Естественные системы. Бинарная номенклатура

     У некоторых видов животных овогенез протекает быстро и непрерывно и  приводит к образованию большого количества яйцеклеток.

     Вопреки сходству со сперматогенезом овогенез характеризуется некоторыми специфическими особенностями. Питательный материал (желток) первичного овоцита не распределяется поровну между четырьмя клетками, которые образуются в результате мейотических делений. Основное количество желтка сохраняется в одной большой клетке, тогда как полярные тельца содежат очень мало этого вещества. Первые и вторые полярные тельца получают в результате делений те же самые хромосомные наборы, что и вторичные овоциты, но они не становятся половыми клетками. Поэтому яйцеклетки намного богаче питательным материалом по сравнению со сперматозоидами. Особенно сильно это различие проявляется в случае яйцекладущих животных.

     Яйцеклетки  млекопитающих имеют овальную или  несколько вытянутую форму и характеризуются типичными чертами клеточного строения. Они содержат все структуры, характерные для соматических клеток, однако внутриклеточная организация яйцеклетки очень специфична и определяется тем, что яйцеклетка является также и средой, которая обеспечивает развитие зиготы. Одна из характерных особенностей яйцеклеток заключается в сложности строения их оболочек. У очень многих животных различают первичную, вторичную и третичную оболочки яйцеклеток. Первичная оболочка (внутренняя) формируется еще на стадии овоцита. Представляя собой поверхностный слой овоцита, она

     имеет сложную структуру, т. К. пронизана выростами прилегающих к ней фолликулярных клеток. Вторичная (средняя) оболочка полностью сформирована фолликулярными клетками, а третичная (наружная) образована веществами, представляющими собой продукты секреции желез яйцеводов, через которые проходят яйцеклетки. У птиц, например, третичными оболочками яйцеклеток служат белковая, подскорлуповая и скорлуповая оболочки. Для яйцеклеток млекопитающих характерно наличие двух оболочек. Структура внутриклеточных компонентов яйцеклеток специфична в видовом отношении, а иногда имеет даже индивидуальные особенности. 
 
 

2. Оплодотворение

     Оплодотворение  и его типы. Процесс слияния  гамет получил название оплодотворения. В результате оплодотворения хромосомы яйцеклетки и сперматозоида оказываются в одном ядре, образуется зигота- первая клетка нового организма.

     По  месту прохождения оплодотворения различают два его типа.

     Внешнее оплодотворение происходит вне организма  самки, обычно в водной среде. Оно  характерно для рыб, земноводных, большинства  моллюсков, некоторых червей.

     Практически всем наземным и некоторым водным видам живых существ свойственно внутреннее оплодотворение, при котором «встреча» сперматозоида и яйцеклетки происходит в половых путях самки.

     У млекопитающих оплодотворение происходит в яйцеводах самки. Двигающаяся по направлению к матке яйцеклетка встречается там со сперматозоидами, причем их контакту способствуют особые химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Эти вещества активируют сперматозоиды и позволяют им «опознать» яйцеклетку. При контактах с яйцеклеткой акросома  сперматозоида разрушается, при этом находившийся в ней фермент гиалуронидаза начинает растворять оболочку яйцеклетки.  Однако количество гиалуронидазы, выделяемого одним сперматозоидом, для этого недостаточно: необходимо чтоб фермент выделялся из тысячи сперматозоидов. Только в этом случаи одни из них может проникнуть в яйцеклетку. Как только это произошло, вокруг яйцеклетки формируется особая оболочка, препятствующая попаданию других сперматозоидов.

     Ядро  сперматозоида в цитоплазме яйцеклетки увеличивается примерно до размера ядра яйцеклетки. Ядро двигаются навстречу друг другу и сливаются. Таким образом,  в образовавшейся клетки – зиготе – восстанавливается диплоидный набор хромосом, и начинается ее дробление.

       Итак, у человека для оплодотворения необходим только один сперматозоид. Однако оплодотворение возможно лишь в том случае, когда в половые пути женщины попадает одновременно около 300 млн.  сперматозоидов.  Даже если их будет 2 млн., оплодотворение не произойдет.

