systému
1. Jsou relativně malé velikosti (laloky nebo několik gramů) 2. Anatomicky vzájemně nesouvisející 3. Syntetizují hormony 4. Mají bohatou síť krevních cév

Charakteristika (znaky) hormonů
1. Tvoří se v žlázách s vnitřní sekrecí (neurohormony mohou být syntetizovány v neurosekrečních buňkách) 2. Vysoká biologická aktivita - schopnost rychle a silně měnit int.

Chemická podstata hormonů
1. Peptidy a jednoduché proteiny (inzulín, somatotropin, tropní hormony adenohypofýzy, kalcitonin, glukagon, vasopresin, oxytocin, hormony hypotalamu) 2. Komplexní proteiny - thyrotropin, loutna

Hormony středního (středního) laloku
Melanotropní hormon (melanotropin) - výměna pigmentů (melanin) v kožních tkáních Hormony zadního laloku (neurohypofýza) - oxytrcin, vasopresin

Hormony štítné žlázy (tyroxin, trijodtyronin)
Složení hormonů štítné žlázy jistě zahrnuje jód a aminokyselinu tyrosin (jako součást hormonů se denně uvolňuje 0,3 mg jódu, proto by měl člověk denně přijímat s jídlem a vodou

Hypotyreóza (hypotyreóza)
Příčinou hypoterózy je chronický nedostatek jódu v potravě a vodě Nedostatek sekrece hormonů je kompenzován proliferací žlázové tkáně a výrazným zvětšením jejího objemu

Kortikální hormony (mineralkortikoidy, glukokortikoidy, pohlavní hormony)
Kortikální vrstva je tvořena epiteliální tkání a skládá se ze tří zón: glomerulární, fascikulární a retikulární, které mají různé morfologie a funkce. Hormony se řadí mezi steroidy – kortikosteroidy

Hormony dřeně nadledvin (adrenalin, norepinefrin)
- Dřeň se skládá ze speciálních chromafinních buněk, zbarvených žlutě (tyto stejné buňky se nacházejí v aortě, větvi karotické tepny a v sympatických uzlinách; všechny tvoří

Hormony slinivky břišní (inzulin, glukagon, somatostatin)
Inzulin (vylučován beta buňkami (inulocyty), je nejjednodušší protein) Funkce: 1. Regulace metabolismu sacharidů (jediné snížení cukru

Testosteron
Funkce: 1. Vývoj sekundárních pohlavních znaků (tělesné proporce, svaly, růst vousů, ochlupení, psychické vlastnosti muže atd.) 2. Růst a vývoj reprodukčních orgánů

Vaječníky
1. Párové orgány (velikost cca 4 cm, váha 6-8 g), umístěné v pánvi, po obou stranách dělohy 2. Tvoří je velké množství (300-400 tisíc) tzv. folikuly - struktura

Estradiol
Funkce: 1. Vývoj ženských pohlavních orgánů: vejcovody, děloha, pochva, mléčné žlázy 2. Tvorba sekundárních pohlavních znaků ženského pohlaví (stavba, postava, ukládání tuku atd.)

Endokrinní žlázy (endokrinní systém) a jejich hormony
Endokrinní žlázy Hormony Funkce Hypofýza: - přední lalok: adenohypofýza - střední lalok - zadní

Reflex. Reflexní oblouk
Reflex je reakce těla na podráždění (změnu) vnějšího a vnitřního prostředí, prováděná za účasti nervového systému (hlavní forma činnosti

Mechanismus zpětné vazby
· Reflexní oblouk nekončí reakcí těla na stimulaci (práce efektoru). Všechny tkáně a orgány mají své vlastní receptory a aferentní nervové dráhy, které se spojují se smysly.

Mícha
1. Nejstarší část centrálního nervového systému obratlovců (nejprve se objevuje u hlavonožců - kopinatců) 2. Během embryogeneze se vyvíjí z neurální trubice 3. Nachází se v kosti

Kosterně-motorické reflexy
1. Kolenní reflex (střed je lokalizován v bederním segmentu); rudimentární reflex od zvířecích předků 2. Achillův reflex (v bederním segmentu) 3. Plantární reflex (s

Funkce vodiče
· Mícha má obousměrné spojení s mozkem (kmen a mozková kůra); přes míchu je mozek propojen s receptory a výkonnými orgány těla

Mozek
· Mozek a mícha se v embryu vyvíjejí z vnější zárodečné vrstvy - ektodermu · Nachází se v dutině mozkové lebky · Pokryty (jako mícha) třemi vrstvami

Medulla
2. Během embryogeneze se vyvíjí z pátého medulárního váčku neurální trubice embrya 3. Je pokračováním míchy (spodní hranice mezi nimi je místo, kde vystupuje kořen

Reflexní funkce
1. Ochranné reflexy: kašel, kýchání, mrkání, zvracení, slzení 2. Potravinové reflexy: sání, polykání, vylučování šťávy z trávicích žláz, motilita a peristaltika

Střední mozek
1. V procesu embryogeneze z třetího medulárního váčku neurální trubice embrya 2. Pokryté bílou hmotou, šedá hmota uvnitř ve formě jader 3. Má následující strukturální složky

Funkce středního mozku (reflex a vedení)
I. Reflexní funkce (všechny reflexy jsou vrozené, nepodmíněné) 1. Regulace svalového tonu při pohybu, chůzi, stání 2. Orientační reflex

Thalamus (vizuální thalamus)
· Představuje párové shluky šedé hmoty (40 párů jader), pokryté vrstvou bílé hmoty, uvnitř – třetí komora a retikulární útvar · Všechna jádra thalamu jsou aferentní, senzorická

Funkce hypotalamu
1. Vyšší centrum nervové regulace kardiovaskulárního systému, propustnost cév 2. Centrum termoregulace 3. Regulace orgánu rovnováhy voda-sůl

Funkce mozečku
· Mozeček je spojen se všemi částmi centrálního nervového systému; kožní receptory, proprioreceptory vestibulárního a motorického aparátu, subkortexu a mozkové kůry · Funkce mozečku vyšetřují dráhu

Telencephalon (mozek, mozek předního mozku)
1. Během embryogeneze se vyvíjí z prvního mozkového váčku neurální trubice embrya 2. Skládá se ze dvou hemisfér (pravé a levé), oddělených hlubokou podélnou štěrbinou a spojených

Mozková kůra (plášť)
1. U savců a lidí je povrch kůry složený, pokrytý záhyby a rýhami, což zajišťuje zvětšení plochy (u člověka je to asi 2200 cm2

Funkce mozkové kůry
Metody studia: 1. Elektrická stimulace jednotlivých oblastí (metoda „implantování“ elektrod do oblastí mozku) 3. 2. Odstranění (exstirpace) jednotlivých oblastí

Senzorické zóny (oblasti) mozkové kůry
· Představují centrální (kortikální) sekce analyzátorů; blíží se k nim citlivé (aferentní) impulsy z odpovídajících receptorů. · Zabírají malou část kůry

Funkce asociačních zón
1. Komunikace mezi různými oblastmi kůry (senzorická a motorická) 2. Kombinace (integrace) všech citlivých informací vstupujících do kůry s pamětí a emocemi 3. Rozhodující

Vlastnosti autonomního nervového systému
1. Dělí se na dvě sekce: sympatikus a parasympatikus (každá z nich má centrální a periferní část) 2. Nemá vlastní aferentní (

Vlastnosti částí autonomního nervového systému
Oddělení sympatiku Oddělení parasympatiku 1. Centrální ganglia se nacházejí v postranních rozích hrudního a bederního segmentu páteře

Funkce autonomního nervového systému
· Většina tělesných orgánů je inervována jak sympatickým, tak parasympatickým systémem (duální inervace) · Obě oddělení vykonávají na orgány tři typy působení - vazomotorický,

Vliv sympatického a parasympatického oddělení autonomního nervového systému
Sympatické oddělení Parasympatikus 1. Zrychluje rytmus, zvyšuje sílu srdečních kontrakcí 2. Rozšiřuje koronární cévy

Vyšší nervová aktivita člověka
Mentální mechanismy reflexe: Mentální mechanismy navrhování budoucnosti - rozumně

