Πληροφορίες

15: Κυτταρική Αναπαραγωγή – Βιολογία

15: Κυτταρική Αναπαραγωγή – Βιολογία


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Αυτό το κεφάλαιο εισάγει δύο τύπους κυτταρικών διαιρέσεων. Τα λάθη στη διαίρεση μπορεί να οδηγήσουν σε ασθένειες, όπως η λευχαιμία.

  • 15.1: Μελέτη περίπτωσης- Γενετικές ομοιότητες και διαφορές
    Αυτό εισάγει την έννοια της μίτωσης και της μείωσης με τη μορφή μιας μελέτης περίπτωσης λευχαιμίας.
  • 15.2: Κυτταρικός κύκλος και κυτταρική διαίρεση
    Η κυτταρική διαίρεση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα κύτταρο, που ονομάζεται γονικό κύτταρο, διαιρείται για να σχηματίσει δύο νέα κύτταρα, τα οποία αναφέρονται ως θυγατρικά κύτταρα. Το πώς συμβαίνει αυτό εξαρτάται από το αν το κύτταρο είναι προκαρυωτικό ή ευκαρυωτικό. Η κυτταρική διαίρεση είναι απλούστερη στα προκαρυωτικά από τα ευκαρυωτικά επειδή τα ίδια τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι απλούστερα. Τα προκαρυωτικά κύτταρα έχουν ένα μόνο κυκλικό χρωμόσωμα, χωρίς πυρήνα και λίγα άλλα οργανίδια. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα, αντίθετα, έχουν πολλαπλά χρωμοσώματα που περιέχονται σε έναν πυρήνα.
  • 15.3: Μιτωτική Φάση - Μίτωση και Κυτοκίνηση
    Η διαδικασία κατά την οποία ο πυρήνας ενός ευκαρυωτικού κυττάρου διαιρείται ονομάζεται μίτωση. Κατά τη μίτωση, οι δύο αδελφές χρωματίδες που αποτελούν κάθε χρωμόσωμα διαχωρίζονται το ένα από το άλλο και μετακινούνται σε αντίθετους πόλους του κυττάρου. Αυτό φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η μίτωση συμβαίνει στην πραγματικότητα σε τέσσερις φάσεις: προφάση, μεταφάση, αναφάση και τελοφάση.
  • 15.4: Πρωτεϊνοσύνθεση
    Το DNA σας, ή το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, περιέχει τα γονίδια που καθορίζουν ποιος είστε. Πώς μπορεί αυτό το οργανικό μόριο να ελέγξει τα χαρακτηριστικά σας; Το DNA περιέχει οδηγίες για όλες τις πρωτεΐνες που παράγει το σώμα σας. Οι πρωτεΐνες, με τη σειρά τους, καθορίζουν τη δομή και τη λειτουργία όλων των κυττάρων σας. Τι καθορίζει τη δομή μιας πρωτεΐνης; Ξεκινά με την αλληλουχία των αμινοξέων που συνθέτουν την πρωτεΐνη. Οι οδηγίες για την παραγωγή πρωτεϊνών με τη σωστή σειρά αμινοξέων κωδικοποιούνται στο DNA.
  • 15.5: Γενετικός κώδικας
    Ο γενετικός κώδικας αποτελείται από την αλληλουχία βάσεων αζώτου σε μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα DNA ή RNA. Οι βάσεις είναι αδενίνη (Α), κυτοσίνη (C), γουανίνη (G) και θυμίνη (Τ) (ή ουρακίλη, U, στο RNA). Οι τέσσερις βάσεις αποτελούν τα «γράμματα» του γενετικού κώδικα. Τα γράμματα συνδυάζονται σε ομάδες τριών για να σχηματίσουν κωδικούς "λέξεις", που ονομάζονται κωδικόνια. Κάθε κωδικόνιο σημαίνει (κωδικοποιεί) ένα αμινοξύ, εκτός εάν κωδικοποιεί σήμα έναρξης ή διακοπής. Υπάρχουν 20 κοινά αμινοξέα στις πρωτεΐνες.
  • 15.6: Μεταλλάξεις και Καρκίνος
    Τα κύτταρά σας μπορεί να μεγαλώνουν και να διαιρούνται χωρίς να εκτελούν τις απαραίτητες λειτουργίες τους, ή χωρίς να αναπαράγουν πλήρως το DNA τους, ή χωρίς να αντιγράφουν τα οργανίδια τους. Μάλλον δεν θα μπορούσε να προκύψει πολύ καλό από αυτό. Επομένως, ο κυτταρικός κύκλος πρέπει να ρυθμίζεται σε μεγάλο βαθμό και να ελέγχεται αυστηρά. Και αυτό είναι.
  • 15.7: Σεξουαλική αναπαραγωγή- Μείωση και γαμετογένεση
    Ενώ η ασεξουαλική αναπαραγωγή παράγει γενετικά πανομοιότυπους κλώνους, η σεξουαλική αναπαραγωγή γεννά γενετικά ποικίλα άτομα. Η σεξουαλική αναπαραγωγή είναι η δημιουργία ενός νέου οργανισμού συνδυάζοντας το γενετικό υλικό δύο οργανισμών. Καθώς και οι δύο γονείς συνεισφέρουν το ήμισυ του γενετικού υλικού του νέου οργανισμού, οι απόγονοι θα έχουν χαρακτηριστικά και των δύο γονέων, αλλά δεν θα είναι ακριβώς όπως κανένας γονέας.
  • 15.8: Γενετική παραλλαγή
    Γενετική παραλλαγή. Αυτή η παραλλαγή είναι η ουσία της εξέλιξης. Χωρίς γενετικές διαφορές μεταξύ των ατόμων, η "επιβίωση του ισχυρότερου" δεν θα ήταν πιθανή. All όλοι θα επιβιώσουν, ή όλοι θα χαθούν.
  • 15.9: Μίτωση εναντίον Μειώσεως και Διαταραχών
    Τόσο η μίτωση όσο και η μείωση οδηγούν σε διαίρεση των ευκαρυωτικών κυττάρων. Ποια είναι λοιπόν η διαφορά μεταξύ της μίτωσης και της μείωσης; Η κύρια διαφορά είναι οι διαφορετικοί στόχοι κάθε διαδικασίας. Ο στόχος της μίτωσης είναι να παραχθούν δύο θυγατρικά κύτταρα που είναι γενετικά πανομοιότυπα με το γονικό κύτταρο, που σημαίνει ότι τα νέα κύτταρα έχουν ακριβώς το ίδιο DNA με το μητρικό κύτταρο. Η μίτωση συμβαίνει όταν θέλετε να αναπτυχθείτε, για παράδειγμα. Θέλετε όλα τα νέα σας κύτταρα να έχουν το ίδιο DNA με τα προηγούμενα κύτταρα.
  • 15.10: Συμπέρασμα γονιδίων μελέτης περίπτωσης και περίληψη κεφαλαίου
    Οι άνθρωποι μοιάζουν πολύ περισσότερο γενετικά μεταξύ τους παρά διαφέρουν.

Μικρογραφία: Εικόνα της μιτωτικής ατράκτου σε ένα ανθρώπινο κύτταρο που δείχνει μικροσωληνίσκους με πράσινο, χρωμοσώματα (DNA) με μπλε και κινετοχώρες με κόκκινο. (Δημόσιος Τομέας; Afunguy).


Κεφάλαιο 15. Μείωση & Σεξουαλική Αναπαραγωγή

Εικόνα 15.1 Καθένας από εμάς, όπως και αυτοί οι άλλοι μεγάλοι πολυκύτταροι οργανισμοί, ξεκινά τη ζωή ως ένα γονιμοποιημένο ωάριο. Μετά από τρισεκατομμύρια κυτταρικές διαιρέσεις, καθένας από εμάς εξελίσσεται σε έναν πολύπλοκο, πολυκύτταρο οργανισμό. (Πίστωση α: τροποποίηση εργασίας από πίστωση Frank Wouters β: τροποποίηση εργασίας από τον Ken Cole, πίστωση USGS γ: τροποποίηση εργασίας από τον Martin Pettitt)
  • 15.1 Η διαδικασία της μείωσης
  • 15.2 Διαταραχές στον αριθμό των χρωμοσωμάτων
  • 15.3 Σεξουαλική αναπαραγωγή

15: Κυτταρική Αναπαραγωγή – Βιολογία

Αναπαραγωγή και Σύλληψη Κυττάρου


Τα περισσότερα ανθρώπινα κύτταρα συχνά αναπαράγονται και αντικαθίστανται κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου. Ωστόσο, η διαδικασία ποικίλλει ανάλογα με το είδος του κυττάρου. Σωματικός , ή κύτταρα του σώματος, όπως αυτά που αποτελούν το δέρμα, τα μαλλιά και τους μυς, διπλασιάζονται από μίτωσις Το ο σεξουαλικά κύτταρα , σπέρμα και ωάρια, παράγονται από μείωση σε ειδικούς ιστούς αρσενικών όρχεων και γυναικείων ωοθηκών. Δεδομένου ότι η συντριπτική πλειοψηφία των κυττάρων μας είναι σωματικά, η μίτωση είναι η πιο κοινή μορφή κυτταρικής αντιγραφής.


Μίτωσις

Η διαδικασία διαίρεσης των κυττάρων που παράγει νέα κύτταρα για ανάπτυξη, επισκευή και γενική αντικατάσταση παλαιότερων κυττάρων ονομάζεται μίτωση. Σε αυτή τη διαδικασία, ένα σωματικό κύτταρο διαιρείται σε δύο εντελώς νέα κύτταρα που είναι πανομοιότυπα με το αρχικό. Τα ανθρώπινα σωματικά κύτταρα περνούν τις 6 φάσεις της μίτωσης σε 1/2 έως 1 1/2 ώρες, ανάλογα με το είδος του διπλού ιστού.


Ορισμένα ανθρώπινα σωματικά κύτταρα αντικαθίστανται συχνά από νέα και άλλα κύτταρα σπάνια αναπαράγονται. Τα μαλλιά, το δέρμα, τα νύχια, οι γευστικοί κάλυκες και η προστατευτική επένδυση του στομάχου αντικαθίστανται συνεχώς και με γρήγορους ρυθμούς σε όλη μας τη ζωή. Αντίθετα, τα εγκεφαλικά και νευρικά κύτταρα στο κεντρικό νευρικό σύστημα σπάνια παράγονται μετά την ηλικία των λίγων μηνών. Στη συνέχεια, εάν καταστραφούν αργότερα, η απώλεια είναι συνήθως μόνιμη, όπως στην περίπτωση των παραπληγικών. Τα ηπατικά κύτταρα συνήθως δεν αναπαράγονται μετά την ολοκλήρωση της ανάπτυξης ενός ατόμου και δεν αντικαθίστανται παρά μόνο όταν υπάρχει τραυματισμός. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια αποτελούν επίσης κάπως εξαίρεση. Ενώ παράγονται συνεχώς στον μυελό των οστών μας, τα εξειδικευμένα κύτταρα από τα οποία προέρχονται δεν έχουν πυρήνες ούτε τα ίδια τα ερυθρά αιμοσφαίρια.


