1 klausimas. Apibūdinkite lytinių ląstelių sandarą.
Lytinės ląstelės (gametos) yra dviejų tipų. Moteriškos lytinės ląstelės yra kiaušinėliai, vyriškosios lytinės ląstelės yra spermatozoidai. Kiaušiniai dideli, apvalūs, nejudrūs; juose gali būti maistinių medžiagų trynio pavidalu (ypač daug trynio yra žuvų, roplių ir paukščių kiaušiniuose). Spermatozoidai yra mažos judrios ląstelės, kurios paprastai turi galvą, kaklą ir uodegos žvynelį, kuris užtikrina jų judrumą. Kakle yra mitochondrijos, o galvoje yra branduolys, kuriame yra chromosomos. Sėkliniuose augaluose vyriškos lytinės ląstelės perkeliamos į kiaušinėlius naudojant specialią struktūrą – žiedadulkių vamzdelį. Dėl šios priežasties jie neturi žvynelių ir yra vadinami sperma.
2 klausimas. Kas lemia kiaušinių dydį?
Kiaušinių dydis priklauso nuo to, ar juose nėra maistinių medžiagų. Kiaušiniai, kuriuose yra daug trynių (pavyzdžiui, paukščių), yra nuo kelių milimetrų iki 15 cm Kiaušiniai, kuriuose beveik nėra maistinių medžiagų, yra daug mažesni. Savo ruožtu trynio kiekį lemia tai, ar apvaisintas kiaušinėlis vystosi savarankiškai, ar motinos organizmas rūpinasi embrionu. Pastaruoju atveju nereikia didelio maitinimosi (placentinių žinduolių kiaušinėlių dydis yra tik 0,1–0,3 mm).
3 klausimas. Kokie laikotarpiai išskiriami lytinių ląstelių vystymosi procese?
Vystantis lytinėms ląstelėms, išskiriamos:
dauginimosi laikotarpis – lytinių liaukų sienelių ląstelės aktyviai dalijasi mitozės būdu, susidarant nesubrendusioms lytinėms ląstelėms (pirmtakinėms ląstelėms); vyrams šis procesas prasideda prasidėjus brendimui ir tęsiasi beveik visą gyvenimą, moterims baigiasi embrioniniu laikotarpiu;
augimo laikotarpis – padidėja pirmtakų ląstelių citoplazma, kaupiasi reikalingos maistinės ir statybinės medžiagos, DNR padvigubėja; šis procesas geriau išreikštas kiaušiniuose;
brendimo laikotarpis – vyksta mejozinis pirmtakų ląstelių dalijimasis, dėl kurio iš vienos diploidinės ląstelės susidaro keturios haploidinės ląstelės; spermatogenezės metu visos keturios ląstelės yra identiškos, vėliau virsta subrendusiu spermatozoidu; Oogenezės metu susidaro trys mažos ląstelės (kreipiamieji kūnai) ir viena didelė ląstelė (būsimas kiaušinėlis).
4 klausimas. Papasakokite, kaip vyksta brendimo laikotarpis (mejozė) spermatogenezės proceso metu; oogenezė.
Spermatogenezės metu progenitorinė ląstelė dalijasi du iš eilės. Pirmojo dalijimosi metu susidaro dvi ląstelės, turinčios haploidinį chromosomų rinkinį (kiekvienoje chromosomoje yra dvi chromatidės). Prieš antrąjį padalijimą genetinės medžiagos padvigubėjimo nėra. Dėl to susidaro keturios ląstelės – būsimi spermatozoidai, kurie palaipsniui įgauna brandžią išvaizdą ir tampa judri.
Oogenezėje I mejozės fazė baigiasi embrioniniu periodu; tolesni etapai atsiranda tik po brendimo. Kartą per mėnesį viena iš ląstelių toliau vystosi. Dėl pirmojo dalijimosi susidaro didelė kiaušinėlio pirmtakų ląstelė ir mažas poliarinis kūnas, kuris patenka į antrąjį dalijimąsi. II metafazės stadijoje kiaušialąstės pirmtakas ovuliuoja – palieka kiaušidę ir patenka į pilvo ertmę, o po to į kiaušintakį. Antrasis mejozinis dalijimasis baigiamas tik tuo atveju, jei įvyko apvaisinimas. Priešingu atveju nesusiformavusi moteriškoji lytinė ląstelė miršta ir pasišalina iš organizmo. Po kurio laiko miršta ir poliariniai kūnai. Jų vaidmuo – pašalinti genetinės medžiagos perteklių ir perskirstyti maistines medžiagas (beveik visos jos patenka į kiaušinėlį).
5 klausimas. Išvardykite skirtumus tarp mejozės ir mitozės.
Mejozė, skirtingai nei mitozė, susideda iš dviejų padalijimų. I fazė yra daug ilgesnė nei mitozės fazė. Šioje mejozės stadijoje vyksta homologinių chromosomų konjugacija; jie gali keistis svetainėmis, o tai lemia paveldimos informacijos rekombinaciją. Tarp pirmojo ir antrojo mejozės dalijimosi genetinės medžiagos padvigubėjimas nevyksta.
Esminis mejozės skirtumas yra tas, kad I anafazėje į skirtingus ląstelės polius išsisklaido ne chromatidės (kaip mitozės anafazėje), o homologinės chromosomos. Būtent šiuo momentu įvyksta diploidinės chromosomų rinkinio transformacija į haploidinę.
Esant tokiam besivystančių ląstelių skirtumui, susidaro atsitiktinis motinos ir tėvo chromosomų derinys, lemiantis būsimų lytinių ląstelių genetinę įvairovę. Kitaip tariant, dėl mejozės atsiranda genetiškai skirtingos ląstelės, o po mitozės visos dukterinės ląstelės yra identiškos pradinei motinai.
6 klausimas. Kokia yra mejozės biologinė prasmė ir reikšmė?
Biologinė mejozės prasmė yra išlaikyti pastovų chromosomų skaičių per kelias kartas. Mejozės reikšmė yra ta, kad ji sukuria galimybę lytiškai daugintis, nes būtent dėl mejozės susidaro haploidinės gametos. Apvaisinimo metu tokios gametos susilieja, o tai lemia diploidiškumo atkūrimą. Nesant mejozės, diploidinių ląstelių suliejimas lemtų chromosomų skaičiaus padvigubėjimą kiekvienoje paskesnėje kartoje. Be to, dėl homologinių chromosomų sekcijų rekombinacijos I fazėje, taip pat dėl atsitiktinio chromosomų skirtumo I anafazėje, didėja palikuonių genetinė įvairovė.
Daugialąsčių atsiradimą lydi kūno audinių specializacija: kartu su somatinių audinių (kaulų, raumenų, jungiamųjų ir kt.) atsiradimu atsiskiria lytines ląsteles sukeliantis audinys – generatyvinis audinys. Lytinis dauginimasis atsirado evoliucijos procese kaip aukščiausia organizmų dauginimosi forma, leidžianti daug kartų padidinti palikuonių skaičių, o, svarbiausia, lytinis dauginimasis buvo būtina daugelio paveldimo kintamumo formų atsiradimo sąlyga. Šie du veiksniai iš esmės prisidėjo prie natūralios stipriausių individų atrankos ir taip reikšmingai nulėmė evoliucinių transformacijų greitį.