     Сперматозоидам  приходиться проходить долгий и трудный путь по матки и яйцеводу. Не всем сперматозоидам его удается пройти. Если сопоставить размеры сперматозоида и человека, то последнему, чтобы пройти путь,  аналогичный пути сперматозоида, необходимо будет пробежать 10 км. Кроме того, по яйцеводу сперматозоиды движутся навстречу току жидкости, что создает для них дополнительные препятствия. Наконец, для выделения достаточного количества гиалуронидазы, растворяющей оболочку яйцеклетки, также необходимо множество сперматозоидов.

     Двойное оплодотворение.  Особый вид оплодотворения характеризует наиболее многочисленную и процветающую группу растений – покрытосеменные.  Он получил название двойного оплодотворения.

     В пыльниках тычинок из материнских  клеток в результате мейоза образуется гаплоидные микроспоры. Каждая микроспора делится, образуя две также гаплоидные клетки – вегетативную и генеративную, которые формируют пыльцевое зерно. Пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками. Пыльцевое зерно представляет собой мужской гаметофит. При попадание пыльцевого зерна на рыльце пестика вегетативная клетка прорастает, образуя пыльцевую трубку, которая в своем росте стремится к завязи. Генеративная клетка перемещается в пыльцевую трубку, делится, образуя два неподвижных спермия.

     В завязи из материнской клетки в результате мейоза образуется четыре гаплоидные мегаспоры. Три из них отмирают, а одна продолжается делиться, формируя зародышевый мешок с несколькими гаплоидными клетками, одна из которых является яйцеклеткой. Две гаплоидные клетки сливаются, образуя центральную диплоидную клетку. Зародышевый мешок является женским гаметофитом. После того как пыльцевая трубка прорастает в семязачаток, один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку и образуется диплоидная зигота. Другой спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка. Таким образом, у покрытосеменных растений при оплодотворении происходит два слияния, т.е. двойное оплодотворение.  В результате первого из них возникает зигота, из которой развивается диплоидный зародыш семени, а в результате второго – триплоидная центральная клетка, из которой затем формируется эндосперм, за счет которого питается развивающийся зародыш нового растения.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Методы, генетические модели и уровни изучения наследственности

     Главным и единственным методом изучения наследственности организмов является классический генетический (гибридологический) анализ, или, как его еще называют, формальный генетический анализ. Основы этого метода были разработаны Г. Менделем. Этот метод заключается в последовательном разложении генома анализируемого организма на группы сцепленных генов, а групп сцепления — на генные локусы с дальнейшим установлением последовательности генных локусов вдоль хромосомных пар и выяснением тонкой структуры генов.

     Генетический  анализ в принципе подобен химическому  анализу, задача которого заключается в разложении сложных химических соединений на более простые компоненты. Однако в отличие от химического анализа, например нуклеопротеидов, расщепление которых на структурные части основано на гидролизе, классический генетический анализ основывается на расщеплении (сегрегации) и рекомбинации генов в мейозе и осуществляется путем скрещиваний особей с разными признаками и учета результатов скрещиваний.

     Схема генетического анализа организмов состоит из ряда последовательных этапов, а именно:

     1. Идентификация генов.

     2. Установление генных локусов  на хромосомных парах.

     3. Установление последовательности  генных локусов вдоль хромосомных пар.

     4. Выяснение тонкой структуры генов.

     Результаты  генетического анализа оформляют  путем составления генетических карт.

     Одним из важнейших показателей эффективности  генетического анализа является его разрешающая способность, которая в общих чертах может быть аналогизирована с разрешающей способностью оптических методов исследования. Подобно тому, как разрешающая способность оптических приборов (микроскопов) ограничена волновой природой света, разрешающая способ-ность генетического анализа ограничивается количеством исследуемого потомства, получаемого в скрещиваниях, ибо чем большим является количество потомства, тем большей является возможность обнаружения среди них редких рекомбинантов и, следовательно, установления частоты кроссинговера.