Μείωση

Η μείωση είναι μια κάπως παρόμοια αλλά πιο πολύπλοκη διαδικασία από τη μίτωση. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα στις γυναίκες. Ενώ η μίτωση παράγει 2 θυγατρικά κύτταρα από κάθε γονικό κύτταρο, η μείωση οδηγεί σε 4 σεξουαλικά κύτταρα ή γαμέτες στα αρσενικά και 1 στις γυναίκες. Σε αντίθεση με τα κύτταρα που δημιουργούνται από μίτωση, οι γαμέτες δεν είναι ίδιοι με τα μητρικά κύτταρα. Στα αρσενικά, η μείωση αναφέρεται ως σπερματογένεση επειδή παράγονται σπερματοζωάρια. Στα θηλυκά, ονομάζεται γέννηση γιατί τα ωάρια, ή τα αυγά, είναι το κύριο απόλυτο προϊόν. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τις 8 φάσεις της σπερματογένεσης.

Πώς διαιρούνται τα κύτταρα-δίπλα-δίπλα προσομοιώσεις μίτωσης και μείωσης
Αυτός ο σύνδεσμος σας μεταφέρει σε έναν εξωτερικό ιστότοπο. Για να επιστρέψετε εδώ, πρέπει
κάντε κλικ στο κουμπί & quotback & quot στο πρόγραμμα περιήγησής σας.


Σύλληψη

Σπέρμα μεταφέρει τα χρωμοσώματα του πατέρα στα μητρικά ωάριο όπου συνδυάζονται με τα χρωμοσώματά της τη στιγμή της σύλληψης. Τα σπερματοζωάρια είναι μικροσκοπικά, αλλά τα ωάρια μπορεί να είναι αρκετά μεγάλα σε ορισμένα είδη ώστε να είναι ορατά με γυμνό μάτι. Τα ανθρώπινα ωάρια έχουν περίπου τη διάμετρο μιας τρίχας .

Οι δύο διαδοχικές διαδικασίες διαίρεσης της μείωσης καταλήγουν στην παραγωγή γαμετών με μόνο το ήμισυ του αριθμού των χρωμοσωμάτων των σωματικών κυττάρων. Ως αποτέλεσμα, το ανθρώπινο σπέρμα και τα ωάρια έχουν το καθένα μόνο 23 μονόκλωνα χρωμοσώματα.

Περίληψη της μείωσης
διαίρεση στη μείωση

Τα ανθρώπινα σωματικά κύτταρα, με το πλήρες σύνολο των 46 χρωμοσωμάτων τους, έχουν αυτό που οι γενετιστές αναφέρουν ως διπλοειδή αριθμό χρωμοσωμάτων. Οι γαμέτες έχουν απλοειδή αριθμό (23). Όταν συμβαίνει σύλληψη, ένα ανθρώπινο σπέρμα και ένα ωάριο συνδυάζουν τα χρωμοσώματά τους για να δημιουργήσουν ένα ζυγωτος (γονιμοποιημένο ωάριο) με 46 χρωμοσώματα. Αυτός είναι ο ίδιος αριθμός που είχαν οι γονείς ο καθένας στα σωματικά τους κελιά. Κάνοντας αυτό, η φύση ενεργεί συντηρητικά. Κάθε γενιά κληρονομεί τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων. Χωρίς να μειωθεί πρώτα ο αριθμός τους κατά το ήμισυ στη μείωση, κάθε νέα γενιά θα είχε διπλάσιο αριθμό χρωμοσωμάτων στα κύτταρά της από την προηγούμενη. Μέσα σε μόλις 15 γενιές, οι άνθρωποι θα είχαν πάνω από 1 εκατομμύριο χρωμοσώματα ανά κύτταρο και θα ήταν ένα ριζικά διαφορετικό είδος ζώου. Στην πραγματικότητα, όταν ένας ζυγώτης έχει ένα επιπλέον σύνολο χρωμοσωμάτων, συνήθως αποβάλλεται αυθόρμητα από το αναπαραγωγικό σύστημα της μητέρας-είναι μια θανατηφόρα κατάσταση.

Η πλήρης διαδικασία μείωσης στους άνδρες διαρκεί περίπου 74 ώρες. Η σπερματογένεση αρχίζει συνήθως στα 12-13 χρόνια και συνεχίζεται καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής. Εκατοντάδες εκατομμύρια σπερματοζωάρια παράγονται καθημερινά από υγιή νεαρά ενήλικα αρσενικά. Μεταξύ 200 και 600 εκατομμυρίων σπερματοζωαρίων απελευθερώνονται κανονικά σε κάθε εκσπερμάτιση. Δεδομένου ότι απαιτείται μόνο ένα σπερματοζωάριο για τη σύλληψη, αυτός ο τεράστιος αριθμός φαίνεται να είναι μια ακραία υπερβολή. Ωστόσο, έως και το 20% των σπερματοζωαρίων είναι πιθανό να είναι ελαττωματικά και η γυναικεία αναπαραγωγική οδός είναι εχθρική ακόμη και προς τα υγιή - είναι όξινο και περιέχει αντισώματα που αναζητούν και καταστρέφουν τα σπερματοζωάρια. Η εκσπερμάτιση μεγάλου αριθμού σπερματοζωαρίων ταυτόχρονα είναι ο τρόπος της φύσης να ξεπεράσει αυτές τις δυσκολίες και να αυξήσει την πιθανότητα να πραγματοποιηθεί σύλληψη. Ο αριθμός των σπερματοζωαρίων που παράγονται μπορεί να μειωθεί σημαντικά λόγω ψυχολογικού και φυσιολογικού στρες. Ο αριθμός των σπερματοζωαρίων μειώνεται επίσης προοδευτικά με την ηλικία αφού φτάσει στο μέγιστο, συνήθως στις αρχές της δεκαετίας του '20. Επιπλέον, το ποσοστό των σπερματοζωαρίων που κινούνται τυχαία και όχι σε ευθεία γραμμή γενικά αυξάνεται στους ηλικιωμένους άνδρες. Το αποτέλεσμα είναι η μείωση της γονιμότητας των ανδρών. Τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή σπέρματος βρίσκονται στο φύλο χρωμόσωμα Υ. Δυστυχώς, ο ρυθμός μετάλλαξης για το χρωμόσωμα Υ πιστεύεται ότι είναι χιλιάδες φορές υψηλότερος από εκείνον σε άλλα χρωμοσώματα. Αυτό μπορεί να είναι μια κύρια αιτία της ανδρικής υπογονιμότητας. Ως αποτέλεσμα, αρχίζει να χρησιμοποιείται γενετικός έλεγχος για τη διάγνωσή του.

Ανθρώπινο γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα

Η μείωση στα ανθρώπινα θηλυκά είναι πιο περίπλοκη. Τον 5ο μήνα μετά τη σύλληψη, τα ανώριμα σεξουαλικά κύτταρα αρχίζουν να αναπτύσσονται στις ωοθήκες του εμβρύου αλλά σταματούν σε πρώιμο στάδιο μείωσης (μετά την πρόφαση Ι). Παραμένουν σε αυτό το πρόδρομο κύτταρο αυγού, ή πρωτογενές ωοκύτταρο , φάση μέχρι την εφηβεία, όταν οι ορμόνες προκαλούν επανάληψη της μείωσης για ένα έως πολλά κύτταρα κάθε μήνα. Προχωρούν στο 1ο και 2ο τμήμα μείωσης και για άλλη μια φορά σταματούν να αναπτύσσονται. Σε αυτό το στάδιο είναι δευτερογενή ωοκύτταρα Το Όταν τελικά ένα δευτερεύον ωοκύτταρο απελευθερώνεται από τις ωοθήκες στη σάλπιγγα (κατά τη διάρκεια της ωορρηξίας), το ωάριο δεν έχει ακόμη ολοκληρώσει το τελευταίο στάδιο της μείωσης. Αυτό συμβαίνει μόνο κατά τη σύλληψη ως αποτέλεσμα χημικών αλλαγών που συμβαίνουν όταν το κύριο μέρος ενός σπερματοζωαρίου εισέρχεται στο ωάριο.

Σχεδόν όλα (99,9%) τα σεξουαλικά κύτταρα στις ωοθήκες μιας γυναίκας δεν αναπτύσσονται ποτέ πέρα ​​από το αρχικό στάδιο των ωοκυττάρων και τελικά επαναρροφούνται από το σώμα της. Έως 20 εβδομάδες μετά τη σύλληψη, υπάρχουν περίπου 7.000.000 πρωτογενή ωοκύτταρα. Όλα εκτός από περίπου 1.200.000 χάνονται από τη γέννηση. Στην εφηβεία, απομένουν μόνο περίπου 400.000 από αυτούς. Καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής, υπάρχει μια συνεχής μείωση του αριθμού των πιθανών ωαρίων. Κάθε φορά που κάποιος έχει ωορρηξία με επιτυχία, χάνονται έως και 2000. Φυσιολογικά, οι γυναίκες έχουν κατά μέσο όρο 11-14 ωορρηξίες το χρόνο για 33-36 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι λιγότερα από 500 δευτερεύοντα ωοκύτταρα συνήθως παράγονται από την αποθήκη εκατοντάδων χιλιάδων πρωτογενών ωκυττάρων. Ο πραγματικός αριθμός των ωορρηξιών είναι πολύ μεταβλητός και συχνά πολύ χαμηλότερος αφού η διαδικασία διέπεται από ορμόνες και τελικά άλλους παράγοντες όπως ψυχολογικό στρες, διατροφή, φυσική δραστηριότητα και παθολογικές καταστάσεις. Το γεγονός ότι οι γυναίκες σπάνια έχουν περισσότερα από λίγα παιδιά είναι απόδειξη ότι μόνο ένα μικρό κλάσμα των ωαρίων με επιτυχία γονιμοποιούνται και γίνονται βιώσιμοι ζυγώτες. Ξεκινώντας περίπου στα 27, η γονιμότητα μιας γυναίκας μειώνεται προοδευτικά. Γύρω στα 35-37 χρόνια, η πτώση γίνεται πολύ πιο απότομη και οι πιθανότητες σύλληψης σημαντικά χαμηλότερες. Στις αρχές της δεκαετίας του '50, οι περισσότερες γυναίκες ξεκινούν τη μετάβαση στην εμμηνόπαυση όταν σταματούν εντελώς την ωορρηξία. Η προσωρινή διακοπή της ωορρηξίας και η επακόλουθη υπογονιμότητα μπορεί να συμβούν πολύ νωρίτερα στη ζωή ως αποτέλεσμα των μειωμένων επιπέδων οιστρογόνων στο αίμα που προκαλούνται από υπερβολική σωματική δραστηριότητα. Αυτός είναι πολύ πιθανός ο λόγος που περίπου το ένα τέταρτο των Αμερικανών αθλητριών στο γυμνάσιο και στο κολέγιο παύουν να έχουν έμμηνο ρύση. Έχει επίσης ως αποτέλεσμα σημαντική μείωση της οστικής πυκνότητάς τους.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι άνθρωποι μπορεί να είναι το μόνο ζωικό είδος στο οποίο οι γυναίκες ζουν κανονικά για πολλά χρόνια μετά την εμμηνόπαυση. Απελευθερωμένες από το να κάνουν οι ίδιες περισσότερα παιδιά, οι ανθρώπινες γιαγιάδες είναι σε θέση να βοηθήσουν τις κόρες και τους γιους τους στην ανατροφή των απογόνων τους. Αυτό δυνητικά αυξάνει τις πιθανότητες να επιβιώσουν τα εγγόνια, δίνοντας έτσι στο είδος μας ένα πλεονέκτημα έναντι άλλων ζώων στον ανταγωνισμό για επιβίωση. Ωστόσο, οι άνθρωποι σπάνια ζούσαν πέρα ​​από την εμμηνόπαυση μέχρι πριν από λίγο περισσότερο από έναν αιώνα, όταν η σύγχρονη ιατρική και άλλες τεχνολογικές εξελίξεις το κατέστησαν δυνατό. Πριν από εκείνη την εποχή, ήμασταν πιο συχνά σαν άλλα ζώα, καθώς οι περισσότεροι από εμάς υπέκυψαν σε ασθένειες, ατυχήματα ή αρπακτικά πριν από τη μέση ηλικία και την εμμηνόπαυση.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η συνεχιζόμενη έρευνα υποδηλώνει ότι μπορεί να είναι δυνατό μέσα σε λίγα χρόνια να επιστρέψει η γονιμότητα στις μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες διεγείροντας τα βλαστοκύτταρα στις ωοθήκες τους να παράγουν νέα ωάρια.

