Информация

Существует ли спаривание A / T, G / C в гаплоиде?

Существует ли спаривание A / T, G / C в гаплоиде?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Я пытаюсь понять спаривание оснований. Итак, каждая линейная хромосома - это двухцепочечная двойная спираль. Является ли это двухцепочечным свойством диплоидным организмом? Или хромосомы гаплоидных эукариотических организмов, таких как члены грибов, имеют по 2 нити (пурины всегда соединяются с пиримидинами), что может означать, что диплоидные организмы на самом деле имеют 4 нити?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Отчасти мое замешательство связано с тем, что у диплоидных организмов каждый родитель дает 1 хромосому ребенку. Если двухцепочечное свойство - это то же самое, что сказать, что организм диплоиден, означает ли это, что, скажем, если нуклеотид на одной хромосоме - это A, то нуклеотид на другой хромосоме в тех же локусах должен быть T? Разве хромосома не означает спаренную нить, а не одну нить?


Является ли это свойство двунитевой связи тем же, что и диплоидность организма?

Нет. Вы диплоидный организм, потому что у вас есть две копии каждой хромосомы. * Вы получили одну от матери, а другую от отца. Все ваши клетки также диплоидны, за исключением ваших гамет, каждая из которых содержит только одну копию каждой хромосомы (из-за кроссинговера каждая хромосома частично от вашей матери, частично от вашего отца).

У бактерий всего одна копия своего генома. Они дублируют его до деления клетки, и каждая полученная клетка имеет по одной копии каждой хромосомы.

* Если ваши половые хромосомы XY или ануплоидные.


Каковы правила спаривания оснований в ДНК?

Правила спаривания оснований для ДНК регулируются комплементарными парами оснований: аденин (A) с тимином (T) в паре A-T и цитозин (C) с гуанином (G) в паре C-G. Напротив, тимин связывается только с аденином в паре Т-А, а гуанин связывается только с цитозином в паре G-C.

Дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК содержит весь набор информации, необходимой для выживания организма. Этот набор инструкций закодирован в двухцепочечной структуре, состоящей из нуклеотидных мономеров. Каждый нуклеотид несет фосфатную группу, пятиуглеродный сахар, называемый дезоксирибозой, и одно из четырех азотистых оснований. Четыре азотсодержащих основания, обнаруженные в ДНК, - это A, T, C и G. A и G классифицируются как «пурины», а C и T считаются «пиримидинами». Пурины больше по размеру, чем пиримидины.

Важное открытие относительно структуры ДНК было сделано Эдвином Чаргаффом в 1949 году. В одном из своих экспериментов Чаргафф показал, что количество A равно количеству T, а количество C равно количеству G. пришли к выводу, что комплементарное основание A должно быть T, а комплементарное основание C должно быть G. Открытия Чаргаффа легли в основу принципа спаривания оснований ДНК.


Пурины против пиримидинов

Когда дело доходит до определения основных различий между пуринами и пиримидинами, вам нужно помнить о «трех S»: структуре, размере и источнике. Основы того, что вам нужно знать, приведены в таблице ниже, но вы можете найти более подробную информацию о каждом из них ниже.

Пурины

Пиримидины

Состав

Размер

Источник

Самое важное различие, которое вам нужно знать между пуринами и пиримидинами, - это то, как они различаются по своей структуре.

Пурины (аденин и гуанин) имеют двукольца структура, состоящая из девятичленной молекулы с четырьмя атомами азота, как вы можете видеть на двух рисунках ниже.

Химическая структура аденина в векторном формате. Источник изображения: Wikimedia Commons Состав гуанина. Источник изображения: Wikimedia Commons

Пиримидины (цитозин, урацил и тимин) имеют только одно кольцо, который состоит всего из шести членов и двух атомов азота.

Химическая структура цитозина. Источник изображения: Wikimedia Commons Состав урацила. Источник изображения: Wikimedia Commons Скелетная химическая структура тимина. Источник изображения: Wikimedia Commons

Поскольку пурины по существу представляют собой пиримидины, слитые со вторым кольцом, они, очевидно, больше пиримидинов. Эта разница в размерах является одной из причин возникновения дополнительных пар. Если бы пурины в цепях ДНК были связаны друг с другом, а не с пиримидинами, они были бы настолько широкими, что пиримидины не смогли бы достичь других пиримидинов или пуринов на другой стороне! Пространство между ними будет настолько большим, что нити ДНК не смогут удерживаться вместе. Точно так же, если бы пиримидины в ДНК были связаны вместе, для пуринов не было бы достаточно места.


СОДЕРЖАНИЕ

ДНК имеет форму двойной спирали, которая похожа на лестницу, скрученную в спираль. Каждая ступенька лестницы - это пара нуклеотидов.

Нуклеотиды Править

Нуклеотид - это молекула, состоящая из:

ДНК состоит из четырех типов нуклеотидов:

Каждая «ступенька» лестницы ДНК состоит из двух оснований, по одному основанию от каждой ноги. Основания соединяются посередине: «А» Только пары с 'T' и 'C' Только пары с буквой G. Основания удерживаются вместе водородными связями.

Аденин (A) и тимин (T) могут образовывать пары, потому что они образуют две водородные связи, а цитозин (C) и гуанин (G) объединяются в пары, образуя три водородные связи. Хотя базы всегда находятся в фиксированных парах, пары могут располагаться в любом порядке (A-T или T-A аналогично, C-G или G-C). Таким образом, ДНК может писать «коды» из «букв», которые являются основанием. Эти коды содержат сообщение, которое сообщает ячейке, что делать.

