Proces oplodnenia u zvierat pozostáva z: Vlastnosti vonkajšieho a vnútorného oplodnenia u zvierat. Sexuálne rozmnožovanie rastlín
Hnojenie (alebo syngamia ) – Toto je proces fúzie mužských a ženských zárodočných buniek sprevádzaný spojením genómov, v dôsledku čoho sa vytvorí oplodnené vajíčko (zygota).
Zygota – bunka, ktorá je dcérskym jedincom v najskoršom štádiu vývoja
· Hnojenie zahŕňa:
-aktivácia vajíčka t.j. povzbudiť ho k rozvoju (je dôsledkom významných zmien metabolizmu vajíčka, ktoré sprevádzajú oplodnenie)
- karyogamia – vznik diploidného jadra zygoty ako výsledok fúzie haploidných jadier gamét nesúcich genetickú informáciu dvoch rodičovských organizmov
· Existuje niekoľko typov hnojenia:
q Izogamia – zygota vzniká splynutím morfologicky nerozlíšiteľných (rovnakých) gamét
q Heterogamia – zygota vzniká ako výsledok fúzie líšiacich sa v množstve morfologických a funkčné znaky gaméty
Mechanizmus oplodnenia u zvierat (cicavce, ľudia)
Proces oplodnenia prebieha v maternicovej (vajcovodovej) trubici, kde po ovulácii vstupujú z vaječníka oocyty druhého rádu a početné spermie.
Proces oplodnenia začína s akrozomálna reakcia ku ktorému dochádza v momente, keď sa hlavička spermie dostane do kontaktu s povrchom sekundárneho oocytu (pri kontakte akrozóm praskne a jeho obsah vrátane množstva enzýmov, najmä proteázy, sa uvoľní a zničí folikulárnych buniek obklopujúce vajíčko a vaječné škrupiny
· Akrozóm sa rozširuje a vytvára akrozomálny proces, ktorý sa spája s cytoplazmatickou membránou oocytu II.
· Počas akrozomálneho výbežku spermie preniká do sekundárneho oocytu (po preniknutí spermie do neho prechádza sekundárny oocyt druhé meiotické delenie, v dôsledku čoho sa vytvorí vajíčko a sekundárny oocyt)
Vajíčko po preniknutí spermiou vytvorí (odlúpne) na povrchu hrubú, nepreniknuteľnú vrstvu oplodňovacia membrána zabraňuje prenikaniu iných spermií
v Obrovské množstvo spermií (desiatky a stovky miliónov) sa podieľa na oplodnení, pretože len značný počet z nich poskytuje dostatočné množstvo enzýmov potrebných na penetráciu spermií do vajíčka.
v Vo vaječnej membráne niektorých živočíchov je množstvo malá dierka - mikropyle cez ktoré preniká spermie
v Stretnutie gamét je uľahčené uvoľňovaním chemických látok do prostredia vajíčkami rastlín a živočíchov - hukot aktivácia spermií na riadený pohyb
v Existujú:
- monospermia , pri ktorej iba jedna spermia prenikne do vajíčka (u vodných živočíchov a stavovcov)
- polyspermia , v dôsledku čoho veľa spermií prenikne do vajíčka, ale iba jedna z nich vykonáva karyogamiu (fúziu jadier); charakteristické pre niektoré vtáky a plazy, hmyz, ryby
· Bunková membrána spermie je zničená alebo vložená do membrány vajíčka, čím sa vytvorí mozaiková membrána zygoty a jej jadro sa uvoľní
Haploidné jadrá vajíčka a spermie napučiavajú, tvoria sa mužské a ženské pronukleá
Dochádza k fúzii mužských a ženských pronukleov ( karyogamia) s tvorbou diploidného jadra – zygoty(tento moment možno nazvať samotné oplodnenie)
V dôsledku toho vzniká jedna diploidná bunka z dvoch haploidných gamét – zygota
Proces, ktorý zabezpečuje stretnutie gamét, je tzv inseminácia; odlíšiť vonkajšie, vnútorné A zmiešaná inseminácia
q Vonkajšia inseminácia (oplodnenie) - vykonáva sa vo vonkajšom prostredí, kam vstupujú samčie a samičie gaméty a kde dochádza k ich interakcii a do značnej miery aj náhodnému oplodneniu (na tento účel je najvhodnejšie vodné prostredie - takto dochádza k oplodneniu u rýb a bezchvostých obojživelníkov) ; ide o primitívnu a dosť nespoľahlivú metódu kombinovania gamét, ktorá sa vykonáva podľa typu monospermie a je charakteristická pre väčšinu druhov, ktoré žijú a rozmnožujú sa vo vode
q Vnútorná inseminácia (oplodnenie) – vylučované mužom semenná tekutina, obsahujúci spermie, sa zavádza do ženského pohlavného traktu (tento typ je charakteristický pre všetky suchozemské stavovce - plazy, vtáky a cicavce, článkonožce
v Oplodnenie vajíčok od cicavcov, vrátane ľudí, je možné in vitro a vyvinuté embryá môžu byť implantované do maternice ženy, kde prechádzajú ďalším normálnym vývojom; Je známych veľa prípadov narodenia „detí zo skúmavky“
q Zmiešané , alebo inseminácia spermatoforom (oplodnenie ) - spermie uzavreté v špeciálnom „balení“ - spermatofor, sú uložené samcom do vonkajšieho prostredia a potom ich samičky pomocou kloaky alebo iným spôsobom odchytia a zavedú do tela (tento typ je charakteristický pre niektoré chvostové obojživelníky - mloky, mloky a článkonožce
· K dispozícii sú tiež:
q krížové oplodnenie - proces splynutia zárodočných buniek rôznych jedincov
q samooplodnenie - splynutie gamét produkovaných tým istým organizmom (nájdené medzi hermafroditmi a len vo výnimočných prípadoch)
Koniec práce -
Táto téma patrí do sekcie:
Esencia života
Živá hmota je kvalitatívne odlišná od neživej hmoty vo svojej obrovskej zložitosti a vysokej štruktúrnej a funkčnej usporiadanosti.Živá a neživá hmota sú si na elementárnej chemickej úrovni podobné, teda chemické zlúčeniny bunkovej hmoty.
Ak potrebujete ďalší materiál k tejto téme, alebo ste nenašli to, čo ste hľadali, odporúčame použiť vyhľadávanie v našej databáze diel:
Čo urobíme s prijatým materiálom:
Ak bol tento materiál pre vás užitočný, môžete si ho uložiť na svoju stránku v sociálnych sieťach:
| Tweetujte |
Všetky témy v tejto sekcii:
Mutačný proces a rezerva dedičnej variability
· V genofonde populácií dochádza pod vplyvom mutagénnych faktorov ku kontinuálnemu mutačnému procesu · Častejšie mutujú recesívne alely (kódujú fázu menej odolnú voči pôsobeniu mutagénnych
Frekvencia alel a genotypov (genetická štruktúra populácie)
Genetická štruktúra populácie - pomer frekvencií alel (A a a) a genotypov (AA, Aa, aa) v genofonde populácie Frekvencia alel
Cytoplazmatická dedičnosť
· Existujú údaje, ktoré sú z hľadiska chromozomálnej teórie dedičnosti A. Weissmana a T. Morgana nepochopiteľné (t.j. výlučne jadrová lokalizácia génov) · Na regenerácii sa podieľa cytoplazma
Plazmogény mitochondrií
· Jedna myotochondria obsahuje 4 - 5 kruhových molekúl DNA dlhých asi 15 000 nukleotidových párov · Obsahuje gény pre: - syntézu tRNA, rRNA a ribozomálnych proteínov, niektoré aeroenzýmy
Plazmidy
· Plazmidy sú veľmi krátke, autonómne sa replikujúce kruhové fragmenty molekúl bakteriálnej DNA, ktoré zabezpečujú nechromozomálny prenos dedičnej informácie
Variabilita
Variabilita je spoločnou vlastnosťou všetkých organizmov získať štrukturálne - funkčné rozdiely od svojich predkov.
Mutačná variabilita
Mutácie sú kvalitatívna alebo kvantitatívna DNA buniek tela, čo vedie k zmenám v ich genetickom aparáte (genotype) Mutačná teória tvorby
Príčiny mutácií
Mutagénne faktory (mutagény) - látky a vplyvy, ktoré môžu vyvolať mutačný efekt (akýkoľvek vonkajší a vnútorné prostredie, ktorý m
Frekvencia mutácií
· Frekvencia mutácií jednotlivých génov sa značne líši a závisí od stavu organizmu a štádia ontogenézy (zvyčajne sa zvyšuje s vekom). V priemere každý gén zmutuje raz za 40 tisíc rokov
Génové mutácie (bod, pravda)
Dôvodom je zmena chemickej štruktúry génu (narušenie nukleotidovej sekvencie v DNA: * génové inzercie páru alebo viacerých nukleotidov
Chromozomálne mutácie (chromozomálne prestavby, aberácie)
Príčiny - spôsobené výraznými zmenami v štruktúre chromozómov (redistribúcia dedičného materiálu chromozómov) Vo všetkých prípadoch vznikajú v dôsledku tzv.
Polyploidia
Polyploidia je viacnásobné zvýšenie počtu chromozómov v bunke (haploidná sada chromozómov -n sa opakuje nie 2-krát, ale mnohokrát - až 10 -1
Význam polyploidie
1. Polyploidia u rastlín je charakterizovaná zväčšením veľkosti buniek, vegetatívnych a generatívnych orgánov – listov, stoniek, kvetov, plodov, koreňov atď. , r
Aneuploidia (heteroploidia)
Aneuploidia (heteroploidia) - zmena počtu jednotlivých chromozómov, ktorá nie je násobkom haploidnej sady (v tomto prípade je normálny jeden alebo viac chromozómov z homológneho páru).
Somatické mutácie
Somatické mutácie - mutácie, ktoré sa vyskytujú v somatických bunkách tela · Existujú génové, chromozomálne a genómové somatické mutácie
Zákon homologickej série v dedičnej premenlivosti
· Objavil N.I.Vavilov na základe štúdia divokej a kultúrnej flóry piatich kontinentov 5. Mutačný proces u geneticky blízkych druhov a rodov prebieha paralelne, v r.
Kombinatívna variabilita
Kombinatívna variabilita - variabilita, ktorá vzniká ako výsledok prirodzenej rekombinácie alel v genotypoch potomkov v dôsledku sexuálnej reprodukcie.
Fenotypová variabilita (modifikujúca alebo nededičná)
Variabilita modifikácie - evolučne zafixované adaptačné reakcie organizmu na zmeny vonkajšieho prostredia bez zmeny genotypu
Hodnota variability modifikácie
1. väčšina modifikácií má adaptačný význam a prispieva k adaptácii organizmu na zmeny vonkajšieho prostredia 2. môže spôsobiť negatívne zmeny - morfózy
Štatistické vzory variability modifikácií
Úpravy jednotlivej charakteristiky alebo vlastnosti, merané kvantitatívne, tvoria súvislý rad ( variačná séria); nemožno ho postaviť podľa nemerateľného atribútu alebo atribútu, ktorý je
Variačná distribučná krivka modifikácií vo variačnom rade
V - varianty znaku P - frekvencia výskytu variantov znaku Mo - modus, resp.
