Одна из самых удивительных загадок природы состоит в том, что в результате слияния при оплодотворении двух простых клеток, в которых нет никаких зачатков зародышей органов и признаков будущего организма, образуется зигота, воспроизводящая сложно организованную особь нового поколения.
Сигналом для начала деления воспроизводящей клетки и развития нового организма служит проникновение в яйцеклетку сперматозоида (спермия у растений) или действие какого-либо внешнего фактора, чаще всего наступление определенной температуры. В результате большого числа последовательно проходящих митотических делений воспроизводящей клетки совершаются превращения, приводящие к дифференциации тканей зародыша и воспроизведению в строгой последовательности органов, признаков и свойств организма.
Жизненный цикл покрытосеменного растения осуществляется в процессе формирования и развития органов, то есть органогенеза, когда последовательно реализуется наследственная информация, запрограммированная в генотипе организма. Основные этапы органогенеза следующие: развитие зародыша, формирование семени, развитие почки, затем листа, корня, стебля и репродуктивных органов
Как реализуется генетическая информация
Индивидуальное развитие, или онтогенез — следствие и отражение длительного исторического процесса взаимосвязи организма с внешней средой. Этот процесс закрепляется в генотипе организма. Индивидуальное развитие начинается с оплодотворенной яйцеклетки и продолжается до смерти организма. Оно осуществляется на основе генотипа в определенных условиях внешней среды. В онтогенезе происходит дифференциация соматических тканей, при этом клетки претерпевают изменения, однородность их ядра и хромосом в большинстве случаев утрачивается.
Зигота содержит «записанную» в структуре молекул ДНК программу развития будущего организма. Развивающиеся из нее дочерние клетки получают информацию, которая позволяет им во взаимодействии с условиями внешней среды вырасти в заранее предопределенный организм. Например, в одинаковых условиях выращивания ржи и пшеницы будет реализоваться наследственность, присущая этим двум родам растений. В любых условиях, если они не вызывают гибели организма, зигота пшеницы развивается в растение пшеницы, а оплодотворенная яйцеклетка ржи дает рожь.
Однако признаки, свойственные данному виду или сорту растений, в процессе онтогенеза под влиянием различных внешних условий могут сильно изменяться, но наследование этих признаков невозможно, так как все они исчезают вместе со смертью организма.
В каждом новом поколении признаки развиваются заново на основе передачи наследственных молекулярных структур — генов. Новые признаки и свойства возникают у организмов лишь в результате изменения генетического материала воспроизводящих клеток.
Онтогенез, несмотря на его целостность, складывается из последовательно проходящих морфологических и физиологических процессов, выражающихся в изменении характера роста, биохимических, физиологических превращений и дифференциации тканей и органов.
Генетический контроль индивидуального развития
И. В. Мичурин один из первых обратил внимание на то, что растения проходят в своем развитии ряд различных этапов. Это свойство онтогенеза он успешно использовал для разработки метода воспитания гибридов многолетних плодовых растений в течение их индивидуального развития. Таким путем ему удавалось, используя сложную гибридную природу сеянцев плодовых растений, придавать им нужные хозяйственно ценные свойства.
Овладение процессом управления индивидуальным развитием организмов — одна из важнейших задач генетики. Для успешного ее решения необходимо изучение норм реакции и характера действия различных факторов среды на реализацию наследственной основы определенных генотипов, что позволит вскрыть новые возможности значительного повышения урожайности растений.
