Rozmožování a vývin mnohobuněčných organismů

Rozmožování a vývin mnohobuněčných organismů

  • nepohlavně se rozmnožují pouze někteří živočichové, ale pohlavně se můžou rozmnožovat všichni
  • při pohl. rozmnož. se nový jedinec vyvíjí z jednobuň. stádia, kt. se dělením + diferenciací a specializací buněk  mění na stádium mnohobuněčné

Děje pohl. rozmnožování, vývinu jedince a období jako života můžeme rozdělit na několik etap

Etapy:

  1. vznik pohlavních buněk
  2. oplození
  3. zárodečný vývin
  4. růst a dosažení pohl. zralosti
  5. stárnutí
  6. smrt

Nepohlavní rozmnožování

  • vzniká dceřiný jedinec z tělních buněk rodičovského organismu (z diploidních buněk se vyvíjí mitózou , mají úplnou sadu genetických informací jako rodič)
  • probíhá jako dělení nebo pučení

Dělení:

– spojeno se schopností nahrazovat ztracené části těla, tzn. spojeno s regenerací

  • probíhá 2 způsoby:

1) rodičovský jedinec se rozpadne na několik části a z každé části * nový jedinec

  • např. kroužkovci

2) na těle rodičovského organismu se odškrtí a později oddělí dceřiný jedinec->dorůstají

  • např. polypové stádium u medúz
  • u některých zvláštní způsob dělení : polyembryonie

-> dochází k dělení pohlavně * zárodků, např. u parazitických lumčíků

Pučení:

  • na mateřském organismu * pupen – z této skupiny buněk, kt. vypučí na těle rodič. organismu se vyvíjí dceřinný jedinec
  • buď na mateřském org. zůstane nebo se oddělí
  • např. nezmaři, živočiš. houby
  • pokud se neoddělují -> * trvalých kolonií
  • rozšířenější než dělení

Pohlavní rozmnožování

  • předpokladem je * gamet v těle rodič. org.
  • rozlišujeme 2 typy gamet:  samčí – spermie (haploidní)

samičí – vajíčka (haploidní)

  • splynutí -> oplození -> * zygota ( oplozené vajíčko)
  • zygota diploidní
  • při pohl. rozmn. jedinec získává dědičné geny od obou rodičů
  • gamety * v pohlavních žlázách = gonády

-> spermie ve varlatech

-> vajíčka ve vaječnících

  • jestliže živočich má jen 1pohl. orgán jednoho druhu = gonochorista
  • gonochorista s 1 varletem = samec
  • gonochorista s 1 vaječníkem = samice
  • např. členovci, hlavonožci, obratlovci
  • jestliže živočich má oba typy gonád = hermafrodit (má menší šanci najít partnera)
  • např. žížala, tasemnice, hlemýžď, plži
  • u org., kteří se pohybují pomalu -> menší hustota jedinců
  • stejně se oplozují s jedinci dalšími, ale většinou neoplozují svá vajíčka
  • samooplození (vzácné) je charakteristické pro tasemnici (parazitismus neumožňuje vyhledat partnera)
  • přítomnost gonád považujeme jako primární znak
  • pohl.orgány produkují pohl. hormony  a ty ovlivňují tvorbu sekundárních znaků (odlišují samečka od samičky)
  • pohlavní dimorfismus (dvojtvárnost)= na první pohled rozlišujeme samečka od samičky

Vývoj pohlavních buněk

= gametogeneze

  • u nejjednodušších a fylogeneticky nejstarších mn. živ. * pohlavní buňky z nespecializovaných buněk tkání -> spermie, vajíčka i tělní (somatická buňka)
  • u vyšších mn.ž. * pohl. buňky ze specializovaných buněk (prapohlavní buňky), k odlišení od tkáňových buněk dochází už v průběhu dělení oplozeného vajíčka
  • v průběhu zárodečného vývoje dochází k aktivnímu průniku do pohl. žláz
  • z nich * pohl. buňky, ne žádné jiné (ne somatické)
  • na počátku gametogeneze mají buňky diploidní sadu chromozomů

Gametogeneze má 3 fáze:

Na počátku mají buňky diploidní sadu chromozomů!

  • rozmnožovací

– dochází ke zmnožení buněk mitotickým dělením

  • růstová

– buňky rostou, ukládají se v nich zásobní látky a ke konci bývá zahájena jejich meióza

– během meiózy probíhají 2 buněčná dělení po sobě

  • zrací

– dokončena meióza a výsledkem jsou zralé haploidní pohl. buňky

Jestliže dopadne celá gametogeneze = mn. ž. dosáhl své pohl. zralosti a může se rozmnožovat!