Lytinio augalų ir gyvūnų (taip pat ir žmonių) dauginimosi metu tęstinumas tarp kartų užtikrinamas tik per lytines ląsteles – kiaušinėlį ir spermatozoidus. Jei kiaušinėlis ir spermatozoidas turėtų visą kūno ląstelėms būdingų genetinių savybių rinkinį (2n2c), tai jiems susijungus susidarytų organizmas su dvigubu rinkiniu (4n4c). Pavyzdžiui, žmogaus kūno somatinėse ląstelėse yra 46 chromosomos. Jei žmogaus kiaušinėlyje ir spermatozoiduose būtų po 46 chromosomas, tada, kai jie susilietų, susidarytų zigota su 92 chromosomomis. Kitoje kartoje atsiras palikuonys su 184 chromosomomis ir kt.
Tuo pačiu metu gerai žinoma, kad chromosomų skaičius yra griežta rūšies charakteristika, o jų skaičiaus pasikeitimas arba sukelia organizmo mirtį ankstyvosiose embriono vystymosi stadijose, arba sukelia sunkias ligas. Taigi, formuojantis lytinėms ląstelėms, turi veikti mechanizmas, dėl kurio chromosomų skaičius sumažėja lygiai perpus. Šis procesas yra mejozė (iš graikų meiosis – redukcija).
Mejozė apima du iš eilės dalijimus. Dėl pirmojo dalijimosi chromosomų skaičius branduolyje sumažėja lygiai du kartus. Štai kodėl pirmasis mejozės dalijimasis kartais vadinamas redukciniu, t.y. mažėjančiu. Antrasis mejozės padalijimas savo pagrindiniais bruožais kartoja mitozę ir vadinamas kokybiniu (išlyginamuoju) padalijimu. Mejozė susideda iš kelių vienas po kito einančių fazių, kurių metu chromosomose vyksta specifiniai pakitimai (II.3 pav.). Fazės, susijusios su pirmuoju skyriumi, žymimos romėnišku skaitmeniu I, o susijusios su antruoju skyriumi – skaitmeniu II.
Kiekviename mejozės skyriuje, pagal analogiją su mitoze, išskiriama profazė, metafazė, anafazė ir telofazė.
Dėl mejozės susidaro keturios haploidinės ląstelės – gametos. Paveikslėlyje pavaizduotos trys chromosomų poros. Pirmasis padalinys apima branduolio pokyčius nuo I profazės iki I telofazės.
I fazė turi esminių skirtumų nuo mitozės fazės. Jį sudaro penkios pagrindinės stadijos: leptotenas, zigotenas, pachitenas, diplotenas ir diakinezė.
Ankstyviausia I fazės stadija yra leptotenas. Šiame etape atsiranda plonos susuktos chromosomų gijos. Šviesos mikroskopu matomų siūlų skaičius lygus diploidiniam chromosomų skaičiui. Dviguba chromosomų sruogų struktūra (seserinės chromatidės) palaipsniui atsiskleidžia didėjant spiralizacijai.
Zigoteno stadijoje vyksta abipusis suporuotų arba homologinių chromosomų trauka (konjugacija), iš kurių vieną įvedė tėvo lytinė ląstelė, kitą – motinos. Mitozėje tokio proceso nėra. Konjuguota chromosomų pora vadinama dvivalente. Jame yra keturios chromatidės, tačiau jos dar nėra matomos pro mikroskopą.
Pachiteno stadija yra ilgiausia pirmojo padalijimo profazės stadija. Tolesnė spiralizacija veda prie chromosomų sustorėjimo. Dviguba chromosomų struktūra tampa aiškiai atskiriama: kiekviena chromosoma susideda iš dviejų chromatidžių, kurias vienija vienas centromeras. Keturios chromatidės, sujungtos poromis dviem centromerais, sudaro tetradą. Pachiteno stadijoje galite pamatyti branduolius, pritvirtintus prie tam tikrų chromosomų sričių (antrinių susiaurėjimų sritys).
Kitame etape - diplotenas - prasideda anksčiau konjuguotų chromosomų atstūmimo viena nuo kitos procesas. Šis procesas prasideda nuo centromeros srities. Atrodo, kad seserinių chromatidžių sąlyčio taškai slenka link chromosomų galų, sudarydami X formos figūras, vadinamas chiasmata. Chiasmato formavimąsi lydi homologinių chromatidų sričių pasikeitimas. Chiasmatos susidarymas žymiai padidina paveldimą kintamumą dėl chromosomų atsiradimo su naujais alelių deriniais dėl kryžminimo.
Paskutinė I fazės stadija yra diakinezė. Diakinezėje didėja chromosomų spiralizacija, mažėja chiasmų skaičius dėl jų judėjimo į chromosomų galus. Dvivalentės pereina į pusiaujo plokštumą. Branduolinė membrana ir branduoliai išnyksta. Galutinis veleno formavimas užbaigia I fazę.
I metafazėje dvivalentės išsirikiuoja ląstelės pusiaujo plokštumoje ir sudaro metafazės plokštelę. Chromosomos yra labai spiralizuotos – sustorėjusios ir sutrumpėjusios. Bivalentų skaičius yra pusė chromosomų skaičiaus organizmo somatinėje ląstelėje, t.y. lygus haploidiniam skaičiui.
I anafazėje homologinės chromosomos, kurių kiekviena susideda iš dviejų seserinių chromatidžių, nukrypsta į priešingus ląstelės polius. Dėl to chromosomų skaičius kiekvienoje dukterinėje ląstelėje sumažėja lygiai perpus. Tokiu atveju dvivalentės „tėvo“ ir „motinos“ chromosomos su vienoda tikimybe gali patekti į bet kurią iš dukterinių ląstelių.
I telofazė yra labai trumpa. Jai būdingas naujų branduolių ir branduolinės membranos susidarymas.
Tada seka ypatingas laikotarpis – interkinezė. Interkinezėje, skirtingai nei mitozės tarpfazėje, nėra 8 periodo, todėl DNR replikacija ir chromosomų skaičiaus padvigubėjimas nevyksta. Seserų chromatidės jau padvigubėja prieš II fazę.
Po interkinezės seka antrasis mejozinis padalijimas – lygtis, susidedanti iš tų pačių fazių kaip ir mitozė. Jau antrojo mejozinio dalijimosi pradžioje ląstelėje yra 23 chromosomos, kurių kiekviena susideda iš dviejų seserinių chromatidžių. II fazėje susidaro naujas verpstė II metafazėje, chromosomos vėl išsidėsčiusios ląstelės pusiaujo plokštumoje. II anafazės metu dėl centromeros dalijimosi seserinės chromatidės nukrypsta link polių, o II telofazėje susidaro dukterinės ląstelės su haploidiniu chromosomų skaičiumi.
Taigi, diploidinė ląstelė, patekusi į mejozę, sudaro keturias dukterines ląsteles su haploidiniu chromosomų rinkiniu.
Biologinė mejozės reikšmė yra tokia.
1. Mejozė užtikrina kelių organizmų kartų, kurie dauginasi lytiškai, tęstinumą, o mitozė atlieka tą pačią užduotį eilėje ląstelių kartų.
2. Mejozė yra vienas iš svarbiausių lytinio dauginimosi proceso etapų.
3. Mejozės proceso metu chromosomų skaičius sumažėja nuo diploidinio skaičiaus (žmonėms 46) iki haploidinio skaičiaus (23).