Η μελέτη προτείνει τρόπο δημιουργίας νέων αυγών στις γυναίκες--Ηχητική αναφορά του Εθνικού Δημόσιου Ραδιοφώνου στις 27 Φεβρουαρίου 2012.
Για να επιστρέψετε εδώ, πρέπει να κάνετε κλικ στο κουμπί & quotback & quot στο πρόγραμμα περιήγησής σας. (4 λεπτά, 3 δευτερόλεπτα)

Όταν συμβαίνει ανθρώπινη σεξουαλική επαφή, χρειάζονται περίπου 5 λεπτά για να φτάσει το σπέρμα στο άνω άκρο των σαλπίγγων όπου συνήθως λαμβάνει χώρα η σύλληψη. Από τα αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια σπερματοζωάρια που εισέρχονται στον κόλπο, σπάνια περνούν με επιτυχία περισσότερα από μερικές εκατοντάδες από τον τράχηλο και τη μήτρα. Μόνο περίπου 100 φτάνουν στο άνω άκρο των σαλπίγγων. Τα σπερματοζωάρια καθοδηγούνται σε αυτή τη διαδρομή κυρίως μέσω της ανίχνευσης θερμότητας. Τα άνω άκρα των σαλπίγγων είναι περίπου δύο βαθμούς θερμότερα από τα κάτω άκρα. Τα δευτερογενή ωοκύτταρα εκκρίνουν χημικές ουσίες που μπορούν επίσης να καθοδηγήσουν τα σπερματοζωάρια σε αυτά όταν βρίσκονται σε κοντινή απόσταση. Συνήθως, μόνο τα πιο βιώσιμα σπερματοζωάρια φτάνουν στα δευτερεύοντα κύτταρα και παίζουν το ρόλο τους στη σύλληψη. Αυτά τα σπερματοζωάρια που αποτυγχάνουν σε αυτόν τον ανταγωνισμό είναι συχνά γενετικά ανώμαλα. Το τεστ αντοχής που πρέπει να περάσουν στη γυναικεία αναπαραγωγική οδό είναι ο τρόπος της φύσης για την εξάλειψη αυτών των φτωχότερων δειγμάτων.

Μεταξύ των ανθρώπων, η γονιμοποίηση συμβαίνει συνήθως εντός μιας ημέρας μετά την ωορρηξία. Χρειάζονται περίπου 4 ημέρες για να περάσουν τα δευτερεύοντα ωοκύτταρα μέσω της σάλπιγγας στο ταξίδι τους προς τη μήτρα. Η σύλληψη πρέπει να συμβεί νωρίς σε αυτή τη διαδικασία. Το σπέρμα συνήθως μπορεί να παραμείνει βιώσιμο για έως και 48 ώρες στη γυναικεία αναπαραγωγική οδό, αλλά τα δευτερεύοντα ωοκύτταρα παραμένουν βιώσιμα μόνο για περίπου 24 ώρες αφού έχουν φύγει από τις ωοθήκες. Αυτό σημαίνει ότι η σεξουαλική επαφή πρέπει να πραγματοποιηθεί από λίγες ημέρες πριν έως μία ημέρα μετά την ωορρηξία, εάν είναι επιθυμητή η σύλληψη. Στα περισσότερα μη ανθρώπινα θηλαστικά, πτηνά, ερπετά, ψάρια και έντομα, η γονιμοποίηση γίνεται πιο πιθανό από το γεγονός ότι τα θηλυκά είναι σεξουαλικά δεκτικά μόνο κατά την περίοδο της ωορρηξίας. Αυτή η περίοδος γυναικείας σεξουαλικής δεκτικότητας ονομάζεται οίστροΤο Στα περισσότερα είδη, είναι κοινό για όλα τα θηλυκά να έχουν ωορρηξίες περίπου την ίδια εποχή του χρόνου. Αυτός ο αναπαραγωγικός συγχρονισμός έχει ως αποτέλεσμα μια κοινή περίοδο ζευγαρώματος. Στους ανθρώπους και σε άλλα πρωτεύοντα θηλαστικά, η σεξουαλικότητα σχετίζεται πολύ λιγότερο με το χρόνο της ωορρηξίας. Μεταξύ αυτών των ειδών, δεν υπάρχει περίοδος ζευγαρώματος. Πιο συγκεκριμένα, όλη η χρονιά είναι περίοδος ζευγαρώματος αφού έχουν λίγο πολύ χρόνιο ενδιαφέρον για το σεξ. Αυτός είναι ένας άλλος τρόπος με τον οποίο η φύση επέλεξε να αυξήσει την πιθανότητα σύλληψης.

H alf των σπερματοζωαρίων που παράγονται κανονικά φέρουν το Χ-χρωμόσωμα και τα μισά έχουν το Y-χρωμόσωμα. Στη συνέχεια, θα περιμέναμε ότι το 50% των ανθρώπινων μωρών θα ήταν άνδρες και το 50% γυναίκες, αλλά αυτό συνήθως δεν συμβαίνει. Η αναλογία αρσενικών προς θηλυκά νεογέννητα στις Ηνωμένες Πολιτείες και στο μεγαλύτερο μέρος του κόσμου είναι 105-110 αρσενικά προς 100 θηλυκά. Η αναλογία αρσενικών προς θηλυκών κατά τη σύλληψη είναι γενικά ακόμη μεγαλύτερη από τη γέννηση. Αυτό είναι τυχερό μακροπρόθεσμα για την κοινωνία επειδή οι αυθόρμητες εκτρώσεις των ανδρών και τα ποσοστά βρεφικής θνησιμότητας είναι υψηλότερα. Επιπλέον, οι άνδρες είναι πιο πιθανό να πεθάνουν από ατυχήματα και μάχες ως έφηβοι και νέοι άνδρες. Τα αρσενικά στις αναπτυγμένες χώρες που επιβιώνουν μέχρι την ενηλικίωση μπορούν επίσης να περιμένουν να πεθάνουν σε μικρότερη ηλικία από τις γυναίκες.

Οι αναλογίες ανδρών-γυναικών στις Ηνωμένες Πολιτείες

Αρσενικά Θηλυκά
κατά τη σύλληψη 130-150 100
στη γέννα 105-110 100
σε ηλικία 20 ετών 98 100
σε ηλικία 65+ ετών 68 100

Οι τρέχουσες πολιτιστικές πρακτικές στην Κίνα και την Ινδία οδηγούν σε ακόμη υψηλότερα ποσοστά γεννήσεων ανδρών. Από το 1979, η Κίνα έχει μια εθνική πολιτική που επιτρέπει στους γονείς να έχουν μόνο ένα παιδί προκειμένου να μειωθεί η αύξηση του πληθυσμού. Μια παραδοσιακή προτίμηση για τα αρσενικά παιδιά και η έτοιμη διαθεσιμότητα τεχνολογίας υπερήχων έχει οδηγήσει σε μεγάλο αριθμό αποβολών θηλυκών εμβρύων. Αυτό συμβαίνει παρά το γεγονός ότι οι αμβλώσεις με σκοπό την πρόληψη της γέννησης θηλυκών παιδιών είναι παράνομες. Υπάρχουν τώρα 119 αγόρια που γεννιούνται για κάθε 100 κορίτσια στην Κίνα, και σε ορισμένες περιοχές η αναλογία φτάνει το 144 προς 100. Συνέπεια αυτής της πρακτικής είναι η αυξανόμενη έλλειψη γυναικών που μπορούν να παντρευτούν. Από την απογραφή του 2005, υπήρχαν 32 εκατομμύρια περισσότεροι νέοι άνδρες από γυναίκες στην Κίνα. Ενώ η Ινδία δεν έχει πολιτική για ένα παιδί, αντιμετωπίζει παρόμοιο πρόβλημα λόγω της επιλεκτικής έκτρωσης θηλυκών εμβρύων, ειδικά στις πιο ευημερούσες πολιτείες της Βόρειας Ινδίας. Αυτό οφείλεται στην οικονομική δυσκολία της ανατροφής πολύτεκνων οικογενειών και την προτίμηση στα αρσενικά παιδιά. Η τεράστια περίσσεια ανδρών που παντρεύονται στην Κίνα και την Ινδία θα μπορούσε να είναι κοινωνικά και πολιτικά εκρηκτική στο εγγύς μέλλον.

Σε κοινωνίες που ενθαρρύνουν μια μορφή γάμου στην οποία ένας άντρας έχει περισσότερες από μία γυναίκες ταυτόχρονα (πολυγυναία), γεννιούνται συνήθως μεγαλύτεροι αριθμοί γυναικών παιδιών από ό, τι στα κυρίαρχα μονογαμικά έθνη. Γιατί συμβαίνει αυτό το αντίστροφο μοτίβο γεννήσεων δεν είναι πλήρως κατανοητό. Ωστόσο, είναι πολύ πιθανό να συνδέεται με το γεγονός ότι κάθε γυναίκα έχει λιγότερο συχνές σεξουαλικές επαφές. Τα κορίτσια είναι πιο πιθανό να συλλάβουν όταν η σύλληψη πλησιάζει την ώρα της ωορρηξίας. Όταν υπάρχει σεξουαλική επαφή και άλλες φορές, τα σπερματοζωάρια είναι πιο πιθανό να περιμένουν ωορρηξία στο άνω άκρο των σαλπίγγων. Δεν έχουν τόσο μακριά να φτάσουν στο αυγό.

Το μεγαλύτερο θαύμα της ζωής--Βίντεο της σειράς PBS Nova σχετικά με τη σύλληψη, την κύηση και τη γέννηση
Αυτός ο σύνδεσμος σας μεταφέρει σε έναν εξωτερικό ιστότοπο. Για να επιστρέψετε εδώ, πρέπει να κάνετε κλικ στο κουμπί & quotback & quot
στο πρόγραμμα περιήγησής σας. (8 μέρη 4-10 λεπτών το καθένα)

Γιατί δίδυμα;

Οι πολλαπλές γεννήσεις ταυτόχρονα είναι σπάνιες για τον άνθρωπο και τα περισσότερα άλλα είδη πρωτευόντων. Το να έχεις αδερφικά, αλλά όχι πανομοιότυπα δίδυμα, προφανώς τρέχει σε οικογενειακές γραμμές και είναι επίσης κάπως πιο πιθανό για γυναίκες άνω των 30 ετών.