Rozdiely v prejavoch mutácií a modifikácií
Mutačná (genotypová) variabilita Modifikačná (fenotypová) variabilita 1. Súvisí so zmenami genotypu a karyotypu
Vlastnosti človeka ako objektu genetického výskumu
1. Cielený výber rodičovských párov a experimentálne manželstvá sú nemožné (nemožnosť experimentálneho kríženia) 2. Pomalá generačná výmena, vyskytujúca sa v priemere kaž.
Metódy štúdia ľudskej genetiky
Genealogická metóda · Metóda je založená na zostavovaní a rozbore rodokmeňov (zavedený do vedy koncom 19. storočia F. Galtonom); podstatou metódy je vystopovať nás
Dvojitá metóda
· Metóda spočíva v štúdiu vzorcov dedenia vlastností u jednovaječných a dvojvaječných dvojčiat (pôrodnosť dvojčiat je jeden prípad na 84 novorodencov)
Cytogenetická metóda
· Pozostáva z vizuálneho vyšetrenia mitotických metafázových chromozómov pod mikroskopom · Na základe metódy diferenciálneho farbenia chromozómov (T. Kasperson,
Dermatoglyfická metóda
· Na základe štúdia kožného reliéfu na prstoch, dlaniach a plantárnych povrchoch chodidiel (existujú epidermálne výbežky - vyvýšeniny, ktoré tvoria zložité vzory), je táto vlastnosť zdedená
Obyvateľstvo – štatistická metóda
· Na základe štatistického (matematického) spracovania údajov o dedičnosti vo veľkých skupinách obyvateľstva (populácie - skupiny líšiace sa národnosťou, náboženstvom, rasou, profesiou
Metóda hybridizácie somatických buniek
· Na základe rozmnožovania somatických buniek orgánov a tkanív mimo tela v sterilných živných médiách (bunky sa získavajú najčastejšie z kože, kostná dreň, krv, embryá, nádory) a
Simulačná metóda
· Teoretický základ pre biologické modelovanie v genetike poskytuje zákon homologických radov dedičnej variability N.I. Vavilova · Na modeling určite
Genetika a medicína (lekárska genetika)
· Študovať príčiny, diagnostické znaky, možnosti rehabilitácie a prevencie dedičných ľudských chorôb (sledovanie genetických abnormalít)
Chromozomálne ochorenia
Príčinou je zmena počtu (genómové mutácie) alebo štruktúry chromozómov ( chromozomálne mutácie) karyotyp zárodočných buniek rodičov (anomálie sa môžu vyskytnúť pri rôznych
Polyzómia na pohlavných chromozómoch
Trizómia - X (syndróm Triplo X); Karyotyp (47, XXX) · Známy u žien; frekvencia syndrómu 1: 700 (0,1 %) N
Dedičné choroby génových mutácií
· Príčina - génové (bodové) mutácie (zmeny v nukleotidovom zložení génu - inzercie, substitúcie, delécie, transfery jedného alebo viacerých nukleotidov; presný počet génov u ľudí nie je známy
Choroby riadené génmi umiestnenými na chromozóme X alebo Y
Hemofília - nezrážanlivosť krvi Hypofosfatémia - strata fosforu a vápnika v organizme, mäknutie kostí Svalová dystrofia - štrukturálne poruchy
Genotypová úroveň prevencie
1. Vyhľadávanie a použitie antimutagénnych ochranných látok Antimutagény (protektory) - zlúčeniny, ktoré neutralizujú mutagén pred jeho reakciou s molekulou DNA alebo ho odstraňujú
Liečba dedičných chorôb
1. Symptomatická a patogenetická - vplyv na príznaky ochorenia (genetický defekt je zachovaný a prenášaný na potomstvo) n dietológ
Génová interakcia
Dedičnosť je súbor genetických mechanizmov, ktoré zabezpečujú zachovanie a prenos štrukturálnej a funkčnej organizácie druhu v sérii generácií od predkov.
Interakcia alelických génov (jeden alelický pár)
· Existuje päť typov alelických interakcií: 1. úplná dominancia 2. neúplná dominancia 3. nadmerná dominancia 4. kodominancia
Komplementárnosť
Komplementarita je fenomén interakcie niekoľkých nealelických dominantných génov, čo vedie k vzniku novej črty, ktorá chýba u oboch rodičov.
Polymerizmus
Polyméria je interakcia nealelických génov, pri ktorej k rozvoju jedného znaku dochádza len pod vplyvom viacerých nealelických dominantných génov (polygén
Pleiotropia (pôsobenie viacerých génov)
Pleiotropia je fenomén vplyvu jedného génu na vývoj viacerých znakov.Dôvod pleiotropného vplyvu génu je v pôsobení primárneho produktu tohto
Základy chovu
Selekcia (lat. selektio - selekcia) - veda a odvetvie poľnohospodárstva. výrobu, rozvíjanie teórie a metód na vytváranie nových a zlepšovanie existujúce odrody rastliny, plemená zvierat
Domestikácia ako prvá fáza selekcie
· Pestované rastliny a domáce zvieratá pochádzajúce z divokých predkov; tento proces sa nazýva domestikácia alebo domestikácia Hnacia sila domestikácia – súdny spor
Strediská pôvodu a diverzity kultúrnych rastlín (podľa N. I. Vavilova)
Názov centra Geografická poloha Vlasť pestovaných rastlín
Umelý výber (výber rodičovských párov)
· Sú známe dva typy umelého výberu: hromadný a individuálny Hromadný výber je výber, zachovanie a využitie na rozmnožovanie organizmov, ktoré majú
Hybridizácia (kríženie)
· Umožňuje kombinovať určité dedičné znaky v jednom organizme, ako aj zbaviť sa nežiaducich vlastností · Používa sa v chove rôzne systémy prechod &n
Inbreeding (príbuzenské kríženie)
Inbríding je kríženie jedincov, ktorí majú úzky stupeň príbuzenstva: brat - sestra, rodičia - potomstvo (v rastlinách nastáva najbližšia forma príbuzenského kríženia, keď
Nepríbuzné kríženie (outbreeding)
· Pri krížení nepríbuzných jedincov sa škodlivé recesívne mutácie, ktoré sú v homozygotnom stave, stávajú heterozygotnými a nemajú negatívny vplyv na životaschopnosť organizmu
Heteróza
Heteróza (hybridná sila) je fenomén prudkého zvýšenia životaschopnosti a produktivity hybridov prvej generácie počas nepríbuzného kríženia (prikríženia).
Indukovaná (umelá) mutagenéza
· Frekvencia mutácií sa prudko zvyšuje pri vystavení mutagénom (ionizujúce žiarenie, chemikálie, extrémne podmienky prostredia atď.) · Aplikácia
Medzilíniová hybridizácia v rastlinách
· Pozostáva z kríženia čistých (inbredných) línií získaných v dôsledku dlhodobého núteného samoopelenia krížovo opeľujúcich rastlín s cieľom získať maximum
Vegetatívne rozmnožovanie somatických mutácií v rastlinách
· Metóda je založená na izolácii a výbere užitočných somatické mutácie podľa ekonomických vlastností najlepších starých odrôd (možné len pri šľachtení)
Metódy selekcie a genetickej práce I. V. Michurina
1. Systematicky vzdialená hybridizácia a) medzidruhová: čerešňa vladimírska x čerešňa Winkler = čerešňa Beauty of the North (zimovzdornosť) b) medzirodová
Polyploidia
Polyploidia je jav násobku základného počtu (n) zvýšenia počtu chromozómov v somatických bunkách tela (mechanizmus tvorby polyploidov resp.
Bunkové inžinierstvo
Kultivácia jednotlivých buniek alebo tkanív na umelom sterilnom živné médiá s obsahom aminokyselín, hormónov, minerálnych solí a iných výživových zložiek (
Chromozómové inžinierstvo
· Metóda je založená na možnosti nahradenia alebo pridania nových jednotlivých chromozómov v rastlinách · Je možné znížiť alebo zvýšiť počet chromozómov v akomkoľvek homológnom páre - aneuploidia
Chov zvierat
· V porovnaní so selekciou rastlín má množstvo znakov, ktoré objektívne sťažujú uskutočnenie: 1. Typické je typicky len pohlavné rozmnožovanie (absencia vegetatívneho
Domestikácia
· Začalo sa asi pred 10 - 5 tis. v období neolitu (oslabil účinok stabilizácie prirodzeného výberu, čo viedlo k zvýšeniu dedičnej variability a zvýšeniu efektivity výberu
Kríženie (hybridizácia)
· Sú dva spôsoby kríženia: príbuzné (príbuzenské kríženie) a nepríbuzné (outbreeding) · Pri výbere páru sa berú do úvahy rodokmene každého výrobcu (plemenné knihy, výučba
Nepríbuzné kríženie (outbreeding)
· Môže byť vnútroplemenné a krížené, medzidruhové alebo medzirodové (systematicky vzdialená hybridizácia) · Sprevádzané vplyvom heterózy F1 hybridov
Kontrola plemenných vlastností samcov podľa potomstva
· Sú ekonomické znaky, ktoré sa prejavujú len u samíc (tvorba vajec, produkcia mlieka) · Samce sa podieľajú na tvorbe týchto znakov u dcér (treba kontrolovať samcov na c
Výber mikroorganizmov
Mikroorganizmy (prokaryoty - baktérie, modrozelené riasy; eukaryoty - jednobunkové riasy, huby, prvoky) - majú široké využitie v priemysle, poľnohospodárstvo, liek
Etapy selekcie mikroorganizmov
I. Hľadanie prírodných kmeňov schopných syntetizovať produkty potrebné pre človeka II. Izolácia čistého prírodného kmeňa (vyskytuje sa v procese opakovanej subkultúry
Ciele biotechnológie
1. Získavanie krmiva a potravinových bielkovín z lacných prírodných surovín a priemyselného odpadu (základ riešenia potravinového problému) 2. Získanie dostatočného množstva
Produkty mikrobiologickej syntézy
q Krmivové a potravinové bielkoviny q Enzýmy (veľmi používané v potravinách, alkohole, pivovarníctve, víne, mäse, rybách, koži, textile atď.
Etapy technologického procesu mikrobiologickej syntézy
Etapa I – získanie čistej kultúry mikroorganizmov, ktorá obsahuje iba organizmy jedného druhu alebo kmeňa Každý druh sa skladuje v samostatnej skúmavke a posiela sa do výroby a
Genetické (genetické) inžinierstvo
Genetické inžinierstvo je oblasť molekulárnej biológie a biotechnológie, ktorá sa zaoberá tvorbou a klonovaním nových genetických štruktúr (rekombinantnej DNA) a organizmov so špecifikovanými vlastnosťami.