4. Mejozė suteikia kombinacinį paveldimą kintamumą, kuris yra būtina sąlyga žmonių genetinei įvairovei ir kiekvieno individo genetiniam unikalumui. Kombinuotas genetinis kintamumas mejozės proceso metu atsiranda dėl dviejų įvykių: atsitiktinio nehomologinių chromosomų pasiskirstymo ir kryžminimo, ty tarpusavio keitimosi homologinėmis chromatidų sritimis formuojant chiasmatas.
5. Mejozė vadinama brendimo dalijimusi, nes žmogaus lytinių ląstelių (gametų) formavimasis, kaip ir kitų eukariotų, yra susijęs su chromosomų skaičiaus sumažėjimu.
Formuojantis gametoms, t.y. lytinės ląstelės – spermatozoidai ir kiaušialąstės – dalijasi ląstelės, vadinamos mejoze – esmine seksualinio proceso dalimi. Ląstelės patenka į mejozę po DNR replikacijos.Mejozė(redukcijos dalijimasis) - ląstelių dalijimosi metodas, dėl kurio chromosomų skaičius sumažėja (sumažina) per pusę, o viena diploidinė ląstelė (turinti du chromosomų rinkinius) po dviejų greitai nuoseklių dalijimų sukuria 4 haploidines ląsteles ( kurių kiekvienoje yra po vieną chromosomų rinkinį). Dėl apvaisinimo įvyksta diploidinio chromosomų skaičiaus atstatymas.
Sparčiai vykstanti mejozė būdinga vyriškoms lytinėms ląstelėms (spermatozams, spermatozoidams) formuotis. Žinduolių, įskaitant. o žmonėms, formuojantis moteriškoms lytinėms ląstelėms (kiaušidėms), mejozė sustoja iki kelerių metų ir baigiasi tik apvaisinimo metu.
Mejozės stadijos. Mejozė atsiranda dėl dviejų nuoseklių pirminės diploidinės ląstelės dalijimosi. Kiekviena iš jų apima keturias fazes – profazę, metafazę, anafazę, telofazę. Visos pirmojo mejozinio padalijimo fazės žymimos skaičiumi I, o visos antrojo padalijimo fazės – skaičiumi II. Pradinėje ląstelėje yra diploidinis chromosomų rinkinys, kuris vėliau padvigubėja, kai homologinės chromosomos susijungia, o tai yra pagrindinis mejozės įvykis. Jie sudaro dvivalentį (lot. – dvigubas ir valens – stiprus). Tada seka du pasiskirstymai: pirmajame dalijasi dvivalentės ir homologinės chromosomos pereina į polius, antrajame atsiskiria dvigubos chromosomos. Taip susidaro keturios haploidinės ląstelės – sumažėja chromosomų skaičius. Chromosomų redukciją lydi jų rekombinacija, nes dalijimosi metu kiekviena dvivalentė yra orientuota atsitiktinai polių atžvilgiu. Galimų orientacijos variantų skaičius priklauso nuo chromosomų skaičiaus haploidiniame rinkinyje. Bet jei mitozės metu chromatidės kiekvienoje chromosomoje tiesiog atsiskiria, tai mejozės metu chromosoma (sudaryta iš dviejų chromatidžių) savo dalimis yra glaudžiai susipynusi su kita jai homologiška chromosoma (taip pat susidedančia iš dviejų chromatidžių), o chromosomos pirmasis mejozės dalijimasis, įvyksta kryžminimas – apsikeičia homologinėmis chromosomų sritimis. Tada chromosomos išsiskiria ir susidaro ląstelės su diploidiniu chromosomų rinkiniu, tačiau šių chromosomų sudėtis jau skiriasi nuo pradinės, jose įvyko rekombinacija. Pirmasis mitozinis dalijimasis baigiamas, o antrasis mitozinis dalijimasis vyksta be DNR sintezės, todėl šio dalijimosi metu DNR kiekis sumažėja perpus. Iš pradinių ląstelių, turinčių diploidinį chromosomų rinkinį, atsiranda gametos su haploidiniu rinkiniu.
Pirmojo mejozinio padalijimo ypatumai. 1 tarpfazėje DNR padvigubėja ir ląstelės patenka į mejozę su chromosomų rinkiniu 2n4c. Pirmoji mejozės fazė yra I fazė, pati sudėtingiausia ir ilgiausia (žmonėms trunka 22,5 dienos) ir yra padalinta į 5 etapus.
Leptotenas yra plonų gijų stadija: chromosomos yra silpnai spiralizuotos ir ilgiausios.
Zigotenas – homologinių chromosomų konjugacijos (porinio sujungimo) pradžios stadija; šiuo atveju homologiniai chromomerai yra tarpusavyje traukiami ir išsirikiuoja griežtai priešais vienas kitą. Kiekviena chromosomų pora vadinama dvivalente (jų skaičius lygus haploidiniam chromosomų skaičiui.
Pachitenas yra storų siūlų stadija ir gali trukti kelias dienas. Šiame etape įvyksta kryžminimas.
Diplotenas yra chromosomų segregacijos stadija. Esant diplotenui, homologinės chromosomos pradeda viena kitą atstumti ir lieka sujungtos tik ties chiasmata. Ocituose (besivystančiose kiaušinėliuose) diplotenas gali trukti mėnesius ar metus, nes Būtent šiame etape chromosomos kondensuojasi ir sintetina RNR, aprūpindamos kiaušinėlį atsarginėmis medžiagomis.
Diakinezė – kiekvienoje dvivalenčioje chromatidėje yra keturios atskiros chromatidės, kurių kiekviena seserinių chromatidžių pora yra sujungta centromeru, o neseserinės chromatidės, kurios buvo susikertančios, yra sujungtos chiasmata. Šioje fazėje ląstelėje susidaro dalijimosi verpstė, centrioliai pereina į polius, suyra branduolio apvalkalas, o tetradai juda ląstelės centro link.
I metafazėje dvivalentės išsirikiuoja pusiaujo plokštumoje, homologinės chromosomos centromerų srityje tolsta viena nuo kitos, o peties srityje lieka sujungtos. Verpstės sruogos prisitvirtina prie homologinių chromosomų centromerų
I anafazėje homologinės chromosomos atsitiktinai juda į polius, naudojant verpstės siūlus. Dėl to galimų kombinacijų skaičius, kai chromosomos skiriasi, yra lygus 2n, kur n yra chromosomų porų skaičius.
I telofazėje kiekviename poliuje prasideda chromosomų despiralizacija ir dukterinių branduolių bei ląstelių formavimasis.
Antrojo mejozės padalijimo ypatumai. Po trumpos II interfazės (1p2c), kurioje chromosomos nepadvigubėja, greitai įvyksta antrasis dalijimasis – II profazė, II anafazė ir II telofazė. Dėl to iš kiekvienos diploidinės ląstelės, patekusios į mejozę, susidaro keturi haploidiniai branduoliai.
II fazėje (1p2c) išilgai branduolio periferijos išsidėsčiusios į siūlus panašios chromosomos – vienavalentės, susidaro verpstė. Chromosomos artėja prie pusiaujo plokštumos, ląstelė patenka į II metafazę (1n2s). II anafazėje (2n2c) chromatidės atsiskiria ir veleno gijos pernešamos iš pusiaujo plokštumos į priešingus polius. II telofazės metu (1c) chromosomos plonėja, susidaro siūlai, o poliuose susidaro dukterinių ląstelių branduoliai.