Αδελφικά δίδυμα μπορεί να μοιάζουν αλλά δεν είναι γενετικά πανομοιότυπα. Στην πραγματικότητα δεν είναι πιο ταυτόσημοι από οποιονδήποτε αδελφό ή αδελφή. Μοιράζονται τη μήτρα της μητέρας τους κατά τη διάρκεια της κύησης, αλλά προέρχονται από δύο διαφορετικά ωάρια γονιμοποιημένα με διαφορετικό σπέρμα. Στη συνέχεια, ονομάζονται διζυγωτικά δίδυμα Το Αντίθετα, τα πανομοιότυπα δίδυμα είναι ως επί το πλείστον γενετικά πανομοιότυπα επειδή προκύπτουν από τη διάσπαση ενός ζυγώτη σε δύο ή περισσότερα ξεχωριστά μέσα σε λίγες ημέρες μετά τη σύλληψη. Κατά συνέπεια, καλούνται μονοζυγωτικά δίδυμα Το Εάν η διαίρεση του αρχικού ζυγώτη δεν συμβεί μέχρι την 9η έως τη 12η ημέρα μετά τη σύλληψη, τα μονοζυγωτικά δίδυμα είναι πιθανό να καθρέφτης δίδυμα Το Δηλαδή θα έχουν μικρές διαφορές κατοπτρικής εικόνας εσωτερικά και εξωτερικά. Για παράδειγμα, ο ένας μπορεί να είναι αριστερόχειρας και ο άλλος δεξιόχειρας. Ομοίως, το κακό στα μαλλιά τους στο πίσω μέρος του κεφαλιού θα είναι σε αντίθετες πλευρές. Εάν η διαίρεση του ζυγωτού γίνει μετά την 13η ημέρα, τα μονοζυγωτικά δίδυμα είναι πιθανό να γεννηθούν ενωμένα.

ΕΝΑΟι διαφορές μεταξύ μονοζυγωτικών διδύμων αργότερα στη ζωή είναι ως επί το πλείστον αποτέλεσμα περιβαλλοντικών επιρροών παρά γενετικής κληρονομικότητας. Ωστόσο, τα μονοζυγωτικά δίδυμα μπορεί να μην μοιράζονται όλες τις ίδιες αλληλουχίες μιτοχονδριακού DNA. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μιτοχόνδρια σε ένα κύτταρο μπορεί να έχουν κάπως διαφορετικές εκδοχές του DNA και τα μιτοχόνδρια μπορούν να διασκορπιστούν άνισα όταν ένα ζυγωτό σχιστεί. Τα θηλυκά μονοζυγωτικά δίδυμα μπορεί επίσης να διαφέρουν λόγω των διαφορών μεταξύ τους στην αδρανοποίηση του χρωμοσώματος Χ. Στη συνέχεια, ένα θηλυκό δίδυμο μπορεί να έχει μια πάθηση που συνδέεται με Χ, όπως μυϊκή δυστροφία και το άλλο δίδυμο μπορεί να είναι απαλλαγμένο από αυτήν.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η αδρανοποίηση χρωμοσωμάτων Χ στις γυναίκες περιγράφεται στο τέλος της πρώτης θεματικής ενότητας αυτού του σεμιναρίου (& quotBasic Cell Structures & quot) και το μιτοχονδριακό DNA περιγράφεται στην τελευταία ενότητα θέματος (& quotMolecular Level of Genetics & quot).

Υπήρξε τουλάχιστον μία καταγεγραμμένη περίπτωση διδύμων που είναι πανομοιότυπα από την πλευρά της μητέρας τους αλλά μοιράζονται μόνο τα μισά γονίδια του πατέρα τους. Αυτά τα «σχεδόν ημι-όμοια» δίδυμα προκύπτουν από δύο σπερματοζωάρια που γονιμοποιούν το ίδιο ωάριο. Αυτή η διπλή γονιμοποίηση ενός ωαρίου εμφανίζεται προφανώς σε περίπου 1% των ανθρώπινων συλλήψεων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το έμβρυο δεν είναι βιώσιμο και πεθαίνει.

ρε Ιζυγωτικά δίδυμα μπορούν επίσης να παραχθούν όταν μια γυναίκα κάνει σεξουαλική επαφή με περισσότερους από έναν άνδρες κατά τη διάρκεια της ωορρηξίας. Εάν απελευθερωθούν πολλά βιώσιμα ωάρια από τις ωοθήκες της, το καθένα μπορεί να γονιμοποιηθεί από σπέρμα διαφορετικού άνδρα. Αυτό αναφέρεται ως ετεροπατερικότητα.


Γιατί Intersex;

Κανονικά στους ανθρώπους ένα σπερματοζωάριο συνδυάζει τα χρωμοσώματα του με αυτά ενός ωαρίου κατά τη σύλληψη και αυτό με τη σειρά του εξελίσσεται σε ένα μόνο έμβρυο που θα γίνει έμβρυο. Πολύ σπάνια, ωστόσο, δύο ζυγώτες συγχωνεύονται και γίνονται ένα μόνο έμβρυο. Εάν επιβιώσει από την κύηση , θα γεννηθεί ένα μωρό που είναι αληθινό χίμαιρα -- είναι γενετικά δύο «άνθρωποι» σε ένα σώμα. Εάν αυτοί οι δύο «εισαγωγείς» δεν έχουν το ίδιο φύλο, το μωρό πιθανότατα θα είναι ίντερσεξ ατομικό (γνωστό και ως ερμαφρόδιτο) )-- θα έχει τόσο αρσενικά όσο και θηλυκά γεννητικά όργανα και άλλους ιστούς του σώματος. Ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι η συχνότητα των χιμαιρών που θα γεννηθούν θα αυξάνεται καθώς η εξωσωματική γονιμοποίηση γίνεται πιο συχνή αφού δύο ή περισσότερα έμβρυα τοποθετούνται συνήθως στη μήτρα με αυτή τη διαδικασία.

ΝΕΑ: Στις 16 Ιανουαρίου 2005, μια 66χρονη Ρουμάνα, η Adriana Iliescu, γέννησε μια κόρη. Αυτό την καθιστά την γηραιότερη γυναίκα που έμεινε έγκυος και γέννησε ένα ζωντανό μωρό. Εμφυτεύτηκε με γονιμοποιημένο ωάριο από μια υγιή νεότερη γυναίκα. Το μωρό ήταν 6 εβδομάδες πρόωρο και ζύγιζε μόνο 1,4 κιλά (3,1 λίβρες), το οποίο είναι λιγότερο από το μισό του κανονικού βάρους του νεογέννητου. Δύο άλλα έμβρυα πέθαναν κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης (Ειδήσεις στο Nature.com, 17 Ιανουαρίου 2005).

ΝΕΑ: Στο τεύχος 23 Αυγούστου 2009 του Επιστολές Βιολογίας, η Κρίστεν Ναβάρα του Πανεπιστημίου της Τζόρτζια παρουσίασε τα αποτελέσματα μιας έρευνας σε 202 έθνη με δεδομένα σχετικά με την αναλογία ανδρών προς γυναίκες κατά τη γέννηση. Σημείωσε ότι υπάρχει μια στρέβλωση των αναλογιών φύλου που αντιστοιχεί στο γεωγραφικό πλάτος. Σε εύκρατα και υποαρκτικά γεωγραφικά πλάτη, γεννιούνται ελαφρώς περισσότερα αγόρια σε σύγκριση με τα τροπικά γεωγραφικά πλάτη. Ο Ναβάρα είπε ότι αυτές οι διαφορές ήταν ανεξάρτητες από τις πολιτισμικές πρακτικές και την κοινωνικοοικονομική κατάσταση των οικογενειών.

Πνευματικά δικαιώματα 1997-2014 από τον Dennis O'Neil. Ολα τα δικαιώματα διατηρούνται.
πιστώσεις εικονογράφησης


Περιεχόμενα

Η ασεξουαλική αναπαραγωγή είναι μια διαδικασία με την οποία οι οργανισμοί δημιουργούν γενετικά παρόμοια ή πανομοιότυπα αντίγραφα του εαυτού τους χωρίς τη συμβολή γενετικού υλικού από άλλο οργανισμό. Τα βακτήρια διαιρούνται ασεξουαλικά μέσω δυαδικής σχάσης, οι ιοί αναλαμβάνουν τον έλεγχο των κυττάρων-ξενιστών για να παράγουν περισσότερους ιούς Ύδρας (ασπόνδυλα της τάξης Hydroidea) και οι ζυμομύκητες μπορούν να αναπαραχθούν με εκβλάστηση. Αυτοί οι οργανισμοί συχνά δεν έχουν διαφορετικά φύλα και είναι ικανοί να «διασπαστούν» σε δύο ή περισσότερα αντίγραφα του εαυτού τους. Τα περισσότερα φυτά έχουν την ικανότητα να αναπαράγονται άσεξου και τα είδη μυρμηγκιών Mycocepurus smithii πιστεύεται ότι αναπαράγονται εξ ολοκλήρου με ασεξουαλικά μέσα.

Ορισμένα είδη που μπορούν να αναπαραχθούν άσεξου, όπως η ύδρα, η μαγιά (βλ. Ζευγάρωμα ζυμών) και οι μέδουσες, μπορούν επίσης να αναπαραχθούν σεξουαλικά. Για παράδειγμα, τα περισσότερα φυτά είναι ικανά για βλαστική αναπαραγωγή - αναπαραγωγή χωρίς σπόρους ή σπόρια - αλλά μπορούν επίσης να αναπαραχθούν σεξουαλικά. Ομοίως, τα βακτήρια μπορούν να ανταλλάσσουν γενετικές πληροφορίες με σύζευξη.

Άλλοι τρόποι ασεξουαλικής αναπαραγωγής περιλαμβάνουν την παρθενογένεση, τον κατακερματισμό και το σχηματισμό σπορίων που περιλαμβάνει μόνο μίτωση. Παρθενογένεση είναι η ανάπτυξη και ανάπτυξη εμβρύου ή σπόρου χωρίς γονιμοποίηση από αρσενικό. Η παρθενογένεση εμφανίζεται φυσικά σε ορισμένα είδη, συμπεριλαμβανομένων των κατώτερων φυτών (όπου ονομάζεται apomixis), των ασπόνδυλων (π.χ. ψύλλοι του νερού, αφίδες, μερικές μέλισσες και παρασιτικές σφήκες) και σπονδυλωτά (π.χ. ορισμένα ερπετά, [3] ψάρια και, πολύ σπάνια, πουλιά [4] και καρχαρίες [5] ). Μερικές φορές χρησιμοποιείται επίσης για να περιγράψει τρόπους αναπαραγωγής σε ερμαφρόδιτα είδη που μπορούν να αυτο-γονιμοποιηθούν.