Etapy získavania rekombinantných (hybridných) molekúl DNA
1. Získanie originálu genetický materiál– gén kódujúci požadovaný proteín (vlastnosť) · Požadovaný gén možno získať dvoma spôsobmi: umelou syntézou alebo extrakciou
Úspechy genetického inžinierstva
· Zavedenie eukaryotických génov do baktérií slúži na mikrobiologickú syntézu biologicky aktívnych látok, ktoré sú v prírode syntetizované iba bunkami vyšších organizmov· Syntéza
Problémy a perspektívy genetického inžinierstva
· Štúdium molekulárnej podstaty dedičných chorôb a vývoj nových metód ich liečby, hľadanie metód na nápravu poškodenia jednotlivých génov · Zvyšovanie odolnosti organizmu
Chromozómové inžinierstvo v rastlinách
· Spočíva v možnosti biotechnologickej náhrady jednotlivých chromozómov v rastlinných gamétach alebo pridaním nových · V bunkách každého diploidného organizmu sú páry homológnych chromozómov
Metóda kultivácie buniek a tkanív
· Metóda zahŕňa pestovanie jednotlivých buniek, kúskov tkaniva alebo orgánov mimo tela v umelých podmienkach na prísne sterilných živných médiách s konštantnou fyzikálno-chemickou
Klonálna mikropropagácia rastlín
· Kultivácia rastlinných buniek je pomerne jednoduchá, médiá jednoduché a lacné a kultivácia buniek nenáročná · Spôsob kultivácie rastlinných buniek spočíva v tom, že jednotlivá bunka resp.
Hybridizácia somatických buniek (somatická hybridizácia) v rastlinách
· Protoplasty rastlinných buniek bez pevných bunkových stien sa môžu navzájom zlúčiť a vytvoriť hybridnú bunku, ktorá má vlastnosti oboch rodičov · Umožňuje získať
Bunkové inžinierstvo u zvierat
Metóda hormonálnej superovulácie a embryotransferu Izolácia desiatok vajec ročne od najlepších kráv metódou hormonálnej indukčnej polyovulácie (tzv.
Hybridizácia somatických buniek u zvierat
· Somatické bunky obsahujú celý objem genetickej informácie · Somatické bunky na kultiváciu a následnú hybridizáciu u ľudí sa získavajú z kože, ktoré
Príprava monoklonálnych protilátok
· V reakcii na zavedenie antigénu (baktérie, vírusy, červené krvinky a pod.) telo produkuje pomocou B - lymfocytov špecifické protilátky, čo sú bielkoviny nazývané imm
Environmentálna biotechnológia
· Čistenie vody vytvorením čistiarní s využitím biologických metód q Oxidácia odpadových vôd pomocou biologických filtrov q Recyklácia organických a
Bioenergia
Bioenergia je odvetvie biotechnológie spojené so získavaním energie z biomasy pomocou mikroorganizmov Jedna z účinných metód získavania energie z biomov
Biokonverzia
Biokonverzia je premena látok vzniknutých v dôsledku metabolizmu na štruktúrne príbuzné zlúčeniny vplyvom mikroorganizmov.Účelom biokonverzie je
Inžinierska enzymológia
Inžinierska enzymológia je oblasť biotechnológie, ktorá využíva enzýmy pri výrobe špecifikovaných látok · Ústrednou metódou inžinierskej enzymológie je imobilizácia
Biogeotechnológia
Biogeotechnológia - využitie geochemickej činnosti mikroorganizmov v ťažobnom priemysle (ruda, ropa, uhlie) · Pomocou mikroorganizmov
Hranice biosféry
· Určené komplexom faktorov; K všeobecným podmienkam existencie živých organizmov patrí: 1. prítomnosť tekutej vody 2. prítomnosť množstva biogénnych prvkov (makro- a mikroprvkov
Vlastnosti živej hmoty
1. Obsahujú obrovskú zásobu energie schopnú produkovať prácu 2. Rýchlosť chemických reakcií v živej hmote je vďaka účasti enzýmov miliónkrát rýchlejšia ako zvyčajne
Funkcie živej hmoty
· Vykonávané živou hmotou v procese životnej činnosti a biochemických premien látok pri metabolických reakciách 1. Energia – premena a asimilácia živými vecami
Pozemná biomasa
· Kontinentálna časť biosféry - pevnina zaberá 29% (148 miliónov km2) · Heterogenita krajiny je vyjadrená prítomnosťou zemepisnej zonálnosti a nadmorskej zonálnosti
Pôdna biomasa
· Pôda je zmesou rozloženej organickej a zvetranej pôdy minerály; Minerálne zloženie pôdy zahŕňa oxid kremičitý (do 50 %), oxid hlinitý (do 25 %), oxid železitý, horčík, draslík, fosfor
Biomasa svetového oceánu
· Oblasť svetového oceánu (hydrosféra Zeme) zaberá 72,2% celého povrchu Zeme · Voda má špeciálne vlastnosti dôležité pre život organizmov - vysokú tepelnú kapacitu a tepelnú vodivosť
Biologický (biotický, biogénny, biogeochemický cyklus) cyklus látok
Biotický cyklus látok je nepretržitý, planetárny, relatívne cyklický, nerovnomerný v čase a priestore, pravidelné rozloženie látok
Biogeochemické cykly jednotlivých chemických prvkov
· Biogénne prvky cirkulujú v biosfére, t.j. vykonávajú uzavreté biogeochemické cykly, ktoré fungujú pod vplyvom biologických (životná aktivita) a geologických
Cyklus dusíka
· Zdroj N2 – molekulárny, plynný, atmosférický dusík (väčšina živých organizmov ho neabsorbuje, pretože je chemicky inertný; rastliny dokážu absorbovať iba dusík viazaný
Uhlíkový cyklus
· Hlavným zdrojom uhlíka je oxid uhličitý v atmosfére a vode · Cyklus uhlíka sa uskutočňuje prostredníctvom procesov fotosyntézy a bunkového dýchania · Cyklus začína
Vodný cyklus
· Vykonáva sa pomocou slnečnej energie · Regulované živými organizmami: 1. absorpcia a vyparovanie rastlinami 2. fotolýza v procese fotosyntézy (rozklad
Cyklus síry
· Síra je biogénny prvok živej hmoty; nachádza sa v bielkovinách ako aminokyseliny (až 2,5 %), súčasť vitamínov, glykozidov, koenzýmov, nachádza sa v rastlinných éterických olejoch
Tok energie v biosfére
· Zdrojom energie v biosfére je súvislé elektromagnetické žiarenie zo slnka a rádioaktívna energia q 42 % slnečnej energie sa odráža od oblakov, atmosféry prachu a povrchu Zeme v r.
Vznik a vývoj biosféry
· Živá hmota a s ňou aj biosféra sa na Zemi objavili v dôsledku vzniku života v procese chemickej evolúcie asi pred 3,5 miliardami rokov, čo viedlo k vzniku organických látok
Noosféra
Noosféra (doslova sféra mysle) je najvyšším stupňom vývoja biosféry, spojený so vznikom a formovaním civilizovaného ľudstva v nej, keď jej myseľ
Známky modernej noosféry
1. Rastúce množstvo vyťažených litosférických materiálov - nárast rozvoja ložísk nerastných surovín (v súčasnosti presahuje 100 miliárd ton ročne) 2. Masívna spotreba
Vplyv človeka na biosféru
· Aktuálny stav noosféra je charakteristická neustále rastúcimi vyhliadkami na ekologickú krízu, ktorej mnohé aspekty sa už naplno prejavujú a vytvárajú skutočnú hrozbu existuje
Výroba energie
q Výstavba vodných elektrární a vytváranie nádrží spôsobuje zaplavovanie veľkých území a vysídľovanie ľudí, zvyšovanie hladiny podzemnej vody, eróziu a podmáčanie pôdy, zosuvy pôdy, úbytok ornej pôdy.
Produkcia jedla. Vyčerpanie a znečistenie pôdy, zmenšenie plochy úrodnej pôdy
q Orná pôda zaberá 10 % zemského povrchu (1,2 miliardy hektárov) q Dôvodom je nadmerné využívanie, nedokonalá poľnohospodárska výroba: vodná a veterná erózia a vytváranie roklín,
Znižovanie prirodzenej biodiverzity
q Ekonomická aktivitačloveka v prírode sprevádza zmena počtu živočíšnych a rastlinných druhov, vymieranie celých taxónov a pokles diverzity živých organizmov q V súčasnosti
Kyslé vyzrážanie
q Zvýšená kyslosť dažďa, snehu, hmly v dôsledku uvoľňovania oxidov síry a dusíka do atmosféry zo spaľovania paliva q Kyslé zrážky znižujú výnosy plodín a ničia prirodzenú vegetáciu
Spôsoby riešenia environmentálnych problémov
· Človek bude pokračovať vo využívaní zdrojov biosféry v stále väčšom rozsahu, keďže toto využívanie je nevyhnutnou a hlavnou podmienkou samotnej existencie h.
Udržateľná spotreba a hospodárenie s prírodnými zdrojmi
q Maximálne úplná a komplexná ťažba všetkých nerastných surovín z ložísk (v dôsledku nedokonalej technológie ťažby je z ložísk ropy vyťažených len 30-50 % zásob q Rec
Ekologická stratégia rozvoja poľnohospodárstva
q Strategické smerovanie – zvyšovanie produktivity na zabezpečenie potravy pre rastúcu populáciu bez zvyšovania obrábanej plochy q Zvyšovanie úrod poľnohospodárskych plodín bez negatívnych dopadov
Vlastnosti živej hmoty
1. Jednota elementárneho chemické zloženie(98 % tvorí uhlík, vodík, kyslík a dusík) 2. Jednota biochemického zloženia – všetky živé orgány
Hypotézy o pôvode života na Zemi
· Existujú dva alternatívne koncepty o možnosti vzniku života na Zemi: q abiogenéza – vznik živých organizmov z anorganických látok
Etapy vývoja Zeme (chemické predpoklady pre vznik života)
1. Hviezdna etapa dejín Zeme q Geologická história Zeme sa začala pred viac ako 6-krát. pred rokmi, keď bola Zem horúcim miestom viac ako 1000
Vznik procesu samoreprodukcie molekúl (biogénna syntéza matrice biopolymérov)
1. Vznikli v dôsledku interakcie koacervátov s nukleovými kyselinami 2. Všetky potrebné zložky procesu syntézy biogénnej matrice: - enzýmy - proteíny - atď.
Predpoklady pre vznik evolučnej teórie Charlesa Darwina
Sociálno-ekonomické predpoklady 1. V prvej polovici 19. stor. Anglicko sa stalo jednou z ekonomicky najvyspelejších krajín sveta s vysoký stupeň
· Popísané v knihe Charlesa Darwina „O pôvode druhov prostredníctvom prirodzeného výberu alebo o ochrane zvýhodnených plemien v boji o život“, ktorá vyšla
Variabilita
Zdôvodnenie variability druhov · Na zdôvodnenie postoja k premenlivosti živých bytostí Charles Darwin použil bežné
Korelatívna variabilita
· Zmena stavby alebo funkcie jednej časti tela spôsobuje koordinovanú zmenu inej alebo iných, keďže telo je ucelený systém, ktorého jednotlivé časti sú úzko prepojené
Hlavné ustanovenia evolučného učenia Charlesa Darwina
1. Všetky druhy živých bytostí obývajúcich Zem neboli nikdy nikým stvorené, ale vznikli prirodzene 2. Druhy, ktoré vznikli prirodzene, pomaly a postupne
Rozvoj predstáv o druhu
· Aristoteles – pri opise zvierat použil pojem druhu, ktorý nemal vedecký obsah a bol použitý ako logický koncept · D. Ray
Druhové kritériá (znaky identifikácie druhu)
· Význam druhových kritérií vo vede a praxi - určovanie druhovej identity jedincov (identifikácia druhov) I. Morfologické - podobnosť morfologických dedičností
Typy populácie
1. Panmiktické – pozostávajú z jedincov, ktorí sa rozmnožujú sexuálne a krížovo sa oplodňujú. 2. Klonálne – z jedincov, ktorí sa rozmnožujú len bez
Proces mutácie
Spontánne zmeny v dedičnom materiáli zárodočných buniek vo forme génových, chromozomálnych a genómových mutácií sa pod vplyvom mutácií vyskytujú neustále počas celého obdobia života.