Vlastnosti (znaky) nepodmíněných a podmíněných reflexů
Nepodmíněné reflexy Podmíněné reflexy 1. Vrozené specifické reakce těla (předávané dědičností) - geneticky podmíněné

Metody rozvoje (formování) podmíněných reflexů
· Vyvinuto I.P. Pavlovem na psech při studiu slinění pod vlivem světelných nebo zvukových podnětů, pachů, dotyků atd. (vývod slinné žlázy byl vyveden štěrbinou

Podmínky pro rozvoj podmíněných reflexů
1. Indiferentní podnět musí předcházet nepodmíněnému (anticipační působení) 2. Průměrná síla indiferentního podnětu (při nízké a vysoké síle se reflex nemusí vytvořit

Význam podmíněných reflexů
1. Tvoří základ učení, získávání fyzických a duševních dovedností 2. Jemné přizpůsobení vegetativních, somatických a psychických reakcí na podmínky s

Indukční (externí) brzdění
o Rozvíjí se pod vlivem vnějšího, neočekávaného, ​​silného podráždění z vnějšího nebo vnitřního prostředí v Silný hlad, plný močový měchýř, bolest nebo sexuální vzrušení

Extinkcí podmíněná inhibice
· Rozvíjí se, když podmíněný podnět není systematicky posilován nepodmíněným v Pokud se podmíněný podnět opakuje v krátkých intervalech bez posílení

Vztah mezi excitací a inhibicí v mozkové kůře
Ozáření je šíření excitačních nebo inhibičních procesů ze zdroje jejich výskytu do dalších oblastí kůry Příkladem ozařování excitačního procesu je

Příčiny spánku
· Existuje několik hypotéz a teorií příčin spánku: Chemická hypotéza - příčinou spánku je otrava mozkových buněk toxickými zplodinami, obrázek

REM (paradoxní) spánek
· Objevuje se po období pomalého spánku a trvá 10-15 minut; pak opět ustoupí spánku s pomalými vlnami; opakuje se 4-5krát během noci Charakterizováno rychlým

Vlastnosti vyšší nervové aktivity člověka
(rozdíly od HND zvířat) · Kanály pro získávání informací o faktorech vnějšího a vnitřního prostředí se nazývají signalizační systémy · Rozlišuje se první a druhý signalizační systém

Vlastnosti vyšší nervové aktivity lidí a zvířat
Zvíře Člověk 1. Získávání informací o faktorech prostředí pouze pomocí prvního signálního systému (analyzátorů) 2. Specifické

Paměť jako složka vyšší nervové činnosti
Paměť je soubor mentálních procesů, které zajišťují uchování, upevnění a reprodukci předchozí individuální zkušenosti v Základní paměťové procesy

Analyzátory
· Člověk dostává všechny informace o vnějším a vnitřním prostředí těla potřebné k interakci s tělem pomocí smyslů (smyslové systémy, analyzátory) v Koncept analýzy

Struktura a funkce analyzátorů
· Každý analyzátor se skládá ze tří anatomicky a funkčně souvisejících částí: periferní, vodivé a centrální · Poškození jedné z částí analyzátoru

Význam analyzátorů
1. Informace tělu o stavu a změnách vnějšího a vnitřního prostředí 2. Vznik vjemů a utváření na jejich základě pojmů a představ o okolním světě, tzn. E.

Cévnatka (uprostřed)
· Nachází se pod sklérou, bohatá na krevní cévy, skládá se ze tří částí: přední - duhovka, střední - řasnaté tělísko a zadní - vlastní cévní tkáň

Vlastnosti fotoreceptorových buněk sítnice
Tyčinky Čípky 1. Počet 130 milionů 2. Vizuální pigment – ​​rhodopsin (vizuální fialová) 3. Maximální počet za n

Objektiv
· Nachází se za zornicí, má tvar bikonvexní čočky o průměru asi 9 mm, je absolutně průhledná a elastická. Pokryto průhledným pouzdrem, ke kterému jsou připojeny vazy řasnatého těla

Fungování oka
· Zrakový příjem začíná fotochemickými reakcemi, které začínají v tyčinkách a čípcích sítnice a spočívají v rozpadu zrakových pigmentů pod vlivem světelných kvant. Přesně tohle

Hygiena zraku
1. Prevence úrazů (ochranné brýle ve výrobě s traumatickými předměty - prach, chemikálie, hobliny, třísky atd.) 2. Ochrana očí před příliš ostrým světlem - slunce, el.

Vnější ucho
· Znázornění boltce a zevního zvukovodu · Boltec - volně vyčnívající na povrchu hlavy

Střední ucho (bubínková dutina)
· Leží uvnitř pyramidy spánkové kosti · Naplněný vzduchem a komunikuje s nosohltanem trubicí 3,5 cm dlouhou a 2 mm v průměru - Eustachovská trubice Funkce Eustachových

Vnitřní ucho
· Nachází se v pyramidě spánkové kosti · Obsahuje kostěný labyrint, což je složitá struktura kanálku · Uvnitř kostí

Vnímání zvukových vibrací
· Boltec zachycuje zvuky a směřuje je do vnějšího zvukovodu. Zvukové vlny způsobují vibrace ušního bubínku, které se z něj přenášejí systémem pák sluchových kůstek (

Hygiena sluchu
1. Prevence poranění sluchových orgánů 2. Ochrana sluchových orgánů před nadměrnou silou nebo délkou zvukové stimulace - tzv. "hlukové znečištění", zejména v hlučném průmyslovém prostředí

Biosféra
1. Zastoupeno buněčnými organelami 2. Biologické mezosystémy 3. Možné mutace 4. Histologická metoda výzkumu 5. Počátek metabolismu 6. O

„Struktura eukaryotické buňky“ 9. Buněčná organela obsahující DNA 10. Má póry 11. Plní v buňce kompartmentovou funkci 12. Funkce

Buněčné centrum
Testovací tématický digitální diktát na téma „Metabolismus buňky“ 1. Provádí se v cytoplazmě buňky 2. Vyžaduje specifické enzymy

Tematický digitální programovaný diktát
na téma „Energetický metabolismus“ 1. Probíhají hydrolytické reakce 2. Konečnými produkty jsou CO2 a H2O 3. Konečným produktem je PVC 4. Snižuje se NAD

Kyslíková fáze
Tematický digitální programovaný diktát na téma „Fotosyntéza“ 1. Dochází k fotolýze vody 2. Dochází k redukci

„Buněčný metabolismus: Energetický metabolismus. Fotosyntéza. Biosyntéza bílkovin" 1. Provádí se v autotrofech 52. Provádí se transkripce 2. Souvisí s fungováním

Hlavní charakteristiky eukaryotických říší
Rostlinná říše Živočišná říše 1. Mají tři podříše: – nižší rostliny (pravé řasy) – červené řasy

Vlastnosti typů umělé selekce v chovu
Hromadný výběr Individuální výběr 1. Mnoho jedinců s nejvýraznějšími vlastnostmi se nechá reprodukovat

Obecná charakteristika hromadného a individuálního výběru
1. Provádí člověk umělým výběrem 2. K další reprodukci jsou povoleni pouze jedinci s nejvýraznějším požadovaným znakem 3. Lze opakovat

Co je reprodukce

Reprodukce nebo reprodukce, funkce vlastní všem živým bytostem reprodukce jejich vlastního druhu. Na rozdíl od všech ostatních životně důležitých funkcí těla není rozmnožování zaměřeno na zachování života jedince, ale na zachování jeho genů v potomstvu a plození – tedy zachování genofondu populace, druhu, rodiny atd.

Molekulárním základem reprodukčních procesů všech organismů je schopnost vlastní duplikace DNA. V důsledku toho se genetický materiál reprodukuje ve struktuře a fungování dceřiných organismů.

Reprodukce probíhá na následujících úrovních organizace:

Molekulární genetika (replikace DNA),

Buněčné (amitóza, mitóza),

Organismus.

Biologický význam reprodukce

Schopnost reprodukce je jednou z nejdůležitějších vlastností živých tvorů. Během procesu reprodukce se genetický materiál přenáší z rodičů na potomky. Význam reprodukce pro druh jako celek je průběžné doplňování počtu jedinců daného druhu, umírá z různých důvodů. Rozmnožování navíc umožňuje za příznivých podmínek zvýšit početnost jedinců.