Η σεξουαλική αναπαραγωγή είναι μια βιολογική διαδικασία που δημιουργεί έναν νέο οργανισμό συνδυάζοντας το γενετικό υλικό δύο οργανισμών σε μια διαδικασία που ξεκινά με τη μείωση, έναν εξειδικευμένο τύπο κυτταρικής διαίρεσης. Καθένας από τους δύο μητρικούς οργανισμούς συνεισφέρει στο ήμισυ της γενετικής σύνθεσης των απογόνων δημιουργώντας απλοειδή γαμέτες. [6] Οι περισσότεροι οργανισμοί σχηματίζουν δύο διαφορετικούς τύπους γαμετών. Σε αυτα ανισόγαμος είδη, τα δύο φύλα αναφέρονται ως αρσενικά (που παράγουν σπέρμα ή μικροσπόρια) και θηλυκά (παράγουν ωάρια ή μεγασπόρια). [7] Σε ισογαμικά είδη, οι γαμέτες έχουν παρόμοια ή πανομοιότυπη μορφή (ισογαμέτες), αλλά μπορεί να έχουν διαχωρίσιμες ιδιότητες και στη συνέχεια να τους δοθούν άλλα διαφορετικά ονόματα (βλ. ισογαμία). Για παράδειγμα, στο πράσινο φύκι, Chlamydomonas reinhardtii, υπάρχουν οι λεγόμενοι «συν» και «πλην» γαμέτες. Μερικοί τύποι οργανισμών, όπως πολλοί μύκητες και τα τριχοειδή Paramecium aurelia, [8] έχουν περισσότερα από δύο «φύλα», που ονομάζονται συγγενάκια. Τα περισσότερα ζώα (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) και τα φυτά αναπαράγονται σεξουαλικά. Οι σεξουαλικά αναπαραγόμενοι οργανισμοί έχουν διαφορετικά σύνολα γονιδίων για κάθε χαρακτηριστικό (που ονομάζονται αλληλόμορφα). Οι απόγονοι κληρονομούν ένα αλληλόμορφο για κάθε χαρακτηριστικό από κάθε γονέα. Έτσι, οι απόγονοι έχουν έναν συνδυασμό των γονιδίων των γονιών. Πιστεύεται ότι «η κάλυψη των επιβλαβών αλληλόμορφων ευνοεί την εξέλιξη μιας κυρίαρχης διπλοειδούς φάσης σε οργανισμούς που εναλλάσσονται μεταξύ απλοειδών και διπλοειδών φάσεων», όπου ο ανασυνδυασμός λαμβάνει χώρα ελεύθερα. [9] [10]

Τα βρυόφυτα αναπαράγονται σεξουαλικά, αλλά οι μεγαλύτεροι και κοινώς εμφανείς οργανισμοί είναι απλοειδείς και παράγουν γαμέτες. Οι γαμέτες συγχωνεύονται για να σχηματίσουν ένα ζυγωτό που εξελίσσεται σε σποράγγιο, το οποίο με τη σειρά του παράγει απλοειδή σπόρια. Το διπλοειδές στάδιο είναι σχετικά μικρό και βραχύβιο σε σύγκριση με το απλοειδές στάδιο, δηλ. απλοειδής κυριαρχίαΤο Το πλεονέκτημα της διπλοειδίας, η ετερότητα, υπάρχει μόνο στη διπλοειδή γενιά ζωής. Τα βρυόφυτα διατηρούν τη σεξουαλική αναπαραγωγή παρά το γεγονός ότι το απλοειδές στάδιο δεν ωφελείται από την ετέρωση. Αυτό μπορεί να είναι μια ένδειξη ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή έχει άλλα πλεονεκτήματα εκτός από την ετερότητα, όπως ο γενετικός ανασυνδυασμός μεταξύ των μελών του είδους, επιτρέποντας την έκφραση ενός ευρύτερου φάσματος χαρακτηριστικών και έτσι καθιστά τον πληθυσμό πιο ικανό να επιβιώσει από τις περιβαλλοντικές παραλλαγές.

Αλλογαμία

Η αλλογγαμία είναι η γονιμοποίηση του συνδυασμού γαμετών από δύο γονείς, γενικά το ωάριο από ένα άτομο με τα σπερματοζωάρια ενός άλλου. (Σε ισογαμικά είδη, οι δύο γαμέτες δεν θα ορίζονται ως σπέρμα ή ωάριο.)

Αυτογαμία

Η αυτο-γονιμοποίηση, γνωστή και ως αυτογαμία, συμβαίνει στους ερμαφρόδιτους οργανισμούς όπου οι δύο γαμέτες που συγχωνεύονται κατά τη γονιμοποίηση προέρχονται από το ίδιο άτομο, π.χ. Ο όρος "αυτογαμία" αντικαθίσταται μερικές φορές με την αυτόγαμη επικονίαση (δεν οδηγεί απαραίτητα σε επιτυχή γονιμοποίηση) και περιγράφει την αυτο-επικονίαση μέσα στο ίδιο λουλούδι, που διακρίνεται από τη γεωτονογαμική επικονίαση, τη μεταφορά γύρης σε διαφορετικό λουλούδι στο ίδιο ανθισμένο φυτό, [11] ή μέσα σε ένα μονόχωρο φυτό Gymnosperm.

Μίτωση και μείωση

Η μίτωση και η μείωση είναι τύποι κυτταρικής διαίρεσης. Η μίτωση συμβαίνει στα σωματικά κύτταρα, ενώ η μείωση συμβαίνει στους γαμέτες.

Μίτωσις Ο προκύπτων αριθμός κυττάρων σε μίτωση είναι διπλάσιος από τον αριθμό των αρχικών κυττάρων. Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στα κύτταρα των απογόνων είναι ο ίδιος με αυτόν του γονικού κυττάρου.

Μείωση Ο προκύπτων αριθμός κελιών είναι τετραπλάσιος από τον αριθμό των αρχικών κελιών. Αυτό οδηγεί σε κύτταρα με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων που υπάρχουν στο μητρικό κύτταρο. Ένα διπλοειδές κύτταρο διπλασιάζεται και στη συνέχεια υφίσταται δύο διαιρέσεις (τετραπλοειδές σε διπλοειδές σε απλοειδές), στη διαδικασία σχηματισμού τεσσάρων απλοειδών κυττάρων. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε δύο φάσεις, τη μείωση Ι και τη μείωση II.

Τις τελευταίες δεκαετίες, αναπτυξιακοί βιολόγοι ερευνούν και αναπτύσσουν τεχνικές για τη διευκόλυνση της αναπαραγωγής του ιδίου φύλου. [12] Οι προφανείς προσεγγίσεις, που υπόκεινται σε αυξανόμενη δραστηριότητα, είναι το θηλυκό σπέρμα και τα αρσενικά ωάρια, με το γυναικείο σπέρμα να είναι πιο κοντά στο να είναι πραγματικότητα για τους ανθρώπους. Το 2004, αλλάζοντας τη λειτουργία μερικών γονιδίων που εμπλέκονται στην αποτύπωση, άλλοι Ιάπωνες επιστήμονες συνδύασαν δύο αυγά ποντικιού για να παράγουν θυγατρικά ποντίκια [13] και το 2018 Κινέζοι επιστήμονες δημιούργησαν 29 θηλυκά ποντίκια από δύο θηλυκά ποντίκια, αλλά δεν μπόρεσαν να δημιουργήσουν βιώσιμους απογόνους από δύο πατέρα ποντίκια. [14] [15]

Υπάρχει ένα ευρύ φάσμα αναπαραγωγικών στρατηγικών που χρησιμοποιούνται από διαφορετικά είδη. Μερικά ζώα, όπως ο άνθρωπος και ο βόρειος γάντζος, δεν φθάνουν σε σεξουαλική ωριμότητα για πολλά χρόνια μετά τη γέννηση και ακόμη και τότε παράγουν λίγους απογόνους. Άλλοι αναπαράγονται γρήγορα, αλλά, υπό κανονικές συνθήκες, οι περισσότεροι απόγονοι δεν επιβιώνουν μέχρι την ενηλικίωση. Για παράδειγμα, ένα κουνέλι (ωριμάζει μετά από 8 μήνες) μπορεί να παράγει 10-30 απογόνους ετησίως και μια μύγα φρούτων (ώριμη μετά από 10-14 ημέρες) μπορεί να αποδώσει έως και 900 απογόνους ετησίως. Αυτές οι δύο κύριες στρατηγικές είναι γνωστές ως Κ-επιλογή (λίγοι απόγονοι) και r-επιλογή (πολλοί απόγονοι). Ποια στρατηγική ευνοείται από την εξέλιξη εξαρτάται από διάφορες συνθήκες. Τα ζώα με λίγους απογόνους μπορούν να διαθέσουν περισσότερους πόρους για τη διατροφή και την προστασία κάθε απογόνου, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για πολλούς απογόνους. Από την άλλη πλευρά, τα ζώα με πολλούς απογόνους μπορεί να αφιερώνουν λιγότερους πόρους σε κάθε μεμονωμένο απόγονο για αυτούς τους τύπους ζώων, είναι σύνηθες για πολλούς απόγονους να πεθαίνουν αμέσως μετά τη γέννηση, αλλά αρκετά άτομα συνήθως επιβιώνουν για να διατηρήσουν τον πληθυσμό. Ορισμένοι οργανισμοί όπως οι μέλισσες και οι μύγες των φρούτων διατηρούν το σπέρμα σε μια διαδικασία που ονομάζεται αποθήκευση σπέρματος αυξάνοντας έτσι τη διάρκεια της γονιμότητάς τους.

Άλλοι τύποι

  • Πολυκυκλικά ζώα αναπαράγονται κατά διαστήματα σε όλη τους τη ζωή.
  • Σιμελπαρώδεις οργανισμοί αναπαράγονται μόνο μία φορά στη ζωή τους, όπως μονοετή φυτά (συμπεριλαμβανομένων όλων των σιτηρών) και ορισμένα είδη σολομού, αράχνης, μπαμπού και φυτών αιώνα. Συχνά, πεθαίνουν λίγο μετά την αναπαραγωγή. Αυτό συχνά συνδέεται με τους στρατηγικούς r.
  • Ιτεροτόκοι οργανισμοί παράγουν απογόνους σε διαδοχικούς (π.χ. ετήσιους ή εποχιακούς) κύκλους, όπως πολυετή φυτά. Τα ετερότοκα ζώα επιβιώνουν σε πολλές εποχές (ή περιοδικές αλλαγές της κατάστασης). Αυτό σχετίζεται περισσότερο με τους στρατηγικούς Κ.

Οι οργανισμοί που αναπαράγονται μέσω της ασεξουαλικής αναπαραγωγής τείνουν να αυξάνονται εκθετικά σε αριθμό. Ωστόσο, επειδή βασίζονται σε μετάλλαξη για παραλλαγές στο DNA τους, όλα τα μέλη του είδους έχουν παρόμοια τρωτά σημεία. Οι οργανισμοί που αναπαράγονται σεξουαλικά αποδίδουν μικρότερο αριθμό απογόνων, αλλά η μεγάλη ποικιλία των γονιδίων τους τους καθιστά λιγότερο επιρρεπείς σε ασθένειες.