Dėl antrojo (lyginio) padalijimo chromatidės išsiskiria į skirtingas ląsteles ir kiekviena iš 4 seserinių ląstelių gauna po vieną chromatidę. Dėl to iš dviejų I mejozės ląstelių II mejozės telofazėje susidaro keturios dukterinės subrendusios gametos, kurių kiekviena turi haploidinį chromosomų skaičių.
Biologinė mejozės reikšmė:
. išlaikant kariotipo pastovumą tam tikros rūšies organizmų kartoms;
. chromosomų ir genų rekombinacijos galimybės lytinio proceso metu užtikrinimas;
. atnaujintos genetinės sudėties chromosomų susidarymas dėl homologinių chromosomų kryžminimo;
. pasiekti paveldimą lytinių ląstelių heterogeniškumą, nes Pirmojo mejozinio dalijimosi metu motinos chromosoma iš homologinių chromosomų poros pereina į vieną iš dviejų gametų, o tėvo chromosoma – į kitą.
Lytinės ląstelės (gametos) vystosi lytiniuose (generatyviniuose) organuose ir atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį: užtikrina paveldimos informacijos perdavimą iš tėvų palikuonims. Lytinio dauginimosi metu dėl apvaisinimo susilieja dvi lytinės ląstelės (vyriškos ir moteriškos) ir susidaro viena ląstelė - zigota, kurios vėlesnis dalijimasis lemia dukterinio organizmo vystymąsi.
Paprastai ląstelės branduolį sudaro du chromosomų rinkiniai – vienas iš vienos, o kitas – 2n (lotyniška raidė „n“ reiškia vieną chromosomų rinkinį). Tokia ląstelė vadinama diploidas (iš graikų kalbos diploos- "dvigubas" ir eidos- „žiūrėti“). Galima daryti prielaidą, kad susiliejus dviem branduoliams, naujai susidariusioje ląstelėje (zigotoje) bus nebe du, o keturi chromosomų rinkiniai, kurie su kiekvienu tolesniu zigotų atsiradimu vėl padvigubės. Įsivaizduokite, kiek chromosomų tada susikauptų vienoje ląstelėje! Tačiau gyvojoje gamtoje taip nenutinka: kiekvienos rūšies chromosomų skaičius lytinio dauginimosi metu išlieka pastovus. Taip yra dėl to, kad lytinės ląstelės susidaro per specialų dalijimąsi. Dėl to į kiekvienos lytinės ląstelės branduolį patenka ne dvi (2n), o tik viena chromosomų pora (1n), t.y. pusė to, kas buvo ląstelėje iki jos dalijimosi. Ląstelės, turinčios vieną chromosomų rinkinį, t.y. turinčios tik pusę kiekvienos chromosomų poros, vadinamos haploidas (iš graikų kalbos haploos- "paprastas", "vienasis" ir eidos- „žiūrėti“).
Lytinių ląstelių dalijimosi procesas, dėl kurio branduolyje yra perpus mažiau chromosomų, vadinamas mejozė (graikų mejozė- „sumažinti“). Chromosomų skaičius branduolyje sumažėja perpus (vadinamasis redukcija) formuojantis tiek vyriškoms, tiek moteriškoms lytinėms ląstelėms. Apvaisinimo metu susiliejus lytinėms ląstelėms zigotos branduolyje vėl susidaro dvigubas chromosomų rinkinys (2n).
Mejozė gyvajame pasaulyje turi didelę reikšmę. Vykstant mejozei (priešingai nei mitozei), susidaro dukterinės ląstelės, kuriose chromosomų yra perpus mažiau nei motininėse ląstelėse, tačiau dėl tėvo ir motinos chromosomų sąveikos jose visada atsiranda naujų, unikalių chromosomų derinių. Šie deriniai palikuoniuose išreiškiami naujais savybių deriniais. Daugelio chromosomų derinių atsiradimas padidina rūšies gebėjimą prisitaikyti prie kintančių aplinkos sąlygų, o tai labai svarbu evoliucijai.
Mejozės pagalba susidaro lytinės ląstelės su mažesniu chromosomų rinkiniu ir kokybiškai kitokiomis genetinėmis savybėmis nei pirminių ląstelių.
Mejozė arba redukcinis dalijimasis yra dviejų unikalių ląstelių dalijimosi etapų, kurie be pertrūkių seka vienas kitą, derinys. Jie vadinami mejozė I (pirmasis divizionas) ir mejozė II (antrasis divizionas). Kiekvienas etapas turi keletą etapų. Fazių pavadinimai yra tokie patys kaip mitozės fazių. Prieš dalijimąsi stebimos tarpfazės. Tačiau DNR dubliavimasis mejozėje įvyksta tik prieš pirmąjį dalijimąsi.
Pirmoje tarpfazėje (prieš pirmąjį mejozinį dalijimąsi) padidėja ląstelių dydis, padvigubėja organelių ir DNR padvigubėjimas chromosomose.
Pirmasis padalijimas (I mejozė) prasideda I fazė, kurio metu pro šviesos mikroskopą aiškiai matomos dubliuotos chromosomos (turinčios dvi chromatides). Šiame etape tas pats ( homologiškas) chromosomos, bet kilusios iš tėvo ir motinos lytinių ląstelių branduolių, priartėja viena prie kitos ir „sulimpa“ per visą ilgį į poras. Homologinių chromosomų centrimerai (susiaurėjimai) yra netoliese ir elgiasi kaip vienas vienetas, laikydami kartu keturias chromatides. Tokios tarpusavyje susijusios homologinės dvigubos chromosomos vadinamos pora arba dvivalentis(nuo lat. bi- "dvigubas" ir valens- „stiprus“).
Homologinės chromosomos, sudarančios dvivalentę, tam tikruose taškuose yra glaudžiai susijusios viena su kita. Tokiu atveju gali įvykti DNR grandžių sekcijų pasikeitimas, dėl kurio chromosomose susidaro nauji genų deriniai. Šis procesas vadinamas kertant (anglų kalba) kirtimas- „kryžius“). Kryžminimas gali sukelti didelių ar mažų homologinių chromosomų dalių rekombinaciją su keliais genais arba vieno geno dalimis DNR molekulėse.
Dėl kryžminimo lytinėse ląstelėse yra chromosomų, kurių paveldimos savybės skiriasi nuo pirminių lytinių ląstelių chromosomų.
Perėjimo reiškinys turi esminę biologinę reikšmę, nes padidina palikuonių genetinę įvairovę.
I profazėje (chromosomose, branduolyje) vykstančių procesų sudėtingumas lemia ilgiausią šios mejozės stadijos trukmę.
^III. Mejozė. Lytinių ląstelių susidarymas.
Mejozė yra lytinio dauginimosi pagrindas.
I mejozinis skyrius.
II mejozinis padalijimas.
Biologinė mejozės reikšmė.
1. Mejozė yra lytinio dauginimosi pagrindas.
Specifinis ląstelių dalijimasis, kurio metu susidaro lytinės ląstelės - mejozė.