Existují dva typy rozmnožování - asexuální a sexuální.

Nepohlavní typ rozmnožování je jednodušší a jeho biologická role v procesu evoluce je menší než u pohlavního rozmnožování.

Nepohlavní rozmnožování je rozšířené u bakterií a řas. Když k němu dojde, bakterie, což je organismus skládající se z jedné buňky, se rozdělí na dvě nové buňky.

Nepohlavní rozmnožování může být také prováděno výhonky, oddenky a vrstvením, což je běžné u mnoha vyšších rostlin. V zahradnictví a polním hospodaření se tato metoda často používá k rychlému rozmnožování užitkových rostlin. Biologická věda dosáhla takového úspěchu, že cenné rostliny lze rychle množit pomocí jednotlivých buněk nebo kousku tkáně. Vegetativní rozmnožování umožňuje rychle získat velké množství sadebního materiálu a vysoké výnosy. Potomci jsou ve svých dědičných vlastnostech homogenní. Jsou to jako nesčetné kopie jednoho jediného rodiče. Tato vlastnost je často využívána při šlechtění, když si chtějí zachovat některé užitné vlastnosti, jsou široce využívány v zemědělské praxi pro zachování cenných odrůd;

Nepohlavní rozmnožování jednoduchým dělením se vyskytuje, ale mnohem méně často, u zvířat (u jednobuněčných zvířat, jako jsou améby a nálevníci, u některých červů).

Při vegetativním množení život organismu, z něhož vzniklo potomstvo, jakoby pokračuje a nevzniká nově. Odříznutá větev umístěná ve vodě tedy dá kořeny a bude se dále vyvíjet ze stavu, ve kterém se nacházel strom, ze kterého byla odebrána. Větev uříznutá ze stromu na jaře otevře poupata a zezelená; větev uříznutá na podzim způsobí opad listí.

Složitějším a biologicky užitečnějším typem reprodukce z evolučního hlediska je sexuální. Biologická role sexuální reprodukce byla poprvé odhalena Charlesem Darwinem. Pod vlivem idealistických teorií mendelismu-morganismu-weismannismu byly tyto Darwinovy ​​studie mnoha biology zapomenuty. A jen díky práci našich domácích vědců K. A. Timirjazeva a zejména I. V. Michurina a akademika T. D. Lysenka byly Darwinovy ​​práce o oplodnění prohloubeny a bylo dosaženo správného pochopení významu pohlavního rozmnožování a biologické podstaty procesu oplodnění.

Biologický význam pohlavního rozmnožování v procesu evoluce je to vytváří silnější a vitálnější potomstvo, než potomstvo získané nepohlavním rozmnožováním.

Jak jsme již řekli, organismus získaný vegetativním množením pokračuje ve vývojovém stádiu, ve kterém organismus, který toto nové oddělil, byl, tedy uříznutá větev stromu, přeměněná v samostatný organismus, bude mít stejný věk a stejné stádium. vývoje, co měl strom, ze kterého byl oddělen. Potomstvo získané z vegetativního množení vykazuje pokles vitality a jakoby předčasné chřadnutí.

Zajímavým příkladem toho je práce T. D. Lysenka s pyramidálním topolem. Tento rychle rostoucí strom, velmi užitečný pro polní ochranné výsadby, má jednu velkou nevýhodu – rychle stárne a začíná vysychat. Akademik T.D. Lysenko odhalil důvod a našel opatření, jak proti tomu bojovat. Časné sucho, tedy rané stárnutí, se vysvětluje tím, že se u nás pyramidální topol rozmnožuje větvemi a řízky, tedy vegetativním nepohlavním způsobem. Když jej takto chováme po mnoho staletí, s každou generací získáváme méně a méně životaschopných organismů. Topol se pohlavně nerozmnožoval, protože v Sovětském svazu bylo velmi málo stromů se samičími květy a stromy se samčími květy nemohou po odkvětu zanechat potomstvo. Topol se proto nemnožil semeny.

Na pokyn akademika T.D.Lysenka byly nalezeny vzácné exempláře stromů se samičími květy. Tyto květiny byly uměle opylovány pylem a byla získána semena. Již před Velkou vlasteneckou válkou se ze získaných semen pěstovaly sazenice topolů se silou, rychlým růstem a vytrvalostí. Takoví potomci ze pohlavního rozmnožování topolu budou déle žít a nebudou mít předčasnou suchost.

Z tohoto příkladu je zřejmé, že sexuální rozmnožování má velký význam pro vytváření silných, vitálních potomků. To znamená, že sexuální reprodukce je biologicky prospěšná v životě zvířat a rostlin.

Pohlavní rozmnožování navíc zvyšuje dědičnou variabilitu a poskytuje materiál pro přirozený výběr. V důsledku toho se zvyšují adaptační schopnosti organismů na měnící se podmínky prostředí. Zajišťuje biologickou rozmanitost druhů, zvyšuje jejich adaptační schopnosti a evoluční vyhlídky.

Typy reprodukce

Celou škálu způsobů rozmnožování lze rozdělit do dvou hlavních typů: asexuální (jeho verze je vegetativní) rozmnožování a pohlavní rozmnožování.

V asexuální formě je rozmnožování prováděno rodičovským jedincem samostatně, bez výměny dědičných informací s jinými jedinci. Dceřiný organismus vzniká oddělením jedné nebo více somatických (tělesných) buněk od rodičovských a jejich dalším rozmnožováním mitózou. Potomek zdědí vlastnosti rodiče a je geneticky jeho přesnou kopií. Existuje několik typů asexuálního rozmnožování.

Na rozdíl od nepohlavní reprodukce zahrnuje sexuální reprodukce pár jedinců. Jejich pohlavní buňky (gamety) nesou haploidní sady chromozomů. Během procesu oplození se gamety spojí a vytvoří diploidní oplodněné vajíčko (zygota), ze kterého vznikne nový organismus.

Jeden z homologních chromozomů somatické buňky pochází od „maminky“ a druhý od „otce“. V důsledku toho se spojují části genetického materiálu rodičů a u potomků se objevují nové kombinace genů. Rozmanitost genetického materiálu umožňuje potomkům úspěšněji se adaptovat na měnící se vnější podmínky. Hlavní výhodou pohlavního rozmnožování, jeho hlavním biologickým významem, je obohacení dědičné informace.

Formy nepohlavní reprodukce

Existuje několik forem asexuální reprodukce:

Jednoduché dělení. Nepohlavní rozmnožování je zvláště běžné u bakterií a modrozelených řas. Jediná buňka těchto bezjaderných organismů je rozdělena na polovinu nebo na několik částí najednou. Každá část je kompletní funkční organismus. Améby, nálevníci, euglena a další prvoci se rozmnožují jednoduchým dělením. K dělení dochází mitózou, takže dceřiné organismy dostávají stejnou sadu chromozomů od svých rodičů.

Pučící. Tento typ rozmnožování využívají jak jednobuněčné, tak některé mnohobuněčné organismy: kvasinky (nižší houby), nálevníky, korálové polypy. Pučení ve sladkovodních hydrách probíhá následovně. Nejprve se na stěně hydry vytvoří výrůstek, který se postupně prodlužuje. Na jejím konci se objevují chapadla a ústní otvor. Z pupenu vyrůstá malá hydra, která se odděluje a stává se samostatným organismem. U jiných tvorů mohou ledviny zůstat na těle rodiče.

Fragmentace.Řada plochých a kroužkovitých červů, ostnokožců (mořských hvězd) se může rozmnožovat rozřezáním těla na několik úlomků, které se pak zabudují do celého organismu. Fragmentace je založena na schopnosti mnoha jednoduchých tvorů regenerovat ztracené orgány. Pokud se tedy od hvězdice oddělí paprsek, vyvine se z něj znovu hvězdice. Hydra se dokáže zotavit z 1/200 svého těla. K reprodukci fragmentací obvykle dochází při poškození. Spontánní fragmentaci provádějí pouze plísně a někteří mořští kroužkovci.