Хроматин Править

На хромосомах ДНК связана с белками, называемыми гистонами, с образованием хроматина. Эта ассоциация участвует в эпигенетике и регуляции генов. Гены включаются и выключаются во время развития и клеточной активности, и эта регуляция лежит в основе большей части активности, происходящей в клетках.

Когда ДНК копируется, это называется Репликация ДНК. Вкратце, водородные связи, удерживающие вместе парные основания, разрываются, и молекула разделяется пополам: ветви лестницы разделяются. Это дает две одинарные нити. Новые пряди формируются путем сопоставления оснований (A с T и G с C), чтобы образовались недостающие пряди.

Во-первых, фермент под названием ДНК-геликаза расщепляет ДНК пополам, разрывая водородные связи. Затем, когда молекула ДНК разделена на две отдельные части, другая молекула, называемая ДНК-полимеразой, создает новую цепь, которая соответствует каждой из цепей расщепленной молекулы ДНК. Каждая копия молекулы ДНК состоит из половины исходной (исходной) молекулы и половины новых оснований.

Мутации Править

При копировании ДНК иногда допускаются ошибки - это называется мутациями. Есть четыре основных типа мутаций:

  • Удаление, где одна или несколько баз не учитываются.
  • Замена, где одно или несколько оснований заменены другим основанием в последовательности.
  • Вставка, где вставляется одна или несколько дополнительных баз.
    • Дублирование, где повторяется последовательность пар оснований.

    Мутации также можно классифицировать по их влиянию на структуру и функцию белков или по их влиянию на приспособленность. Мутации могут быть вредными для организма, нейтральными или полезными. Иногда мутации фатальны для организма - белок, производимый новой ДНК, вообще не работает, и это приводит к гибели эмбриона. С другой стороны, эволюция продвигается вперед за счет мутаций, когда новая версия белка лучше работает для организма.

    Участок ДНК, содержащий инструкции по созданию белка, называется геном. Каждый ген имеет последовательность по крайней мере для одного полипептида. [3] Белки образуют структуры, а также ферменты. Ферменты делают большую часть работы в клетках. Белки состоят из более мелких полипептидов, которые состоят из аминокислот. Чтобы белок выполнял определенную работу, правильные аминокислоты должны быть соединены в правильном порядке.

    Белки производятся крошечными механизмами в клетке, называемыми рибосомами. Рибосомы находятся в основном теле клетки, но ДНК находится только в ядре клетки. Кодон является частью ДНК, но ДНК никогда не покидает ядра. Поскольку ДНК не может покинуть ядро, ядро ​​клетки создает копию последовательности ДНК в РНК. Он меньше по размеру и может проникать через отверстия - поры - в мембране ядра и попадать в клетку.

    Гены, закодированные в ДНК, транскрибируются в информационную РНК (мРНК) белками, такими как РНК-полимераза. Затем зрелая мРНК используется в качестве матрицы для синтеза белка рибосомой. Рибосомы читают кодоны, «слова», состоящие из трех пар оснований, которые сообщают рибосоме, какую аминокислоту нужно добавить. Рибосома сканирует мРНК, считывая код, пока производит белок. Другая РНК, называемая тРНК, помогает подобрать правильную аминокислоту для каждого кодона. [4]

    ДНК была впервые выделена (извлечена из клеток) швейцарским врачом Фридрихом Мишером в 1869 году, когда он работал с бактериями из гноя в хирургических повязках. Молекула была обнаружена в ядре клетки, поэтому он назвал ее нуклеин. [5]

    В 1928 году Фредерик Гриффит обнаружил, что черты «гладкой» формы Пневмококк могут быть переведены в «грубую» форму тех же бактерий путем смешивания убитых «гладких» бактерий с живой «грубой» формой. [6] Эта система дала первое четкое предположение о том, что ДНК несет генетическую информацию.

    Роль ДНК в наследственности была подтверждена в 1952 году, когда Альфред Херши и Марта Чейз в эксперименте Херши-Чейза показали, что ДНК является генетическим материалом бактериофага Т2. [9]

    В 1950-х годах Эрвин Чаргафф [10] обнаружил, что количество тимина (Т), присутствующего в молекуле ДНК, примерно равно количеству присутствующего аденина (А). Он обнаружил, что то же самое относится к гуанину (G) и цитозину (C). Правила Чаргаффа резюмируют этот вывод.

    В 1953 году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик предложили то, что сейчас принято в журнале как первая правильная модель двойной спирали структуры ДНК. Природа. [11] Их двухспиральная молекулярная модель ДНК была затем основана на единственном рентгеновском дифракционном изображении «Фото 51», сделанном Розалинд Франклин и Раймонд Гослинг в мае 1952 года. [12]

    Экспериментальные доказательства, подтверждающие модель Уотсона и Крика, были опубликованы в серии из пяти статей в том же номере журнала. Природа. [13] Из них статья Франклина и Гослинга была первой публикацией их собственных данных дифракции рентгеновских лучей и оригинального метода анализа, которые частично поддерживали модель Уотсона и Крика. [14] этот выпуск также содержал статью о структуре ДНК Мориса Уилкинса и двое его коллег, чей анализ и in vivo Рентгенограммы B-ДНК также подтвердили наличие in vivo конфигураций двойной спирали ДНК, предложенных Криком и Ватсоном для их молекулярной модели ДНК с двойной спиралью на предыдущих двух страницах Природа. В 1962 году после смерти Франклина Уотсон, Крик и Уилкинс совместно получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. [15] Нобелевские премии в то время присуждались только живым лауреатам. Продолжаются споры о том, кому следует признать открытие. [16]

    В 1957 году Крик объяснил взаимосвязь между ДНК, РНК и белками в рамках центральной догмы молекулярной биологии. [17]

    Копирование ДНК (механизм репликации) появилось в 1958 году в результате эксперимента Мезельсона – Шталя. [18] Дополнительные работы Крика и его коллег показали, что генетический код основан на неперекрывающихся триплетах оснований, называемых кодонами. [19] Эти открытия представляют собой рождение молекулярной биологии.

