Rozmnožování a vývoj mnohobuněčných živočichů

Prírodné vedy » Biológia

Autor: primak
Typ práce: Referát
Dátum: 28.07.2011
Jazyk: Čeština
Rozsah: 2 332 slov
Počet zobrazení: 5 325
Tlačení: 520
Uložení: 537
Rozmnožování a vývoj mnohobuněčných živočichů
· ontogeneze: vývoj jedince
· fylogeneze: vývoj druhu
· vývojová biologie je obor zabývající se studiem životního cyklu jedince
· životní cyklus zahrnuje tři etapy
1.  emryogeneze: embryonální vývoj, oplození a vývoj zárodku
2.  organogeneze: vznik a vývoj orgánů
3.  morfogeneze: ustavení trojrozměrného uspořádání těla (vývoj končetin, atd.)
-  v postembryonálním vývoji jedinec pohlavně dospívá a vytváří pohlavní buňky, v dalším období vytváří potomstvo a následně stárne a umírá
-  u mnoha skupin živočichů, kde není dostatečná žloutková rezerva na úplný vývoj nebo není zajištěna výživa zárodku přímo matkou (např. placenta), musí být vloženo stádium larvy, které doplní nezbytné zdroje a které se metamorfózou změní na dospělce (imago)
-  dělíme vývoj na přímý a nepřímý (ten ještě na vývoj s proměnou dokonalou nebo nedokonalou, viz. hmyz)
· rozmnožování (reprodukce) je vytváření kopií vlastního těla, je to jedinečná schopnost živých organismů nevyskytující se u žádné jiné přírodniny
· děje se tak na základě vlastního genetického programu a metabolických schopností shromažďovat potřebné materiálové zdroje a přeměňovat je na vhodné stavební a funkční komplexy molekul živých těl
· jsou dva typy rozmnožování: nepohlavní a pohlavní
 
Nepohlavní rozmnožování
· asexuální, vegetativní
· základem pro vznik nového jedince je tělní (somatická) buňka, případně skupina tělních buněk pocházející z jednoho rodiče
· velmi podstatné je, že na rozdíl od pohlavního rozmnožování je základem nepohlavního mitotické dělení
· probíhá spíše u skupin s velkou schopností regenerace (kroužkovci – žížala hnojní, pijavka lékařská)
· může se tak dít
dělením buněk, jak je to u jednobuněčných organismů (prvoků)
•  mateřský jedinec se podélně nebo příčně dělí a ztrácí při dělení svoji individualitu, chybějící orgány a části těla je nutné nahradit
•  příkladem je příčné dělení medúzovců (postupné odškrcování)
rozpadem mnohobuněčného jedince s následnou regenerací chybějících částí těla
-  vytvářením vegetativních pupenů obsahujících tělní tekutiny ve vhodném obalu pro transport (např. gemule hub, statoblasty mechovek slouží rozmnožování a zároveň šíření přisedle žijících forem)
pučením a oddělením potomka z mateřského těla (pupeny u nezmara, strobilace u medúzovců)
•  mateřský organismus si zachová svou celistvost a nový jedinec se vyvíjí jen z malé skupiny buněk jeho těla
•  pupeny mohou vznikat na libovolných místech těla, nebo na zvláštních, k tomu účelu vyvinutých výrůstcích
•  příkladem jsou pláštěnci (podkmen strunatců) nebo žahavci
· nepohlavní rozmnožování je rychlé a je možné buď u jednoduše stavěných organismů (žahavci, ploštenci) nebo rozdělením vývojových stádií
· extrémním případem nepohlavního rozmnožování je tzv. polyemryonie (existuje i u lidí v podobě jednovaječných dvojčat, která vznikají mitotickým dělení vajíčka a vzniklí jedinci mají zcela shodný genotyp)
· schopnost nepohlavního rozmnožování je u živočichů výrazně omezenější než u rostlin – umožňuje včasné obsazení výhodného biotopu
· nepohlavně vzniklé potomstvo má shodnou genetickou informaci (přesnou kopii mateřského organismu) – nevýhodou je možnost omezení životaschopnosti nepříznivou změnou životních podmínek
· jedince vzniklé nepohlavním rozmnožováním nazýváme klony, důležité ale je že stejný genotyp nemusí vždy odpovídat i stejnému fenotypu, proto mohou jednotliví jedinci vypadat navenek jinak
 