Sporulace. Předchůdcem nového organismu může být specializovaná buňka mateřského tvora – výtrus. Tento způsob rozmnožování je typický pro rostliny a houby. Výtrusy se rozmnožují mnohobuněčné řasy, mechy, kapradiny, přesličky a mechy. Spory jsou buňky pokryté odolnou membránou, která je chrání před nadměrnou ztrátou vlhkosti a je odolná vůči teplotám a chemickým vlivům. Spory suchozemských rostlin jsou pasivně transportovány větrem, vodou a živými tvory. Když se výtrus ocitne v příznivých podmínkách, otevře svůj obal a začne mitózu, čímž vytvoří nový organismus. Řasy a některé houby žijící ve vodě se rozmnožují zoosporami vybavenými bičíky pro aktivní pohyb.

Jednobuněčný živočich Plasmodium falciparum (původce malárie) se rozmnožuje schizogonie- vícenásobné štěpení. Nejprve se v jeho buňce dělením vytvoří velké množství jader, poté se buňka rozpadne na mnoho dceřiných buněk.

Vegetativní množení. Tento typ nepohlavního rozmnožování je u rostlin rozšířený. Na rozdíl od sporulace se vegetativní rozmnožování neprovádí speciálními specializovanými buňkami, ale téměř jakoukoli částí vegetativních orgánů. Vytrvalé divoké byliny se rozmnožují oddenky (ostropestřec vytváří až 1800 jedinců/m2 půdy), jahody šlahouny a hrozny, rybíz a švestky vrstvením. Brambory a jiřiny využívají k množení hlízy – upravené podzemní části kořene. Z cibulek se rozmnožují tulipány a cibule. U stromů a keřů se výhonky - řízky - zakoření, aby vytvořily novou rostlinu, a u begónií mohou roli řízků hrát listy. Maliny, švestky, třešně a růže se množí řízkováním. Na kořenech a pařezech stromů se tvoří výhonky, které se pak mění v samostatné rostliny.

Klonování. Jak již bylo zmíněno, získávání identických potomků nepohlavním rozmnožováním se nazývá klonování. V přirozených podmínkách se klony objevují jen zřídka. Známým příkladem přirozeného klonování, které existuje v přírodě a vyskytuje se u lidí, jsou jednovaječná dvojčata, vyvinutá ze stejného vajíčka (Jsou to nutně děti stejného pohlaví). Až do šedesátých let dvacátého století byly klony získávány uměle výhradně vegetativním množením rostlinných organismů, nejčastěji pro zachování odrůdových vlastností a pro získání kultur mikroorganismů používaných v lékařství. Na počátku šedesátých let byly vyvinuty metody, které umožnily úspěšně klonovat některé vyšší rostliny a živočichy jejich pěstováním z jednotlivých buněk. Experimenty tohoto druhu nejen dokazují, že diferencované (specializované) buňky obsahují všechny informace potřebné pro vývoj celého organismu, ale také umožňují očekávat, že podobné metody lze použít pro klonování obratlovců ve vyšších fázích vývoje, včetně člověka. Technika klonování slibuje především velké vyhlídky pro chov zvířat, protože umožňuje získat z jakéhokoli zvířete s cennými vlastnostmi četné geneticky identické kopie se stejnými vlastnostmi. Klonování požadovaných zvířat, jako jsou plemenní býci, závodní koně atd., může být stejně výnosné jako klonování rostlin, které, jak již bylo řečeno, se již provádí. Jednou z možných oblastí uplatnění této technologie je také klonování vzácných a ohrožených druhů volně žijících zvířat.

Formy pohlavního rozmnožování

U zvířat je častější dioecy, tj. přítomnost samčích a samičích jedinců (samců) a (samiček), kteří se často liší velikostí a vzhledem (sexuální dimorfismus). Pohlavní buňky se tvoří ve speciálních orgánech - gonádách. Ve varlatech se tvoří malé pohyblivé spermie vybavené bičíkem a ve vaječnících se tvoří velká nepohyblivá vajíčka (vajíčka). Proces oplození u mnohobuněčných organismů, stejně jako u jednobuněčných, spočívá ve splynutí samčích a samičích gamet. Zpravidla pak okamžitě dojde k fúzi jejich jader za vzniku diploidní zygoty (oplozeného vajíčka)

Vytvořená zygota spojuje ve svém jádru haploidní sady chromozomů mateřských organismů. V dceřiném organismu vyvíjejícím se ze zygoty se kombinují dědičné vlastnosti obou rodičů.

U mnohobuněčných organismů se rozlišuje vnější oplodnění (splynutí gamet mimo tělo) a vnitřní oplodnění, vyskytující se v mateřském organismu. Zevní aplikaci lze provádět pouze ve vodním prostředí, proto se nejvíce vyskytuje u vodních organismů (řasy, coelenteráty, ryby). Suchozemské organismy se častěji vyznačují vnitřním oplodněním (vyšší semenné rostliny, hmyz, vyšší obratlovci).

Atypická sexuální reprodukce

Partenogeneze (rozmnožování panen)). Otevřeno v polovině 18. století. Švýcarský přírodovědec C. Bonnet. Partenogeneze se vyskytuje u rostlin a zvířat. Při ní probíhá vývoj dceřiného organismu z neoplozeného vajíčka. Navíc výslední dceřiní jedinci jsou zpravidla buď samci (trubci u včel) nebo samice (u kavkazských skalních ještěrů), navíc se mohou narodit potomci obou pohlaví (mšice, dafnie). Počet chromozomů u partenogenetických organismů může být haploidní (včelí samci) nebo diploidní (mšice, dafnie).

Význam partenogeneze:

1) reprodukce je možná se vzácnými kontakty jedinců opačného pohlaví;

2) velikost populace se prudce zvyšuje, protože potomci jsou obvykle početní;

3) se vyskytuje u populací s vysokou mortalitou během jedné sezóny.

Typy partenogeneze:

1) obligátní (obligatorní) partenogeneze. Vyskytuje se v populacích skládajících se výhradně z jedinců samic (u skalníka kavkazského). Zároveň je minimální pravděpodobnost setkání s jedinci různého pohlaví (skály jsou odděleny hlubokými roklemi). Bez partenogeneze by byla celá populace na pokraji vyhynutí;

2) cyklická (sezónní) partenogeneze(u mšic, dafnií, vířníků). Vyskytuje se u populací, které historicky vymřely ve velkých počtech v určitých obdobích roku. U těchto druhů je partenogeneze kombinována se sexuální reprodukcí. Navíc v létě jsou pouze samice, které kladou dva druhy vajec - velké a malé. Z velkých vajíček partenogeneticky vycházejí samice a z malých vajíček samci, kteří v zimě na dně ležící vajíčka oplodní. Vystupují z nich pouze samice; fakultativní (nepovinná) partenogeneze. Nachází se u sociálního hmyzu (vosy, včely, mravenci). V populaci včel plodí oplozená vajíčka samice (včelí dělnice a královny), zatímco neoplozená vajíčka produkují samce (trubci). U těchto druhů existuje partenogeneze, která reguluje poměr pohlaví v populaci.

Také rozlišováno přírodní(existuje v přirozených populacích) a umělý(používaný člověkem) partenogeneze. Tento typ partenogeneze studoval V. N. Tikhomirov. Vývoj neoplozených vajíček bource morušového dosáhl jejich podrážděním tenkým kartáčkem nebo ponořením na několik sekund do kyseliny sírové (je známo, že hedvábnou nit produkují pouze samice).

Gynogeneze(u kostnatých ryb a některých obojživelníků). Spermie proniká do vajíčka a pouze stimuluje jeho vývoj. V tomto případě jádro spermie nesplyne s jádrem vajíčka a odumře a zdrojem dědičného materiálu pro vývoj potomstva je DNA jádra vajíčka.

Androgeneze. Vývoj embrya zahrnuje mužské jádro vnesené do vajíčka a jádro vajíčka odumírá. Vaječná buňka poskytuje pouze živiny ze své cytoplazmy.

Polyembryonie. Zygota (embryo) je nepohlavně rozdělena na několik částí, z nichž každá se vyvíjí v samostatný organismus. Nachází se u hmyzu (jezdců), pásovců. U pásovců je buněčný materiál původně jednoho embrya ve stádiu blastuly rovnoměrně rozdělen mezi 4–8 embryí, z nichž každé následně dá vzniknout plnohodnotnému jedinci. Tato kategorie jevů zahrnuje výskyt identických dvojčat u lidí.