Vývoj samčích pohlavních buněk = spermatogeneze

  • probíhá ve varleti
  • prapohlavní buňky se mění ve spermatogonie (výchozí buňky pro spermatogenezi)
  • spermatogonie se mitoticky dělí a jejich počet zmnoží a mění se v diploidní primární spermatocyty (spermatocyty I. řádu)
  • každého spermatocytu I. řádu * po prvním meotickém dělení  * 2 haploidní sekundární spermatocyty (spermatocyty II.řádu) a po 2. meiotickém dělení * 4 spermatidy a ty se mění ve 4 zralé spermie
  • spermie mohou mít měňavkovitý, nitkovitý, bičíkovitý tvar

STAVBA SPERMIE

– hlavička, krček, bičík (pohyb spermie)

  • hlavička

– je v ní jádro (nese dědičnou informaci) sperm. buňky a hydrolytické enzymy (aby se spermie mohla dostat do vajíčka)

  • krček

– báze bičíku a je vyztužen mitochondriemi (zajišťují chemickou energii pro pohyb bičíku)

Vývoj samičích pohlavních buněk = OOGENEZE

  • probíhá ve vaječníku
  • nejdříve se prapohlavní buňky mění v oogonie, poté dochází k 1. meiotickému dělení a vytváří se primární oocyty (ještě diploidními buňkami)->růst, syntéza DNA,RNA
  • a na konci * sekundární oocyt a jedna pólová buňka (haploidní)->také se dělí ->2.pol.buňky
  • následuje 2.meiotické dělení ze sekundárního oocytu * 1 zralé vajíčko (ootida) a 3 pólové buňky
  • výsledkem je vznik 1 vaječné buňky a 3 buněk pólových

Vaječná buňka:    

  • kulovitý nebo oválný tvar
  • velká
  • buňka může obsahovat rezervní látky – množství závisí na druhu = žloutek
  • velké množství žloutku mají ptačí vajíčka, rybí, hmyzí
  • savčí mají malé množství (žádné)

– vajíčko je kryto vaječnými obaly, některé * až po oplození vajíčka ve vejcovodech

– několik obalů má ptačí vajíčko

 Vývoj pohl buněk mohou ovlivňovat určité vlivy:

Vnější

  • teplota prostředí
  • délka slunečního dne

Vnitřní

  • nemoce
  • věk
  • gonádotropní hormony( pohlavní , předního laloku hypofýzy)

OPLOZENÍ A PÁŘENÍ

oplození = vniknutí spermie do vajíčka

  • u živ. organismů souvisí se sexuálním chováním rodičovských organismů -> páření
  • páření může probíhat několika způsoby, např. u ryb dochází k vypuštění pohl.buněk do vody -> oplození mimo tělo samičky´=  vnější oplození (tření)
  • např. u suchozemských i vodních živočichů jeden pohl. partner zavádí pohl. buňky do pohl. cest samice, k oplození tedy dochází uvnitř samičky = vnitřní oplození (kopulace)
  • spermie se aktivně pohybují ke zralému vajíčku
  • vajíčko do okolí vypuzuje produkty metabolismu a tím ho spermie může najít
  • spermie se zachytí na povrchu vajíčka a z hlavičky se vyloučí hydrolytické enzymy, kt. naruší vaječné obaly a umožní vniknutí spermie do vajíčka
  • jakmile spermie vnikne do vajíčka, tak proběhne několik reakcí, kt. zabrání vniknutí další spermie
  • jádro spermie splyne s jádrem vajíčka a * zygota
  • jakmile * zygota, začíná vývoj dceřiného jedince
  • u org., kt. jsou odděleného pohlaví, kde je pohlaví řízeno pohlavními chromozomy, tak při * zygoty je určeno pohlaví

– zvláštní způsob rozmnožování – PARTENOGENEZE

  • u pakobylek, mšic
  • dochází k vývoji neoplozeného vajíčka, * partenogenetická generace -> tvoří ji jedinci jen jednoho pohlaví (většinou samičky střídány)
  • tyto generace mohou být nahrazeny normálními generacemi, kt. normálně kopulují a rozmnožují se pohlavně (např. mšice)

ZÁRODEČNÝ VÝVIN (embryogeneze)

– od * zygoty po vylíhnutí nového jedince nebo narození

– zahrnuje:

  • rýhování vajíčka (mění se v mnohobuněčné stádium)
  • tvorba zárodečných listů
  • diferenciace jejich buněk do tkání
  • tvorba orgánů
  • tvorba buněčného tvaru zárodku

-> zakódováno v dědičné informaci

Rýhování vajíčka = blastogeneze

  • dochází k řetězci mitotických dělení
  • způsob rýhování vajíčka záleží na množství žloutku
  • u těch, kt. nemají žloutek, nebo jen málo -> totální rýhování (u živ. hub, žahavců, kroužkovců, měkkýšů, ostnokožců, savců)
  • u vajíček, kt. obsahují velké množství žloutku -> částečné (parciální) rýhování – rýhuje se pouze část cytoplasmy nikoli žloutek (např. vajíčka hmyzu, ryb, plazů a ptáků)
  • u ptáků, ryb a plazů p. rýhování probíhá z animálního pólu
  • z oplozeného vajíčka * stádium mnohobuněčné -> MORULA -> z té * BLASTULA (dutá koule), uvnitř blastuly se vytvořila dutina -> prvotní tělní dutina BLASTOCOEL – je ohraničen masou buněk (blastoderm) -> GASTRULA – vícevrstevné zárodečné stádium, kt. *:
  • buňky  blastuly se v té další fázi začínají vchlipovat směrem do dutiny tělní a tím se vytvoří celkem 3 vrstvy buněk = zárodečné listy
  • takovýmto jedincům říkáme : Triblastica (3 zár. listy)