Rūšinis chromosomų skaičiaus pastovumas ląstelėse išlaikomas dėl mitozės, prieš kurią vyksta DNR sintezė ir kiekvienoje chromosomoje susidaro dvi chromatidės. Kaip išlaikoma chromosomų skaičiaus pastovumas lytinio dauginimosi metu, nes visose somatinėse ląstelėse yra diploidų, o brandžios lytinės ląstelės turi tik pusę, t.y. haploidas, chromosomų skaičius, vadinasi, pusė DNR kiekio?
Lytinių ląstelių brendimo metu chromosomų skaičius sumažėja perpus. Abu padalijimas, vykstantis brendimo zonoje, reiškia du mejozės skyrius.
Abu mejozės skyriai apima tas pačias fazes kaip ir mitozę: profazę, metafazę, anafazę, telofazę. Prieš pirmąjį mejozės dalijimąsi lytinėse ląstelėse, esančiose brendimo zonoje, vyksta DNR sintezė, todėl ir chromosomų padvigubėjimas, t.y. dviejų chromatidžių susidarymas.
^ 2. I mejotinis padalijimas.
Pirmojo mejozės dalijimosi fazėje įvyksta chromosomų spiralizacija. Profazės pabaigoje, kai baigiasi spiralizacija, chromosomos įgauna jiems būdingą formą ir dydį. Kiekvienos poros chromosomos, t.y. homologiški, jungiasi vienas su kitu per visą ilgį, kad susidarytų dvivalentės ir susisuktų. Šis homologinių chromosomų sujungimo procesas vadinamas konjugacija.
Konjugacijos metu tarp kai kurių homologinių chromosomų vyksta sekcijų – genų – apsikeitimo procesas, o tai reiškia ir paveldimos informacijos apsikeitimą. Keitimasis identiškomis homologinių chromosomų sritimis – kertant. Perėjimo procesas yra atsitiktinis. Po konjugacijos ir kryžminimo homologinės chromosomos yra atskiriamos viena nuo kitos. Branduolinis apvalkalas ištirpsta, branduolys išnyksta ir susidaro verpstė.
Kai chromosomos visiškai atsiskiria, susidaro verpstės galai, įvyksta mejozės metafazė ir dvivalentės (chromosomų pora) išsidėsto pusiaujo plokštumoje.
Verpstės sruogos yra pritvirtintos prie kiekvienos chromosomos. Tada prasideda mejozės anafazė, o ne pusės kiekvienos chromosomos, įskaitant vieną chromatidę, kaip mitozėje, o ištisos chromosomos, kurių kiekviena susideda iš dviejų chromatidžių, patenka į ląstelės polius. Todėl tik viena iš kiekvienos homologinių chromosomų poros patenka į dukterinę ląstelę.
Telofazės metu susidaro dvi ląstelės su sumažintu haploidiniu chromosomų skaičiumi.
Dėl pirmojo mejozinio dalijimosi stebimas chromosomų skaičiaus sumažėjimas ląstelėje perpus, formuojasi haploidiniai gametų pirmtakai, tačiau jų chromosomos susideda iš dviejų chromatidžių, t.y. turi dvigubą DNR kiekį.
^ 3. II mejozinis padalijimas.
Po pirmojo dalijimosi įvyksta antrasis mejozės dalijimasis, o prieš šį dalijimąsi nevyksta DNR sintezė
Juk net pirmojo mejozės dalijimosi metu ištisos chromosomos atsiskyrė į dukterinių ląstelių polius, kurių kiekviena turi po dvi chromatides. Po trumpos profazės chromosomos (kartais profazės nėra), susidedančios iš dviejų chromatidžių, antrojo padalijimo metafazėje yra pusiaujo plokštumoje ir yra pritvirtintos prie veleno sriegių. Procesas vyksta vienu metu dviejose dukterinėse ląstelėse. Anafazėje chromatidės išsiskiria į priešingus ląstelės polius ir kiekviena dukterinė ląstelė baigiasi viena dukterine chromosoma. DNR ir chromosomų kiekis dukterinėse ląstelėse išlyginamas. Taigi chromosomų skaičius spermoje ir kiaušinėliuose sumažėja perpus.
Telofazės metu susidaro keturios dukterinės ląstelės, branduoliai, pertvaros (augalų ląstelėse) arba susiaurėjimai (gyvūnų ląstelėse).
Dėl II mejozinio dalijimosi susidaro keturios ląstelės su haploidiniu rinkiniu – pavienės chromatidinės chromosomos arba gametos.
^ 4. Biologinė mejozės reikšmė.
Biologinė mejozės esmė – perpus sumažinti chromosomų skaičių ir suformuoti haploidines gametas. Kai lytinės ląstelės susilieja, susidaro diploinė zigota.
Mejozė užtikrina kariotipo pastovumą tam tikros rūšies organizmų kartoms.
Mejozės metu vyksta kryžminimas ir homologinių chromosomų sekcijų mainai. Kiekvienos poros chromosomos atsiskiria atsitiktinai, nepriklausomai nuo kitų porų. Mejozė suteikia gametų genetinės sudėties įvairovę, t.y. Mejozė yra pagrindinis šios rūšies organizmų įvairovės šaltinis.
Kai kuriais atvejais dėl mejozės proceso sutrikimo dėl homologinių chromosomų nesusijungimo lytinės ląstelės gali turėti abi homologines chromosomas arba jų visai nebūti. Tai sukelia rimtus kūno vystymosi sutrikimus, o vėliau ir mirtį.
Priekinė apklausa:
1. Kaip atsiranda mejozė?
2. Kuo skiriasi mejozė ir mitozė?
3. Kas yra chromosomų konjugacija ir kokia jo reikšmė?
4. Kas yra perėjimas ir kokia jo reikšmė?
5. Kokia yra biologinė mejozės esmė?
^ IV. Tręšimas. Lytinio dauginimosi raida.
Tręšimas – „dvigubo tręšimo“ apibrėžimas, esmė, sąvoka.
Partenogenezė – apibrėžimas, esmė.
Seksualinis dimorfizmas – apibrėžimas, esmė.
Hermafroditai – apibrėžimas, esmė.
Dirbtinis apvaisinimas ir embriono perkėlimas.
Lytinio dauginimosi raida.
Tręšimas – „dvigubo tręšimo“ apibrėžimas, esmė, sąvoka.
^ Apvaisinimo esmė: zigotos branduolyje visos chromosomos vėl susiporuoja; Kiekvienoje homologinių chromosomų poroje viena chromosoma yra tėvo, o kita – motinos. Apvaisinimo metu atkuriamas diploidinis chromosomų rinkinys, būdingas kiekvieno organizmo tipo somatinėms ląstelėms.
Tręšimo procesas susideda iš trijų etapų:
spermatozoidų įsiskverbimas į kiaušinėlį;
haploidinių gametų susiliejimas, kad susidarytų zigota;
zigotos aktyvinimas fragmentacijai ir vystymuisi.
Biologinė tręšimo reikšmė. Tręšimas gali būti išorinis arba vidinis. Moterų ir vyrų lytinių ląstelių vystymasis ir apvaisinimas vyksta moterų ir vyrų lytiniuose organuose. Susiliejus moteriškoms ir vyriškoms lytinėms ląstelėms, susidaro naujas organizmas, turintis motinos ir tėvo savybes. Taigi, dėl apvaisinimo kiekvieną kartą zigotoje susidaro unikalus, unikalus genų derinys. Genetinis unikalumas yra rūšies individų įvairovės pagrindas.