Co je meióza

Redukční dělení buněk- zvláštní typ buněčného dělení, jehož výsledkem je tvorba pohlavních buněk.
Na rozdíl od mitózy, ve které je zachován počet chromozomů přijatých dceřinými buňkami, Během meiózy se počet chromozomů v dceřiných buňkách sníží na polovinu.
Proces meiózy se skládá ze dvou po sobě jdoucích buněčných dělení - meióza I(první divize) a meióza II(druhá divize).
K duplikaci DNA a chromozomů dochází pouze dříve meióza I.
V důsledku prvního dělení meiózy, tzv redukcionistický , vznikají buňky s polovičním počtem chromozomů. Druhé dělení meiózy končí tvorbou zárodečných buněk. Všechny somatické buňky těla tedy obsahují dvojitý, diploidní (2n), sada chromozomů, kde každý chromozom má párový, homologní chromozom. Zralé pohlavní buňky mají pouze svobodný, haploidní (n), sadu chromozomů a podle toho poloviční množství DNA.

Biologická role meiózy

Pokud by během procesu meiózy nedošlo k poklesu počtu chromozomů, pak by se v každé následující generaci s fúzí jader vajíčka a spermie počet chromozomů neomezeně zvyšoval. Díky meióze dostávají zralé zárodečné buňky haploidní (n) počet chromozomů, ale po oplození se obnoví diploidní (2n) počet charakteristický pro tento druh.

Během meiózy končí homologní chromozomy v různých zárodečných buňkách a při oplodnění se párování homologních chromozomů obnoví. V důsledku toho je pro každý druh zajištěna stálost kompletních diploidních sad chromozomů a konstantní množství DNA.

Křížení chromozomů, ke kterému dochází při meióze, výměna sekcí a také nezávislá divergence každého páru homologních chromozomů určují vzorce dědičného přenosu vlastnosti z rodičů na potomky. Z každého páru dvou homologních chromozomů (mateřských a otcovských), které byly součástí chromozomové sady diploidních organismů, obsahuje haploidní sada vajíčka nebo spermie pouze jeden chromozom. Může být:

o otcovský chromozom;

o mateřský chromozom;

o otcovská s mateřskou oblastí;

o mateřské s otcovským spiknutím.

Tyto procesy vzniku velkého množství kvalitativně odlišných zárodečných buněk přispívají k dědičné variabilitě.
V některých případech v důsledku narušení procesu meiózy, s nedisjunkcí homologních chromozomů, nemusí mít zárodečné buňky homologní chromozom nebo naopak mít oba homologní chromozomy. To vede k závažným poruchám vývoje organismu nebo k jeho smrti.

Rozdíl mezi meiózou a mitózou

Všechny živé věci mají buněčnou strukturu. Buňky žijí: rostou, vyvíjejí se a dělí se. K jejich dělení může dojít různými způsoby: v procesu mitózy nebo meiózy. Obě tyto metody mají stejné fáze dělení, těmto procesům předchází spirálizace chromozomů a nezávislé zdvojování molekul DNA v nich. Podívejme se na rozdíl mezi mitózou a meiózou.

Mitóza je univerzální metoda nepřímého dělení buněk, které mají jádro, tedy buněk zvířat, rostlin a hub. Slovo "mitóza" pochází z řeckého "mitos", což znamená "nit". Nazývá se také vegetativní množení nebo klonování.

Meióza je také způsob dělení podobných buněk, ale počet chromozomů během meiózy je poloviční. Základem pro vznik názvu „meiosis“ bylo řecké slovo „meyosis“, tedy „redukce“.

Proces dělení

Během procesu mitózy je každý chromozom rozdělen na dva dceřiné chromozomy a distribuován mezi dvě nově vytvořené buňky. Život vzniklých buněk se může vyvíjet různými způsoby: obě mohou pokračovat v dělení, pouze jedna buňka se dále dělí, zatímco druhá tuto schopnost ztrácí, obě buňky ztrácejí schopnost dělení.

Meióza se skládá ze dvou divizí. Při prvním dělení se počet chromozomů sníží na polovinu, diploidní buňka produkuje dvě haploidní buňky, přičemž každý chromozom obsahuje dvě chromatidy. Při druhém dělení se počet chromozomů nezmenšuje pouze se tvoří čtyři buňky s chromozomy, z nichž každá obsahuje jednu chromatidu.

Časování

Během procesu meiózy dochází k fúzi homologních chromozomů v prvním dělení během mitózy, chybí jakékoli typy párování.

Seřazovat

Během procesu mitózy se duplikované chromozomy seřadí odděleně podél rovníku, zatímco během meiózy dochází k podobnému zarovnání v párech.

Výsledek procesu dělení

V důsledku mitózy vznikají dvě somatické diploidní buňky. Nejdůležitějším aspektem tohoto procesu je, že se dědičné faktory během dělení nemění.

Výsledkem meiózy je výskyt čtyř pohlavních haploidních buněk, jejichž dědičnost je změněna.

Reprodukce

Meióza se vyskytuje ve zrání zárodečných buněk a je základem sexuální reprodukce.

Mitóza je základem pro nepohlavní rozmnožování somatických buněk a je to jediný způsob jejich seberegenerace.

Biologický význam

Při procesu meiózy se udržuje konstantní počet chromozomů a navíc se v chromozomech objevují nová spojení dědičných sklonů.

Při mitóze dochází při jejich podélném štěpení ke zdvojení chromozomů, které jsou rovnoměrně rozmístěny mezi dceřiné buňky. Objem a kvalita původních informací se nemění a jsou plně zachovány.

Mitóza je základem pro individuální vývoj všech mnohobuněčných organismů.

Hlavní rozdíly mezi mitózou a meiózou jsou tedy:

1. Mitóza a meióza jsou metody dělení buněk obsahujících jádro.
2. Mitóza se vyskytuje v somatických buňkách, meióza v reprodukčních buňkách.
3. Mitóza zahrnuje jedno buněčné dělení, zatímco meióza zahrnuje dělení ve dvou fázích.
4. V důsledku meiózy se počet chromozomů během mitózy sníží 2x, původní počet chromozomů v dceřiných buňkách je zachován.

Genetické aspekty meiózy

Procesy buněčného dělení jsou základem růstu a rozmnožování jakýchkoli organismů, vývoje a kontinuity života na Zemi. U mnohobuněčných organismů s pohlavním rozmnožováním existují dva typy buněčného dělení: mitóza a meióza. Přestože jsou známy již dlouhou dobu, jejich molekulární mechanismy nejsou v mnoha ohledech stále zdaleka pochopeny. Dokonce i cytologové, kteří studují strukturu a funkci buněk, se neshodnou na funkcích řady struktur, které se objevují během buněčného dělení.

Ústřední roli v obou typech dělení hraje samokopírování a distribuce genových přenašečů - chromozomů - do dceřiných buněk. U rostlin a zvířat jsou chromozomy obří lineární molekuly DNA spojené s proteiny. Je to DNA, která má vlastnost sebe kopírování neboli replikace. Chromozomy nejsou identické ve složení DNA. Každý z nich obsahuje pouze část celkové sady genů. Počet a struktura chromozomů jsou u většiny jedinců stejného druhu konstantní. U vyšších organismů je sada chromozomů párová – polovina od matky, druhá od otce. Takové páry se nazývají homologní.

Podstatou mitózy je replikace (zdvojení) a přesná distribuce sady chromozomů buněčného jádra mezi dceřiné buňky. Tím je zajištěna reprodukce hmotných nosičů dědičné informace. V případě meiózy je počet chromozomů poloviční (snížený). Pohlavní buňky neboli gamety vzniklé v důsledku meiotického dělení nesou pouze jeden homolog každého páru chromozomů. Právě rysy meiózy jsou základem Mendelových zákonů dědičnosti a chromozomální teorie dědičnosti. Nezávislá dědičnost různých genů a jejich kombinace u potomků je založena na nezávislé divergenci různých párů homologních chromozomů do gamet. Navíc při meióze mohou být vyměněny geny ležící na stejném chromozomu.

Zájem o meiózu vzrostl zejména koncem 60. let, kdy se ukázalo, že stejné enzymy se mohou účastnit procesů reprodukce DNA, výměny jejích jednotlivých úseků a opravy poškození. V poslední době řada biologů rozvíjí původní myšlenku, že meióza u vyšších organismů zaručuje stabilitu genetické individuality, protože Během procesu meiózy, kdy jsou páry homologních chromozomů v těsném kontaktu, jsou řetězce DNA kontrolovány na úplnou identitu a poškození je obnoveno v obou řetězcích najednou.