    То, как Уотсон и Крик получили результаты Франклина, вызывает много споров. Крик, Уотсон и Морис Уилкинс были удостоены Нобелевской премии в 1962 году за свою работу над ДНК - Розалинда Франклин умерла в 1958 году.

    Полиция США использовала общедоступные базы данных ДНК и генеалогического древа для раскрытия нераскрытых дел. Американский союз гражданских свобод выразил обеспокоенность по поводу этой практики. [20]


    Метафаза I

    Во время метафазы I гомологичные хромосомы располагаются в центре клетки с кинетохорами, обращенными к противоположным полюсам. Гомологические пары случайным образом ориентируются на экваторе. Например, если два гомологичных члена хромосомы 1 помечены как a и b, то хромосомы могут выстроиться в линию a-b или b-a. Это важно для определения генов, содержащихся в гамете, поскольку каждый из них получит только одну из двух гомологичных хромосом. Напомним, что гомологичные хромосомы не идентичны. Они содержат небольшие различия в своей генетической информации, из-за чего каждая гамета имеет уникальный генетический состав.

    Эта случайность является физической основой для создания второй формы генетической изменчивости потомства. Учтите, что гомологичные хромосомы воспроизводящегося половым путем организма изначально наследуются как два отдельных набора, по одному от каждого родителя. На примере людей один набор из 23 хромосом присутствует в яйцеклетке, подаренной матерью. Отец обеспечивает другой набор из 23 хромосом в сперме, которая оплодотворяет яйцеклетку. Каждая клетка многоклеточного потомства имеет копии двух исходных наборов гомологичных хромосом. В профазе I мейоза гомологичные хромосомы образуют тетрады. В метафазе I эти пары выстраиваются в средней точке между двумя полюсами клетки, образуя метафазную пластинку. Поскольку существует равная вероятность того, что волокно микротрубочек встретит хромосому, наследуемую по материнской или отцовской линии, расположение тетрад на метафазной пластинке является случайным. Любая наследуемая по материнской линии хромосома может быть обращена к любому полюсу. Любая отцовская хромосома также может быть обращена к любому полюсу. Ориентация каждой тетрады не зависит от ориентации других 22 тетрад.

    Это событие - случайный (или независимый) набор гомологичных хромосом на метафазной пластинке - является вторым механизмом, который вносит изменения в гаметы или споры. В каждой клетке, претерпевающей мейоз, расположение тетрад разное. Количество вариаций зависит от количества хромосом, составляющих набор. Есть две возможности для ориентации на метафазной пластине, поэтому возможное количество совмещений равно 2 п, куда п количество хромосом в наборе. У человека 23 пары хромосом, что дает более восьми миллионов (2 23) возможных генетически различных гамет. Это число не включает изменчивость, которая была ранее создана в сестринских хроматидах в результате кроссовера. Учитывая эти два механизма, очень маловероятно, что любые две гаплоидные клетки, возникшие в результате мейоза, будут иметь одинаковый генетический состав (Рисунок 3).

    Рисунок 3. Случайный, независимый ассортимент во время метафазы I можно продемонстрировать, рассмотрев клетку с набором из двух хромосом (п = 2). В этом случае есть два возможных расположения на экваториальной плоскости в метафазе I. Общее возможное количество различных гамет равно 2.п, куда п равно количеству хромосом в наборе. В этом примере есть четыре возможных генетических комбинации гамет. С участием п = 23 в клетках человека существует более 8 миллионов возможных комбинаций отцовских и материнских хромосом.

    Подводя итог генетическим последствиям мейоза I, материнские и отцовские гены рекомбинируются посредством событий кроссовера, которые происходят между каждой гомологичной парой во время профазы I. Кроме того, случайный набор тетрад на метафазной пластине дает уникальную комбинацию материнских и отцовских хромосом. которые войдут в гаметы.


    Ответы на все вопросы в конце этой книги. Подробные решения доступны в Руководстве по решениям для учащихся, Учебном пособии и Книге проблем. Обилие различных оснований в геноме человека Результаты по геному человека, опубликованные в Science (Science 291: 1304–1350 [2001]), показывают, что гаплоидный геном человека состоит из 2,91 пары гигабаз (2,91 X] 0 9 пар оснований> и что 27% оснований в ДНК человека - это A. Подсчитайте количество остатков A. T, G и C в типичной человеческой клетке.

    Ответы на все вопросы в конце этой книги. Подробные решения доступны в Руководстве по решениям для учащихся, Учебном пособии и Книге проблем.

    Обилие различных основ в геноме человека Результаты по геному человека, опубликованные в Science (Science 291: 1304–1350 [2001]), показывают, что гаплоидный геном человека состоит из 2,91 гигабазных пар (2,91 X] 0 9 пар оснований> и что 27% оснований в ДНК человека являются A. Рассчитайте количество остатков A. T, G и C в типичной человеческой клетке.


    Первые формы жизни, передающие искусственную ДНК, созданную учеными США

    Последнее исследование продвигает жизнь за пределы кода ДНК G, T, C и A - молекул или оснований, которые образуют пары в спирали ДНК.