Izolácia
Izolácia - zastavenie toku génov z populácie do populácie (obmedzenie výmeny genetickej informácie medzi populáciami) Význam izolácie ako fa
Primárna izolácia
· Nesúvisí priamo s pôsobením prirodzeného výberu, je dôsledkom vonkajších faktorov · Vedie k prudký pokles alebo zastavenie migrácie jedincov z iných populácií
Environmentálna izolácia
· Vzniká na základe ekologických rozdielov v existencii rôznych populácií (rôzne populácie zaberajú rôzne ekologické niky) v Napríklad pstruh jazera Sevan p
Sekundárna izolácia (biologická, reprodukčná)
· Má rozhodujúce pri vytváraní reprodukčnej izolácie · Vzniká v dôsledku vnútrodruhových rozdielov v organizmoch · Vzniká ako výsledok evolúcie · Má dve izo
Migrácie
Migrácia je pohyb jedincov (semená, peľ, spóry) a ich charakteristických alel medzi populáciami, čo vedie k zmenám vo frekvenciách alel a genotypov v ich genofondoch.
Populačné vlny
Populačné vlny („vlny života“) - periodické a neperiodické prudké výkyvy v počte jedincov v populácii pod vplyvom prirodzených príčin (S.S.
Význam populačných vĺn
1. Vedie k neriadenej a prudkej zmene frekvencií alel a genotypov v genofonde populácií (náhodné prežívanie jedincov v období zimovania môže zvýšiť koncentráciu tejto mutácie o 1000 r
Genetický drift (geneticko-automatické procesy)
Genetický drift (geneticko-automatické procesy) je náhodná, nesmerová zmena vo frekvenciách alel a genotypov, ktorá nie je spôsobená pôsobením prirodzeného výberu.
Výsledok genetického driftu (pre malé populácie)
1. Spôsobuje stratu (p = 0) alebo fixáciu (p = 1) alel v homozygotnom stave u všetkých členov populácie bez ohľadu na ich adaptačnú hodnotu - homozygotizácia jedincov
Prirodzený výber je hlavným faktorom evolúcie
Prirodzený výber je proces preferenčného (selektívneho, selektívneho) prežitia a reprodukcie najschopnejších jedincov a neprežitia alebo nerozmnoženia.
Boj o existenciu Formy prírodného výberu
Driving selection (Popísané Charlesom Darwinom, moderné vyučovanie vyvinuté D. Simpsonom, anglicky) Driving selection - selection in
Stabilizácia výberu
· Teóriu stabilizačného výberu vypracoval ruský akademik. I. I. Shmagauzen (1946) Stabilizačná selekcia - selekcia pôsobiaca v stajni
Iné formy prirodzeného výberu
Individuálny výber – selektívne prežívanie a rozmnožovanie jednotlivých jedincov, ktorí majú výhodu v boji o existenciu a elimináciu iných
Hlavné znaky prirodzeného a umelého výberu
Prirodzený výber Umelý výber 1. Vznikol vznikom života na Zemi (asi pred 3 miliardami rokov) 1. Vznikol v ne-
Všeobecné charakteristiky prirodzeného a umelého výberu
1. Počiatočný (základný) materiál - individuálnych charakteristík organizmu (dedičné zmeny - mutácie) 2. Vykonávané podľa fenotypu 3. Elementárna štruktúra - populácia
Boj o existenciu je najdôležitejším faktorom evolúcie
Boj o existenciu je komplex vzťahov medzi organizmom a abiotickými (fyzické životné podmienky) a biotickými (vzťahy s inými živými organizmami) faktormi.
Intenzita reprodukcie
v Jedna škrkavka produkuje 200 tisíc vajíčok denne; potkan sivý rodí ročne 5 vrhov 8 mláďat, ktoré pohlavne dospievajú vo veku troch mesiacov; potomok jednej dafnie dosiahne
Medzidruhový boj o existenciu
· Vyskytuje sa medzi jedincami populácií rôznych druhov · Menej akútna ako vnútrodruhová, ale jej napätie sa zvyšuje, ak rôzne druhy zaberajú podobné ekologické niky a majú
Boj proti nepriaznivým abiotickým faktorom prostredia
· Pozorované vo všetkých prípadoch, keď sa jedinci populácie ocitnú v extrémnych fyzických podmienkach (nadmerné teplo, sucho, tuhá zima, nadmerná vlhkosť, neúrodné pôdy, drsné
Hlavné objavy v oblasti biológie po vytvorení STE
1. Objavenie hierarchických štruktúr DNA a proteínu, vrátane sekundárnej štruktúry DNA - dvojzávitnice a jej nukleoproteínovej podstaty 2. Rozlúštenie genetického kódu (jeho tripletová štruktúra
Známky orgánov endokrinného systému
1. Majú relatívne malú veľkosť (laloky alebo niekoľko gramov) 2. Anatomicky navzájom nesúvisia 3. Syntetizujú hormóny 4. Majú bohatú sieť krvných ciev
Charakteristika (znaky) hormónov
1. Tvorí sa v žľazách s vnútornou sekréciou (neurohormóny sa môžu syntetizovať v neurosekrečných bunkách) 2. Vysoká biologická aktivita – schopnosť rýchlo a silne meniť int.
Chemická povaha hormónov
1. Peptidy a jednoduché bielkoviny (inzulín, somatotropín, tropné hormóny adenohypofýzy, kalcitonín, glukagón, vazopresín, oxytocín, hormóny hypotalamu) 2. Komplexné bielkoviny - tyreotropín, lutna
Hormóny stredného (stredného) laloku
Melanotropný hormón (melanotropín) - výmena pigmentov (melanín) v kožných tkanivách Hormóny zadného laloku (neurohypofýza) - oxytrcín, vazopresín
Hormóny štítnej žľazy (tyroxín, trijódtyronín)
Zloženie hormónov štítnej žľazy určite zahŕňa jód a aminokyselinu tyrozín (ako súčasť hormónov sa denne uvoľňuje 0,3 mg jódu, preto by mal človek denne prijímať s jedlom a vodou
Hypotyreóza (hypotyreóza)
Príčinou hypoterózy je chronický nedostatok jódu v potrave a vode.Nedostatok sekrécie hormónov je kompenzovaný proliferáciou tkaniva žľazy a výrazným zväčšením jej objemu
Kortikálne hormóny (mineralkortikoidy, glukokortikoidy, pohlavné hormóny)
Kortikálna vrstva vytvorený z epitelové tkanivá a pozostáva z troch zón: glomerulárnej, fascikulárnej a retikulárnej, ktoré majú rôzne morfológie a funkcie. Hormóny sú klasifikované ako steroidy - kortikosteroidy
Hormóny drene nadobličiek (adrenalín, norepinefrín)
- Dreň sa skladá zo špeciálnych chromafinných buniek, ktoré sa farbia žltá, (tieto isté bunky sa nachádzajú v aorte, mieste rozvetvenia krčnej tepny a v sympatických uzlinách; všetky tvoria
Hormóny pankreasu (inzulín, glukagón, somatostatín)
Inzulín (vylučovaný beta bunkami (inulocytmi), je najjednoduchší proteín) Funkcie: 1. Regulácia metabolizmu sacharidov (jediné zníženie cukru
Testosterón
Funkcie: 1. Vývoj sekundárnych sexuálnych charakteristík (telesné proporcie, svaly, rast brady, ochlpenia, psychické vlastnosti muža a pod.) 2. Rast a vývoj reprodukčných orgánov
Vaječníky
1. Párové orgány (veľkosť cca 4 cm, hmotnosť 6-8 g), nachádzajúce sa v panve, na oboch stranách maternice 2. Pozostávajú z veľkého počtu (300-400 tisíc) tzv. folikuly - štruktúra
Estradiol
Funkcie: 1. Vývoj ženských pohlavných orgánov: vajcovody, maternica, pošva, mliečne žľazy 2. Tvorba sekundárnych pohlavných znakov ženského pohlavia (stavba, postava, ukladanie tuku a pod.)
Endokrinné žľazy (endokrinný systém) a ich hormóny
Endokrinné žľazy Hormóny Funkcie Hypofýza: - predný lalok: adenohypofýza - stredný lalok - zadný
Reflex. Reflexný oblúk
Reflex je reakcia tela na podráždenie (zmenu) vonkajšieho a vnútorného prostredia, ktorá sa uskutočňuje za účasti nervového systému (hlavná forma činnosti
Mechanizmus spätnej väzby
· Reflexný oblúk Reakcia tela na stimuláciu nekončí prácou efektora. Všetky tkanivá a orgány majú svoje vlastné receptory a aferentné nervové dráhy, ktoré sa spájajú so zmyslami.
Miecha
1. Najstaršia časť centrálnej nervovej sústavy stavovcov (prvýkrát sa objavuje u hlavonožcov - lancelet) 2. Počas embryogenézy sa vyvíja z nervovej trubice 3. Nachádza sa v kosti
Kostrovo-motorické reflexy
1. Kolenný reflex (stred je lokalizovaný v driekovom segmente); rudimentárny reflex od zvieracích predkov 2. Achillov reflex (v driekovom segmente) 3. Plantárny reflex (s.