Pohlavní rozmnožování
· pro účel pohlavního rozmnožování jsou v těle připravené speciální haploidní pohlavní buňky (gamety), tvořené v procesu gametogeneze (meiózou) v pohlavních žlázách (gonádách)
· meióza je jaderné dělení, při němž se jádro dvakrát dělí a dělení předchází pouze jedna syntetická fáze, v prvém dělení se rozcházejí zdvojené chromatidy sesterských (homologních) chromozomů (redukční dělení) a ve druhém dělení se chromatidy od sebe oddělí (ekvační) – výsledkem jsou čtyři haploidní buňky
· splynutím dvou haploidních gamet vzniká diploidní zygota
· samičí vajíčka vznikají ve vaječníku (ovarium, proces vzniku nazýváme oogeneze) a samčí spermie ve varlatech (testes, proces vzniku nazýváme spermatogeneze)
-  v případě živočichů s odděleným pohlavím (jednopohlavní, gonochoristé) vznikají gamety u dvou odlišných jedinců (samec a samice)
-  u oboupohlavních jedinců (hermafrodité) jsou oba typy pohlavních žláz přítomny současně na jednom jedinci
· kombinace rodičovských genomů při pohlavním rozmnožování je základem variability potomstva, a tím větší odolnosti populace při změně podmínek
· pohlaví jedince se rozlišuje podle pohlavních znaků
prvotní (primární) pohlavní znaky: typ gonády (vaječníky x varlata)
druhotné (sekundární) pohlavní znaky: jsou dány působením pohlavních hormonů z pohlavních žláz na buňky různých tkání (velikost těla, osrstění, zabarvení, parohy, mléčné žlázy, chování)
 
Střídání pohlavní a nepohlavní generace (metageneze)
· oba typy rozmnožování se mohou cyklicky nebo nepravidelně opakovat a střídat podle potřeby a podmínek
· hlavním důvodem metageneze je, že se organismy snaží využít výhod obou typů rozmnožování a potlačit jejich nevýhody
· při zhoršení podmínek (např. snížení teploty, nedostupnost potravy) převáží pohlavní způsob rozmnožování, při zlepšení podmínek tomu bývá naopak
· příkladem mohou být medúzy – střídá se pohlavně vzniklé stádium polypa a z něj nepohlavně odškrcování (strobilací) vytvořené medúzy s pohlavními orgány
 