     Начиная с 1910 г., в генетике в качестве экспериментальной модели (системы) широко используют плодовую мушку Drosophila melanogaster . Являясь эукариотом с дифференцированными тканями, этот организм очень удобен для изучения многих вопросов наследственности.

     В частности, у этого организма было идентифицировано и изучено большое количество генных и хромосомных мутаций, причем хромосомные мутации из-за больших размеров в клетках слюнной железы оказались доступными для изучения с помощью обычного микроскопа.

     На  этом организме была показана «мощь» генетического анализа. Однако разрешающая способность генетического анализа всегда имеет ограничения, поскольку возможность получения большого количества потомства всегда ограничена до определенных пределов даже у тех видов, у которых оно составляет сотни организмов на пару, как, например, у D. melanogaster. Поэтому у организмов, размножающихся половым путем, в том числе и у плодовой мушки возможно выполнение лишь трех первых этапов генетического анализа.

     Однако  изучение других генетических систем, в частности микроорганизмов, показало, что половая репродукция не является единственным путем, при котором осуществляется объединение, расщепление и рекомбинация генетических структур, происходящих от исходных (родительских) организмов. Эти процессы могут проходить и при других формах генетического обмена. У микроорганизмов  бактериальных вирусов (фагов) и микроскопических грибов такими формами генетического обмена являются трансформация, конъюгация и трансдукция. Общим для них в сравнении с половой репродукцией высших организмов является то, что они приводят к объединению в одной клетке родительских генов и обеспечивают их расщепление и рекомбинацию, т. е. являясь альтернативами половой репродукции, представляют собой системы рекомбинации. Поэтому генетический анализ основывается и на таких системах рекомбинации. Больше того, использование этих систем рекомбинации привело к повышению разрешающей способности генетического анализа в гигантских размерах, ибо появилась возможность оперировать с огромным количеством организмов в потомстве, а также легко осуществлять тесты комплементации,  а это позволило не только создать генетические карты ряда организмов ( фаги, низшие грибы), но и изучить тонкое строение их генов.

     В качестве экспериментальных моделей широко используют также дрожжи. Являясь простейшими эукариотами, эти организмы обладают всеми преимуществами бактерий. Но кроме этого, они оказались доступными для изучения на них генетики митохондрий, сплайсинга РНК, гаплоидии и диплоидии.

     Классический генетический анализ используют в генетике растений и животных, а также их культивируемых клеток. Однако по отношению к высшим организмам тех видов, которым присуще длительное время между генерациями и малое количество потомства на пару, он либо невозможен, либо очень затруднен. Из-за невозможности классического генетического анализа организмов ряда видов изучение их наследственности проводят с помощью других методов. Например, для изучения наследственности человека используют метод родословных (генеалогический анализ), цитогенетический, популяционный, близнецовый и другие современные методы.

     Длительное  время для изучения генетического  контроля развития животных организмов использовали D. melanogaster. Однако, начиная  с 60-х гг., в качестве модельного объекта в генетике развития стали использовать круглого гельминта Caenorhabditis. Имея длину в 1 мм, эта нематода состоит примерно из 1000 клеток. Ее генетический аппарат представлен 6 парами гомологичных хромосом, на которых локализовано около 3000 генов

     Что касается растений, то для изучения генетики развития этих организмов используют травянистое растение Arabidopsis thaliana. Преимущества этого растения в качестве экспериментальной модели заключаются в том, что его легко культивировать в лабораторных условиях и что оно имеет очень короткий срок вегетации (всего лишь 5 недель).

     У всех этих организмов идентифицированы различные мутации, созданы их геномные библиотеки и секвенировано большинство генов. Секвенирование стало методом изучения тонкого строения генов у всех организмов.

     Развитие  молекулярной биологии привело к  разработке методологии генетической инженерии, которая нашла исключительно широкое применение в животноводстве, растениеводстве, а также в изучении нормальной и патологической наследственности человека. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Расы и  их происхождения. Расизм

     Человеческие  расы – это исторически сложившиеся  группировки людей внутри вида Homo sapiens sapiens.  Расы отличаются друг от друга второстепенными физическими особенностями – цветом кожи, пропорциями тела, разрезом глаз, структурой волос и т.д.