Many organisms can reproduce sexually as well as asexually. Aphids, slime molds, sea anemones, some species of starfish (by fragmentation), and many plants are examples. When environmental factors are favorable, asexual reproduction is employed to exploit suitable conditions for survival such as an abundant food supply, adequate shelter, favorable climate, disease, optimum pH or a proper mix of other lifestyle requirements. Populations of these organisms increase exponentially via asexual reproductive strategies to take full advantage of the rich supply resources.

When food sources have been depleted, the climate becomes hostile, or individual survival is jeopardized by some other adverse change in living conditions, these organisms switch to sexual forms of reproduction. Sexual reproduction ensures a mixing of the gene pool of the species. The variations found in offspring of sexual reproduction allow some individuals to be better suited for survival and provide a mechanism for selective adaptation to occur. The meiosis stage of the sexual cycle also allows especially effective repair of DNA damages (see Meiosis). [ αναφορά που απαιτείται ] In addition, sexual reproduction usually results in the formation of a life stage that is able to endure the conditions that threaten the offspring of an asexual parent. Thus, seeds, spores, eggs, pupae, cysts or other "over-wintering" stages of sexual reproduction ensure the survival during unfavorable times and the organism can "wait out" adverse situations until a swing back to suitability occurs.

The existence of life without reproduction is the subject of some speculation. The biological study of how the origin of life produced reproducing organisms from non-reproducing elements is called abiogenesis. Whether or not there were several independent abiogenetic events, biologists believe that the last universal ancestor to all present life on Earth lived about 3.5 billion years ago.

Scientists have speculated about the possibility of creating life non-reproductively in the laboratory. Several scientists have succeeded in producing simple viruses from entirely non-living materials. [16] However, viruses are often regarded as not alive. Being nothing more than a bit of RNA or DNA in a protein capsule, they have no metabolism and can only replicate with the assistance of a hijacked cell's metabolic machinery.

The production of a truly living organism (e.g. a simple bacterium) with no ancestors would be a much more complex task, but may well be possible to some degree according to current biological knowledge. A synthetic genome has been transferred into an existing bacterium where it replaced the native DNA, resulting in the artificial production of a new Μ. mycoides οργανισμός. [17]

There is some debate within the scientific community over whether this cell can be considered completely synthetic [18] on the grounds that the chemically synthesized genome was an almost 1:1 copy of a naturally occurring genome and, the recipient cell was a naturally occurring bacterium. The Craig Venter Institute maintains the term "synthetic bacterial cell" but they also clarify ". we do not consider this to be "creating life from scratch" but rather we are creating new life out of already existing life using synthetic DNA". [19] Venter plans to patent his experimental cells, stating that "they are pretty clearly human inventions". [18] Its creators suggests that building 'synthetic life' would allow researchers to learn about life by building it, rather than by tearing it apart. They also propose to stretch the boundaries between life and machines until the two overlap to yield "truly programmable organisms". [20] Researchers involved stated that the creation of "true synthetic biochemical life" is relatively close in reach with current technology and cheap compared to the effort needed to place man on the Moon. [21]

Sexual reproduction has many drawbacks, since it requires far more energy than asexual reproduction and diverts the organisms from other pursuits, and there is some argument about why so many species use it. George C. Williams used lottery tickets as an analogy in one explanation for the widespread use of sexual reproduction. [22] He argued that asexual reproduction, which produces little or no genetic variety in offspring, was like buying many tickets that all have the same number, limiting the chance of "winning" – that is, producing surviving offspring. Sexual reproduction, he argued, was like purchasing fewer tickets but with a greater variety of numbers and therefore a greater chance of success. The point of this analogy is that since asexual reproduction does not produce genetic variations, there is little ability to quickly adapt to a changing environment. The lottery principle is less accepted these days because of evidence that asexual reproduction is more prevalent in unstable environments, the opposite of what it predicts. [ αναφορά που απαιτείται ]


Περιεχόμενα

Cells are of two types: eukaryotic, which contain a nucleus, and prokaryotic, which do not. Prokaryotes are single-celled organisms, while eukaryotes can be either single-celled or multicellular.

Prokaryotic cells

Prokaryotes include bacteria and archaea, two of the three domains of life. Prokaryotic cells were the first form of life on Earth, characterized by having vital biological processes including cell signaling. They are simpler and smaller than eukaryotic cells, and lack a nucleus, and other membrane-bound organelles. The DNA of a prokaryotic cell consists of a single circular chromosome that is in direct contact with the cytoplasm. The nuclear region in the cytoplasm is called the nucleoid. Most prokaryotes are the smallest of all organisms ranging from 0.5 to 2.0 μm in diameter. [13]

A prokaryotic cell has three regions:

  • Enclosing the cell is the cell envelope – generally consisting of a plasma membrane covered by a cell wall which, for some bacteria, may be further covered by a third layer called a capsule. Though most prokaryotes have both a cell membrane and a cell wall, there are exceptions such as Μυκόπλασμα (bacteria) and Θερμοπλασμα (archaea) which only possess the cell membrane layer. The envelope gives rigidity to the cell and separates the interior of the cell from its environment, serving as a protective filter. The cell wall consists of peptidoglycan in bacteria, and acts as an additional barrier against exterior forces. It also prevents the cell from expanding and bursting (cytolysis) from osmotic pressure due to a hypotonic environment. Some eukaryotic cells (plant cells and fungal cells) also have a cell wall.
  • Inside the cell is the cytoplasmic region that contains the genome (DNA), ribosomes and various sorts of inclusions. [4] The genetic material is freely found in the cytoplasm. Prokaryotes can carry extrachromosomal DNA elements called plasmids, which are usually circular. Linear bacterial plasmids have been identified in several species of spirochete bacteria, including members of the genus Μπορέλια notably Borrelia burgdorferi, which causes Lyme disease. [14] Though not forming a nucleus, the DNA is condensed in a nucleoid. Plasmids encode additional genes, such as antibiotic resistance genes.
  • On the outside, flagella and pili project from the cell's surface. These are structures (not present in all prokaryotes) made of proteins that facilitate movement and communication between cells.

Ευκαρυωτικά κύτταρα

Plants, animals, fungi, slime moulds, protozoa, and algae are all eukaryotic. These cells are about fifteen times wider than a typical prokaryote and can be as much as a thousand times greater in volume. The main distinguishing feature of eukaryotes as compared to prokaryotes is compartmentalization: the presence of membrane-bound organelles (compartments) in which specific activities take place. Most important among these is a cell nucleus, [4] an organelle that houses the cell's DNA. This nucleus gives the eukaryote its name, which means "true kernel (nucleus)". Other differences include:

  • The plasma membrane resembles that of prokaryotes in function, with minor differences in the setup. Cell walls may or may not be present.
  • The eukaryotic DNA is organized in one or more linear molecules, called chromosomes, which are associated with histone proteins. All chromosomal DNA is stored in the cell nucleus, separated from the cytoplasm by a membrane. [4] Some eukaryotic organelles such as mitochondria also contain some DNA.
  • Many eukaryotic cells are ciliated with primary cilia. Primary cilia play important roles in chemosensation, mechanosensation, and thermosensation. Each cilium may thus be "viewed as a sensory cellular antennae that coordinates a large number of cellular signaling pathways, sometimes coupling the signaling to ciliary motility or alternatively to cell division and differentiation." [15]
  • Motile eukaryotes can move using motile cilia or flagella. Motile cells are absent in conifers and flowering plants. [16] Eukaryotic flagella are more complex than those of prokaryotes. [17]

All cells, whether prokaryotic or eukaryotic, have a membrane that envelops the cell, regulates what moves in and out (selectively permeable), and maintains the electric potential of the cell. Inside the membrane, the cytoplasm takes up most of the cell's volume. All cells (except red blood cells which lack a cell nucleus and most organelles to accommodate maximum space for hemoglobin) possess DNA, the hereditary material of genes, and RNA, containing the information necessary to build various proteins such as enzymes, the cell's primary machinery. There are also other kinds of biomolecules in cells. This article lists these primary cellular components, then briefly describes their function.

Μεμβράνη

The cell membrane, or plasma membrane, is a biological membrane that surrounds the cytoplasm of a cell. In animals, the plasma membrane is the outer boundary of the cell, while in plants and prokaryotes it is usually covered by a cell wall. This membrane serves to separate and protect a cell from its surrounding environment and is made mostly from a double layer of phospholipids, which are amphiphilic (partly hydrophobic and partly hydrophilic). Hence, the layer is called a phospholipid bilayer, or sometimes a fluid mosaic membrane. Embedded within this membrane is a macromolecular structure called the porosome the universal secretory portal in cells and a variety of protein molecules that act as channels and pumps that move different molecules into and out of the cell. [4] The membrane is semi-permeable, and selectively permeable, in that it can either let a substance (molecule or ion) pass through freely, pass through to a limited extent or not pass through at all. Cell surface membranes also contain receptor proteins that allow cells to detect external signaling molecules such as hormones.

Κυτταροσκελετός

The cytoskeleton acts to organize and maintain the cell's shape anchors organelles in place helps during endocytosis, the uptake of external materials by a cell, and cytokinesis, the separation of daughter cells after cell division and moves parts of the cell in processes of growth and mobility. The eukaryotic cytoskeleton is composed of microtubules, intermediate filaments and microfilaments. In the cytoskeleton of a neuron the intermediate filaments are known as neurofilaments. There are a great number of proteins associated with them, each controlling a cell's structure by directing, bundling, and aligning filaments. [4] The prokaryotic cytoskeleton is less well-studied but is involved in the maintenance of cell shape, polarity and cytokinesis. [19] The subunit protein of microfilaments is a small, monomeric protein called actin. The subunit of microtubules is a dimeric molecule called tubulin. Intermediate filaments are heteropolymers whose subunits vary among the cell types in different tissues. But some of the subunit protein of intermediate filaments include vimentin, desmin, lamin (lamins A, B and C), keratin (multiple acidic and basic keratins), neurofilament proteins (NF–L, NF–M).

Genetic material

Two different kinds of genetic material exist: deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). Cells use DNA for their long-term information storage. The biological information contained in an organism is encoded in its DNA sequence. [4] RNA is used for information transport (e.g., mRNA) and enzymatic functions (e.g., ribosomal RNA). Transfer RNA (tRNA) molecules are used to add amino acids during protein translation.

Prokaryotic genetic material is organized in a simple circular bacterial chromosome in the nucleoid region of the cytoplasm. Eukaryotic genetic material is divided into different, [4] linear molecules called chromosomes inside a discrete nucleus, usually with additional genetic material in some organelles like mitochondria and chloroplasts (see endosymbiotic theory).

A human cell has genetic material contained in the cell nucleus (the nuclear genome) and in the mitochondria (the mitochondrial genome). In humans the nuclear genome is divided into 46 linear DNA molecules called chromosomes, including 22 homologous chromosome pairs and a pair of sex chromosomes. The mitochondrial genome is a circular DNA molecule distinct from the nuclear DNA. Although the mitochondrial DNA is very small compared to nuclear chromosomes, [4] it codes for 13 proteins involved in mitochondrial energy production and specific tRNAs.

Foreign genetic material (most commonly DNA) can also be artificially introduced into the cell by a process called transfection. This can be transient, if the DNA is not inserted into the cell's genome, or stable, if it is. Certain viruses also insert their genetic material into the genome.