Vznik pohlavních buněk
· základem celého procesu jsou prapohlavní buňky (primordiální gonocyty), které se mitoticky množí a pak vstupují do meiózy
· u některých nižších bezobratlých se tvoří gamety z nediferencovaných tělních buněk (u nezmara z buněk ležících mezi tělními epitely)
· během vývoje se zpravidla velice záhy diferencují prapohlavní buňky na jiném místě, než leží gonáda, a posléze vcestují do základu gonády, jejich vývojový osud (dle pohlaví) se rozliší zejména podle aktivity specifických genů
· zejména řízeno genem na Y chromobzomu – v jeho přítomnosti zůstávají diferenciace schopné buňky ve dřeni základu gonády pro samčí gamety, není-li přítomen chromozom Y, uplatní se základy vajíček v kůře, a vznikne vaječník
·  oogeneze (vývoj vajíčka)
-  vajíčka vznikají z prapohlavních buněk, které se po migraci probíhající již časně ve vývoji stanou oogoniemi – ty se mitoticky dělí a stávají se po vstupu do meiózy primárními oocyty (u člověka v 7.měsíci nitroděložního vývoje, z původních 2 milionů buněk přetrvá do puberty kolem 40 000 oocytů), které se zastaví u mnoha druhů organismů na mnoho dnů i roků v profází prvého dělení (u ženy do 12-45 dní)
-  během života ženy dozraje přibližně 400 vajíček
-  během této doby oocyt roste, u savců se objemově zvětší až 500 krát (konečná velikost = 100μm) u ptáků je růst mnohem výraznější
-  pomocí endocytózy (proces, kterým buňky absorbují materiál z vnějšího prostředí) a folikulárních buněk (pomocné buňky obalující vajíčko) se v nich hromadí zejména žloutek jako materiálová a energetická rezerva
-  pokračování vývoje (zrání) oocytu je u obratlovců vyvoláno gonadotropními hormony z hypofýzy, které jsou ovlivňovány liberiny z hypotalamu a v buňkách folikulu navodí tvorbu pohlavních hormonů, induktorů procesu zrání
-  vajíčko ukončí první dělení a vznikne sekundární oocyt a haploidní pólové tělísko, sekundární oocyt postoupí většinou do metafáze druhého meiotického dělení, kde setrvá až do oplození (u některých druhů se může okamžik oplození lišit)
-  po oplození oocyt ukončí druhé meiotické dělení, vznikne vajíčko a druhé pólové tělísko, a zahájí se rýhovací dělení a vývoj – pokud není vajíčko oplozené nedokončí se druhé meiotické dělení
-  vajíčka jsou většinou obří buňky s rezervou energetických a látkových zdrojů postačující po určitou dobu vývoje, u plazů a ptáků až do stádia podobného dospělci
-  na vnější straně plazmatické membrány ooctytu obojživelníků nebo ptáků je vajíčko opatřeno někdy i značně pevnou žloutkovou blánou glykoproteinového charakteru, je to produkt vaječné buňky a folikulárních buněk, vajíčko bývá navíc opatřeno vaječnými obaly v podobě rosolovitého obalu (obojživelníci, ryby), nebo u hmyzu chitinovým obalem
-  u savců mluvíme o tzv. zoně pellucidě (glykoproteinový obal vajíčka sloužící k selekci spermií)
-  vůbec největšími jsou vajíčka plazů a ptáků, jsou chráněna velice pevnými terciálními obaly, které zajišťují mechanickou ochranu a zabraňují ztrátám vody a jsou tvořeny ve vejcovodech po oplození vajíčka, není-li přítomen samec, jsou kladena neoplozená vejce
schéma ptačího vejce: středové uložení vaječné buňky (žloutek) s měchýřkovitým jádrem excentricky položeným v blízkosti buněčného povrchu, žloutek je opatřen žloutkovou blánou a obalen bílkem, který je na povrchu kryt papírovou membránou a vápenatou skořápkou (u plazů kožovitý obal), žloutek je v bílku zakotven slizovitými provazci – chalázami
· spermatogeneze (vývoj spermie)
-  zpravidla malá, bičíkem pohyblivá buňka, která má pouze nezbytnou cytoplazmatickou výbavu a je specializovaná na přenos jádra (DNA) do vajíčka
-  tělo se dělí na tři části
•  jádro a akrozomální váček s enzymy na rozrušení povrchu vajíčka
•  centrozom – bičík je zde ovinut jednou nebo několik amitochondriemi, které dodávají energii pro pohyb
•  bičík
-  zatímco vajíčka se tvoří záhy po vývoji a přetrvávají až do použití pohlavní zralosti, samčí zárodečné buňky vznikají po celou dobu pohlavní zralosti
spermatogeneze je obdobný děj jako oogeneze
spermatida jsou téměř pohlavně hotové buňky, vznikající meiotickým dělením, ale nejsou ještě zcela funkční, proces přeměny spermatidy na spermii nazýváme spermatilióza
-  samčí pohlaví savců je heterogametní – z pohlavních chromozomů je ve spermii buď X nebo Y (vajíčka jsou homogametní, vždy obsahují X)
 