Diblastica (2 zár. listy)

Zárodečné listy:

  1. vnější (ektoderm)
  2. vnitřní (entoderm)
  3. střední (mezoderm)
  • mohou se vytvářet zároveň nebo postupně
  • entoderm vystýlá budoucí trávící dutinu (prvostřevo)
  • dutina prvostřeva je spojena s vnějším prostředím otvorem (prvoústa – blastoporus)
  • další vývoj prvoúst může mít dvojí charakter:
  • buď se stávají definitivním ústním otvorem dospělého jedince ( = prvoústí)
  • od živ. hub po členovce
  • prvoústa zanikají, postupně se uzavírají buňkami a definitivní ústa se vytváří na opačné straně těla (=druhoústa)
  • ostnokožci, polostrunatci, strunatci

– závěrečné stádium rýhování = neurulace:

  • dochází k vchlípení části ektodermu a z toho se vytváří základ nové nervové soustavy
  • někdy se gastrula v tomto období nazývá neurula
  • u prvoústých – základ nervové soustavy se tvoří na břišní straně zárodku
  • u druhoústých – na hřbetní straně těla zárodku

Stádiem neuruly jsou zahájeny děje směřující k tvorbě orgánů a vzniku orgán. soustav

ORGANOGENEZE

– začíná diferenciací a specializací buněk do tkání -> dávají jim základ-> rozvíjí se orgánové základy

– z každého zárodečného listu * něco jiného

  • z ektodermu * pokožka a její deriváty, nervová soustava, vzdušnice, výstelka zač. a konce tráv. trubice
  • z entodermu * zbývající výstelka tráv. trubice, trávící žlázy, plíce obratlovců, štítná žláza, příštitná tělíska a brzlík
  • z mezodermu * svalová tkáň, vnitřní kostra obratlovců, pohlavní žlázy a jejich vývody, srdce, cévy, krev, tělní tekutiny, výstelka druhotné dutiny tělní

– končí narozením jedince

POSTEMBRYONÁLNÍ VÝVIN

– začíná vylíhnutím nebo narozením jedince

období:

  • do dosažení pohl. zralosti
  • aktivní reprodukční období dospělého živočicha
  • stárnutí a smrt

– pohl. dospělosti mohou živočichové dosáhnout 2 způsoby:

  1. nepřímý vývoj

– charakteristické pro živočichy, kde se z vajíčka vylíhne larva a bývá označena jako aktivní stádium, bývá dravá a vytváří si energetické zásoby

->dále prochází metamorfózou -> * dospělý jedinec

– u živočichů s málo rezervními látkami a zárodečný vývin je krátký

= hmyz, korýši, žahavci, mlži, někteří ploštěnci, obojživelníci, mnohoštětinatci, houby, ostnokožci

b)   přímý vývoj

  • char. pro ž. s dostatečným přísunem zásobních látek anebo je zárodek vyživován z těla matky
  • vylíhlý nebo narozený jedinec se podobá dospělé formě
  • další podmínkou pro dosažení pohl. zralosti je, aby proběhla poslední fáze gametogeneze, kdy proběhne poslední zrací fáze
  • tvorbu sekundárních pohlavních znaků způsobují pohlavní hormony, jejichž produkce se zvyšuje -> následuje období REPRODUKČNÍ A AKTIVNÍ (dosažení pohlavní dospělosti je zahájeno)
  • se zárodečným a postembryonálním vývojem souvisí růst-> řízen genetickou informací je většinou ohraničený
  • růst je ukončen dosažením pohlavní dospělosti , ale existují vyjímky např. u ryb
  • velikost každého živočicha je různý,
  • nejmenší -> vířníci (mikroskopické rozměry)  x   největší -> plejtvák obecný
  • růst je realizací genetického programu, který je uvnitř živočicha a ovládá jak a kdy růst
  • délka života je časově omezená, podmíněna geneticky
  • nejkratší doba ž. – korýši , plankton  x    nejdelší doba života – želva (až 2OOlet)

STÁRNUTÍ A SMRT

  • v průběhu dochází k nevratným změnám v org. a odumírají specializované buňky
  • ukládání pigmentů do buněk
  • degradace tukové tkáně
  • provázeno ztrátou vody, ukládají se v nich anorganické látky a látky odpadového charakteru
  • ubývá bílkovin (elastin, kolagen) a v důsledku toho tkáně ztrácejí pružnost
  • klesá hladina hormonu a klesá obranyschopnost, snižuje se funkce orgánů a tkání
  • na proces stárnutí má vliv také prostředí
  • pokud dojde k selhání některé ze životních funkcí-> smrt
  • v důsledku těchto nevratných změn dojde k zablokování funkcí buněk