Дополнительные материалы по теме
- Организм и среда индивидуального развития животных
- Генетические основы иммунитета
- Генетические основы дифференцировки
- Движущие силы индивидуального развития
- Управление онтогенетическим формообразованием и физиологией индивидуального развития. Работы Т. Д. Лысенко
- Характеристика основных этапов индивидуального развития
- Нейросекреторные и гормональные факторы индивидуального развития колорадского жука
- Основные направления, методы и генетические основы селекции шпината
- Генетические основы селекции гороха
- Основы анатомии и физиологии сельскохозяйственных животных
Источник: www.activestudy.info
Основные этапы онтогенеза
Процесс последовательного образования из зиготы зародыша и формирование органов с определёнными признаками и свойствами называется индивидуальным развитием или онтогенезом. В основе индивидуального развития многоклеточных организмов лежит митотическое деление клеток. Индивидуальное развитие (онтогенез) является следствием и отражением длительного исторического процесса взаимосвязи организма с внешней средой. Этот процесс отбора закрепляется в генотипе организма.
В процессе онтогенеза происходит дифференциация клеток саматических тканей, при этом претерпевают изменения и теряют в большинстве случаев однородность их ядра и хромосомы. Онтогенез, несмотря на его целостность, складывается из последовательно проходящих морфологических и физиологических процессов.
Онтогенез (от слова ontos – существо, genesis – происхождение) процесс индивидуального развития организма от оплодотворённой яйцеклетки до его естественной смерти. Сигналом для начала деления воспроизводящей клетки и развития нового организма служит проникновение в яйцеклетку сперматозоида (спермия у растений) или действие какого – либо внешнего фактора. Но известны случаи, когда такого сигнала до начала развития яйцеклетки не требуется. Некоторые виды ящериц размножаются партеногенетически, без какого – либо участия мужских гамет. Среди тлей есть виды с чередующимся половым и бесполым способом размножения: летом потомство развивается из неоплодотворённых яиц, весной и осенью у тех же насекомых яйца оплодотворяются самцами.
Онтогенез высших растений, в том числе древесных, представлен гаплофазой и диплофазой. Продолжительность этих фаз у разных видов неодинакова. Например, у сосны обыкновенной от мейоза и образования макроспор до оплодотворения и образования зиготы (гаплофаза) проходит 11 – 13 месяцев, у осины около 1 месяца.
Диплофаза, т.е. период от образования зиготы до естественной смерти дерева охватывает у тех же и многих других видов десятки и сотни лет (известны отдельные деревья дуба старше 1000 лет).
Онтогенез растений складывается из качественно различных этапов.
Развитие любого организма можно разделить на четыре последовательно проходящих периода.
1. Эмбриональное развитие. В этот период из оплодотворенной яйцеклетки возникает зародыш, а затем молодая способная к самостоятельной жизни особь. Развитие нового организма начинается с момента оплодотворения.
При этом ядро яйцеклетки сливается с ядром сперматозоида, материнские и отцовские хромосомы объединяются в одном общем ядре и создается новый генотип, на основе реализации которого происходит всё дальнейшее развитие организма. Оплодотворенная яйцеклетка сначала делится на две клетки, а затем последовательно на 4, 8, 16 и т.д. клеток.
2. Постэмбриональное развитие. Этот период продолжается от рождения организма до наступления у него половой зрелости.
3. Зрелость и размножение – от начала плодоношения до старости.
4. Старость. Этот последний период заканчивается смертью организма.
Следует отметить, что выделяемые этапы качественно и количественно отличаются друг от друга.
На каждом этапе растение, имеет специфический набор признаков и определённые функциональные различия.
Жизненный цикл покрытосеменного развития осуществляется в процессе формирования и развития органов, т.е. органогенеза, когда последовательно реализуется наследственная информация, запрограммированная в генотипе растения. Основные этапы органогенеза следующие: развитие зародыша, формирование семени, развитие почки, затем листа, корня, стебля и репродуктивных органов.
Изменение гена или его проявления характеризует онтогенетическую изменчивость.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Генетические основы онтогенеза
6.1. Онтогенез -как реализация генетической информации в ходе индивидуального развития в определенных условиях внешней и внутренней среды.
6.2. Детерминация. Дифференциация. Первичная дифференцировка цитоплазмы. Стабильность генетического материала в ходе индивидуального развития.
6.3. Тотипотентность ядра соматической клетки, ее экспериментальное доказательство.
