Archive > июня 2012

Продуце́нты (также Автотрофные организмы, Автотрофы)— организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. В основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе Фотосинтеза), однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света. К автотрофам относятся высшие растения (кроме паразитных и сапрофитных), водоросли, некоторые бактерии (пурпурные, железобактерии, серобактерии и др.). Автотрофы противопоставляют гетеротрофам. Являются первым звеном Пищевой цепи В пищевой цепи они служат продуцентами.

ГЕТЕРОТРОФЫ (от гетеро... и греч. trophe — пища) (гетеротрофные организмы), используют для своего питания готовые органические вещества. К гетеротрофам относятся человек, все животные, некоторые растения, большинство бактерий, грибы.

В бесполом размножении принимает участие только одна родительская особь, которая делится, почку­ется или образует споры. В результате формируются две или больше дочерних особей, сходных по своим наследственным при­знакам с родительской особью. Бесполое размножение широко распространено у бактерий и сине-зеленых водорослей. У них отсутствует мейоз. Делением на две и больше частей размно­жаются простейшие, одноклеточные зеленые водоросли. Почкованием размножаются дрожжевые организмы, гидры, гидроидные и коралловые полипы. При почковании небольшой участок тела родительской особи отделяется, т. е. отпочковывается, растет и превращается в но­вую особь. Большинство растений размножается бесполым путем с помощью спор. Споры образуются у наземных расте­ний. Водоросли и некоторые грибы размно­жаются зооспорами, которые имеют жгутики и активно передви­гаются в водной среде. Среди растений широко распространено вегетативное размно­жение, формы которого очень разнообразны. Многие деревья и кустарники размножаются отводками, усами, корневыми отпрысками, порослью. Вегетативное размно­жение осуществляется луковицами, клубнями, корневищами. Деревья и кустарники могут раз­множаться черенками.

В половом размножении растений и животных участвуют две особи: мужская и женская, и у каждой из них в половых органах образуются половые клетки — Гаметы. В организме женской особи образуются Яйцеклетки; у мужских особей — Сперматозоиды. Женская и мужская гаметы сливаются, и образуется зигота. которая дает начало развитию нового ор­ганизма. Половое размножение имеет огромное биологическое значе­ние. Его преимущество перед бесполым размножением заключа­ется в том, что оно создает возможность перекомбинации нас­ледственных признаков обоих родителей. Поэтому потомство мо­жет быть более жизнеспособным, чем каждая из родительских осо­бей. Половое размножение животных. Огромное большинство жи­вотных размножается только половым путем. Размеры и форма половых клеток различаются у разных видов беспозвоночных и позвоночных. Яйцеклетки имеют чаще всего округлую форму, и в их цито­плазме содержится запасное питательное вещество — желток. Мужские половые клетки — сперматозоиды — отличаются от яйцеклеток значительно меньшими размерами и подвижностью.

Среди живых организмов встречаются два типа организа­ции клеток. К наиболее простому типу строения отно­сятся клетки бактерий и синезеленых водорослей, к более высо­коорганизованному — клетки всех остальных живых существ, начиная от низших растений и кончая человеком. Клетки бактерий и синезеленых водорослей назы­вают прокариотическими. Клетки всех осталь­ных представителей живого — эукариотическими, потому что у них обязательной структурой являет­ся клеточное ядро, отделенное от цитоплазмы ядерной обо­лочкой. Содержимое прокариотической клетки одето плазматической мембраной, играющей роль активного барьера между собствен­но цитоплазмой клетки и внешней средой. С внешней стороны от плазматической мембраны расположена клеточная стенка. У прокариотических клеток нет морфологически выраженного ядра, но присутствует в виде нуклеоида - зона, за­полненная ДНК. В основном веществе (матриксе) цитоплазмы прокариотических клеток располагаются рибосомы, цитоплазматические мембраны выражены не так силь­но, как у эукариотических клеток (кроме фототрофных пурпурных бактерий, богатые внут­риклеточными мембранными системами). Очень сильно цитоплазматические мембраны развиты у синезеленых водо­рослей. Обычно все внутри­клеточные мембранные си­стемы прокариотов разви­ваются за счет плазматиче­ской мембраны. Отличительным призна­ком эукариотических клеток является не только присут­ствие морфологически выра­женного ядра. В их цито­плазме существует целый набор специальных обяза­тельных структур — органелл: система эндоплазматической сети (ретикулум), аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды (в клетках растений). Для эукариотических клеток характерно наличие немембранных структур, таких, как микро­трубочки, микрофиламенты, центриоли (в клетках животных). Эукариотические клетки намного крупнее прокариотических. Прокариотические и эукариотические клетки имеют много общего, что позволяет отнести их к одной, клеточной, системе организа­ции живого. И те и другие одеты плазматической мембраной, обладающей сходной функцией активного переноса веществ из клетки и внутрь ее; синтез белка у них происходит на рибосо­мах; сходны и другие процессы, такие, как синтез РНК и репликация ДНК.