    Последнее исследование продвигает жизнь за пределы кода ДНК G, T, C и A - молекул или оснований, которые образуют пары в спирали ДНК.

    Первый живой организм, несущий и передающий будущим поколениям расширенный генетический код, был создан американскими учеными, проложив путь для множества новых форм жизни, клетки которых несут синтетическую ДНК, которая не похожа на нормальный генетический код естественных организмов.

    Исследователи говорят, что эта работа бросает вызов догме о том, что молекулы жизни, составляющие ДНК, «особенные». Они утверждали, что организмы, несущие усиленный код ДНК, могут быть созданы для производства новых форм лекарств, которые иначе не могли бы быть произведены.

    «Это имеет очень важное значение для нашего понимания жизни», - сказал Флойд Ромесберг, команда которого создала этот организм в Исследовательском институте Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния. «Так долго люди думали, что ДНК была такой, какой она была, потому что она должна была быть, что это была идеальная молекула».

    С того момента, как жизнь обосновалась на Земле, разнообразие организмов было записано в код ДНК из четырех букв. Последнее исследование продвигает жизнь за пределы G, T, C и A - молекул или оснований, которые образуют пары в спирали ДНК - и вводит две новые буквы жизни: X и Y.

    Ромесберг начал с кишечной палочки, вируса, который обычно встречается в почве и переносится людьми. В него он вставил петлю из генетического материала, несущую нормальную ДНК и две синтетические основы ДНК. Хотя для простоты они известны как X и Y, искусственные основания ДНК имеют гораздо более длинные химические названия, которые сами сокращаются до d5SICS и dNaM.

    В живых организмах G, T, C и A объединяются, образуя две пары оснований, G-C и T-A. Согласно исследованию, проведенному в Nature, дополнительная синтетическая ДНК образует третью пару оснований, X-Y. Эти пары оснований используются для создания генов, которые клетки используют в качестве матрицы для создания белков.

    Ромесберг обнаружил, что когда модифицированные бактерии делились, они передавали естественную ДНК, как и ожидалось. Но они также скопировали синтетический код и передали его следующему поколению. То же самое произошло с этим поколением ошибок.

    «То, что у нас есть, впервые - это организм, который стабильно содержит третью пару оснований, и он полностью отличается от естественных», - сказал Ромесберг. На данный момент синтетическая ДНК ничего не делает в клетке. Он просто сидит там. Но теперь Ромесберг хочет настроить организм так, чтобы он мог найти хорошее применение искусственной ДНК.

    «Это просто прекрасная работа», - сказал Мартин Фуссенеггер, синтетический биолог из ETH Zurich. «Репликация ДНК - это действительно сливки из урожая эволюции, которые действуют одинаково во всех живых системах. Просто замечательно видеть, что этот механизм работает с синтетическими парами оснований ».

    Возможности для таких организмов все еще открыты. Синтетический код ДНК можно использовать для построения биологических цепей в клетках, которые не мешают естественным биологическим функциям, ученые могут создавать клетки, которые используют ДНК для производства белков, о существовании которых в природе не известно. Разработка может привести к появлению широкого спектра препаратов на основе белка.

    В прошлом область синтетической биологии была неоднозначной. Некоторые наблюдатели высказали опасения, что ученые могут создать искусственные организмы, которые затем могут ускользнуть из лабораторий и вызвать катастрофу для окружающей среды или здоровья.

    Более 10 лет назад ученый Эккард Виммер из Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке воссоздал вирус полиомиелита с нуля, чтобы подчеркнуть опасности.

    Ромесберг сказал, что организмы, несущие его «неестественный» код ДНК, имеют встроенный механизм безопасности. Модифицированные клопы могли выжить, только если бы их кормили химическими веществами, необходимыми для репликации синтетической ДНК. Эксперименты в лаборатории показали, что без этих химикатов клопы неуклонно теряли синтетическую ДНК, поскольку они больше не могли ее производить.

    «Многие люди озабочены синтетической биологией, потому что она имеет дело с жизнью, и эти опасения полностью оправданы», - сказал Ромесберг. «Общество должно понимать, что это такое, и принимать рациональные решения относительно того, чего оно хочет».

    Росс Тайер из Техасского университета в Остине предположил, что синтетическая ДНК может стать важной частью собственной ДНК организма. «Человеческая инженерия привела бы к созданию организма, который постоянно содержит расширенный генетический алфавит, чего, насколько нам известно, не удалось достичь ни одной естественной форме жизни.

    «Что бы такой организм сделал с расширенным генетическим алфавитом? Мы не знаем. Может ли это привести к более сложному хранению биологической информации? Более сложные или тонкие регуляторные сети? Это все вопросы, которые мы с нетерпением ждем изучения ».


    РАЗМНОЖЕНИЕ В ОРГАНИЗМАХ

    Какова бы ни была продолжительность жизни, смерть каждого отдельного организма неизбежна, то есть ни один человек не бессмертен, кроме одноклеточных организмов.

    • У одноклеточных организмов нет естественной смерти, поскольку они делятся и образуют 2 новые клетки.
    • Репродукция -
      • он определяется как биологический процесс, в ходе которого организм порождает детенышей (потомство), похожих на него самого.
      • Потомство растет, созревает и, в свою очередь, дает новое потомство. Таким образом, существует цикл рождения, роста и смерти.
      • Воспроизводство обеспечивает преемственность вида, поколение за поколением.
      • генетическая изменчивость создается и передается по наследству во время воспроизводства.
      • Существует большое разнообразие механизмов размножения организмов. Среда обитания организма, его внутренняя физиология и ряд других факторов коллективно ответственны за то, как он размножается.