Organelles

Organelles are parts of the cell which are adapted and/or specialized for carrying out one or more vital functions, analogous to the organs of the human body (such as the heart, lung, and kidney, with each organ performing a different function). [4] Both eukaryotic and prokaryotic cells have organelles, but prokaryotic organelles are generally simpler and are not membrane-bound.

There are several types of organelles in a cell. Some (such as the nucleus and golgi apparatus) are typically solitary, while others (such as mitochondria, chloroplasts, peroxisomes and lysosomes) can be numerous (hundreds to thousands). The cytosol is the gelatinous fluid that fills the cell and surrounds the organelles.

Ευκαρυωτικό

  • Cell nucleus: A cell's information center, the cell nucleus is the most conspicuous organelle found in a eukaryotic cell. It houses the cell's chromosomes, and is the place where almost all DNA replication and RNA synthesis (transcription) occur. The nucleus is spherical and separated from the cytoplasm by a double membrane called the nuclear envelope. The nuclear envelope isolates and protects a cell's DNA from various molecules that could accidentally damage its structure or interfere with its processing. During processing, DNA is transcribed, or copied into a special RNA, called messenger RNA (mRNA). This mRNA is then transported out of the nucleus, where it is translated into a specific protein molecule. The nucleolus is a specialized region within the nucleus where ribosome subunits are assembled. In prokaryotes, DNA processing takes place in the cytoplasm. [4]
  • Mitochondria and chloroplasts: generate energy for the cell. Mitochondria are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells. [4]Respiration occurs in the cell mitochondria, which generate the cell's energy by oxidative phosphorylation, using oxygen to release energy stored in cellular nutrients (typically pertaining to glucose) to generate ATP. Mitochondria multiply by binary fission, like prokaryotes. Chloroplasts can only be found in plants and algae, and they capture the sun's energy to make carbohydrates through photosynthesis.
  • Ενδοπλασματικό δίκτυο: The endoplasmic reticulum (ER) is a transport network for molecules targeted for certain modifications and specific destinations, as compared to molecules that float freely in the cytoplasm. The ER has two forms: the rough ER, which has ribosomes on its surface that secrete proteins into the ER, and the smooth ER, which lacks ribosomes. [4] The smooth ER plays a role in calcium sequestration and release.
  • Golgi apparatus: The primary function of the Golgi apparatus is to process and package the macromolecules such as proteins and lipids that are synthesized by the cell.
  • Lysosomes and peroxisomes: Lysosomes contain digestive enzymes (acid hydrolases). They digest excess or worn-out organelles, food particles, and engulfed viruses or bacteria. Peroxisomes have enzymes that rid the cell of toxic peroxides. The cell could not house these destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system. [4]
  • Centrosome: the cytoskeleton organiser: The centrosome produces the microtubules of a cell – a key component of the cytoskeleton. It directs the transport through the ER and the Golgi apparatus. Centrosomes are composed of two centrioles, which separate during cell division and help in the formation of the mitotic spindle. A single centrosome is present in the animal cells. They are also found in some fungi and algae cells.
  • Vacuoles: Vacuoles sequester waste products and in plant cells store water. They are often described as liquid filled space and are surrounded by a membrane. Some cells, most notably Αμοιβάδα, have contractile vacuoles, which can pump water out of the cell if there is too much water. The vacuoles of plant cells and fungal cells are usually larger than those of animal cells.

Eukaryotic and prokaryotic

  • Ριβοσώματα: The ribosome is a large complex of RNA and protein molecules. [4] They each consist of two subunits, and act as an assembly line where RNA from the nucleus is used to synthesise proteins from amino acids. Ribosomes can be found either floating freely or bound to a membrane (the rough endoplasmatic reticulum in eukaryotes, or the cell membrane in prokaryotes). [20]

Many cells also have structures which exist wholly or partially outside the cell membrane. These structures are notable because they are not protected from the external environment by the semipermeable cell membrane. In order to assemble these structures, their components must be carried across the cell membrane by export processes.

Κυτταρικό τοίχωμα

Many types of prokaryotic and eukaryotic cells have a cell wall. The cell wall acts to protect the cell mechanically and chemically from its environment, and is an additional layer of protection to the cell membrane. Different types of cell have cell walls made up of different materials plant cell walls are primarily made up of cellulose, fungi cell walls are made up of chitin and bacteria cell walls are made up of peptidoglycan.

Προκαρυωτικό

Capsule

A gelatinous capsule is present in some bacteria outside the cell membrane and cell wall. The capsule may be polysaccharide as in pneumococci, meningococci or polypeptide as Bacillus anthracis or hyaluronic acid as in streptococci. Capsules are not marked by normal staining protocols and can be detected by India ink or methyl blue which allows for higher contrast between the cells for observation. [21] : 87

Flagella

Flagella are organelles for cellular mobility. The bacterial flagellum stretches from cytoplasm through the cell membrane(s) and extrudes through the cell wall. They are long and thick thread-like appendages, protein in nature. A different type of flagellum is found in archaea and a different type is found in eukaryotes.

Fimbriae

A fimbria (plural fimbriae also known as a pilus, plural pili) is a short, thin, hair-like filament found on the surface of bacteria. Fimbriae are formed of a protein called pilin (antigenic) and are responsible for the attachment of bacteria to specific receptors on human cells (cell adhesion). There are special types of pili involved in bacterial conjugation.

Αντιγραφή

Cell division involves a single cell (called a mother cell) dividing into two daughter cells. This leads to growth in multicellular organisms (the growth of tissue) and to procreation (vegetative reproduction) in unicellular organisms. Prokaryotic cells divide by binary fission, while eukaryotic cells usually undergo a process of nuclear division, called mitosis, followed by division of the cell, called cytokinesis. A diploid cell may also undergo meiosis to produce haploid cells, usually four. Haploid cells serve as gametes in multicellular organisms, fusing to form new diploid cells.

DNA replication, or the process of duplicating a cell's genome, [4] always happens when a cell divides through mitosis or binary fission. This occurs during the S phase of the cell cycle.

In meiosis, the DNA is replicated only once, while the cell divides twice. DNA replication only occurs before meiosis I. DNA replication does not occur when the cells divide the second time, in meiosis II. [22] Replication, like all cellular activities, requires specialized proteins for carrying out the job. [4]

DNA repair

In general, cells of all organisms contain enzyme systems that scan their DNA for damages and carry out repair processes when damages are detected. [23] Diverse repair processes have evolved in organisms ranging from bacteria to humans. The widespread prevalence of these repair processes indicates the importance of maintaining cellular DNA in an undamaged state in order to avoid cell death or errors of replication due to damages that could lead to mutation. Ε. Coli bacteria are a well-studied example of a cellular organism with diverse well-defined DNA repair processes. These include: (1) nucleotide excision repair, (2) DNA mismatch repair, (3) non-homologous end joining of double-strand breaks, (4) recombinational repair and (5) light-dependent repair (photoreactivation).

Growth and metabolism

Between successive cell divisions, cells grow through the functioning of cellular metabolism. Cell metabolism is the process by which individual cells process nutrient molecules. Metabolism has two distinct divisions: catabolism, in which the cell breaks down complex molecules to produce energy and reducing power, and anabolism, in which the cell uses energy and reducing power to construct complex molecules and perform other biological functions. Complex sugars consumed by the organism can be broken down into simpler sugar molecules called monosaccharides such as glucose. Once inside the cell, glucose is broken down to make adenosine triphosphate (ATP), [4] a molecule that possesses readily available energy, through two different pathways.

Πρωτεϊνοσύνθεση

Cells are capable of synthesizing new proteins, which are essential for the modulation and maintenance of cellular activities. This process involves the formation of new protein molecules from amino acid building blocks based on information encoded in DNA/RNA. Protein synthesis generally consists of two major steps: transcription and translation.

Transcription is the process where genetic information in DNA is used to produce a complementary RNA strand. This RNA strand is then processed to give messenger RNA (mRNA), which is free to migrate through the cell. mRNA molecules bind to protein-RNA complexes called ribosomes located in the cytosol, where they are translated into polypeptide sequences. The ribosome mediates the formation of a polypeptide sequence based on the mRNA sequence. The mRNA sequence directly relates to the polypeptide sequence by binding to transfer RNA (tRNA) adapter molecules in binding pockets within the ribosome. The new polypeptide then folds into a functional three-dimensional protein molecule.

Motility

Unicellular organisms can move in order to find food or escape predators. Common mechanisms of motion include flagella and cilia.

In multicellular organisms, cells can move during processes such as wound healing, the immune response and cancer metastasis. For example, in wound healing in animals, white blood cells move to the wound site to kill the microorganisms that cause infection. Cell motility involves many receptors, crosslinking, bundling, binding, adhesion, motor and other proteins. [24] The process is divided into three steps – protrusion of the leading edge of the cell, adhesion of the leading edge and de-adhesion at the cell body and rear, and cytoskeletal contraction to pull the cell forward. Each step is driven by physical forces generated by unique segments of the cytoskeleton. [25] [26]

Navigation, control and communication

In August 2020, scientists described one way cells – in particular cells of a slime mold and mouse pancreatic cancer–derived cells – are able to navigate efficiently through a body and identify the best routes through complex mazes: generating gradients after breaking down diffused chemoattractants which enable them to sense upcoming maze junctions before reaching them, including around corners. [27] [28] [29]


Multiple fission

Some algae, some protozoans, and the true slime molds ( Myxomycetes) regularly divide by multiple fission. In such cases the nucleus undergoes several mitotic divisions, producing a number of nuclei. After the nuclear divisions are complete, the cytoplasm separates, and each nucleus becomes encased in its own membrane to form an individual cell. In the Myxomycetes, the fusion of two haploid gametes or the fusion of two or more diploid zygotes (the structures that result from the union of two sex cells) results in the formation of a plasmodium—a motile, multinucleate mass of cytoplasm. The nuclei are in a syncytium, that is, there are no cell boundaries, and the nuclei flow freely in the motile plasmodium. As it feeds, the plasmodium enlarges, and the nuclei divide synchronously about once every 24 hours. The plasmodium may become very large, with millions of nuclei, but, ultimately, when conditions are right, it forms a series of small bumps, each of which becomes a small, fruiting body (a structure that bears the spores). During this process the nuclei undergo meiosis, and the final haploid nuclei are then isolated into uninucleate spores (reproductive bodies).


Περιεχόμενα

Asexual reproduction is a process by which organisms create genetically similar or identical copies of themselves without the contribution of genetic material from another organism. Bacteria divide asexually via binary fission viruses take control of host cells to produce more viruses Hydras (invertebrates of the order Hydroidea) and yeasts are able to reproduce by budding. These organisms often do not possess different sexes, and they are capable of "splitting" themselves into two or more copies of themselves. Most plants have the ability to reproduce asexually and the ant species Mycocepurus smithii is thought to reproduce entirely by asexual means.

Some species that are capable of reproducing asexually, like hydra, yeast (See Mating of yeasts) and jellyfish, may also reproduce sexually. For instance, most plants are capable of vegetative reproduction—reproduction without seeds or spores—but can also reproduce sexually. Likewise, bacteria may exchange genetic information by conjugation.