"^ Dvigubas tręšimas". Gaubtasėkliuose vyriškos lytinės ląstelės yra neaktyvios ir vadinamos spermatozoidais. Kiaušialąstė yra nejudri, o jos formavimas vyksta embriono maišelyje, esančiame kiaušialąstėje. Embriono maišelyje, be haploidinio kiaušialąstės, yra viena diploidinė ląstelė, dalyvaujanti apvaisinime ir esanti embriono maišelio centre, ir kelios kitos haploidinės ląstelės.
Sperminai vystosi žiedadulkių grūduose (ant kuokelių). Žiedadulkių vamzdelio pagalba spermatozoidai perkeliami į embriono maišelį, kur vyksta apvaisinimo procesas. Žiedadulkių vamzdelyje yra dvi spermos ląstelės. Kai žiedadulkių vamzdelis patenka į embriono maišelį, vienas spermatozoidas susilieja su kiaušiniu ir susidaro diploidinė zigota, iš kurios išsivysto embrionas. Antrasis spermatozoidas susilieja su diploidine centrine ląstele, todėl atsiranda nauja ląstelė su triploidiniu branduoliu, t.y. jame yra trys chromosomų rinkiniai. Iš jo išsivysto sėklos endospermas. Šis lytinis procesas, universalus visiems gaubtasėkliams, vadinamas dvigubu apvaisinimu. Jis buvo atidarytas 1898 m. S. G. Navašinas.
^ Biologinė dvigubo apvaisinimo reikšmė gaubtasėkliams yra ta, kad endospermo vystymasis prasideda tik tada, kai įvyksta kiaušinėlio apvaisinimas. Triploidinis gaubtasėklių endospermas suteikia atsarginę maistinę medžiagą besivystančiam embrionui. Be to, tai apima paveldimus motinos ir tėvo organizmų polinkius.
^ 2. Partenogenezė – apibrėžimas, esmė.
Partenogenezė- organizmo vystymasis iš neapvaisinto kiaušinėlio. Partenogenezė natūraliai vyksta daugelyje augalų ir gyvūnų rūšių. Pavyzdžiui, tarp augalų žinomas kiaulpienėse ir vanagžolėse. Tarp gyvūnų partenogenezė yra plačiai paplitusi rotiferiuose, sūraus vandens vėžiagyviuose Artemia, gėlavandeniuose vėžiagyviuose Daphnia, amaruose ir bitėse. Kaip bičių šeimos dalis, tranai (patinai) vystosi per partenogenezę. Yra natūrali (atsiranda gamtoje) arba dirbtinė (atliekama dirbtinėmis sąlygomis. Pavyzdžiui, Tichomirovas skatino šilkaverpio vystymąsi; Lebas – jūros ežio vystymąsi; Bataillon – varlės vystymasis) partenogenezė.
^ 3. Lytinis dimorfizmas – apibrėžimas, esmė.
Seksualinis dimorfizmas– dvinamis organizmuose stebimas reiškinys, kai patelės ir patinai skiriasi viena nuo kitos išvaizda, elgesiu ar kitomis savybėmis. Tai rodo, kad moterys ir vyrai atlieka skirtingas funkcijas. Paprastai patinai dažniau turi ryškių ženklų.
^ 4. Hermafroditai – apibrėžimas, esmė.
Organizmai, kurie viename individe vysto vyriškas ir moteriškas gametas - hermafroditai. Jis randamas moliuskuose, plokščiosiose kirmėlėse ir aneliduose, tačiau gali pasireikšti gyvūnams ir žmonėms kaip patologinė būklė.
^ 5. Dirbtinis apvaisinimas ir embriono perkėlimas.
Šiuo metu žemės ūkio praktikoje naudojamas dirbtinis apvaisinimas – dirbtinis gamintojo spermos įvedimas į moters lytinius organus. Tai įmanoma dėl spermos išsaugojimo šaldytoje formoje metodo.
1978 metais Užregistruotas pirmasis gimdymo mėgintuvėlyje atvejis.
Embriono perkėlimo etapai:
chirurginis kiaušinėlio paėmimas iš kiaušidės;
apvaisinimas sperma;
embriono auginimas in vitro;
embriono perkėlimas į gimdą, hormoniškai paruoštas embriono implantavimui.
Evoliucijos eigoje lytinis dauginimasis patyrė tam tikrą raidą. Iš pradžių lytinės ląstelės buvo vienodos dydžio ir formos. Vėliau susiformavo makrogametos – kiaušinėlio prototipai ir mikrogametos – spermatozoidų prototipai (randami amebose ir sporozoanuose). Lygiagrečiai su lytinių ląstelių diferenciacija vystosi lytinis dimorfizmas – lytinių ląstelių ir individų sandaros skirtumai.
Priekinė apklausa:
Apibrėžkite apvaisinimo sąvoką. Kokia yra apvaisinimo esmė?
Kokia žydinčių augalų dvigubo tręšimo esmė?
Kokia partenogenezės esmė?
Kokia yra seksualinio dimorfizmo esmė?
Kokia yra hermafroditizmo esmė?
Kokia yra lytinio dauginimosi evoliucijos esmė?
^ V. Individuali organizmo raida.
Ontogenezės samprata.
3. Gastrulos stadija.
4. Neurulės stadija.
5. Laikinieji embrioniniai organai.
6. Aplinkos įtaka organizmo vystymuisi.
^ 1. Ontogenezės samprata.
Ontogenezė- individualaus vystymosi procesas, kuris prasideda apvaisinimo ir baigiasi organizmo mirtimi.
Yra du ontogenezės periodai – embrioninis ir poembrioninis. Embrioninis laikotarpis arba prenatalinis arba embriogenezė prasideda apvaisinimo momentu ir baigiasi gimimu. Poembrioninis arba pogimdyminis laikotarpis prasideda nuo gimimo momento ir baigiasi organizmo mirtimi.
^Blastula stadija.
Lanceleto kiaušinis, kuriame yra nedidelis trynio kiekis, yra visiškai susmulkintas. Kitų gyvūnų (paukščių, žuvų) kiaušinyje yra daug trynio ir susmulkintas tik citoplazminis diskas su branduoliu, o pats trynys nesutrupinamas.
Skilimo metu greitai įvyksta vienas po kito einantis dalijimasis, blastomerai neauga, o didėjant ląstelių skaičiui jų dydis mažėja. Dėl smulkinimo susidaro sferinis embrionas su viduje esančia ertme - blastula. Blastulos sienelės ląstelės išsidėsčiusios vienu sluoksniu. Blastulės susidarymas baigia suskaidymo laikotarpį ir pradeda kitą vystymosi laikotarpį, kurio metu tęsiasi ląstelių dalijimasis ir susidaro antrasis, vidinis ląstelių sluoksnis. Embrionas tampa dvisluoksnis.
^ Gastrulos stadija.
Tolesnis iš pradžių dviejų sluoksnių gastrulės vystymasis yra susijęs su trečiojo gemalo sluoksnio - mezodermos - susidarymu, notochordo atsiskyrimu, žarnyno susidarymu ir centrinės nervų sistemos vystymusi.
Pradinės kiaušinėlių suskaidymo stadijos Tritono embriono vystymasis.
varlės (viršuje) ir paukščiai (apačioje).
Matomi nuoseklūs 2, 4 ir 8 blastomerų suskaidymo etapai.