      Размножение бывает двух видов -

      Когда потомство производится от одного родителя с участием или без участия образования гамет, воспроизводство Бесполое.

      Когда в репродуктивном процессе участвуют два родителя (противоположный пол), а также происходит слияние мужских и женских гамет, это называется половым воспроизводством.

      • Бесполое размножение
        • В этом методе одна особь (родитель) способна произвести потомство.
        • Произведенное потомство не только идентично друг другу, но и является точной копией своих родителей. Эти потомки также генетически идентичны друг другу. Термин «клон» используется для описания таких морфологически и генетически подобных особей.
        • Бесполое размножение распространено среди одноклеточных организмов, а также у растений и животных с относительно простой организацией.
            • Двоичное деление - У многих одноклеточных организмов клетка делится на две половины, и каждая из них быстро вырастает во взрослую особь (например, Amoeba, Paramecium).
            • Окулировка - У дрожжей деление неравномерное, и образуются маленькие почки, которые изначально остаются прикрепленными к родительской клетке, которая в конечном итоге разделяется и созревает в новые дрожжевые организмы (клетки).
            • Особые репродуктивные структуры -Члены Королевства Грибы и простые растения, такие как водоросли, размножаются с помощью особых бесполых репродуктивных структур. Наиболее распространенными из этих структур являются зооспоры, которые обычно представляют собой микроскопические подвижные структуры. Другими распространенными бесполыми репродуктивными структурами являются конидии (Penicillium), почки (Hydra) и геммулы (губка).
            • Вегетативное размножение -вегетативное размножение также является бесполым процессом, поскольку в нем участвует только один родитель. у растений часто используется термин вегетативное размножение. например, единицы вегетативного размножения у растений - побег, корневище, присоска, клубень, офсет, луковица. Эти структуры называются вегетативными пропагулами. У Protists и Monerans (все одноклеточные) организм или родительская клетка делятся на две части, давая начало новым особям. Таким образом, у этих организмов деление клеток само по себе является способом воспроизводства.

            Водяной гиацинт, водный сорняк, также известный как «Ужас Бенгалии», размножается вегетативно. Ранее это растение было завезено в Индию из-за красивых цветов и формы листьев. Поскольку он может размножаться вегетативно с феноменальной скоростью и за короткий промежуток времени распространяться по всему водоему, он истощает кислород из водоема и вызывает гибель рыб. (Эвтрофикация)

            Bryophyllum демонстрируют вегетативное размножение от выемок на краях листьев.

              • Половое размножение - это распространенный способ размножения организмов с относительно простой организацией, таких как водоросли и грибы.
              • Эти организмы переходят к половому способу размножения незадолго до наступления неблагоприятных условий.
              • У высших растений проявляются как бесполые (вегетативные), так и половые способы размножения.
              • У большинства животных присутствует только половой способ размножения.

              Половое размножение

              • Половое размножение включает формирование мужских и женских гамет одним и тем же человеком или разными особями противоположного пола. Эти гаметы сливаются, образуя зиготу, которая формирует новый организм.
              • Это сложный, сложный и медленный процесс по сравнению с бесполым размножением.
              • Из-за слияния мужских и женских гамет половое размножение приводит к появлению потомства, которое не идентично ни родителям, ни между собой.
              • Растения, животные, грибы демонстрируют большое разнообразие по внешней морфологии, внутреннему строению и физиологии, но в половом размножении они имеют схожую картину.
              • Ювенильная / вегетативная фаза - Все организмы должны достичь определенной стадии роста и зрелости в своей жизни, прежде чем они смогут воспроизводиться половым путем. Этот период роста называется ювенильной фазой. У растений это известно как вегетативная фаза.
              • Репродуктивная фаза - начало репродуктивной фазы можно легко увидеть у высших растений, когда они начинают цвести.
              • У некоторых растений, у которых цветение происходит более одного раза, период цветения также известен как период молоди.
              • Растения - однолетние и двухлетние - демонстрируют четко очерченные вегетативную, репродуктивную и стареющую фазы, но у многолетних видов очень трудно четко определить эти фазы.
              • Виды бамбука цветут только один раз в жизни, обычно через 50-100 лет, дают большое количество плодов и погибают.
              • Strobilanthus kunthiana (neelakuranji), цветет 1 раз в 12 лет. Он встречается в холмистых районах Кералы, Карнатаки и Тамил Наду.
              • У животных за ювенильной фазой следуют морфологические и физиологические изменения, предшествующие активному репродуктивному поведению.
              • птицы, обитающие в природе, откладывают яйца только сезонно. Однако птиц в неволе (как и на птицефабриках) можно заставить откладывать яйца в течение всего года. В этом случае откладка яиц не связана с воспроизводством, а является коммерческой эксплуатацией для благосостояния человека.
              • У самок плацентарных млекопитающих наблюдаются циклические изменения активности яичников и добавочных протоков, а также гормонов во время репродуктивной фазы.
              • У млекопитающих, не являющихся приматами, таких как коровы, овцы, крысы, олени, собаки, тигры и т. Д., Такие циклические изменения во время размножения называются циклом эструса, а у приматов (обезьяны, обезьяны и люди) - менструальным циклом.
              • Многие млекопитающие, особенно живущие в естественных, диких условиях, демонстрируют такие циклы только в благоприятные сезоны в их репродуктивной фазе и поэтому называются сезонными размножающимися. Многие другие млекопитающие репродуктивно активны на протяжении всей репродуктивной фазы и поэтому называются непрерывными размножающимися.
              • Стареющая фаза - Окончание репродуктивной фазы можно рассматривать как один из показателей старения или старости. В течение этой последней фазы жизни в организме происходят сопутствующие изменения (например, замедление метаболизма и т. Д.). Старость в конечном итоге приводит к смерти.
              • И у растений, и у животных гормоны отвечают за переходы между тремя фазами. Взаимодействие между гормонами и определенными факторами окружающей среды регулирует репродуктивные процессы и связанные с ними поведенческие проявления организмов.
              • События в половом размножении
                • Половое размножение характеризуется слиянием (или оплодотворением) мужской и женской гамет, образованием зиготы и эмбриона.
                • Эти последовательные события можно сгруппировать в три отдельных этапа, а именно: до оплодотворения, оплодотворения и после оплодотворения.
                • К ним относятся все события полового размножения до слияния гамет.
                • Двумя основными событиями перед оплодотворением являются гаметогенез и перенос гамет.
                • Гаметогенез
                  • Это относится к процессу образования двух типов гамет - мужских и женских.
                  • Гаметы - гаплоидные клетки.
                  • У некоторых водорослей две гаметы настолько похожи по внешнему виду, что их невозможно разделить на мужские и женские гаметы, поэтому они называются гомогаметами (изогаметами).
                  • Однако у большинства организмов, размножающихся половым путем, образующиеся гаметы относятся к двум морфологически различным типам (гетерогаметам). У таких организмов мужская гамета называется теантерозоидом или спермой, а женская гамета называется яйцеклеткой или спермой.