Pohlavní cykly
· předávání pohlavních buněk, páření, je pohlavní akt uskutečňující se v době říje (estrus), kdy je samice hormonálně připravena k uvolnění vajíček (ovulace) a vydává o tom chemické (feromony) nebo jiné signály
· je spojeno s druhově typickým chováním – epigamní chování (námluvy, boj nebo jiné pohybové či zvukové projevy) a to zejména u samců
· probíhá pohlavní výběr, děje se tak jednou během sezony (monoestrické organismy) nebo více krát, třeba i v pravidelných cyklech (polyestrické organismy)
· pohlavní cyklus se častěji opakuje u živočichů s krátkou dobou životnosti nebo u domestikovaných zvířat (→ 28 denní cyklus ženy)
· zrání pohlavních buněk obratlovců je řízeno mozkem ovlivňujícím výdej gonadotropních hormonů hypofýzy, jejich vylučování závisí na „vnitřních hodinách“ a na vnějších podmínkách, uvolňování spermií je zpravidla průběžně během roku
· u samic stimulují konečný růst folikulu dva hormony – lutotropin (LH) a folikuly stimulující hormon (FSH), oba pak podněcují výdej steroidních pohlavních hormonů vaječníku (estrogen a progesteron), které vyvolávají uvolnění vajíčka z folikulu (ovulaci)
· u živorodých savců probíhá zbytek pohlavního cyklu obdobně jako u člověka (uhnízdění vajíčka na děložní sliznici – produkce progesteronu žlutým tělískem – v případě oplození vytvoření placenty, v opačném případě uvolnění zbytnělé děložní sliznice (menstruace)
 
Oplození
· vývoj jedince začíná splynutím samčí a samičí haploidní pohlavní buňky, oplozením vajíčka – vzniká tak diploidní buňka zygota, která se následně začne dělit (rýhovat)
vnější (tj. mimo mateřský organismus – vázáno na vodní prostředí)
vnitřní (tj. spermie je vnesena do pohlavního ústrojí samice)
· někdy může docházet k přirozenému vývoji bez oplození vajíčka, tzv. partenogeneze (mšice), vzniklý jedinec je haploidní nebo dojde k diploidizaci splynutím s polovým tělískem
 
Ontogeneze živočichů
· zahrnuje jak prenatální tak postnatální stádia vývoje
 
Zárodečný vývoj (embryogeneze) jedince
· vývoj se uskutečňuje buď ve vajíčku mimo matku (vejcorodost), nebo proběhne z části nebo zcela v těle matky, kde je chráněn nebo i vyživován (živorodost), nový jedinec je z těla matky uvolněn porodem, dalším typem je vejcoživorodost
· embryogeneze je charakterizována
proliferací buněk (dělením, rýhováním zygoty, kdy vznikají z poměrně velké buňky, buňky menší)
•  proliferace: hojné množení, bujení například skupiny buněk
•  rýhováním vajíčka vzniká plný kulovitý útvar zvaný morula, po morule následuje stádium blastuly, které je charakteristické vytvořením vnitřní dutiny (blastocel)
•  tyto embryonální kmenové buňky jsou schopné diferenciace na všechny tkáně
diferenciací (rozlišením) buněk (například na nervové, krevní, pokožkové)
-  přemisťováním buněčných komplexů (prostorové uspořádání organismu, morfogeneze)
•  gastrulace: ve stádiu gastruly dochází z pravidla k ukončení čerpání informací z rezerv maternálního původu a k plnému využití vlastní genetické výbavy
•  v procesu gastrulace dochází k přemisťování buněk, vytváří se trojrozměrné, prostorové uspořádání více vrstevnatého těla
•  výsledkem gastrulace jsou zárodky většinou se třemi zárodečnými listy, jejichž buněčné soubory jsou specifikovány pro formování orgánů těla
•  ektoderm (ektoblast, vnitřní): pokožka a její deriváty, vchlípené exkreční orgány, vzdušnice hmyzu, výstélka obou konců trávicí trubice a neuroektoderm (základ nervové soustavy), část kostry obličeje a dřeň nadledvin
•  mezoderm (mezoblast, střední): kosti, svalové tkáně, škára, exkreční orgány obratlovců, oběhová soustava (srdce a cévy), gonády
•  entoderm (entoblast, vnitřní): výstélka trávicí trubice (kromě koncových částí), žlázy vychlípené z trávicí trubice (játra, slinivka), štítná žláza, příštítná tělíska, brzlík, plíce obratlovců
řízenou smrtí buněk
· zárodek většinou čerpá živiny ze žloutkové rezervy, která je tvořena ve vajíčku ze zdrojů získaných od buněk matky, podle jejich objemnosti se vyvíjí zárodek do různého stupně dokonalosti
-  u živočichů s malým obsahem žloutku je vývoj záhy přerušen a zárodek se mění na larvu (nepřímý vývoj), která potřebné zdroje doplní a promění se na dospělce
-  u plazů a ptáků vystačí žloutek v podstatě na celý vývoj jedince, naopak u savců žloutek téměř není (potomstvo je vyživováno matkou přes placentu)