После проникновения в половые пути самки, сперматозоид проявляет оплодотворяющую способность после процесса Капоцитации. Его суть: головка сперматозоида имеет участки, содержащие фермент гликозилтрансферазу. Но этот фермент блокирован галактозом и N-ацетилглюкозамином. Гликопротеиды, выделяемые в половые пути самки, освобождают блокирующие ферменты. Тогда сперматозоид способен узнавать N-ацетилглюкозаминовые остатки в зоне пиллюцида (оболочка, покрытая слоем фолликулярных клеток). Тогда фермент находит потенциальный субстрат. Далее идет 2-й процесс, инициируемый оболочками яйцеклетки – Акросомальная реакция. Ее механизм: после контакта со студенистой оболочкой, в сперматозоид поступают ионы Са. При внешнем осеменении ионы Са поступают из воды, а при внутреннем из эндоплазматического ретикулюма. Параллельно идет процесс перестройки мембранных процессов, обеспечивающих поступление внутрь Na и протонов во вне. Так идет повышение рН, приводящее к полимеризации актина. Далее активизируется домеиновая АТФаза. Потом происходит экзоцитоз акросомального пузырька – двойная мембрана заменяется на одинарную. На образовавшемся акросомальном выросте появляется белок бендин (узнает рецепторы на яйцеклетке). У хвостатых амфибий, реп­тилий и птиц в яйцо довольно часто проникает не один, а не­сколько сперматозоидов, и у яиц этих животных выработались специальные механизмы, инактивирующие ядра избыточных спер­матозоидов. У большинства других позвоночных Полиспермия Предотвращается поверхностными реакциями, которые препятству­ют проникновению в яйцо более чем одного сперматозоида. В яй­цах таких животных имеется поверхностный слой кортикальных гранул; в яйцах тех позвоночных, которые допускают проникнове­ние нескольких сперматозоидов, таких гранул нет. У позвоночных, допускающих проникновение в яйцо лишь од­ного сперматозоида, первая реакция, возникающая в ответ на слияние сперматозоида с яйцом, состоит в быстром изменении электрических свойств плазматической мембраны яйца. Положительный мембранный потенциал препят­ствует возникновению полиспермии,- тогда как снижение потен­циала у только что оплодотворенного яйца делает ее возможной. Акросома сперматозоида содержит гидро - и ротелитические ферменты, например, акрозин, сходный с хемотрипсином. Акросома содержит фермент (георуронидаза), расщепляющая лучистый венец. Эти ферменты обеспечивают проникновение сперматозоида в яйцеклетку. В зоне контакта происходит дезантеграция мембраны яйцеклетки и сперматозоида. В зоне контакта образуются мицеллы с образованием бреши и содержимиое сперматозоида проникает внутрь. Событием, препятствующим полиспермии и возни­кающим спустя несколько минут после проникновения в яйцо спер­матозоида, является Кортикальная реакция. Кортикальные грану­лы, начиная с той точки, в которой произошло слияние яйца со сперматозоидом, перемещаются к внутренней поверхности плаз­матической мембраны, сливаются с ней, а затем выделяют свое содержимое в пространство, окружающее яйцо. После высвобождения содержимого кортикальных гранул про­никновение в яйцо других сперматозоидов блокируется изменения­ми в зоне пиллюцида и плазматической мембраны яйца. Механизм корт. реак. похож на акросомальную реакцию – экзоцитоз ферментов в пространство между плазматической мембраной и желтковой оболочкой. В этих гранулах есть полисахариды, обеспечивающие проникновение воды. Кроме воды попадают и другие вещества. Гиолин создает на мембране гиолиновый слой, обеспечивающий удержание бластомеров при дроблении. Еще образует защиту от сперматозоидо. У млеков есть реакция зоны, когда сперматозоиды проникают внутрь, на яйцеклетке изменяются рецепторы и не дают проникновению другим сперматозоидам. После проникновения сперматозоида в яйцеклетку происходит деконденсация генетического материала и разрушение ядерной оболочки. Вокруг деконденсированного генетического материала образуется новая оболочка. Образуется 2 пронуклюуса, совершающие движения – пляска пронуклюксов. После этого оболочки ядер дезонтегрируются и хромосомы удваиваются с последующим митотическим деление. Это последний этап, имеющий препятствие для гибридизации.