                  Сексуальность в организмах:

                  • Растения могут иметь как мужские, так и женские репродуктивные структуры на одном и том же растении (двуполые) или на разных растениях (однополые).
                  • У некоторых грибов и растений такие термины, как гомоталлический и однодомный, используются для обозначения двуполого состояния, а гетероталлический и раздельнополый - термины, используемые для описания однополого состояния.
                  • У цветковых растений однополые мужские цветы являются тычинками, например, с тычинками, а женские - с пестиками или пестиками.
                  • например, примеры однодомных растений - тыквенных и кокосовых орехов.
                  • двудомные растения - папайя и финиковая пальма.
                  • Дождевые черви, губки, ленточные черви и пиявки - примеры бисексуальных животных (гермафродиты). Таракан - пример однополого вида.
                  • Деление клеток при образовании гамет:
                  • Гаметы у всех гетерогаметных видов бывают двух типов, а именно: мужские и Гаметы гаплоидны, хотя тело родительского растения, из которого они возникают, может быть гаплоидным или диплоидным.
                  • Гаплоидный родитель производит гаметы путем митотического деления, как у монер, грибов, водорослей и мохообразных.
                  • У птеридофитов, голосеменных, покрытосеменных и большинства животных, включая человека, родительским телом являются специализированные клетки, называемые мейоцитами (материнская клетка гамет), которая претерпевает мейоз.
                  • В конце мейоза только один набор хромосом включается в каждую

                  • Передача гамет:
                  • После образования мужские и женские гаметы необходимо физически соединить вместе, чтобы облегчить слияние (оплодотворение).
                  • У большинства организмов мужская гамета подвижна, а женская - неподвижна.
                  • Исключения - несколько грибов и водорослей, у которых оба типа гамет подвижны.
                  • Для передачи мужских гамет необходима среда. У некоторых простых растений, таких как водоросли, мохообразные и птеридофиты, вода является средой для переноса гамет.
                  • Однако большое количество мужских гамет не достигает женских гамет. Чтобы компенсировать эту потерю мужских гамет во время транспортировки, количество продуцируемых мужских гамет очень велико.
                  • У семенных растений пыльцевые зерна являются переносчиками мужских гамет, а семяпочки содержат яйцо. Следовательно, пыльцевые зерна, образующиеся в пыльниках, должны быть перенесены на рыльце, прежде чем это приведет к оплодотворению.
                  • У двуполых, самоопыляющихся растений, например гороха, перенос пыльцевых зерен на рыльце относительно легко, поскольку пыльники и рыльца расположены близко друг к другу, пыльцевые зерна вскоре после опадения соприкасаются с рыльцем.
                  • у перекрестно опыляющихся растений (включая двудомные) специальное событие, называемое опылением, способствует передаче пыльцевых зерен на рыльца.
                  • Пыльцевые зерна прорастают на рыльце, и пыльцевые трубки, несущие мужские гаметы, достигают семяпочки и выделяют мужские гаметы около яйца.
                  • У раздельнополых животных, поскольку мужские и женские гаметы образуются у разных особей, в организме должен развиваться особый механизм передачи гамет. Успешная передача и сбор гамет важны для самого важного события в половом размножении - оплодотворения.

                  • Удобрение
                  • Возможно, наиболее важным событием полового размножения является слияние гамет. Этот процесс также называют сингамией, результатом которого является образование диплоидной
                  • У некоторых организмов, таких как коловратки, медоносные пчелы и даже у некоторых ящериц и птиц (индейка), женская гамета претерпевает развитие с образованием новых организмов без оплодотворения. Это явление называется
                  • У большинства водных организмов, таких как большинство водорослей и рыб, а также земноводных, сингамия происходит во внешней среде (воде), то есть вне тела организма. Этот тип слияния гамет называется внешним оплодотворением.