Studium meiózy propojilo metody a zájmy dvou věd: cytologie a genetiky. To vedlo ke zrodu nového oboru vědění – cytogenetiky, která úzce souvisí s molekulární biologií a genetickým inženýrstvím. Šlechtitele vždy přitahovala vyhlídka spojit například v jedné rostlině užitečnost pěstované pšenice a produktivitu a odolnost vůči vnějším škodlivým faktorům divoké pšenice. Ale tato lákavá myšlenka na vytvoření hybridních chromozomů narazila na síto meiózy. Během meiózy u hybridních rostlin se chromozomy náhodně rozcházely a v důsledku toho se snížila plodnost. Bylo jasné, že je nutné objasnit molekulární mechanismus hybridizace a jak je řízeno chování chromozomů.

Genetika má spolehlivý nástroj pro studium složitých procesů identifikací genových změn (mutací), které narušují průběh jednotlivých stádií. Objekt vhodný z hlediska cytologie a genetiky pro systematické vyhledávání a analýzu mutace, které narušují meiózu (dále jen mutace mei), se ukázalo být kukuřicí. Tato rostlina, dobře prozkoumaná jak cytology, tak genetiky, má pouze 10 párů relativně velkých chromozomů. Kromě toho již bylo v kukuřici nalezeno několik mutací mei.

Hledání nových mutací bylo založeno na myšlence meiózy jako univerzálního biologického procesu charakteristickém pro všechna eukaryota. V důsledku toho byla všechna dostupná rozptýlená data o projevu mutací mei v různých objektech - kvasinkách, rostlinách, hmyzu a lidech - systematizována z jednotné pozice, což umožnilo formulovat koncept genové kontroly meiózy. Než však stanovíme jeho principy, je nutné alespoň v nejobecnějších termínech popsat komplexní „tanec“ chromozomů při meiotickém redukčním buněčném dělení. V tomto „tanci“ cytologové rozlišují čtyři hlavní postavy neboli fáze: profáze, metafáze, anafáze a telofáze. Podstatu meiózy lze stručně vyjádřit takto: na dvě po sobě jdoucí buněčná dělení dochází k jedné replikaci chromozomu. Výsledkem jsou čtyři dceřiné pohlavní buňky, které mají poloviční počet nepárových chromozomů (obr. 1).

Ústřední událostí počátečních fází meiózy je tajemný proces vzájemného rozpoznávání homologních chromozomů, jejich párové přiblížení a těsný kontakt - synapse (z řeckého „spojení, spojení“). Během synapse si homology vyměňují fragmenty. Ve světelném mikroskopu jsou důsledky této výměny viditelné jako dekusace neboli chiasmata (obr. 2).

Po synaptickém tanci a výměně fragmentů se chromozomy seřadí na rovníku buňky. V této době připomínají páry lyží spojených v oblasti vázání. Oblast připojení na chromozomu se nazývá centromera. Pak se v buňce objeví zvláštní vláknitý aparát, probíhající od jednoho pólu buňky k druhému a obrazně nazývaný vřeteno. Část vřetenových vláken se v metafázi připojuje k centromerám a táhne je různými směry k pólům (stadium anafáze). Chromozom bez úponu centromery nemůže existovat a je okamžitě ztracen, jako kufr bez rukojeti. Přesná divergence homologních párů k opačným pólům je základem snížení jejich počtu na polovinu.

Rýže. 1. Diagram meiózy (pro jednoduchost je znázorněn jeden pár chromozomů)

Při druhém dělení meiózy se oddělí centromery a kopie vytvořené dříve (před prvním dělením) v každém páru se jednoduše rozcházejí, poté se vytvoří další dvě dceřiné buňky a nakonec jsou čtyři). Druhé dělení meiózy v principu odpovídá mitóze. Toto je v nejobecnější podobě scénář hlavních cytologických obrazů meiózy v široké škále organismů.

Rýže. 2. Chiasma jako výsledek tří samostatných křížení chromatid obou chromozomů

Mechanismy oplodnění

Proces vstupu spermií do vajíčka se nazývá oplodnění, v důsledku toho se obnoví diploidní sada chromozomů charakteristická pro určitý živočišný druh.

K setkání gamet dochází buď uvnitř ženského genitálního traktu ( vnitřní oplodnění), nebo ve vnějším prostředí, například ve vodě ( vnější hnojení). Vajíčko je obklopeno několika membránami, jejichž struktura je taková, že do vajíčka mohou vstoupit pouze spermie vlastního druhu. Po oplodnění se obal vajíčka změní a další spermie do něj již nemohou proniknout.

Spermie se k vajíčku přibližuje hlavou napřed. Pokud je skořápka vajíčka měkká, zvedá se k ní protoplazmatický výrůstek vajíčka - receptivní tuberkulum, které vtahuje spermie do hlubin vajíčka. Poté se téměř okamžitě nad receptivním tuberkulem objeví tenká vitelinní membrána oplodnění, která těsně blokuje přístup ke zbytku spermie. S hustými membránami pronikají spermie do vajíček jedním z mikropylárních otvorů. V procesu hnojení jsou tři fáze.

První fází je sblížení. Jak při vnějším (u ryb, obojživelníků), tak při vnitřním (u plazů, ptáků a savců) oplodnění se spermie velmi rychle pohybují směrem k vajíčkům v důsledku chemotaxe v mírně alkalickém prostředí. Posun pH na kyselou stranu naopak spermie paralyzuje. Savčí spermie mají schopnost pohybovat se proti proudu tekutiny směrované z vejcovodu, kde dochází k oplodnění, do dělohy. Sbližování zárodečných buněk je usnadněno: peristaltikou vejcovodů a ciliárním pohybem řasinek epitelu vejcovodů, jakož i určitým potenciálním rozdílem mezi kladným elektrickým nábojem pro semennou tekutinu a záporným pro vejce.

Druhou fází je pronikání spermie přes membrány vajíčka. Kontaktní interakce gamet nastává, když se spermie přiblíží k vajíčku. U savců během oplodnění proniká do vajíčka pouze jedna spermie. Tento jev se nazývá monospermie. U bezobratlých živočichů, ryb, obojživelníků, plazů a ptáků je možná polyspermie, kdy do vajíčka pronikne několik spermií, ale pouze jedna se stále účastní jaderné fúze (oplodnění). Hlava, krk a část ocasu pronikají do cytoplazmy vajíčka. Průnik spermií významně zvyšuje procesy intracelulárního metabolismu, což je spojeno se zvýšeným dýcháním a aktivací enzymatických systémů vajíčka.

Třetí fází je tvorba samčích a samičích pronukleí s jejich následným splynutím. Navíc u mnoha živočišných druhů se jádra samčích a samičích buněk během svého přibližování dostávají do stavu metafáze. Poté chromozomy obou jader tvoří jedinou mateřskou „hvězdu“, ale s dvojnásobným (diploidním) počtem chromozomů. V jiných případech se jádra nejprve spojí a poté se dostanou do stavu karyokineze. Současně se centrioly zavedené spermií rozcházejí k pólům buňky a toto jednobuněčné embryo - zygota - vstupuje do druhého období embryonálního vývoje - období štěpení.

Hnojení u zvířat. Živé organismy obývající planetu se liší strukturou, životním stylem a stanovištěm. Některé z nich produkují mnoho zárodečných buněk, jiné - relativně málo. Existuje rozumný vzorec: čím méně je pravděpodobné, že se samčí a samičí gamety setkají, tím větší počet zárodečných buněk organismy produkují. Pro ryby a obojživelníky je charakteristická vnější inseminace. Jejich gamety vstupují do vody, kde dochází k oplodnění. Mnoho gamet zahyne nebo je sežráno jinými tvory, takže účinnost vnější inseminace je velmi nízká. Pro zachování druhu potřebují ryby a obojživelníci produkovat obrovské množství gamet (treska naklade asi 10 milionů vajíček).