6.4. Дифференциальная активность генов в онтогенезе. Ведущая роль ядра в формировании признаков организма (Б.Л. Астауров). Дискретность онтогенеза.
Влияние воздействия факторов внешней среды на процесс онтогенеза. Тератогенез, морфозы, фенокопии.
6.1 Онтогенез -как реализация генетической информации в ходе индивидуального развития в определенных условиях внешней и внутренней среды.
Особенности развития и роста организма.
Согласнотеории системогенеза, разработанной академиком П.К. Анохиным, развитие организма – это становление его функциональных систем, а рост организма – это соподчинённая функция функциональных систем.
Общебиологический смысл роста состоит в достижении организмом размеров, способных обеспечить репродукцию, т.е. это свойственный всем живым организмам динамический, программированный прцесс пропорционального увеличения длины и массы тела, в основном завершающийся с настуилением половой зрелости.
Конечная цель роста у человека (как вида – Homo sapiens) заключается винтелектуальном и социальном совершенстве. Однако законы развития социальной сферы непосредственно не подчинены законам биологической эволюции, и социальное развитие человека реализуется через воспитание и образование. Вместе сэтим у человека генетически детерминированы такие интелектуальные характеристики,как: приобретение знаний и навыков, ориентация в обстановке, абстрактное мышление, анализ и синтез явлений, переключение внимания и памяти и некоторые другие( Н.П. Дубинин, Ю.Г.Шевченко, 1979; Д.Н. крылов и соавт., 1979).
Регуляция процессов развития и роста обеспечивается взаимодействием генных, гормональных, иммунологических и метаболических влияний, реакций рецепторов тканей и органов на действие гормонов, нейромедиаторов и других веществ, а также адекватным питанием растущего организма. Генная регуляция осуществляется на всех этапах индивидуального развития — онтогенеза. Она складывается из аддитивных (суммарных) влияний главных (доминирующих) генов и генотипической среды, а также действия факторов окружающей среды.
Если с генетических позиций рассматривать оплодотварённую яйцеклетку человека, то именно в её геноме закодирована полная наследственная программа развития,воспроизводство которой обеспечивает весь индивидуальный жизненный цикл организма.
В ходе онтогенеза происходит не только реализация программы развития, но и осуществляется включение и выключение генов, контролирующих последственную смену этапов и периодов развития, т.е. воспроизводится генетическая память последственного изменения признаков организма.
Известны следующие основанные на генных влияниях фундаментальные закономерности развития и роста.
Во-первых, центральная догма малекулярной биологии: «один ген – одна полипептидная цепь». Формула этой догмы была открыта в 1941г.Дж. Бидлом и Э. Тейтемом. Она объясняет молекулярно-генетические особенности формирования отдельных морфологических признаков и фенотипа организма в целом на основе биосинтеза белка.
Во-вторых, несовпадение во времени фазы максимальной интенсивности деления клеток и фазы их дифференцировки. В основе этого лежит закон пргрессивного дифференцирования, согласно которому «относительная масса недифференцированных тканей в организме уменьшается обратно пропорционально возрасту» (И.И. Шмальгаузен, 1931г). Данный закон объясняет также тенденцию взаимосвязи клеточной пролиферации и клеточной дифференцировки.
В-третьих, способность организма стабилизировать процесс своего развития и возвращаться к заданной прграмме в тех случаях, когда «траектория» роста нарушается под влиянием болезней или факторов окружающей среды, если действие неблагоприятных факторов прекращается (М. Уоддинтон,1957). Эта способность была названа гомеорезом (канализирование роста) в отличии от гомеостаза (постоянство внутренней среды организма и независимость процессов жизнедеятельности организма от колебаний внешней среды). Тем самым было показано, что гомеостаз тесно связан с реализацией наследственной программы развития.
Похожие материалы
- Генетика: Методические указания к пратическим занятиям
- Цитологические основы наследственности
- Избранные лекции по дисциплине «Генетика»
Источник: vunivere.ru