Varlės kiaušinis suskaidomas į įvairaus dydžio blastomerus.
Paukščių kiaušinyje suskaidyta tik paviršinė dalis
Aktyvi citoplazma, kurioje yra branduolys.
Neurulio stadija.
Iš ektodermos susidaro išorinis kūno sluoksnis, nervų sistema ir su ja susiję jutimo organai.
Iš endodermos išsivysto burnos ir analinės angos, žarnos, plaučiai, kepenys ir kasa.
Iš mezodermos susidaro noochordas, raumenys, šalinimo sistema, kremzlinis ir kaulinis skeletas, kraujagyslės ir lytinės liaukos.
Ankstyvosios lanceleto vystymosi stadijos
Gyvūno embrionas vystosi kaip vienas organizmas, kuriame visos ląstelės, audiniai ir organai glaudžiai sąveikauja. Visi vaisiaus organai visiškai susiformuoja per tris mėnesius. Pradiniai gyvūnų vystymosi etapai turi daug bendro visiems organizmams, o tai yra vienas iš visų gyvų organizmų Žemėje kilmės vienovės įrodymų.
^ Laikini embrioniniai organai.
^ Amnionas yra vandeninga membrana, kuri supa embrioną ir apsaugo jį nuo išdžiūvimo ir mechaninių pažeidimų. Žmonėms tai yra amniono maišelis.
Chorionas - greta gimdos apvalkalo ar sienelės, prasiskverbęs per kapiliarus, aprūpinantis embrionu mitybą ir kvėpavimą.
Alantoisas yra šlapimo maišelis, skirtas pašalinti medžiagų apykaitos produktus. Jo kraujagyslės yra bambos venos ir arterijos, skirtos mitybai ir išskyrimui.
^ Trynio maišelis – naudojamas paukščių mitybai, žmogaus lytinių ląstelių ir kraujo ląstelių šaltinis.
Aplinkos įtaka organizmo vystymuisi.
Tačiau yra veiksnių, kurių poveikis individo raidai yra ne tik nepageidautinas, bet ir žalingas. Ypač reikėtų paminėti tokį poveikį žmogaus organizmo vystymuisi ir funkcionavimui. Žalingi išoriniai veiksniai, visų pirma, yra alkoholiniai gėrimai ir rūkymas.
Alkoholinių gėrimų vartojimas daro didžiulę žalą bet kuriame žmogaus individualaus vystymosi etape ir ypač pavojingas paauglystėje. Alkoholis neigiamai veikia visas žmogaus organų sistemas, pirmiausia centrinę nervų sistemą, širdį ir kraujagysles, plaučius, inkstus, raumenų ir kaulų sistemą (raumenis). Vartojant net mažas alkoholio dozes, sutrinka žmogaus protinė veikla, judesių ritmas, kvėpavimas ir širdies veikla, dėl to atsiranda daug klaidų darbe, atsiranda ligų. Pavyzdžiui, alkoholis ardo kepenis ir sukelia jų degeneraciją (cirozę). Sistemingas alkoholio vartojimas lemia sunkios ligos – alkoholizmo – vystymąsi, kuriam reikalingas ilgalaikis specialus gydymas. Alkoholikai tėvai gali pagimdyti protiškai atsilikusius ir fiziškai neįgalius vaikus.
Priekinė apklausa:
Apibrėžkite ontogenezės sąvoką ir apibūdinkite ją.
Apibūdinkite blastulės stadiją.
Apibūdinkite gastrulos stadiją.
Apibūdinkite neurulo stadiją.
Apibūdinkite laikinus embrioninius organus.
Kaip išorinės aplinkos įtaka veikia išorinį ir vidinį organizmo vystymąsi?
^VI. Poembrioninis organizmo vystymasis.
Postembrioninis vystymasis.
Netiesioginis poembrioninis vystymasis.
Lervų biologinė reikšmė.
Tiesioginis poembrioninis vystymasis.
Augimas, senėjimas ir mirtis yra ontogenezės etapai.
Regeneracija ir transplantacija.
Postembrioninis vystymasis.
^ Netiesioginis poembrioninis vystymasis.
^ Visiškas netiesioginis vystymasis: kiaušinėlis, lerva, kurios struktūra skiriasi nuo suaugusiojo, lėliukė, suaugusi (kambarinė muselė, drugelis, varlė).
^ Nepilnas netiesioginis vystymasis: kiaušinis yra lerva, savo struktūra panaši į suaugusį (tarakonas).
Lervų biologinė reikšmė.
Dėl savarankiško maitinimosi lervos užtikrina suaugusio individo vystymąsi, nes Gyvūnų, kuriems būdingas netiesioginis vystymasis, kiaušiniuose yra nedidelis trynio kiekis.
Paprastai lerva yra vystymosi stadija, specialiai pritaikyta aktyviai maitintis ir augti (vabzdžiams, varliagyviams). Paprastai tos pačios rūšies lervos ir suaugėliai gyvena skirtingomis sąlygomis, t.y. užima skirtingas ekologines nišas ir dėl to nekonkuruoja tarpusavyje dėl vietos ir maisto.
Kai kuriuose organizmuose lervos padeda plisti rūšiai. Pavyzdžiui, daugelyje sėslių, sėslių kirminų ir moliuskų lervos laisvai plaukia ir užima naujas buveines.
^ Tiesioginis poembrioninis vystymasis.
Iki gimimo kūnas primena suaugusiųjų stadiją. Todėl poembrioniniam laikotarpiui būdingas organų ir sistemų augimas ir funkcinės brandos būsenos įgijimas.
^ Augimas, senėjimas ir mirtis yra ontogenezės etapai.
Senėjimas– natūralus procesas, bėgant laikui augantis, dėl kurio sumažėja organizmo prisitaikymo galimybės ir padidėja mirties tikimybė.
^ Mirtis– negrįžtamas visų organizmo gyvybinių funkcijų apraiškų nutraukimas.
Regeneracija ir transplantacija.
^ 1. Fiziologinė regeneracija – tai ląstelių ir organų, prarastų normalios gyvenimo veiklos metu, atsinaujinimas, t.y. vykstantis kaip normalus fiziologinis procesas (natūrali ląstelių kartų kaita odos epitelyje, žarnyne, nagų, plaukų atauga, elnių ragų slinkimas ir ataugimas). Pastebimas kasdienis ląstelių atsinaujinimo ritmas. Mitozinis indeksas (dalijimosi ląstelių skaičius tūkstančiui) leidžia palyginti audinių mitozinį aktyvumą.
^ 2. Atkuriamoji regeneracija – atstatymo procesai ląstelėse, organuose ir audiniuose, reaguojant į žalingą poveikį (mechaninė trauma, chirurginis poveikis, nudegimai, nušalimai, cheminiai poveikiai, ligos). Bet kokios rūšies gyvi organizmai turi būdingą reparatyvinio atsinaujinimo gebėjimą.
Klasikinis atkuriamojo regeneravimo pavyzdys yra Hydra regeneracija. Hidra gali būti nukirsta, amputuojant burnos kūgį čiuptuvais, tada ji formuojama iš naujo. Pjaustydami hidrą į gabalus, galite padidinti hidrų skaičių, nes kiekviena dalis paverčiama visa hidra. Reikšmingas regeneracinis gebėjimas buvo nustatytas plokščiųjų ir anelidžių tipų atstovams bei jūrų žvaigždėms.