Funkcia vodiča
· Miecha má obojsmerné spojenie s mozgom (kmeň a mozgová kôra); cez miechu je mozog spojený s receptormi a výkonnými orgánmi tela
Mozog
· Mozog a miecha sa v embryu vyvíjajú z vonkajšej zárodočnej vrstvy - ektodermy · Nachádza sa v dutine mozgovej lebky · Pokryté (ako miecha) tromi vrstvami
Medulla
2. Počas embryogenézy sa vyvíja z piateho mozgového vačku nervovej trubice embrya 3. Je pokračovaním miechy ( nižší limit medzi nimi je miesto, kde vystupuje chrbtica
Reflexná funkcia
1. Obranné reflexy: kašeľ, kýchanie, žmurkanie, vracanie, slzenie 2. Potravinové reflexy: satie, prehĺtanie, vylučovanie šťavy z tráviacich žliaz, hybnosť a peristaltika
Stredný mozog
1. V procese embryogenézy z tretieho medulárneho vezikula nervovej trubice embrya 2. Pokryté bielou hmotou, sivá hmota vo vnútri vo forme jadier 3. Má nasledujúce štrukturálne zložky
Funkcie stredného mozgu (reflex a vedenie)
I. Reflexná funkcia (všetky reflexy sú vrodené, nepodmienené) 1. Regulácia svalový tonus pri pohybe, chôdzi, státí 2. Orientačný reflex
Thalamus (vizuálny talamus)
· Predstavuje párové zhluky šedej hmoty (40 párov jadier), pokryté vrstvou Biela hmota, vnútri – III komora a retikulárna formácia Všetky jadrá talamu sú aferentné, zmysly
Funkcie hypotalamu
1. Vyššie centrum nervovej regulácie kardiovaskulárneho systému, priepustnosť ciev 2. Centrum termoregulácie 3. Regulácia rovnováha voda-soľ orgán
Funkcie cerebellum
· Mozoček je spojený so všetkými časťami centrálneho nervového systému; kožné receptory, proprioreceptory vestibulárneho a pohybového aparátu, subkortex a mozgová kôra · Funkcie cerebellum skúmajú dráhy
Telencephalon (veľký mozog, predný mozog)
1. Počas embryogenézy sa vyvíja z prvého mozgového vezikula nervovej trubice embrya 2. Pozostáva z dvoch hemisfér (pravá a ľavá), oddelené hlbokou pozdĺžnou trhlinou a spojené
Mozgová kôra (plášť)
1. U cicavcov a ľudí je povrch kôry zložený, pokrytý zákrutami a ryhami, čím sa zväčšuje plocha (u ľudí je to asi 2200 cm2
Funkcie mozgovej kôry
Metódy štúdia: 1. Elektrická stimulácia jednotlivých oblastí (metóda „implantovania“ elektród do oblastí mozgu) 3. 2. Odstránenie (exstirpácia) jednotlivých oblastí
Senzorické zóny (regióny) mozgovej kôry
· Predstavujú centrálne (kortikálne) časti analyzátorov, približujú sa k nim citlivé (aferentné) impulzy z príslušných receptorov · Zaberajú malú časť kôry
Funkcie asociačných zón
1. Komunikácia medzi rôznymi oblasťami kôry (senzorická a motorická) 2. Kombinácia (integrácia) všetkých citlivých informácií vstupujúcich do kôry s pamäťou a emóciami 3. Rozhodujúce
Vlastnosti autonómneho nervového systému
1. Delí sa na dve časti: sympatikus a parasympatikus (každá z nich má centrálnu a periférnu časť) 2. Nemá vlastný aferent (
Vlastnosti častí autonómneho nervového systému
Sympatické oddelenie Parasympatické oddelenie 1. Centrálne gangliá sa nachádzajú v bočných rohoch hrudného a bedrového segmentu chrbtice
Funkcie autonómneho nervového systému
· Väčšina orgánov tela je inervovaná sympatikom aj parasympatikom (duálna inervácia) · Obidve oddelenia vykonávajú na orgány tri druhy pôsobenia - vazomotorický,
Vplyv sympatických a parasympatických oddelení autonómneho nervového systému
Sympatické oddelenie Parasympatikus 1. Zrýchľuje rytmus, zvyšuje silu srdcových kontrakcií 2. Rozširuje koronárne cievy
Vyššia nervová aktivita človeka
Mentálne mechanizmy reflexie: Mentálne mechanizmy navrhovania budúcnosti – rozumne
Vlastnosti (znaky) nepodmienených a podmienených reflexov
Nepodmienené reflexy Podmienené reflexy 1. Vrodené špecifické reakcie organizmu (odovzdané dedením) - geneticky podmienené
Metodika rozvoja (formovania) podmienených reflexov
· Vyvinuté I.P. Pavlovom na psoch pri štúdiu slinenia pod vplyvom svetelných alebo zvukových podnetov, pachov, dotykov atď. slinná žľaza bol vyvedený cez štrbinu
Podmienky pre rozvoj podmienených reflexov
1. Indiferentný podnet musí predchádzať nepodmienenému (anticipačné pôsobenie) 2. Priemerná sila indiferentného podnetu (pri nízkej a vysokej sile sa reflex nemusí vytvoriť
Význam podmienených reflexov
1. Tvoria základ učenia, získavania fyzických a psychických zručností 2. Jemné prispôsobovanie vegetatívnych, somatických a psychických reakcií na podmienky s.
Indukčné (vonkajšie) brzdenie
o Rozvíja sa pod vplyvom vonkajšieho, neočakávaného, silného podráždenia z vonkajšieho alebo vnútorného prostredia v Silný hlad, plný močový mechúr, bolesť alebo sexuálne vzrušenie
Inhibícia podmienená zánikom
· Rozvíja sa, keď podmienený podnet nie je systematicky posilňovaný nepodmieneným v Ak sa podmienený podnet opakuje v krátkych intervaloch bez posilnenia
Vzťah medzi excitáciou a inhibíciou v mozgovej kôre
Ožarovanie je šírenie excitačných alebo inhibičných procesov zo zdroja ich výskytu do iných oblastí kôry Príkladom ožarovania procesu excitácie je
Príčiny spánku
· Existuje niekoľko hypotéz a teórií príčin spánku: Chemická hypotéza - príčinou spánku je otrava mozgových buniek toxickými splodinami, obraz
REM (paradoxný) spánok
· Vyskytuje sa po období spánku s pomalými vlnami a trvá 10-15 minút; potom opäť ustúpi spánku s pomalými vlnami; opakuje 4-5 krát počas noci Charakterizované rýchlym
Vlastnosti vyššej nervovej aktivity človeka
(rozdiely od HND zvierat) · Kanály na získavanie informácií o faktoroch vonkajšieho a vnútorného prostredia sa nazývajú signalizačné systémy · Rozlišuje sa prvý a druhý signalizačný systém
Vlastnosti vyššej nervovej aktivity ľudí a zvierat
Zviera Človek 1. Získavanie informácií o faktoroch prostredia len pomocou prvého signálneho systému (analyzátorov) 2. Špecifické
Pamäť ako súčasť vyššej nervovej činnosti
Pamäť je súbor mentálnych procesov, ktoré zabezpečujú uchovanie, upevnenie a reprodukciu predchádzajúcej individuálnej skúsenosti v Základné pamäťové procesy
Analyzátory
· Človek dostáva všetky informácie o vonkajšom a vnútornom prostredí tela potrebné na interakciu s telom prostredníctvom zmyslov ( zmyslové systémy, analyzátory) v Pojem analýzy
Štruktúra a funkcie analyzátorov
· Každý analyzátor sa skladá z troch anatomicky a funkčne súvisiacich častí: periférnej, vodivej a centrálnej · Poškodenie jednej z častí analyzátora
Význam analyzátorov
1. Informácie telu o stave a zmenách vonkajšieho a vnútorného prostredia 2. Vznik vnemov a formovanie na ich základe pojmov a predstáv o okolitý svet, t. e.
Cévnatka (v strede)
· Nachádza sa pod sklérou, bohatá cievy, pozostáva z troch častí: predná - dúhovka, stredná - ciliárne teliesko a zadná - samotná cievna
Vlastnosti fotoreceptorových buniek sietnice
Tyčinky Kužele 1. Počet 130 miliónov 2. Vizuálny pigment – rodopsín (vizuálna fialová) 3. Maximálny počet za n
Objektív
· Nachádza sa za zrenicou, má tvar bikonvexnej šošovky s priemerom cca 9 mm, je absolútne priehľadná a elastická. Pokryté priehľadnou kapsulou, ku ktorej sú pripojené väzy ciliárneho tela
Fungovanie oka
· Zrakový príjem začína fotochemickými reakciami, ktoré začínajú v tyčinkách a čapiciach sietnice a spočívajú v rozpade zrakových pigmentov pod vplyvom svetelných kvánt. Presne toto
Hygiena zraku
1. Prevencia úrazov (ochranné okuliare pri výrobe s traumatickými predmetmi - prach, chemikálie, hobliny, triesky a pod.) 2. Ochrana očí pred príliš ostrým svetlom - slnko, el.
Vonkajšie ucho
· Zastúpenie ušnice a vonkajšieho zvukovodu
· Ušnica– voľne vyčnievajúce na povrchu hlavy
Stredné ucho (bubienková dutina)
· Leží vo vnútri pyramídy spánkovej kosti · Naplnený vzduchom a komunikuje s nosohltanom cez trubicu 3,5 cm dlhú a 2 mm v priemere – eustachova trubica Funkcia Eustachovcov
Vnútorné ucho
· Nachádza sa v pyramíde spánkovej kosti · Obsahuje kostený labyrint, čo je zložitá štruktúra kanála · Vnútri kostí
Vnímanie zvukových vibrácií
· Ušnica zachytáva zvuky a smeruje ich do vonkajšieho zvukovodu. Zvukové vlny spôsobiť vibrácie ušný bubienok, ktoré sa z neho prenášajú cez systém páčok sluchových kostičiek (
Hygiena sluchu
1. Prevencia poranení sluchových orgánov 2. Ochrana sluchových orgánov pred nadmernou silou alebo dĺžkou trvania zvukovej stimulácie - tzv. „hlukové znečistenie“, najmä v hlučnom priemyselnom prostredí
Biosféra
1. Zastúpené bunkovými organelami 2. Biologické mezosystémy 3. Možné mutácie 4. Histologická metóda výskumu 5. Začiatok metabolizmu 6. O
„Štruktúra eukaryotickej bunky“ 9. Bunková organela obsahujúca DNA 10. Má póry 11. Vykonáva v bunke kompartmentovú funkciu 12. Funkcia
Bunkové centrum
Testovací tematický digitálny diktát na tému „Bunkový metabolizmus“ 1. Vykonáva sa v cytoplazme bunky 2. Vyžaduje špecifické enzýmy
Tematický digitálny programovaný diktát
na túto tému" Energetický metabolizmus» 1. Uskutočňujú sa hydrolytické reakcie 2. Konečnými produktmi sú CO2 a H203. Finálny produkt– PVK 4. OVER obnovená
Kyslíkové štádium
Tematický digitálny programovaný diktát na tému „Fotosyntéza“ 1. Dochádza k fotolýze vody 2. Dochádza k redukcii
„Bunkový metabolizmus: Energetický metabolizmus. Fotosyntéza. Biosyntéza bielkovín" 1. Vykonáva sa v autotrofoch 52. Prebieha transkripcia 2. Súvisí s fungovaním
Hlavné charakteristiky eukaryotických kráľovstiev
Rastlinná ríša Živočíšna ríša 1. Majú tri podoblasti: – nižšie rastliny (pravé riasy) – červené riasy
Vlastnosti typov umelého výberu v chove
Hromadný výber Individuálny výber 1. Mnohým jedincom s najvýraznejšími vlastnosťami je umožnené rozmnožovanie
Všeobecná charakteristika hromadného a individuálneho výberu
1. Uskutočňuje sa človekom prostredníctvom umelého výberu 2. Na ďalšiu reprodukciu sú povolené len jedince s najvýraznejšou želanou vlastnosťou 3. Možno opakovať
Myslieť si!
Otázky
1.Opíšte stavbu zárodočných buniek.
2.Čo určuje veľkosť vajec?
3.Aké obdobia sa rozlišujú v procese vývoja zárodočných buniek?
4. Povedzte nám, ako prebieha obdobie dozrievania (meióza) počas procesu spermatogenézy; oogenéza.
5. Uveďte rozdiely medzi meiózou a mitózou.
6.Aký je biologický význam a význam meiózy?
