Reprodukce organismů
Reprodukce je základní vlastností všech živých organismů, je to součást definice života, základní atribut života.
K reprodukce ale není nutný sex, je možná i asexuální reprodukce. Ta je jednoduchá ale vznikají geneticky identičtí jedinci (klon).
Sexuální reprodukce – je naopak komplikovaná záležitost.
Sexuální reprodukce musí mít nějakou velkou evoluční výhodu, když se takový komplikovaný mechanismus vyskytuje prakticky u všech organismů a přetrvává miliony let.
Tou biologickou výhodou je GENETICKÁ VARIABILITA, umožňující vývoj, evoluci.
Variabilita potomstva
Je to nejlepší adaptace na skutečnost, že není možné předvídat, jakým podmínkám bude organismus vystaven v budoucnosti.
Je proto lepší mít velmi různorodé potomstvo, tím se zvýší pravděpodobnost, že alespoň jeden potomek bude schopen přežít případnou změnu.
Nevadí, že se stejnou pravděpodobností vznikají i potomci s nevýhodnými vlastnostmi
Další výhody sexuální reprodukce
Sexuální reprodukce podstatně zrychluje fixaci výhodných mutací v populaci. Při vegetativním rozmnožování mezi sebou mutace v jednotlivých klonech soupeří a těžko se jich uplatní více najednou
Recesivní letální mutace se v asexuální populaci šíří, v sexuální populaci se udržují na nízké frekvenci.
Nově vzniklý gen se dostane do populace v mnoha různých spojeních
Proč jsou organismy diploidní?
Na druhé sadě chromosomů se mohou hromadit mutace – balancovaný polymorfismus
Heterozygotní organismy mají výhodu v tom, že mutovaný gen může být ve vzácných případech výhodný. Potom se velmi rychle šíří v populaci.
Crossing over může dostat oba mutované geny na jeden chromosom – vzniká tandem – evoluční výhoda a rychle se šíří v populaci.
Sexuální reprodukční cyklus
Haploid – fúze gamet – diploid – meiosa (rekombinace) – haploid
Přitom se vytváří nové kombinace genů.—převaha diploidní fáze je nějak evolučně výhodnější, Při duplikaci genu je možné mít v tandemu gen normální a mutovaný. Pokud je to výhodné, rychle se tato kombinace v populaci rozšíří.
Meioza – redukční dělení
Vznikají haploidní buňky = gamety, Dvě následná dělení, mezi nimiž nenastává DNA replikace. V meioze se homologií chromosomy vyhledají a spojí se – vytvoří se bivalent
Rozdílné chování kinetochorů a chromatid v I. A II. Anafázi. Průběh závislý na pohlaví. Vznikají velmi rozdílné dceřiné buňky (gamety) – náhodná segregace rodičovských chromosomů do gamet, vznik nových kombinací alel genetickou rekombinací při crossing overu
Výrazně odlišná a dlouhá profáze I. …. + další charakteristiky meiozy (spíše patří ale do jiné otázky)
Oplození
- oplození je splynutí dvou gamet s haploidními jádry v zygotu, kde obě haploidní jádra
splývají v jádro diploidní
- je to náhodný jev, kterékoliv vajíčko může být se stejnou pravděpodobností oplozeno
kteroukoliv spermií
- oplození: dva jedinci 1 druhu
dva jedinci 2 příbuzných druhů (osel a kůň, pes a vlk,..)
→ mezi druhovými jedinci (kvůli rozlišnosti svých chromozómových sad) jsou
neplodní
Průběh oplození
- 2 haploidní gamety → 2n zygota
- vajíčka a spermie mnohobuněčných živočichů jsou nadány schopností vzájemného
splynutí zpravidla jen v rámci téhož druhu a jsou chráněny před možností fúze
s gametami jiných druhů
- u vajíčka je to zajištěno přítomností speciální vrstvy vně od plazmatické membrány -
zona pellucida - je propustná pouze pro spermie svého druhu
- u spermií je tato specifita podmíněna jejich kapacitací - dochází ke změnám v lipidové
a glykoproteinové výbavě plazmatické membrány spermie, ke zvýšení metabolismu a
pohyblivosti → spermie proniká
- zona pellucida savčích vajíček je složena ze tří glykoproteinů - ZP1,2,3
- ZP2, ZP3 tvoří filamenta a ZP1 je příčně provazuje do třírozměrné sítě
- ZP3 - receptor pro vazbu spermie na zonu pellucidu - akrosomální reakce
- po proniknutí spermie do vajíčka je potřebné enzymatické narušení zony pellucidy,
které se uskutečňuje hydrolytickými enzymy (proteázy, hyaluronidáza) uvolněnými
z akrosomálního váčku v akrální části hlavičky spermie
- dojde k fúzi plazmatické membrány hlavičky spermie a vajíčka
- jádro spermie proniká do vajíčka → zygota
- vajíčko je chráněno proti polyspermii (vniknutí většího počtu spermií)
dva mechanismy:
1. primární blok
- rychlá depolarizace plazmatické membrány vajíčka po fúzi s první spermií → „brzký
návrat“
2. sekundární blok polyspermie - kortikální reakce
- zvýší se koncentrace Ca++ → aktivace exocytóza kortikálních granul do zony pellucidy,
kde dochází k modifikaci ZP3 a částečné degradaci ZP2 → celková molekulární
přestavba zony pellucidy v oplozovací membránu - pro další spermie nepropustná
- fúze membrán → vnik hlavičky s jádrem do vajíčka → zygota
- u savců jádra obou gamet (prvojádra) nesplývají bezprostředně po oplození - ale až po
rozpadu jaderných obalů před první mitózou
- spermie u savců dodává kromě DNA centriol, vajíčko má pouze centrosom
- ke splynutí obou genomů (amfimixe) dochází až během první mitózy, kdy chromozomy
obou gamet jsou zapojeny do jednoho společného mitotického vřeténka
- vytvoření zygoty → aktivace vývoje, zvýšení proteosyntézy, rýhování vajíčka (zygoty)
Žádné komentáře:
Okomentovat