Смысл дробления: 1. из одной клетки развивается многоклеточный организм; 2. восстановление ядерно-плазматического отношения; 3. обычная яйцеклетка крупнее функциональных клеток. В отличии от митотического деления 2 вновь возникшие клетки имеют такой же размер, как и родительские. Каждая последующая генерация представлена клетками вдвое меньшего размера. Типы дробления. Они определяются особенностями строения яйца и количеством желтка. Выделяют 2 основных типа дробления: Голобластическое – в процесс дробления вовлекается вся цитоплазма яйцеклетки; Меробластическое – не вся цитоплазма вовлекается. Голобластическому дробления подвергаются олиго- и алицитальные яйца. Голобластическое дробление делят на: радиальное и спиральное. Радиальное характерно для иглокожих, ланцетника и млеков. Спиральное идет как бы по спирали и бластомеры совершают поворот с плотным складыванием. Это наблюдается у червей, моллюсков. Поверхностное дробление характерно для насекомых с центролицетальным яйцом. Меробластическое дискоидальное, когда дроблению подвергаются только зародышевый диск, расположенный на желтке. У головоногих моллюсков меробластическое билатеральное. Дискоидальное дробление у рыб, рептилий и птиц. У млеков радиальное дробление называют ротационным (круговое) синхронным. После 1-го дробления один делится в радиальной, а другой в экваториальной. Это асинхронное дробление: начиная после стадии 2-х бластомеров один бластомер делится, а второй не делится. У млеков бластомеры расположены рыхло относительно друг друга и процесс завершается компактизацией. Дробление у моллюска: 1) сначала в медиальной плоскости; 2) после 4-го дробления идет не равномерное: нижний ярус делится на 2 неравные клетки (крупные макро - и мелкие микромеры, а над ними мезомеры). С этого дробления закладываются зародышевые листки. У Лягушки первая борозда дробления еще не доходит до вегетативного полюса, а уже формируется 2-я борозда. У анимального полюса образуется небольшая полость – бластоцель. У лягушки имеется серый серп. Наружный слой цитоплазмы более плотный, содержащий гранулы. Когда сперматозоид проникает, то он за собой вовлекает гранулы. Тогда цитоплазма совершает поворот на 30 град. – образуется серый серп. Спиральное дробление: бластомеры могут быть одинакового размера, либо разными. Каждый бластомер на 4-й стадии контактирует друг с другом. Полости внутри не образуется, либо образуется небольшая. Меробластическое билатеральное дробление: правая и передняя сторона симметрична, а верхняя и нижняя разные. У дрозофилы идет процесс с 9-ю этапами. Ядро дробится и ядра по мостикам отходят к периферии. Там каждый бластомер делится 4 раза. Между ними образуется плазматическая мембрана с образованием бластодермы. На стадии 512 бластомеров образуются полярные половые клетки.