Organizmus sa vyvinul z neoplodneného vajíčka. Sú jeho dedičné vlastnosti presnou kópiou vlastností materského organizmu?
Na uskutočnenie sexuálneho rozmnožovania nestačí, aby telo jednoducho vytvorilo pohlavné bunky - gaméty, je potrebné zabezpečiť, aby sa mohli stretávať. Proces fúzie spermie a vajíčka, sprevádzaný kombináciou ich genetického materiálu, sa nazýva oplodnenie. V dôsledku oplodnenia sa vytvorí diploidná bunka - zygota, ktorej aktivácia a ďalší rozvoj vedie k vytvoreniu nového organizmu. Keď sa zárodočné bunky rôznych jedincov spoja, krížové oplodnenie a pri kombinácii gamét produkovaných jedným organizmom - samooplodnenie.
Existujú dva hlavné typy hnojenia - vonkajšie (vonkajšie) a vnútorné.
■ Vonkajšie oplodnenie. Počas vonkajšieho oplodnenia sa pohlavné bunky spájajú mimo tela samice. Napríklad ryby vypúšťajú vajíčka (vajíčka) a mlieko (spermie) priamo do vody, kde dochádza k vonkajšiemu oplodneniu. Rozmnožovanie prebieha podobným spôsobom u obojživelníkov, mnohých mäkkýšov a niektorých červov. Pri vonkajšom oplodnení závisí stretnutie vajíčka a spermie od rôznych faktorov prostredia, preto pri tomto type oplodnenia organizmy zvyčajne tvoria veľké množstvo zárodočných buniek. Napríklad jazerná žaba znáša až 11 tisíc vajec, sleď atlantický asi 200 tisíc vajec a slnečnica - takmer 30 miliónov.
■ Vnútorné oplodnenie. S vnútorným oplodnením! k stretnutiu gamét a ich splynutiu dochádza v ženskom pohlavnom trakte. Vďaka koordinovanému správaniu samca a samice a prítomnosti špeciálnych kopulačných orgánov vstupujú samčie reprodukčné bunky priamo do ženské telo. Takto dochádza k oplodneniu u všetkých suchozemských a niektorých vodných živočíchov. V tomto prípade je pravdepodobnosť úspešného oplodnenia vysoká, preto majú takéto jedince oveľa menej zárodočných buniek.
Počet zárodočných buniek, ktoré telo vyprodukuje, závisí aj od stupňa starostlivosti rodičov o potomka. Napríklad treska znesie 10 miliónov vajíčok a už sa nikdy nevráti na miesto znášky, africká tilapia, ktorá nosí vajíčka v tlame, vyprodukuje najviac 100 vajíčok a cicavce so zložitým rodičovským správaním, ktoré sa stará o ich potomstvo, rodia iba jedno alebo niekoľko mláďat.
U ľudí, rovnako ako u všetkých ostatných cicavcov, dochádza k oplodneniu vo vajcovodoch, cez ktoré sa vajíčko pohybuje smerom k maternici. Spermie prejdú pred stretnutím s vajíčkom obrovskú vzdialenosť a do vajíčka prenikne iba jedna z nich. Po preniknutí spermiou vytvorí vajíčko na povrchu hrubú škrupinu, nepreniknuteľnú pre ostatné spermie.
Ak došlo k oplodneniu, vajíčko dokončí svoje meiotické delenie (§ 3.6) a dve haploidné jadrá sa spoja v zygote, pričom sa spojí genetický materiál otcovských a materských organizmov. Vzniká unikátna kombinácia genetického materiálu nového organizmu.
Vajíčka väčšiny cicavcov si zachovávajú schopnosť oplodnenia obmedzený čas po ovulácii, zvyčajne nie viac ako 24 hodín. Spermie, ktoré opúšťajú mužský reprodukčný systém, tiež žijú veľmi krátko. Takže u väčšiny rýb spermie odumierajú vo vode po 1-2 minútach, v genitálnom trakte králika žijú až 30 hodín, u koní 5-6 dní a u vtákov až 3 týždne. Ľudské spermie v ženskej vagíne odumierajú po 2,5 hodinách, ale tie, ktorým sa podarí dostať do maternice, zostávajú životaschopné dva alebo viac dní. V prírode sa vyskytujú aj výnimočné prípady, napríklad včelie spermie si zachováva schopnosť oplodnenia v spermatéke samíc niekoľko rokov.
Oplodnené vajíčko sa môže vyvinúť v tele matky, ako sa to vyskytuje u placentárnych cicavcov, alebo vo vonkajšom prostredí, ako u vtákov a plazov. V druhom prípade je pokrytá špeciálnymi ochrannými škrupinami (vajcia vtákov a plazov).
Vyskytuje sa u niektorých druhov organizmov špeciálny tvar pohlavné rozmnožovanie – bez oplodnenia. Tento vývoj sa nazýva partenogenéza (z gréckeho partenos – panna, genesis – vznik), alebo panenský vývoj. Dcérsky organizmus sa v tomto prípade vyvinie z neoplodneného vajíčka na základe genetického materiálu jedného z rodičov a vznikajú jedince len jedného pohlavia. Prirodzená partenogenéza umožňuje prudko zvýšiť počet potomkov a existuje v tých populáciách, kde je kontakt jedincov rôzneho pohlavia ťažký. Partenogenéza sa vyskytuje u zvierat rôznych systematických skupín: včely, vošky, nižšie kôrovce, skalné jašterice a dokonca aj niektoré vtáky (morky).
Jedným z hlavných mechanizmov, ktoré zabezpečujú oplodnenie striktne v rámci druhu, je zhoda počtu a štruktúry ženských a ženských chromozómov. mužské pohlavné bunky ako aj chemická afinita cytoplazmy vajíčka a jadra spermie. Aj keď sa cudzie zárodočné bunky pri oplodnení spoja, vedie to spravidla k abnormálnemu vývoju embrya alebo k narodeniu sterilných hybridov, teda jedincov neschopných otehotnieť.
■ Dvojité hnojenie. Pre kvitnúce rastliny je charakteristický špeciálny typ hnojenia. Bol otvorený koncom 19. storočia. Ruský vedec Sergej Gavrilovič Navashin a dostal meno dvojité oplodnenie.
Počas opelenia sa peľ dostane na stigmu piestika. Peľové zrno (samčí gametofyt) pozostáva len z dvoch buniek. Generatívna bunka sa delí a vytvára dve nepohyblivé spermie a vegetatívna bunka, ktorá rastie vo vnútri piestika, vytvára peľovú trubicu. Vo vaječníku piestika sa vyvíja samičí gametofyt - embryonálny vak s ôsmimi haploidnými jadrami. Dva z nich sa spoja a vytvoria centrálne diploidné jadro. V dôsledku ďalšieho delenia cytoplazmy zárodočného vaku vzniká sedem buniek: vaječná bunka, centrálna diploidná bunka a päť pomocných buniek.
Potom, čo peľová trubica vrastie do spodnej časti piestika, spermie v nej prenikajú do embryového vaku. Jedna spermia oplodní vajíčko, výsledkom čoho je diploidná zygota; z nej sa následne vyvinie embryo. Ďalšia spermia sa spája s jadrom veľkej centrály diploidná bunka, tvoriaci bunku s trojitou chromozómovou sadou (triploid), z ktorej potom vzniká endosperm - výživné tkanivo pre embryo. U krytosemenných rastlín sa teda na oplodnení podieľajú dve spermie, teda dochádza k dvojitému oplodneniu.
■ Umelé oplodnenie. V modernom poľnohospodárstve má veľký význam umelá inseminácia, technika, ktorá sa široko používa pri selekcii na šľachtenie a šľachtenie plemien zvierat a odrôd rastlín. V chove zvierat môže umelá inseminácia produkovať početné potomstvo od jedného vynikajúceho otca. Spermie takýchto zvierat sú skladované v špeciálnych nízkoteplotných podmienkach a zostávajú životaschopné po dlhú dobu (desiatky rokov).
Umelé opelenie v pestovaní rastlín umožňuje uskutočniť určité, vopred plánované kríženia a získať odrody rastlín s požadovanou kombináciou rodičovských vlastností.
IN moderná medicína liečba neplodnosti využíva umelú insemináciu darcovskými spermiami a in vitro (mimotelové) oplodnenie – metódu prvýkrát vyvinutú v roku 1978 a známu ako „dieťa zo skúmavky“. Táto metóda zahŕňa oplodnenie vajíčok mimo tela a potom ich prenesenie späť do maternice, aby sa pokračovalo v normálnom vývoji.
Metódy umelé oplodnenie, používané v medicíne, spôsobujú množstvo etických a sociálnych problémov. Mnoho ľudí sa na základe náboženských a morálnych hľadísk stavia proti akýmkoľvek zásahom do ľudskej reprodukcie, vrátane umelého oplodnenia.
Otázky na sebaovládanie
1.Čo je oplodnenie?
2.Aké druhy hnojenia poznáte?
3.Aký je proces dvojitého oplodnenia?
4.Aký význam má umelé oplodnenie v rastlinnej a živočíšnej výrobe?
Sexuálna reprodukcia organizmov súvisí s ich morfologickou a fyziologickou pohlavnou diferenciáciou (sexuálnym dimorfizmom) a sexuálnym procesom.
Sexuálny proces je charakterizovaný systémom adaptačných mechanizmov:
- tvorba mužských a ženských gamét,
- ich splynutie počas oplodnenia (syngamia),
- spojenie jadier (karyogamia),
- synaupsisohomologické chromozómy v meióze a rekombinácii dedičných faktorov.
Cyklus pohlavného rozmnožovania zahŕňa obdobie od vzniku zárodočných buniek po ich nové rozmnožovanie v ďalšej generácii.
Hnojenie Je zvykom nazývať stimuláciu vývoja vajíčka v dôsledku karyogamie. Hnojenie je nevratný proces – už raz oplodnené vajíčko sa už oplodniť nedá. Syngamia a karyogamia tvoria podstatu procesu oplodnenia. U niektorých druhov sa však rozmnožovanie novej generácie uskutočňuje iba na základe samičej gaméty - vajíčka bez oplodnenia (panenská reprodukcia). V tomto prípade pohlavné rozmnožovanie končí aj dozrievaním gamét. Oba tieto spôsoby rozmnožovania sa môžu u toho istého druhu striedať.
Počas procesu oplodnenia prebiehajú tieto dôležité genetické javy nevyhnutné pre existenciu druhu:
- obnovenie diploidnej sady chromozómov a v rámci diploidnej sady - párovanie homológnych (materských a otcovských) chromozómov, ktoré sa oddelili v meióze počas tvorby zárodočných buniek v rodičovských organizmoch;
- zabezpečenie materiálnej kontinuity medzi nasledujúcimi generáciami;
- kombinácia dedičných vlastností materského a otcovského organizmu u jedného jedinca.
Na zabezpečenie oplodnenia je potrebné súčasné dozrievanie gamét materského a otcovského organizmu. V krížovo opeľujúcich rastlinách sa dozrievanie samčích a samičích zárodočných buniek nemusí časovo zhodovať a tento nesúlad slúži ako adaptačný mechanizmus, ktorý zabraňuje samoopeleniu. Je možné, že nesúlad v načasovaní dozrievania zárodočných buniek u rôznych pohlaví toho istého druhu je jedným zo spôsobov, ako dochádza ku krížovému opeleniu.