Vyšší zvířata a rostliny využívají vnitřní inseminaci. V tomto případě je proces oplodnění a výsledná zygota chráněna tělem matky. Pravděpodobnost oplodnění se výrazně zvyšuje, a proto se zpravidla produkuje jen málo vajíček. Spermií je ale stále produkováno poměrně hodně, jejich přebytečné množství je nutné k vytvoření určitého chemického prostředí kolem vajíčka, bez kterého je oplodnění nemožné. Vajíčko má mechanismy, které brání pronikání přebytečných spermií. Po průniku první vylučuje látku, která tlumí pohyblivost samčích gamet. I když se několika z nich podaří proniknout do vajíčka, pouze jeden splyne s vejcem, zbytek zemře.

Reprodukce je rozmnožování organismem podobných organismů. Díky němu je zajištěna kontinuita života. Existují dva způsoby, jak vytvořit nové organismy: asexuální a sexuální rozmnožování. K asexualitě, které se účastní pouze jeden organismus, dochází dělením buněk na poloviny, sporulací, pučením nebo vegetativně. Je charakteristický hlavně pro primitivní organismy. Při nepohlavní reprodukci jsou nové organismy kopií rodiče. K pohlavnímu rozmnožování dochází pomocí pohlavních buněk zvaných gamety. Jde především o dva organismy, což přispívá ke vzniku nových jedinců, kteří se liší od rodičovských. Mnoho zvířat se vyznačuje střídáním nepohlavní a pohlavní reprodukce.

Typy pohlavního rozmnožování

Existují následující typy sexuální reprodukce:

• bisexuální;
• hermafrodit;
• partenogeneze neboli rozmnožování panen.

Dvoudomé rozmnožování

Dvoudomé rozmnožování se vyznačuje splynutím haploidních gamet, které se nazývá oplození. Výsledkem oplodnění je diploidní zygota obsahující genetickou informaci od obou rodičů. Dvoudomé rozmnožování je charakterizováno přítomností pohlavního procesu.

Typy sexuálních procesů

Existují tři typy sexuálních procesů:

1. izogamie. Vyznačuje se tím, že všechny gamety jsou mobilní a mají stejnou velikost.
2. Anizogamie nebo heterogamie. Gamety mají různé velikosti; existují makrogamety a mikrogamety. Ale obě gamety jsou schopné pohybu.
3. Oogamie. Je charakterizována přítomností velkého nepohyblivého vajíčka a malé spermie schopné pohybu.

Hermafroditismus

Partenogeneze

Některé organismy jsou schopny se vyvinout z neoplodněné buňky. Tato sexuální reprodukce se nazývá partenogeneze. S jeho pomocí se rozmnožují mravenci, včely, vosy, mšice a některé rostliny. Typ partenogeneze je pedogeneze. Vyznačuje se panenským rozmnožováním larev. Někteří dvoukřídlí a brouci se rozmnožují pomocí pedogeneze. Partenogeneze zajišťuje rychlý nárůst velikosti populace.

Množení rostlin

Rostliny, stejně jako zvířata, se mohou množit nepohlavně a pohlavně. Rozdíl je v tom, že k pohlavnímu rozmnožování krytosemenných rostlin dochází dvojitým oplodněním. Co je to? Při dvojitém oplodnění, které objevil S.G. Navashin, se na oplodnění vajíčka podílejí dvě spermie. Jeden z nich se spojí s vejcem. To vytváří diploidní zygotu. Druhá spermie se spojí s diploidní centrální buňkou a vytvoří triploidní endosperm obsahující zásobu živin.

Biologický význam pohlavního rozmnožování

Pohlavní rozmnožování činí organismy odolnými vůči měnícím se a nepříznivým podmínkám prostředí a zvyšuje jejich životaschopnost. Tomu napomáhá rozmanitost potomků narozených v důsledku kombinace dědičnosti dvou organismů.

Klíčové otázky

Jaké výhody a nevýhody přináší pohlavní rozmnožování jednotlivým jedincům i celým druhům zvířat?

Která forma reprodukce poskytuje lepší adaptabilitu na změny prostředí?

Co je to mutace?

Jak homologní chromozomy vstupují do meiózy?

Co je konjugace homologních chromozomů v meióze a jak k ní dochází?

Co je to partenogeneze? Jak probíhá partenogeneze ve včelích populacích?

2.1. Význam sexuální reprodukce spočívá v tom, že je jedním z hlavních faktorů variability znaků, z nichž některé mohou ovlivnit přežití organismů.

Naprostá většina organismů žijících na Zemi – bakterií, rostlin a zvířat – se rozmnožuje pohlavně, i když některé se mohou rozmnožovat i nepohlavně. Není možné okamžitě odpovědět, proč se to děje, protože nepohlavní rozmnožování je extrémně účinné.

Proč tisíce a tisíce druhů organismů zvolily riskantnější způsob rozmnožování, spojený se vznikem samčích a samičích reprodukčních buněk a jejich splynutím za vhodných podmínek? Člověk, jako nikdo jiný, by měl pochopit všechny výhody této metody, z nichž hlavní je, že sexuální reprodukce zvyšuje přežití druhů. V některých případech je obtížné pochopit biologické zdůvodnění určitých typů sexuální reprodukce. Například když mu samice kudlanky nábožné stimulující samce k páření ukousne hlavu. Navzdory složité a dokonce riskantní povaze sexuální reprodukce je to však spolehlivý způsob, jak zajistit úspěšný vývoj druhů ve stále se měnícím prostředí. Proč? Protože sexuální reprodukce produkuje miliony jedinečných kombinací genetického materiálu od dvou neidentických rodičů, čímž se dosahuje rozmanitosti v budoucích generacích. Některé z kombinací mohou být nezbytné pro udržení životaschopnosti druhů ve změněných podmínkách prostředí. Při nepohlavním rozmnožování nemají organismy stejnou schopnost adaptace. Například, když mokré prostředí, jako je bažina, začne postupně vysychat, druhy obývající toto prostředí nakonec zemřou, pokud se přeživší jedinci těchto druhů tolerantní vůči suchu nerozmnoží a znovu neosídlí oblast.

2.2. Mutace mohou změnit organismy, které se rozmnožují sexuálně i nepohlavně

Dědičná změna struktury molekuly DNA, např. změna způsobená zářením, se nazývá mutace. Takové změny jsou v podstatě nevratné a všechny buňky nebo organismy, které vzniknou z mutantních buněk, ponesou tyto změny. U organismů, které se rozmnožují nepohlavně, je mutace náhlá změna (prospěšná nebo škodlivá pro organismus), která se přenese na další generace. Je dobré, když je tato změna užitečná; pokud je to škodlivé, pak mutantovi potomci obvykle zemřou. Organismy, které se pohlavně rozmnožují, však dostávají genetický materiál od dvou rodičů. Proto jsou mutace neutralizovány „normálním“ genetickým materiálem partnera. Pohlavní rozmnožování tak v konečném důsledku zajišťuje diverzitu v organismech a zabraňuje výskytu náhlých změn (mutací) v krátkém časovém období.

2.3. Sexuální reprodukce zahrnuje rekombinaci chromozomální DNA

Genetická informace je obsažena ve zkroucených vláknitých strukturách v buněčném jádru tzv chromozomy. Před mnoha lety bylo zjištěno, že počet chromozomů v buňkách je obvykle konstantní. Navíc téměř všechny buňky v těle mají stejný počet chromozomů a tento počet charakterizuje všechny organismy daného druhu. Bylo zjištěno, že chromozomy jsou ve většině případů prezentovány v párech - dva chromozomy stejné velikosti a tvaru obsahují podobné geny. Takové chromozomy se nazývají homologní.

Zkoumáním 46 lidských chromozomů lze každý pár homologních chromozomů rozlišit a označit odpovídajícím číslem. Různými metodami bylo zjištěno, že během vývoje nového organismu každý pár jeho homologních chromozomů obsahuje jeden chromozom od každého rodiče. Pro usnadnění se nazývá kompletní sada chromozomů v buňce diploidní. Haploidní sada chromozomů je poloviční, tj. obsahuje jeden chromozom ze všech párů. Každý rodič přispívá při oplodnění haploidní sadou chromozomů.