Гаструляция. После бластуляции наступает гаструляция, или образование двухслойного зародыша. Процесс гаструляции осуществляется разными спосо­бами и зависит от строения бластулы, т. е. в конечном счете от количества желтка в яйцеклетке. Для гаструляции характерны перемещения клеточ­ных масс и дифференцировка клеток. Деление клеток или слабо выражено, или отсутству­ет. Во время гаструляции зародыш не растет. Образующаяся полость при гаструляции – гастроцель. Смысл: из многоклеточной структуры образуются 2 слоя: экто - и энтодерма, а затем третий слой – мезодерма, появляющася только у червей. У радиальных организмов мезодерма находится в зачаточном состоянии. Зародышевые листки — это отдель­ные пласты клеток, занимающие определенное поло­жение в зародыше и дающие начало соответствующим органам. Зародышевые листки образуются в результате дифференциации сходных между собой сравнительно однородных клеток бластулы. Типы гаструляции: 1) ингрессия или иммиграция; 2) инвагинация; 3) инволюция или ввертывание; 4) эпиболия или наращивание клеток; 5) дискобластула.

Нейруляция. Это процесс образования нервной трубки. Параллельно этому процессу идет формирование хорды и первичной кишки. Клетки начинают мигрировать в пространство над хордой с образованием нервных валиков. Нервные валики начинают сближаться с образованием нервной бороздки → пластинки → нервный желобок → нервный гребень. Трубка в краниальном отделе больше, чем в каудальном. К моменту нейруляции уже хорошо сформирована амниотическая полость, в которой циркулирует амниотическая жидкость. С боков трубки имеются 2 отверстия – нейропоры: передний широкий, задний узкий, и обеспечивают циркуляцию жидкости. Потом нейропоры закрываются. С этого момента эктодермальные клетки начинают секретировать жидкость внутрь трубки, что приводит к избыточному давлению, символизурующее дифференциацию нервной трубки.

У зародышей высших позвоночных обычно имеются 4 типа внезародышевых оболочек. Амнион — тонкая оболочка эктодермального происхождения, которая окружает весь зародыш, заключая его в наполненный жидкостью мешок. Амниотическая оболочка функционально специализирована для секреции и поглощения амниотической жидкости, омывающей за­родыш. Эта структура характерна для рептилий, птиц и млекопитающих, что всех объединяют под названием Амниот. Рыбы и амфибии, не имеющие амниона, носят название Анамний.

Эндодермальный Желточный мешок У зародыши рептилий и птиц тесно связан с пита­нием. Эндодерма желточного мешка служит источником первичных половых клеток. Мезодермальные клетки, выстилаю­щие эндодерму желточного мешка, служат родоначальниками форменных элементов крови. Желточный мешок начинает формироваться в процессе формирования первичной кишки. Образуется подголовное и подхвостовое углубление, и боковые углубления. Желточный мешок формируется за счет энтодермы. Вместе с ней в формировании желточного мешка принимает участие мезодерма. В желточном мешке формируются из англиогенных клеток кровяные островки. За счет клеток энтодермы происходит у птиц, рыб, рептилий формируются клетки липофаги, которые мигрируют в желток и расщепляют его. Наружные клетки формируют капилляры (эндотелий сосудов), а внутренние превращаются в клетки крови при дифференцировке кровяных островков.

Аллантоис (Внезародышевая оболочка) представляет собой выстланное эндодермой выпячи­вание, образующееся на вентральной поверхности задней кишки. Он представлен энтодермальными клетками, но в него мигрируют клетки мезодермы, фомирующие сосуды. У плацентарных формируют структуру хориоаллантоис, обеспечивающая газообмен и питание. В дальнейшем аллантоис принимает участие при формировании плаценты. Основные функции аллантоиса — служить вместилищем для накопления или удаления мочевины и мочевой кислоты и осу­ществлять газообмен между зародышем и окружающей его сре­дой. У рептилий и птиц аллантоис имеет вид большого мешка. У млекопитающих роль аллантоиса и его размеры варьируют в зависимости от обмена веществ.

Самая наружная внезародышевая оболочка, примыкающая к скорлупе или материнским тканям и поэтому служащая местом обмена между зародышем и окружающей его средой, называется Хорионом. У видов, откладывающих яйца, основная функция хориона — осуществление дыхательного газообмена. У млекопитающих хорион участвует в дыхании и питании, выделении, фильтрации и синтезе веществ. У примитивных организмов хорион – вторичная оболочка, а у продвинутых – оболочка плода. Полость между хорионом и амнионом – хорионамниотическая.