Hnojenie u zvierat
Proces oplodnenia u zvierat možno rozdeliť do niekoľkých fáz.
Prvá fáza začína tým, že sa spermie buď prichytia k akémukoľvek bodu na povrchu vajíčka, alebo do neho preniknú cez mikropyle. Okamih kontaktu hlavičky spermie s vajíčkom je počiatočným momentom v reťazci chemických reakcií. Táto fáza sa nazýva fáza aktivácie vajíčka. Normálne je aktivácia vajíčka spôsobená spermiami vlastného druhu. V niektorých prípadoch (u červa Rhabdites monohystera) môžu spermie aktivovať vajíčko, ale mužské jadro sa nezlúči s materským. Tento jav sa nazýva pseudogamné oplodnenie.
Druhá fáza procesu oplodnenia začína po preniknutí jednej a u niektorých zvierat niekoľkých spermií do vajíčka. Preniknutá spermia sa „pripravuje“ na fúziu so ženským jadrom a následnú mitózu: jadro spermie postupne napučí a nadobúda vzhľad medzifázového jadra. Takéto jadro sa nazýva semenné alebo mužské, pronukleus.
V čase, keď sa spermia dostane do kontaktu s vajíčkom a prenikne do neho, jadro vajíčka u rôznych zvierat môže byť v rôznych štádiách delenia dozrievania. Jadro vajíčka pripravené na splynutie s jadrom spermie sa nazýva ženské pronukleus. Samotné oplodnenie, teda splynutie otcovského a materského pronuklea, je možné až po ukončení meiózy.
K penetrácii spermií môže dôjsť v nasledujúcich štádiách:
- oocyt I s pokojovým jadrom
- oocyt I v štádiu I metafázy
- oocyt II v štádiu meta- alebo anafázy II
- zrelé vajíčko
U ostnatokožcov a coelenterátov môžu spermie preniknúť do vajíčka po dokončení meiózy. Toto oplodnenie sa nazýva oplodnenie typu morského ježka. Po preniknutí spermie do vajíčka sa jej jadro čoskoro spojí so ženským jadrom; Jadro zygoty začína prvé delenie - rozdrvenie vajíčka.
U zvierat bez lebky (lancelet) a všetkých stavovcov dochádza k prieniku spermie do vajíčka spravidla počas metafázy II. U ascidiánov, lastúrnikov a mnohých iných zvierat spermie preniká do vajíčka v štádiu I metafázy a u hubiek, škrkaviek a niektorých iných zvierat - v štádiu oocytov I, t. j. pred začiatkom meiózy. Tento typ hnojenia sa nazýva druh škrkavky. Spermia, ktorá prenikla do cytoplazmy vajíčka, „čaká“ v kľudovom štádiu na koniec druhého meiotického delenia vajíčka.
Pri akte oplodnenia sa dve haploidné pronukleá spájajú do jedného jadra. Karyogamia vedie k novému kvalitatívnemu procesu - vývoju zygoty. Tento moment je vyvrcholením procesu sexuálneho rozmnožovania. V dôsledku karyogamie sa homológne chromozómy, oddelené v meióze predchádzajúcej generácie, znovu zjednotia v jednom jadre zygoty.
Aby sme pochopili množstvo dôležitých genetických javov, je potrebné vedieť, ktoré prvky spermie prenikajú do vajíčka. Predtým sa verilo, že cytoplazma spermie a jej organely nevstupujú do vajíčka. V súčasnosti sa hromadí čoraz viac dôkazov v prospech toho, že do cytoplazmy vajíčka u cicavcov preniká nielen hlavička (jadro) spermie, ale aj jej krk a dokonca aj chvostová časť. Ak sa to potvrdí, potom názory na úlohu cytoplazmy mužského tela pri prenose jeho vlastností na potomstvo treba prehodnotiť. Zatiaľ však o tom neexistujú žiadne genetické údaje; Známe sú len fakty o prenose vírusových ochorení.
Spolu s jadrom spermie preniká do cytoplazmy vajíčka centriola, ktorá po určitom čase vytvorí centrosféru, z ktorej vznikne štiepne vreteno.
Dané všeobecný popis Hnojenie u zvierat sa môže medzi rôznymi druhmi v detailoch líšiť. V dôsledku týchto zmien môže proces oplodnenia u každého druhu prebiehať špecificky, čím sa zabráni medzidruhovému kríženiu.
Hnojenie v rastlinách
U rastlín, ako aj u zvierat, podstata oplodnenia spočíva v splynutí dvoch haploidných jadier.
Hnojenie v rastlinách je v princípe podobné ako u zvierat, ale existencia gametofytu v rastlinách viedla k tomu, že sa u nich objavili niektoré vlastnosti.
Cytologický mechanizmus tohto procesu u nahosemenných vytvoril ruský botanik N. N. Gorozhankin v roku 1880 a u krytosemenných rastlín E. Strasburger v roku 1884. E. Strasburger charakterizoval oplodnenie u krytosemenných rastlín nasledovne:
- proces oplodnenia zahŕňa fúziu jadra mužských a ženských gamét,
- cytoplazma gamét nesúvisí s oplodnením,
- jadro spermie a jadro vajíčka sú skutočné jadrá.
Fúzia spermie s jadrom vajíčka je skutočným aktom oplodnenia, ktorého výsledkom je vytvorenie zygoty s diploidnou sadou chromozómov.
Vyššie bolo povedané, že mikrogametogenéza končí vytvorením dvoch spermií, ktoré vznikajú buď v peľovom zrnku alebo v peľovej trubici pri klíčení peľového zrna. Čas, keď zrná začnú klíčiť po tom, čo pristanú na stigme rôzne rastliny sa líši v závislosti od vonkajších podmienok a stav stigmy a piestika. Napríklad v repe začína klíčenie peľových zŕn po 2 hodinách, v kok-saghyz - po 5 minútach av kukurici, ciroku a iných rastlinách sa vyskytuje takmer okamžite.
Prvým znakom klíčenia peľového zrna je zväčšenie jeho objemu. Z jedného peľového zrnka sa zvyčajne vytvorí jedna trubica, ale u niektorých rastlín (smalvice, tekvica) sa z jedného zrna vytvorí niekoľko trubíc, ale iba jedna z nich dosiahne plný vývoj. Vzorec rastu peľových trubíc je určený dedičnými vlastnosťami rastlín. K. Correns v MeiaridrTum (spánok) zistil, že keď na stigme vyklíči niekoľko peľových zŕn súčasne, rýchlosť rastu peľových trubíc často závisí od ich počtu: čím viac ich je, tým pomalšie klíčia a pozoruje sa konkurencia.
Peľová trubica dorastajúca do mikropylu prichádza do kontaktu s tou časťou embryového vaku, kde sa nachádza vajíčkový aparát – vajíčko a synergidy. V niektorých rastlinách sa však peľová trubica približuje k embryonálnemu vaku cez chalazálnu časť vajíčka.
Pohybujúc sa pozdĺž peľovej trubice, keď rastie, dve generatívne jadrá - spermie - po prasknutí trubice spolu s jej obsahom vstupujú do embryového vaku. Spermie môžu byť okrúhle, vývrtkovité, niekedy uvoľnené, s viditeľnými chromozomálnymi vláknami atď. Ich jadrá sú v tomto momente spravidla v štádiu telofázy. Z dvoch spermií, ktoré preniknú do embryového vaku, jedna spermia prenikne do vajíčka a spojí sa s haploidným jadrom vajíčka. Fúzia jadra spermie s jadrom vajíčka je ústredným momentom oplodnenia rastlín.
U rastlín, rovnako ako u zvierat, môže byť pripravenosť na splynutie samčích a samičích jadier rôzna. Bežne môžeme predpokladať, že rastliny majú dva typy oplodnenia: typ Asteraceae, podobný typu morského ježka u zvierat, a typ Liliaceae, podobný typu škrkavky. V prvom prípade (typ Compositae) jadro spermie prenikne do zrelého vajíčka v stave neúplnej telofázy, rozpúšťa škrupinu jadra vajíčka a dostáva sa do medzifázového stavu. V druhom prípade (typ ľalia) spermie preniknú do vajíčka v neskorom štádiu telofázy. Jadro spermie neprenikne do jadra vajíčka, ale zostáva ležať vedľa neho. Každé jadro sa následne začne samostatne pripravovať na delenie a k spojeniu ich chromozómov dochádza až v metafázovom štádiu prvého mitotického delenia zygoty. V oplodnenom vajíčku sa v zygote obnoví diploidný počet chromozómov. Embryo semien sa vyvíja zo zygoty.
Po oplodnení sa krytosemenné rastliny vyvíjajú dodatočne embryonálny orgán- endosperm, ktorý je nutričným depotom embrya. Vývoj endospermu začína druhým oplodnením. Druhá spermia peľovej trubice, ktorá vstupuje do embryového vaku, sa spája s diploidným jadrom centrálnej bunky embryového vaku. V tomto prípade sa vytvorí sada chromozómov: dve identické sady chromozómov z tela matky a jedna sada z tela otca.
Fúzia jednej spermie s vajíčkom a druhej s jadrom centrálnej bunky sa nazýva dvojité oplodnenie. Česť tomuto objavu z roku 1898 patrí nášmu krajanovi S. G. Navashinovi. Triploidná povaha jadier endospermu bola prvýkrát založená v Skerde (Crepis) M. S. Navashinom v roku 1915.
Tvorba tkaniva, ktoré vyživuje embryo, je znakom rastlín. U zvierat je táto funkcia priradená rezervným živinám vajíčka a materského organizmu, ktorý vyživuje embryo cez placentu.
Jedným zo znakov hnojenia u rastlín, vyplývajúceho z prítomnosti dvojitého hnojenia v nich, je jav tzv Xenia. Tento termín navrhol v roku 1881 V. Focke. Význam tohto javu spočíva v priamom vplyve peľu na vlastnosti a vlastnosti endospermu. Napríklad existujú odrody kukurice so žltým endospermom (žlté semená) a s bielym endospermom (biele semená). Ak sú samičie kvety bielozrnnej odrody opelené peľom žltozrnnej odrody, potom napriek tomu, že sa endosperm vyvíja na rastline bielozrnnej odrody, jej farba bude žltá alebo svetložltá. V dôsledku toho je jadro spermie schopné meniť farbu endospermu, pretože toto tkanivo je rovnako ako tkanivo embrya hybridného pôvodu.
Takých je najviac všeobecný prehľad proces oplodnenia u zvierat a rastlín. Podlieha však adaptačným zmenám v závislosti od štrukturálnych vlastností zárodočných buniek a biológie reprodukcie charakteristickej pre každý druh zvierat a rastlín.
Oplodnenie je prienik spermie do vajíčka a ich splynutie - proces charakteristický pre pohlavný styk. U zvierat môže byť oplodnenie vonkajšie alebo vnútorné. V prvom prípade sa reprodukčné produkty ukladajú vo vode (, obojživelníky, ostnatokožce a pod.) alebo na pevných substrátoch (roztoče a pod.). Pri vnútornom oplodnení sa vajíčková bunka zjednotí vo vnútri tela matky.