Regenerace
· schopnost organismu nahradit ztracené části těla růstem nebo přestavbou tkání
· vysokou regenerační schopnost mají zejména hvězdice, ploštenci a žahavci (nezmar), kteří dovedou obnovit kompletní tělo z poměrně malých částí – souvisí to ve velké míře s možností nepohlavního rozmnožování, kdy je rovněž doplněna značná část těla
 
Další fáze vývoje jedince
· růst je zvětšování množství hmoty a velikost organismu, to je možné zvyšováním počtu buněk – tedy jejich dělením, růstem stávajících buněk nebo zvýšenou tvorbou mimobuněčné hmoty (kosti, chrupavky)
-  přibližná velikost organismu je druhově specifická a geneticky určená
-  některé organismy rostou pouze po určitou část života (omezený růst, ptáci nebo savci), jiné dorůstají byť zpomaleně, po celý život (neomezený růst, ryby)
-  z hormonů je stimulátorem růstu těla obratlovců zejména růstový hormon
-  udržení stavby tkání vyžaduje dokonalé řízení buněčného dělení (proliferace), při jejím narušení se buňky nekontrolovatelně množí a vznikají nádory (benigní x maligní)
· stárnutí (senescence) a smrt
-  provázené snižováním výkonnosti a smrtí jedince (součást životního cyklu všech živočichů)
-  délka života je pro daný druh charakteristická a má genetický základ spojený s vlivy způsobu života
-  průběžně jsou poškozovány makromolekuly proteinů a nukleových kyselin (teplota, radikály, záření, aj.), organismy jsou schopny toto poškození napravovat novou syntézou nebo opravnými mechanismy, jejich účinnost může se stárnutím klesat a nahromaděné chyby naruší funkčnost orgánů
-  v mnohobuněčných organismech se trvale množí pouze některé typy buněk (epitely), vysoce diferenciované buňky (svalové, nervové…) přetrvávají zpravidla po celý život, jejich počet se stárnutím snižuje
smrt organismů umožňuje odstranění opotřebovaných jedinců a uvolnění prostoru pro náhradu čerstvými, je to nezbytné pro zachování biologického druhu
-  při renovaci populace pohlavním rozmnožováním se zvyšuje rozmanitost (diverzita), základ pro evoluci živých soustav

Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Vyhľadaj ďalšie študentské práce pre tieto populárne kľúčové slová:

#pohlavni rozmnozovani #LH #mnohobuněčný živočichové #fylogeneze #oocyt


Odporúčame

Prírodné vedy » Biológia

:: KATEGÓRIE – Referáty, ťaháky, maturita:

Vygenerované za 0.022 s.
Zavrieť reklamu