Other ways of asexual reproduction include parthenogenesis, fragmentation and spore formation that involves only mitosis. Parthenogenesis is the growth and development of embryo or seed without fertilization by a male. Parthenogenesis occurs naturally in some species, including lower plants (where it is called apomixis), invertebrates (e.g. water fleas, aphids, some bees and parasitic wasps), and vertebrates (e.g. some reptiles, [3] fish, and, very rarely, birds [4] and sharks [5] ). It is sometimes also used to describe reproduction modes in hermaphroditic species which can self-fertilize.

Sexual reproduction is a biological process that creates a new organism by combining the genetic material of two organisms in a process that starts with meiosis, a specialized type of cell division. Each of two parent organisms contributes half of the offspring's genetic makeup by creating haploid gametes. [6] Most organisms form two different types of gametes. Σε αυτα anisogamous species, the two sexes are referred to as male (producing sperm or microspores) and female (producing ova or megaspores). [7] In isogamous species, the gametes are similar or identical in form (isogametes), but may have separable properties and then may be given other different names (see isogamy). For example, in the green alga, Chlamydomonas reinhardtii, there are so-called "plus" and "minus" gametes. A few types of organisms, such as many fungi and the ciliate Paramecium aurelia, [8] have more than two "sexes", called syngens. Most animals (including humans) and plants reproduce sexually. Sexually reproducing organisms have different sets of genes for every trait (called alleles). Offspring inherit one allele for each trait from each parent. Thus, offspring have a combination of the parents' genes. It is believed that "the masking of deleterious alleles favors the evolution of a dominant diploid phase in organisms that alternate between haploid and diploid phases" where recombination occurs freely. [9] [10]

Bryophytes reproduce sexually, but the larger and commonly-seen organisms are haploid and produce gametes. The gametes fuse to form a zygote which develops into a sporangium, which in turn produces haploid spores. The diploid stage is relatively small and short-lived compared to the haploid stage, i.e. haploid dominanceΤο The advantage of diploidy, heterosis, only exists in the diploid life generation. Bryophytes retain sexual reproduction despite the fact that the haploid stage does not benefit from heterosis. This may be an indication that the sexual reproduction has advantages other than heterosis, such as genetic recombination between members of the species, allowing the expression of a wider range of traits and thus making the population more able to survive environmental variation.

Allogamy

Allogamy is the fertilization of the combination of gametes from two parents, generally the ovum from one individual with the spermatozoa of another. (In isogamous species, the two gametes will not be defined as either sperm or ovum.)

Autogamy

Self-fertilization, also known as autogamy, occurs in hermaphroditic organisms where the two gametes fused in fertilization come from the same individual, e.g., many vascular plants, some foraminiferans, some ciliates. The term "autogamy" is sometimes substituted for autogamous pollination (not necessarily leading to successful fertilization) and describes self-pollination within the same flower, distinguished from geitonogamous pollination, transfer of pollen to a different flower on the same flowering plant, [11] or within a single monoecious Gymnosperm plant.

Μίτωση και μείωση

Mitosis and meiosis are types of cell division. Mitosis occurs in somatic cells, while meiosis occurs in gametes.

Μίτωσις The resultant number of cells in mitosis is twice the number of original cells. The number of chromosomes in the offspring cells is the same as that of the parent cell.

Μείωση The resultant number of cells is four times the number of original cells. This results in cells with half the number of chromosomes present in the parent cell. A diploid cell duplicates itself, then undergoes two divisions (tetraploid to diploid to haploid), in the process forming four haploid cells. This process occurs in two phases, meiosis I and meiosis II.

In recent decades, developmental biologists have been researching and developing techniques to facilitate same-sex reproduction. [12] The obvious approaches, subject to a growing amount of activity, are female sperm and male eggs, with female sperm closer to being a reality for humans. In 2004, by altering the function of a few genes involved with imprinting, other Japanese scientists combined two mouse eggs to produce daughter mice [13] and in 2018 Chinese scientists created 29 female mice from two female mice mothers but were unable to produce viable offspring from two father mice. [14] [15]

There are a wide range of reproductive strategies employed by different species. Some animals, such as the human and northern gannet, do not reach sexual maturity for many years after birth and even then produce few offspring. Others reproduce quickly but, under normal circumstances, most offspring do not survive to adulthood. For example, a rabbit (mature after 8 months) can produce 10–30 offspring per year, and a fruit fly (mature after 10–14 days) can produce up to 900 offspring per year. These two main strategies are known as K-selection (few offspring) and r-selection (many offspring). Which strategy is favoured by evolution depends on a variety of circumstances. Animals with few offspring can devote more resources to the nurturing and protection of each individual offspring, thus reducing the need for many offspring. On the other hand, animals with many offspring may devote fewer resources to each individual offspring for these types of animals it is common for many offspring to die soon after birth, but enough individuals typically survive to maintain the population. Some organisms such as honey bees and fruit flies retain sperm in a process called sperm storage thereby increasing the duration of their fertility.

Other types

  • Polycyclic animals reproduce intermittently throughout their lives.
  • Semelparous organisms reproduce only once in their lifetime, such as annual plants (including all grain crops), and certain species of salmon, spider, bamboo and century plant. Often, they die shortly after reproduction. This is often associated with r-strategists.
  • Iteroparous organisms produce offspring in successive (e.g. annual or seasonal) cycles, such as perennial plants. Iteroparous animals survive over multiple seasons (or periodic condition changes). This is more associated with K-strategists.

Organisms that reproduce through asexual reproduction tend to grow in number exponentially. However, because they rely on mutation for variations in their DNA, all members of the species have similar vulnerabilities. Organisms that reproduce sexually yield a smaller number of offspring, but the large amount of variation in their genes makes them less susceptible to disease.

Many organisms can reproduce sexually as well as asexually. Aphids, slime molds, sea anemones, some species of starfish (by fragmentation), and many plants are examples. When environmental factors are favorable, asexual reproduction is employed to exploit suitable conditions for survival such as an abundant food supply, adequate shelter, favorable climate, disease, optimum pH or a proper mix of other lifestyle requirements. Populations of these organisms increase exponentially via asexual reproductive strategies to take full advantage of the rich supply resources.

When food sources have been depleted, the climate becomes hostile, or individual survival is jeopardized by some other adverse change in living conditions, these organisms switch to sexual forms of reproduction. Sexual reproduction ensures a mixing of the gene pool of the species. The variations found in offspring of sexual reproduction allow some individuals to be better suited for survival and provide a mechanism for selective adaptation to occur. The meiosis stage of the sexual cycle also allows especially effective repair of DNA damages (see Meiosis). [ αναφορά που απαιτείται ] In addition, sexual reproduction usually results in the formation of a life stage that is able to endure the conditions that threaten the offspring of an asexual parent. Thus, seeds, spores, eggs, pupae, cysts or other "over-wintering" stages of sexual reproduction ensure the survival during unfavorable times and the organism can "wait out" adverse situations until a swing back to suitability occurs.

The existence of life without reproduction is the subject of some speculation. The biological study of how the origin of life produced reproducing organisms from non-reproducing elements is called abiogenesis. Whether or not there were several independent abiogenetic events, biologists believe that the last universal ancestor to all present life on Earth lived about 3.5 billion years ago.

Scientists have speculated about the possibility of creating life non-reproductively in the laboratory. Several scientists have succeeded in producing simple viruses from entirely non-living materials. [16] However, viruses are often regarded as not alive. Being nothing more than a bit of RNA or DNA in a protein capsule, they have no metabolism and can only replicate with the assistance of a hijacked cell's metabolic machinery.

The production of a truly living organism (e.g. a simple bacterium) with no ancestors would be a much more complex task, but may well be possible to some degree according to current biological knowledge. A synthetic genome has been transferred into an existing bacterium where it replaced the native DNA, resulting in the artificial production of a new Μ. mycoides οργανισμός. [17]

There is some debate within the scientific community over whether this cell can be considered completely synthetic [18] on the grounds that the chemically synthesized genome was an almost 1:1 copy of a naturally occurring genome and, the recipient cell was a naturally occurring bacterium. The Craig Venter Institute maintains the term "synthetic bacterial cell" but they also clarify ". we do not consider this to be "creating life from scratch" but rather we are creating new life out of already existing life using synthetic DNA". [19] Venter plans to patent his experimental cells, stating that "they are pretty clearly human inventions". [18] Its creators suggests that building 'synthetic life' would allow researchers to learn about life by building it, rather than by tearing it apart. They also propose to stretch the boundaries between life and machines until the two overlap to yield "truly programmable organisms". [20] Researchers involved stated that the creation of "true synthetic biochemical life" is relatively close in reach with current technology and cheap compared to the effort needed to place man on the Moon. [21]

Sexual reproduction has many drawbacks, since it requires far more energy than asexual reproduction and diverts the organisms from other pursuits, and there is some argument about why so many species use it. George C. Williams used lottery tickets as an analogy in one explanation for the widespread use of sexual reproduction. [22] He argued that asexual reproduction, which produces little or no genetic variety in offspring, was like buying many tickets that all have the same number, limiting the chance of "winning" – that is, producing surviving offspring. Sexual reproduction, he argued, was like purchasing fewer tickets but with a greater variety of numbers and therefore a greater chance of success. The point of this analogy is that since asexual reproduction does not produce genetic variations, there is little ability to quickly adapt to a changing environment. The lottery principle is less accepted these days because of evidence that asexual reproduction is more prevalent in unstable environments, the opposite of what it predicts. [ αναφορά που απαιτείται ]


Βασικοί Όροι

Ως Amazon Associate κερδίζουμε από κατάλληλες αγορές.

Θέλετε να αναφέρετε, να μοιραστείτε ή να τροποποιήσετε αυτό το βιβλίο; Αυτό το βιβλίο είναι Creative Commons Attribution License 4.0 και πρέπει να αποδώσετε OpenStax.

    Εάν αναδιανέμετε ολόκληρο ή μέρος αυτού του βιβλίου σε μορφή εκτύπωσης, τότε πρέπει να συμπεριλάβετε σε κάθε φυσική σελίδα την ακόλουθη απόδοση:

  • Χρησιμοποιήστε τις παρακάτω πληροφορίες για να δημιουργήσετε μια παραπομπή. Σας συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα εργαλείο παραπομπής όπως αυτό.
    • Authors: Samantha Fowler, Rebecca Roush, James Wise
    • Εκδότης/ιστότοπος: OpenStax
    • Book title: Concepts of Biology
    • Publication date: Apr 25, 2013
    • Τοποθεσία: Χιούστον, Τέξας
    • Book URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • Section URL: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/15-key-terms

    © 12 Ιανουαρίου 2021 OpenStax. Το περιεχόμενο σχολικών βιβλίων που παράγεται από το OpenStax έχει άδεια βάσει άδειας Creative Commons Attribution License 4.0. Το όνομα OpenStax, το λογότυπο OpenStax, τα εξώφυλλα βιβλίων OpenStax, το όνομα του OpenStax CNX και το λογότυπο OpenStax CNX δεν υπόκεινται στην άδεια Creative Commons και δεν μπορούν να αναπαραχθούν χωρίς την προηγούμενη και ρητή γραπτή συγκατάθεση του Πανεπιστημίου Rice.


    Δες το βίντεο: Μίτωση animation (Φεβρουάριος 2023).