^ Kai kurių rūšių bestuburių gyvūnų regeneracija.
A – hidra; B – žieduotasis kirminas; B – jūrų žvaigždė.
Stuburiniams, tritonams ir varlių buožgalviams išsivysto naujai amputuotos kojos ir uodegos. Tai išorinio organo regeneracijos pavyzdys, dėl kurio atkuriama jo forma ir funkcija, tačiau atsinaujinęs organas išsiskiria sumažintu dydžiu.
^ Tritono galūnių regeneracija.
1–7 – atitinkamai nuoseklūs regeneracijos etapai
10, 12, 14, 18, 28, 42, 56 dienos po amputacijos.
Vidaus organų regeneracija vyksta kiek kitaip. Kai iš žiurkės pašalinama viena ar dvi kepenų skiltys, likusios skiltys padidėja ir atlieka funkciją tiek, kiek būdinga normaliam organui. Tačiau kepenų forma neatstatoma. Procesas, kurio metu atkuriama organo masė ir funkcija, vadinamas regeneracinė hipertrofija.
Regeneracija žinduolių organizme. A – regeneracinė žiurkės kepenų hipertrofija: 1 – prieš operaciją, 2 – pašalinus dvi skilteles, 3 – regeneruotos kepenys; B – žiurkės raumenų regeneracija: 1 – pašalinto raumens kelmas, 2 – atkurtas raumuo; B – žmogaus odos pjūvio gijimas: 1 – fibrino krešulys, 2 – augimo sluoksnio ląstelių judėjimas, 3 – epitelio sluoksnio formavimas.
Jei pašalinamas vienas iš suporuotų organų, pavyzdžiui, inkstas arba kiaušidės, likęs padidėja ir atlieka tą pačią funkciją kaip ir du normalūs organai. Pašalinus limfmazgius ar blužnį, likę limfmazgiai padidėja. Šis likusio organo masės ir funkcijos padidėjimas reaguojant į kažko panašaus pašalinimą vadinamas kompensacinė pakaitinė hipertrofija taip pat priklauso atkūrimo procesų kategorijai. Terminas „hipertrofija“ biologijoje ir medicinoje reiškia organų ir kūno dalių padidėjimą.
^ Intraląstelinė regeneracija– organelių (mitochondrijų, ribosomų) skaičiaus padidėjimas, dėl kurio suaktyvėja ląstelių energijos ir plastinė apykaita.
Visais reparatyvinės regeneracijos atvejais vyksta kompleksiniai reguliarūs organų struktūros pokyčiai. Šie pokyčiai labiausiai pastebimi, kai iš dalies atkuriamas visas organizmas. Žaizdos paviršiuje nevyksta jokių reikšmingų formavimo procesų, jie išsiskleidžia išsaugotos dalies viduje, todėl iš naujo formuojasi visas organizmas, iš pradžių likusios dalies dydis, kuris vėliau auga; morfalaksija. Išorinių organų regeneracijos metu iš žaizdos paviršiaus išauga naujas organas - epimorfozė.
Įvairios regeneracijos po traumos formos turi keletą bendrų bruožų. Pirmiausia žaizda užsidaro, dalis likusių ląstelių žūva, vėliau vyksta dediferenciacijos procesas, t.y. ląstelių specifinių struktūrinių savybių praradimas, o vėliau ląstelių dauginimasis, judėjimas ir vėl diferenciacija. Norint pradėti regeneracijos procesą, didelę reikšmę turi ankstesnių erdvinių ryšių ir kontaktų tarp ląstelių sutrikimas. Reguliuojant regeneracijos procesus, kartu su tarpląsteline sąveika, didelis vaidmuo tenka hormonams ir nervų sistemos poveikiui. Su amžiumi regeneracinės galimybės mažėja.
Mediciną ypač domina žinduolių, kuriems priklauso ir žmonės, regeneracinių gebėjimų klausimas. Gerai atsinaujina oda, sausgyslės, kaulai, nervų kamienai ir raumenys. Raumenų regeneracijai svarbu išsaugoti bent nedidelį jo kelmą, o kaulo atsinaujinimui būtinas periostas. Taigi, sudarius reikiamas sąlygas, galima pasiekti daugelio žinduolių ir žmonių vidaus organų regeneraciją. Aktyvaus gyvenimo būdo žinduolių galūnių ir kitų išorinių organų regeneracijos neįmanomas yra evoliuciškai nulemtas. Greitas žaizdos paviršiaus gijimas gali turėti didesnę adaptacinę reikšmę nei ilgalaikis švelnaus regeneracijos egzistavimas aktyvaus gyvenimo būdo metu nuolat traumuojamose vietose.
Transplantacija, arba ląstelių, audinių ir organų persodinimas iš vienos vietos į kitą viename organizme, taip pat iš vieno organizmo į kitą. Neretai sveiką vieno organizmo organą norima persodinti į sergančio kito organizmo organą be grynai techninių ir chirurginių problemų, atsiranda ir biologinių problemų, kurios priklauso nuo donoro audinių imunologinio nesuderinamumo su recipiento kūnu; taip pat moralines ir etines problemas.
Yra trys transplantacijos tipai: auto-, homo- ir heterotransplantacija. Autotransplantacija– organų ir audinių persodinimas tame pačiame organizme (odos persodinimas dėl nudegimų ir kosmetinių defektų, žarnyno persodinimas į stemplės vietą dėl pastarųjų nudegimų).
Homotransplantacija, arba alogeninė transplantacija – organų transplantacija tarp skirtingų tos pačios rūšies organizmų. Šiuo atveju donoras ir recipientas genetiškai skiriasi. Išimtis – identiški dvyniai. Organų transplantacija tarp identiškų dvynių yra palanki, nes dvyniai yra genetiškai identiški.
Audinių transplantacija tarp skirtingoms biologinėms rūšims priklausančių organizmų – heterotransplantacija, arba ksenogeninė transplantacija. Priklausomai nuo transplantacijos vietos, išskiriama ortotopinė ir heterotopinė transplantacija. Pirmoji – organo persodinimas į natūralią, o ne atokią vietą, antrasis – organo persodinimas į jam neįprastą vietą.
Organų transplantacijos tikslais donorui ir recipientui vienu metu atliekama chirurginė intervencija arba naudojami iš lavono paimti organai. Organe, kurį ketinama persodinti, sutrinka kraujo ir limfos tekėjimas bei jo inervacija. Organų transplantacijos sėkmė priklauso nuo gydytojo chirurginio pasirengimo, transplantato gyvybingumo, recipiento ir donoro audinių imunologinio nesuderinamumo įveikimo, t.y. transplantacijos imunitetas.
Priekinė apklausa:
1. Apibūdinkite poembrioninį vystymąsi.
2. Apibūdinkite netiesioginį poembrioninį vystymąsi.
3. Kokia lervų biologinė reikšmė.
4. Apibūdinkite tiesioginį poembrioninį vystymąsi.
5. Apibrėžkite augimo, senėjimo ir mirties sąvokas. Apibūdinkite ir pateikite pavyzdžių.
6. Regeneracija, regeneracijos rūšys. Regeneracijos svarba medicinai.
7. Transplantacija, transplantacijos rūšys. Transplantacijos svarba medicinai.
Įkeliama...