                  Организмы, демонстрирующие внешнее оплодотворение, демонстрируют отличную синхронизацию между полами и выделяют большое количество гамет в окружающую среду (воду), чтобы увеличить шансы сингамии. Это случается у костистых рыб и лягушек, где производится большое количество потомства. Основным недостатком является то, что потомство чрезвычайно уязвимо для хищников, угрожающих их выживанию до взрослого возраста.

                  • In many terrestrial organisms, belonging to fungi, higher animals such as reptiles birds, mammals and in a majority of plants (bryophytes, pteridophytes, gymnosperms and angiosperms), syngamy occurs insidethe body of the organism, hence the process is called internal fertilisation.

                  In all these organisms, egg is formed inside the female body where they fuse with the male gamete. In organisms exhibiting internal fertilisation, the male gamete is motile and has to reach the egg in order to fuse with it. In these even though the number of sperms produced is very large, there is a significant reduction in the number of eggs produced. In seed plants, however, the non-motile male gametes are carried to female gamete by pollen tubes.

                  • Post-fertilisation Events
                  • Events in sexual reproduction after the formation of zygote are called post-fertilisation events.
                  • Zygote :
                    • Formation of the diploid zygote is universal in all sexually reproducing organisms.
                    • In organisms with external fertilisation, zygote is formed in the external medium (usually water), whereas in those exhibiting internal fertilisation, zygote is formed inside the body of the organism.
                    • Further development of the zygote depends on the type of life cycle the organism has and the environment it is exposed to.
                    • In organisms belonging to fungi and algae, zygote develops a thick wall that is resistant to dessication and damage. It undergoes a period of rest before germination.
                    • In organisms with haplontic life cycle, zygote divides by meiosis to form haploid spores that grow into haploid individuals.
                    • Zygote is the vital link that ensures continuity of species between organisms of one generation and the next.
                    • Every sexually reproducing organism, including human beings begin life as a single cell-the zygote.
                    • It refers to the process of development ofembryo from the zygote.
                    • During embryogenesis, zygote undergoes cell division (mitosis) and cell differentiation. While cell divisions increase the number of cells in the developing embryo cell differentiation helps groups of cells to undergo certain modifications to form specialised tissues and organs to form an organism.
                    • Animals are categorised into oviparous and viviparous based on whether the development of the zygote take place outside the body of the female parent or inside, i.e., whether they lay fertilised/unfertilised eggs or give birth to young ones.
                    • In oviparous animals like reptiles and birds,the fertilised eggs covered by hard calcareous shell are laid in a safe place in the environment after a period of incubation young ones hatch out.
                    • in viviparous animals (majority of mammals including human beings), the zygote develops into a young one inside the body of the female organism. After attaining a certain stage of growth, the young ones are delivered out of the body of the female organism. Because of proper embryonic care and protection, the chances of survival of young ones is greater in viviparous organisms.
                    • In flowering plants, the zygote is formed inside the ovule. After fertilisation the sepals, petals and stamens of the flower wither and fall off.
                    • The pistil however, remains attached to the plant. The zygote develops into the embryo and the ovules develop into the seed. The ovary develops into the fruit which develops a thick wall called pericarp that is protective in function. After dispersal, seeds germinate under favourable conditions to produce new plants.downloadble pdf file is available…please click on the link below…

                    Полученные результаты

                    Mating Ability and Fertility of Diploid Males. We established 39 F2 pairings with haploid or diploid males. On the basis of the microsatellite criteria described above, we identified 19 males as diploids and 18 as haploids. Two of the males had pedigrees lacking adequate allelic variation to confirm a diploid or haploid status their families were not included in our analysis. The mating abilities of haploid and diploid males were comparable with regard to their ability to mount females and engage in copulation. All 19 diploid males and 16 of 18 haploid males mated, and for the males that mated, we found no differences between the groups in the time required for courtship (т = 1.30, п = 0.20) or to complete copulation (т = 0.02, п = 0.98). Of the 19 females that mated with diploid males, three never attempted to nest, and similarly, four of the 16 females mated to haploid males failed to nest (χ 2 = 0.27, п = 0.60). These nonnesting wasps are not included in further analyses.

                    Data comparing the reproductive output of nesting females mated to diploid versus haploid males are presented in Table 1. Females mated to diploid males and females mated to haploids provisioned comparable numbers of nest cells ( = 37.3 vs. = 32.3, т = 1.61, п = 0.12). The proportion of immature mortality in the two groups was the same: 0.25. Thus, regardless of their mate's ploidy, females produced similar numbers of offspring.

                    There were however significant differences between the groups in the numbers of male offspring. Females mated to diploids averaged significantly more sons ( = 11.7) than females mated to haploids ( = 3.2, т = 2.97, п = 0.01). However, for male reproductive success, the critical factor is whether their sperm are used in fertilizations to make daughters. Diploid males produced, on average, 16.1 daughters versus the 21.1 daughters achieved by haploid males diploid males thus have 76% the fertility of haploids. Even so, the two-tailed test does not indicate a significant difference (т = 1.60, п = 0.12). The range in the number of daughters for diploid males (0–36) is greater than for haploids (7–32) the fertility of diploid males spans the range from zero to levels indistinguishable from that of normal haploid males. Because of the high variability in our sample, there may be undetected differences between diploid and haploid male reproduction. However, clearly some diploid males have fertility comparable to or exceeding that of some haploid males.