Typicky je vajíčko oplodnené iba jednou spermiou, jadrá ostatných sú zničené. Spermia preniká do vajíčka najmenším otvorom v škrupine - mikropylom alebo „receptívnym tuberkulom“, ktorý k nemu vyčnieva. Hlavička (jadro) spermie je v nej ponorená a pohybuje sa smerom k stredu vajíčka; jadro sa pohybuje smerom ženská klietka. V dôsledku oplodnenia sa dosiahne stimulácia vajíčka, jeho fragmentácia, vývoj a tvorba (pozri). Počas procesu oplodnenia sa obnoví diploidný súbor (pozri), skombinuje sa dedičná informácia oboch rodičov (pozri Genetika) a zabezpečí sa materiálna kontinuita medzi generáciami (pozri Dedičnosť).
Oplodnenie je prienik spermie alebo jej hlavičky do vajíčka a splynutie jadra vajíčka s jadrom spermie.
U rias, ostnokožcov, väčšiny mäkkýšov, rýb a obojživelníkov dochádza k oplodneniu mimo tela; u ostatných rýb a obojživelníkov, všetkých plazov, vtákov, cicavcov, hmyzu, vo väčšine rastlín - v tele samice. Spermie sú vnášané do tela samice samcom alebo ním (mlokom) uvoľňované do prostredia v spermatofore, ktorý samica aktívne absorbuje do svojho reprodukčného traktu. Hnojenie, ktoré sa vyskytuje mimo tela (morské ježovky, mäkkýše atď.), bolo lepšie preštudované. V experimente je možné oplodniť vajíčka cicavcov (napríklad králikov) extrahované z vajcovodov vhodnými spermiami. Po oplodnení sa môžu vrátiť do maternice a ďalej sa plne rozvíjať. Proces oplodnenia je regulovaný chemikáliami produkovanými zárodočnými bunkami, ktoré priťahujú spermie k vajíčku (pozri) a majú aj iné účinky na oplodnenie. Tieto látky sa nazývajú gamóny (gynogamóny a androgamóny – v tomto poradí dve pohlavia).
V dôsledku oplodnenia sa dosiahne stimulácia vajíčka, jeho fragmentácia, vývoj, tvorba embrya (pozri) a spojenie dedičnej informácie oboch rodičov (pozri Genetika). Stimulačný proces je spojený so zmenami fyzického a chemické vlastnosti protoplazma vajíčka a škrupiny, ktorá sa po oplodnení stáva priepustnejšou pre nízkomolekulové zlúčeniny a nepriepustnou pre spermie. Ešte pred oplodnením prechádza RNA, ktorá je v neoplodnenom vajíčku v zablokovanom stave, z jadra vajíčka do ribozómov. Po oplodnení sa podieľa na syntéze bielkovín potrebných pre vývoj vajíčka. Keď sa jadrá materských a otcovských zárodočných buniek spoja, počet chromozómov (pozri) sa zdvojnásobí, pretože sa navzájom nezlúčia. Preto každá bunka tela obsahuje polovicu chromozómov prijatých od otca a polovicu od matky; teda obaja rodičia sa rovnakou mierou podieľajú na prenose dedičnej informácie na potomstvo (pozri Dedičnosť) pomocou chromozómov. U zvierat spermia pri oplodnení zavedie do vajíčka centrozóm, ktorý funguje pri následnej fragmentácii vajíčka, ako aj malú časť cytoplazmatických organel (mitochondrie a pod.). Vo väčšine organizmov zmeny v škrupine vajíčka po oplodnení bránia iným spermiám preniknúť do vajíčka, ale u mnohých zvierat do vajíčka prenikne niekoľko spermií (polyspermia). Typicky iba jedna spermia oplodní vajíčko, jadrá ostatných sú zničené. Ak sa tak nestane, pozorujú sa rôzne anomálie vo vývoji embrya. Ak napriek tomu vznikne životaschopný organizmus, má často mozaikový charakter - jedna časť tela má dedičné vlastnosti jadra jednej spermie, zvyšok inej spermie.
Röntgenové žiarenie môže zabiť jadro spermie, ktoré preniklo do vajíčka; takéto vajíčko sa vyvíja bez účasti mužského jadra (gynogenéza). Ak je jadro vajíčka zabité lúčmi, vývoj nastáva na úkor otcovského jadra (androgenéza).
Pozri tiež Reprodukcia.
Hnojenie u zvierat
Proces hnojenia prebieha v niekoľkých fázach:
1) prienik spermií do vajíčka
2) fúzia haploidných jadier oboch gamét za vzniku diploidnej bunky zygoty
3) aktivovať ho na fragmentáciu a ďalší rozvoj.
Neoplodnené vajíčko je pokryté niekoľkými ochrannými membránami, ktoré ho chránia pred nepriaznivými podmienkami. Spermie sa aktívne pohybujú v tekutine smerom k vajíčku pomocou bičíka (chvost). Keď sa dostane do vajíčka, začne pomocou špeciálnych enzýmov „vŕtať“ škrupinu vajíčka. Po preniknutí do vajíčka jeho škrupina získa vlastnosti, ktoré bránia prístupu ďalších spermií. Tým sa zabezpečí splynutie jednej spermie s jadrom vajíčka. V dôsledku fúzie sa vytvorí zygota (oplodnené vajíčko) obsahujúce diploidnú sadu chromozómov.
Hnojenie v rastlinách
Haploidné jadro peľového zrna sa delí na dve jadrá – vegetatívne a generatívne. V tomto čase peľové zrno dopadá na bliznu a vytvára peľovú trubicu, ktorá rastie smerom k vaječníku.Vaječník obsahuje embryonálny vak s niekoľkými haploidnými bunkami, z ktorých jedna je vajíčko. V peľovej trubici sa generatívne jadro opäť rozdelí a vytvorí dve spermie. Jeden z nich sa spojí s jadrom vajíčka, čím vznikne zygota s diploidnou sadou chromozómov. Z neho sa následne vyvinie zárodok semena - budúca rastlina. A ostatné spermie sa spoja s diploidným jadrom centrálnej bunky. V dôsledku toho sa vytvorí triploidný endosperm, t.j. obsahujúci tri sady chromozómov. Bunky takéhoto endospermu obsahujú rezervu živiny, nevyhnutné pre vývoj rastlinného embrya. Tento proces sa nazýva dvojité oplodnenie.
Dvojité hnojenie
Preklad
Dvojité hnojenie
pohlavný proces u krytosemenných rastlín, pri ktorom dochádza k oplodneniu vajíčka aj centrálnej bunky zárodočného vaku (pozri. Embryo vak). Predtým. objavil ruský vedec S.G. Navashin v roku 1898 na 2 rastlinných druhoch - ľalia (Lilium martagon) a tetrova lieska (Fritillaria orientalis). V D. o. obe spermie sú zapojené, privedené do embryového vaku peľovou trubicou; jadro jednej spermie (pozri. Spermie) sa spája s jadrom vajíčka, jadrom druhého - s polárnymi jadrami alebo so sekundárnym jadrom embryového vaku. Vyvíja sa z oplodneného vajíčka Germ, z centrálnej bunky - Endosperm. V embryonálnych vakoch s trojbunkovým vajíčkovým aparátom sa obsah peľovej trubice zvyčajne naleje do jedného zo synergidov (pozri. Synergidy), ktorý je zničený (sú v ňom viditeľné zvyšky synergického jadra a vegetatívneho jadra peľovej trubice); druhý synergid následne odumiera. Potom sa obe spermie spolu s modifikovanou cytoplazmou peľovej trubice presunú do štrbinovej medzery medzi vajíčkom a centrálnou bunkou. Potom sa spermie oddelia: jedna z nich prenikne do vajíčka a dostane sa do kontaktu s jeho jadrom, druhá prenikne do centrálnej bunky, kde sa dostane do kontaktu so sekundárnym jadrom alebo s jedným, niekedy aj s oboma, polárnymi jadrami. Spermie strácajú svoju cytoplazmu ešte v peľovej trubici alebo po preniknutí do embryového vaku; niekedy sa v embryonálnom vaku pozorujú spermie vo forme nezmenených buniek.
S D. o. Jadrá zárodočného vaku sú v interfáze (pozri. Medzifáza) a sú zvyčajne oveľa väčšie ako jadrá spermií, ktorých tvar a stav sa môžu líšiť. V skerda a niektorých ďalších Asteraceae majú jadrá spermií vzhľad dvojitého skrúteného alebo zvlneného chromatínového vlákna, v mnohých rastlinách sú predĺžené, niekedy zvlnené, viac či menej chromatizované a nemajú jadierka; zvyčajne sú spermie okrúhle interfázové jadrá s jadierkami, niekedy sa štruktúrou nelíšia od ženských jadier.
Na základe charakteru zjednotenia mužských a ženských jadier bolo navrhnuté (E. N. Gerasimova-Navashina) rozlišovať dva typy D. o.: premitotické - jadro spermie je ponorené do ženského jadra, jeho chromozómy sú despiralizované; únie sady chromozómov obe jadrá sa vyskytujú v interfáze (v zygote); postmitotické - mužské a ženské jadrá, ktoré si zachovávajú svoje škrupiny, vstupujú do profázy (pozri. Profáza), na konci ktorých sa začína ich zjednocovanie; interfázové jadrá, obsahujúce chromozómové sady oboch jadier, vznikajú až po prvom mitotickom delení zygoty. S D. o. Vo vajíčku splynú 2 haploidné jadrá, takže jadro zygoty je diploidné. Počet chromozómov v jadrách endospermu závisí od počtu polárnych jadier v centrálnej bunke a od ich ploidie (pozri. Ploidy); Väčšina krytosemenných rastlín má 2 haploidné polárne jadrá a ich endosperm je triploidný. Dôsledok D. o. - Ksenia - prejav dominantných znakov endospermu otcovskej rastliny v endosperme hybridných semien. Ak do zárodkového vaku prenikne niekoľko peľových trubíc, spermie prvej sa podieľajú na tvorbe peľu, zatiaľ čo spermie ostatných degenerujú. Prípady dispermie, teda oplodnenia vajíčka dvoma spermiami, sú veľmi zriedkavé.
Lit.: Navashin S.G., Izbr. diela, zväzok 1, M.-L., 1951; Mageshwar a P., Embryology of Angiosperms, trans. z angličtiny, M., 1954; Poddubnaya Arnoldi V. A., Všeobecná embryológia krytosemenných rastlín, M., 1964; Steffen K., Fertilisation, v: Maheshwari P. (ed.). Nedávne pokroky v embryológii krytosemenných rastlín, Dillí, 1963.
A. D. Romanov.
Dvojité hnojenie; 1 - u tetrova lieskového: jedna zo spermií (a) je v kontakte s jadrom vajíčka, druhá (b) - s jedným z polárnych jadier (druhé polárne jadro nie je znázornené); 2 - v slnečnici: a - peľová trubica; b - synergidy (jeden z nich je poškodený peľovou trubicou); c - vajce; d - spermie v kontakte s jadrom vajíčka; d - centrálna bunka; e - druhá spermia v kontakte so sekundárnym jadrom embryového vaku.