2.4. Chromozomy se předávají z generace na generaci v jádrech specializovaných pohlavních buněk zvaných gamety

V jednoduchých organismech nejsou téměř žádné rozdíly mezi pohlavími. Jejich reprodukční buňky jsou také velmi podobné - gamety které se nazývají izogamety, a proces jejich slučování je izogametické oplodnění. Tímto způsobem se rozmnožují například jednobuněčné bičíkovité řasy Chlamidomonas. V tomto případě není pohlaví partnerů označeno jako žena nebo muž, ale je označováno jako typy křížení.

U složitějších organismů, a zejména u lidí, jsou rozdíly mezi pohlavími značné a každý organismus produkuje charakteristické gamety specifické pro své pohlaví. U zvířat tvoří samice makrogametu, neschopnou aktivního pohybu, která se nazývá vajíčko nebo vajíčko. U samce se vyvine malá, pohyblivá mikrogameta neboli spermie. Makrogameta ve vyšších rostlinách se také nazývá vaječná buňka a mikrogamety v pylu jsou jádry samčích buněk krbu.

Během sexuální reprodukce dochází k fúzi dvou gamet, ale počet chromozomů v každém druhu zůstává konstantní ve všech generacích. Je tedy zřejmé, že musí existovat mechanismus, v jehož důsledku je normální diploidní sada chromozomů každého rodiče redukována na haploidní sadu v gametách. Tento mechanismus se nazývá meióza a je součástí gametogeneze - procesu tvorby gamet.

U mnohobuněčných živočichů se v pohlavních orgánech tvoří gamety - gonády. Ženská gonáda se nazývá mužský vaječník - varle. Typicky k meiotickému dělení dochází v gonádách, což snižuje počet chromozomů na polovinu. Zde dochází k diferenciaci, při které se tvoří specifické vlastnosti vajíčka a spermie. U vajíček některých druhů dochází k meiotickému dělení po ovulace, uvolnění zárodečné buňky z vaječníku. Pokud vajíčko potřebuje pro rychlý vývoj po oplodnění velký přísun makromolekul, pak spermie musí mít struktury, které zajišťují jeho pohyblivost (obr. 2-1).

2.5. Meióza se skládá ze dvou po sobě jdoucích buněčných dělení vedoucích k tvorbě gamet, z nichž každá má haploidní sadu chromozomů

Na první pohled jsou obě specializovaná buněčná dělení, ke kterým dochází v meióze, podobná mitotickým dělením. Meióza, stejně jako mitóza, zahrnuje stejná stadia dělení jádra (profáze, prometafáze, metafáze atd.) a cytoplazmy (cytokineze).

Mezi těmito typy buněčného dělení však existuje několik zásadních rozdílů.

1. Při prvním meiotickém dělení se páry homologních chromozomů spojují a nacházejí se v laterálních zónách jádra. Tento proces se nazývá konjugace chromozomů nebo synapsi (obr. 2-3).

2. Genetický materiál se replikuje pouze jednou během dvou meiotických dělení. Při konjugaci dochází k výměně genetického materiálu mezi homologními chromozomy, popř překračující. Obrázek 2-2 schematicky ukazuje, jak dochází ke křížení na meiotických chromozomech.

Crossing je rozšířený a velmi důležitý faktor, který přispívá ke vzniku genetických variací během sexuální reprodukce. Meiotické chromozomy mají specifickou strukturu zvanou konjugační komplex, která pravděpodobně provádí tento proces.

Je pravda, že zůstává neznámé, jak dochází ke konvergenci homologních chromozomů.

3. Většina organismů v podstatě postrádá mezifázová nebo profázová stádia před druhým meiotickým dělením.

Během sexuální reprodukce plní konjugace homologních chromozomů dvě hlavní funkce. První funkce umožňuje všem zárodečným buňkám vytvořeným během procesu meiózy přijmout jeden chromozom z každého homologního páru. Druhou funkcí je, že konjugace zajišťuje snížení počtu chromozomů přesně na polovinu (během druhého meiotického dělení) spojením homologních chromozomů do párů, které se chovají jako jedna jednotka. Protože každý z párových homologních chromozomů byl již dříve replikován, a proto se skládá ze dvou chromatid, tyto páry se nazývají chromatidové tetrády nebo chromozomální bivalenty. Během procesu konjugace se diploidní sada replikovaných chromozomů stává haploidní sadou chromozomálních bivalentů nebo chromatidových tetrád.. Při druhém meiotickém dělení se tyto bivalenty rozdělí na dvě části a vytvoří gamety s haploidním počtem chromozomů.

Ke konjugaci homologních chromozomů dochází v profázi prvního meiotického dělení. Výsledné tetrády se přesunou do rovníkové roviny, připojí se k vláknům vřeténka a poté se každá rozpadne na dvě dyády (chromozomy sestávající ze dvou chromatid). Poté nastává cytokineze a vznikají dvě buňky s haploidním počtem dyád. Při druhém meiotickém dělení se každá z těchto buněk dělí bez replikace genetického materiálu. Ve druhém meiotickém dělení se rozštěpí a vytvoří monády, čímž z jedné původní buňky vytvoří čtyři. Každý nese různé kombinace genetického materiálu od svých rodičů, které jsou výsledkem křížení a nezávislé segregace chromozomů v meióze.

Je však nesprávné tvrdit, že ve všech případech meiózy u zvířat se z jedné zárodečné buňky tvoří čtyři zárodečné buňky. To platí pouze pro. proces tvorby spermií, kdy jedna buňka, která se meioticky dělí dvakrát, vytvoří čtyři spermie.

Když se tvoří vajíčka (oogeneze), každá buňka produkuje pouze

jedno vejce a dvě nebo tři malá polární tělíska, „slepé buňky“, které v dalším vývoji nehrají významnou roli. Při oogenezi nevznikají čtyři malá vajíčka, ale jedno velké s velkou zásobou látek nezbytných pro jeho vývoj po oplození. Živiny, které by se daly rozdělit mezi čtyři buňky, se hromadí v jednom vejci.

2.6. Hnojení je proces spojení samčích a samičích gamet nebo dvou izogamet

Během procesu oplození se spojí jádra dvou gamet, z nichž každá obsahuje haploidní sadu chromozomů, a tím se obnoví normální diploidní sada chromozomů. Při oplození lze využít i jiný způsob výměny genetického materiálu.

Například u mořských bezobratlých, jako jsou měkkýši, mořští ježci a hvězdice, je hnojení velmi nehospodárný proces.

Každý dospělý organismus vynakládá obrovskou energii při tvorbě velkého množství vajíček nebo spermií. Na hnojení se však podílejí jen některé z nich.

Děje se tak proto, že vajíčka, larvy a mláďata těchto zvířat jsou potravou pro jiné druhy. Do dospělosti se proto vyvine pouze jedno procento původních vajíček. Přestože tato metoda vyžaduje hodně energie, je rozšířená mezi různými druhy, což dokazuje její vysokou účinnost.

Mnoho dalších zvířat, zejména těch, kteří žijí na souši, vyvinulo metody vnitřního oplodnění, které se vyhýbají ztrátě zárodečných buněk.

2.7. Partenogeneze je vývoj neoplozených vajíček

Mnoho organismů může kromě pohlavního rozmnožování produkovat vajíčka, která se vyvíjejí bez oplodnění spermií. Tento proces se nazývá partenogeneze.

Včelstva se skládají z jedinců, kteří se vyvinuli pohlavním rozmnožováním, a také z partenogenetických organismů. Oba pocházejí z vajec snesených včelí královnou. Včelí královna se spáří s trubcem pouze jednou a poté si udržuje zásobu spermatu po celou dobu jejího reprodukčního období. Z těchto oplozených vajíček se vyvíjejí diploidní samice - dělnice (a možná budoucí královny). Z nestrávených vajec se vyvinou haploidní trubci.

Spontánní partenogeneze je charakteristická i pro některé vyšší živočichy. Jsou známy druhy ještěrek a ryb, které nemají samce. Samice mohou produkovat potomky i přes dlouhou izolaci od ostatních zvířat. Často se u některých linií krůt mohou vajíčka vyvíjet partenogeneticky. Počet organismů, které dosáhnou dospělosti, je malý a všechny jsou to samice, které mohou přivést na svět potomstvo. V některých případech lze partenogenetický vývoj některých vajíček vyvolat pomocí chemické nebo fyziologické stimulace, kterou poprvé provedl I. Loeb v roce 1898.