                    Reproductive Capabilities and Ploidy of Daughters of Diploid Males. The behavior of daughters of diploid males did not differ from that of daughters of haploid males with regard to courtship (т = 0.53, п = 0.60) or total time required for mating (т = 1.76, п = 0.09), nor did daughters of diploid and haploid males show any differences in nesting and reproduction. Of the 30 F3 females, 11 of 18 that had diploid fathers nested, and 10 of 12 with haploid fathers nested (χ 2 = 0.80, п = 0.37). Nesting females with diploid versus haploid fathers provisioned an average of 23.8 versus 24.8 cells respectively (т = 0.25, п = 0.81), and mortality among the offspring of the two kinds of females was also similar (0.41 versus 0.43, χ 2 = 0.01, п = 0.93) (Table 2). Because the daughters of diploid males had normal fertility, we would expect them to be diploid rather than triploid. By using microsatellites, we were able to test the ploidy of these females. Thirteen diploid males and their mates had microsatellite allelic combinations that allowed us to unequivocally determine whether their daughters were diploid or triploid. We genotyped 47 daughters from these crosses. In all cases, the daughters were diploid with one distinctive allele from each parent, and their diploid fathers could pass either allele at a locus to these daughters (Fig. 3).


                    Мужская репродуктивная система

                    Spermatogonia

                    Spermatogonia are rounded cells that lie in contact with the basement membrane of the seminiferous tubules. They are the stem cells of the system, dividing to maintain their own numbers and to produce the cells that embark on the process of development into spermatozoa. Spermatogonia divide by mitosis into types A and B. Type A are the replacement cells and type B are the cells that develop into spermatocytes. Early type B spermatogonia cannot be distinguished from the spermatogonia in general, but they soon enlarge and begin the complex process of meiosis.

                    Meiosis is a two stage maturation process. The first division produces secondary spermatocytes and the second maturation division produces spermatids, which undergo no more division and develop into spermatozoa. Many readers will know that meiosis leads to a reduction in the number of chromosomes from the diploid number to the haploid number, which means a reduction from 42 to 21. Essentially the same process occurs in the development of ova in the female rat. By way of example, Table 18.2 explains the process in man.

                    Table 18.2 . Gamete Production in Man

                    ЭтапEvents, etc.Male CellsFemale CellsPloidyп ЧислоNumber of Chromosomes
                    Resting stage of cells: oogonia and spermatogoniaNormal cellular metabolismSpermatogoniaOogoniaDiploid246
                    A, A′,Each chromosome contains one strand of DNA
                    Two A chromosomes are present, A and A’, hence the cell is diploid
                    Mitosis preparatory phaseDNA replication, centromere replication occursSpermatogoniaOogoniaDiploid446
                    AA, A′A′,The number of strands of DNA has doubled
                    Two A chromosomes are present: AA and A′A′
                    Деление клеток SpermatogoniaOogoniaDiploid2 Back to original state46
                    A, A′,
                    Back to original state
                    Meiosis I. Preparatory stage with a long prophaseРепликация ДНКPrimary spermatocytesPrimary oocyteDiploid446
                    The cells change from spermatogonia to primary spermatocytes on duplication of the DNAThe cells change from oogonia to primary oocytes on duplication of the DNA. Long delay in women: process does not proceed until pubertyAA, A′A′,
                    Crossing over occurs and the cells divideSecondary spermatocytes producedSecondary oocyte plus 1st polar body producedГаплоидный223
                    AA,This is a different sort of 2 from that seen above: A, A’,
                    Only one A chromosome (AA) is present: hence the cell is haploid
                    Мейоз IINo DNA replication takes place, Cells divideSpermatids produced1st definitive oocyte produced plus further polar body.Гаплоидныйп23
                    А,
                    Only one A chromosome is present: hence the cell is haploid

                    Примечания: Ploidy refers to the number of copies of each chromosome present in the cell, the п number refers to the number of copies of each strand of DNA. Recall that humans have 46 chromosomes: 44+XX or 44+XY. The 44 non-sex chromosomes comprise two sets of 22: there are two number 15 s, etc. We could call these 15 and 15′. Let A and A′ be chromosomes and let us follow them through the process. If the amount of DNA in a chromosome doubles we shall show this by AA or A′A′.

                    Note the ploidy/п number combinations

                    In man, the first meiotic division begins with a 22 day prophase that is divided into five stages: leptotene, zygotene, pachytene, diplotene and diakinesis (mnemonic: let zoologists pet dangerous dingoes). Thread like chromosomes appear during leptotene and duplicate during zygotene, shorten and thicken during pachytene (pachyderms have thick skins), when crossing over occurs. Further shortening and preparation for the next stage occurs during diplotene and diakinesis. Once prophase is over, things move more quickly. The nuclear membrane disappears and the chromosomes line up along the equator of a recently formed spindle before moving apart to produce haploid secondary spermatocytes (see Table 18.2 ). This sequence is described as metaphase, anaphase and telophase.

                    Secondary spermatocytes exist for a brief interphase before a second meiotic division, during which no duplication of DNA occurs, and the secondary spermatocytes move quickly through prophase, metaphase, anaphase and telophase to produce the spermatids. Cell division now complete, each spermatid can develop into a spermatozoon.

                    An added complication is that the cells taking part in the sequence from primary spermatocytes to spermatids never actually separate when they divide, and the daughter cells of each ‘division’ remain connected by cytoplasmic bridges. Separation only occurs when the spermatids develop into spermatozoa, thus for a large part of their development the germ cells exist as a syncytium. This cannot be seen at light microscopy, but is very apparent at electron microscopy ( Fawcett, 1994 ) ( Fig. 18.2 ).

                    Figure 18.2 . Testes composite – top left and right stages 4 and 8, bottom left and right stages 10 and 14.


                    Смотреть видео: ЗМЕИНЫЙ СЕКАС! Ура! Долгожданное спаривание питонов Purple GC с GC (December 2022).