2. Деление ядра и клетки.

В процессе онтогенеза ядро возникает только от ядра. Деление ядра всегда предшествует делению клетки. Существует три способа деления клетки: митоз, амитоз, мейоз.

Митоз - наиболее универсальный способ деления соматических клеток. Он свойствен организмам всех уровней эволюционного развития, имеющим оформленное ядро. Совокупность саморегулирующихся процессов, происходящих в клетке от одного деления до другого, называют митотическим циклом. Митотический цикл состоит из интерфазы и митоза, тесно связанных между собой; продолжительность его примерно 15 - 30 ч. Интерфаза - наиболее продолжительная часть митотического цикла. Ядро относительно крупное, с хорошо заметными 1 - 2 ядрышками и слабозернистой структурой. Хромосомы деконденсированы, и окраска не выявляет их. В этой фазе происходят важные биохимические процессы, подготавливающие клетку к делению. В интерфазе различают три периода: пресинтетический (G1) - происходят рост вновь образовавшейся клетки, воссоздание цитоплазматических структур, синтез РНК и белка, накопление энергии; синтетический (S) — репликация молекул ДНК, образование двух хроматид; постсинтетический (G2) - синтез белка, накопление энергии.

Митоз делят на четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Продолжительность митоза 1 - 3 ч.

В начале профазы ядро увеличивается, и в нем отчетливо видны спутанные в клубок хромосомы, начавшие конденсироваться. К концу профазы хромосомы укорачиваются. Иногда заметно, что они состоят из двух хроматид. Ядрышко к этому моменту обычно дезинтегрируется. Ядерная оболочка распадается на небольшие фрагменты, неотличимые от элементов эндоплазматического ретикулума. Нуклеоплазма смешивается с гиалоплазмой. На полюсах клетки появляются белковые нити, растущие к центру. Профаза - самая продолжительная фаза митоза.

В начале метафазы хромосомы достигают максимальной конденсации и передвигаются к экваториальной пластинке клетки. Они хорошо видны в оптический микроскоп. Число, форма, размер и расположение митотических хромосом характерны и постоянны для каждого вида растения (кариотип). Их графическое изображение составляет идиограмму вида. В диплоидном наборе имеются пары одинаковых по структуре хромосом, называемых гомологичными. Соответственно гаплоидный набор содержит по одной из гомологичных хромосом.

В метафазе хроматиды отделяются друг от друга, связь между ними сохраняется только в центромере. Из нитей формируется веретено деления. Оно состоит из опорных и тянущих нитей. Опорные нити идут от одного полюса клетки к другому через экваториальную пластинку, а тянущие связывают центромеры хромосом с полюсами. Нити веретена деления не всегда видны, так как ядерный краситель не окрашивает их. Наиболее характерно для метафазы то, что центромеры хромосом, прикрепленные к нитям веретена, располагаются в плоскости экваториальной пластинки клетки.

В анафазе центромера разделяется и хроматиды расходятся к полюсам вследствие сокращения тянущих нитей. Каждая хроматида становится хромосомой. Следовательно, на каждом полюсе оказывается столько хромосом, сколько их было у исходной клетки. Анафаза - самая короткая фаза.

В телофазе происходит процесс, противоположный происходящему в профазе: хромосомы деконденсируются, веретено деления разрушается, образуются ядерная оболочка и ядрышки. В начале телофазы хромосомы - в виде двух темных сгустков на полюсах клетки, к концу их контур исчезает. В это же время в экваториальной пластинке клетки появляются волокна, располагающиеся перпендикулярно к ней, - фрагмопласт. В центре фрагмопласта накапливаются пузырьки Гольджи, содержащие пектиновые вещества. Они дают начало клеточной пластинке, которая, разрастаясь центробежно и раздвигая фрагмопласт, достигает стенок материнской клетки. Происходит цитокинез, завершающий митоз. Позднее на клеточной пластинке с обеих сторон формируются первичные стенки. В результате митотического цикла образуются две клетки, имеющие хромосомы, идентичные хромосомам материнской клетки по структуре ДНК, форме, размеру и числу, то есть обеспечивается наследственное сходство дочерних клеток с исходной материнской.

Амитоз - это другой способ деления соматических клеток. Сущность его состоит в том, что ядро делится на две или более частей без каких-либо предшествующих изменений структуры. Вслед за перешнуровкой ядра следует деление цитоплазмы. При амитозе хромосомы распределяются между дочерними клетками неравномерно, поэтому не обеспечивается их биологическая равноценность. Но образовавшиеся клетки не теряют своей структурной организации. Амитоз наблюдают в клетках высокодифференцированных и старых тканей.

Мейоз столь же универсален, как и митоз, но он свойствен небольшой группе клеток, возникающих в связи с размножением. Сущность мейоза состоит в сокращении числа хромосом в два раза. Биологический смысл этого процесса раскрыт уже давно. Дело в том, что гаплоидные половые клетки - гаметы (n) при половом процессе сливаются и образуют зиготу. При этом число хромосом увеличивается в два раза (2n), а зигота получает наследственную информацию от обеих гамет. Следовательно, благодаря мейозу сохраняется постоянство числа хромосом. Мейоз состоит из двух делений, неизменно следующих одно за другим. В каждом из них выделяют те же четыре фазы, что и в митозе, но они имеют принципиальные различия. Первое деление сложное и специфическое, сопровождается сокращением числа хромосом. В профазе этого деления между гомологичными хромосомами происходит обмен участками (кроссинговер). В анафазе к полюсам клетки расходятся не хроматиды, как при митозе, а гомологичные хромосомы. Второе деление осуществляется по типу митоза. В результате из одной диплоидной клетки получаются четыре (тетрада) дочерних клетки с гаплоидным числом хромосом. Разнообразие их хромосомных наборов обусловливает разнообразие признаков у последующих поколений. Это - основа для эволюции вида

В некоторых случаях образованию половых клеток не предшествует сокращение числа их хромосом, и они остаются диплоидными. В результате образующееся из зиготы растение будет содержать 3 - 4 набора хромосом, а иногда и более. Такие клетки и состоящие из них растения называют полиплоидными. Полиплоидные растения обычно имеют более крупные размеры. Многие высокопродуктивные сорта томата, кукурузы, пшеницы и других возделываемых растений - полиплоиды. Полиплоидию можно вызвать искусственно.

3.Этапы развития зоологии

4.Предмет зоологии, ее разделы и объекты изучения

Зоология — наука о животных, составляет часть науки о живых существах, биологии. В состав зоологии входит большое количество различных дисциплин. В частности, это морфология и физиология животных, изучающие строение и функции их организмов, систематика, описывающая и систематизирующая весь животный мир по различным признакам, этология (наука о поведении), зоогеография, эмбриология и многие другие.  В зависимости от исследуемых объектов зоологию подразделяют на такие дисциплины, как протозоология (изучение простейших), энтомологию (изучение насекомых), ихтиологию (изучение рыб), орнитологию (изучение птиц). Териология изучает зверей, или млекопитающих. Также существуют такие разделы зоологии, как герпетология, исследующая рептилий и амфибий, гельминтология, изучающая все виды червей и так далее – каждой группе живых организмов соответствует определенный раздел зоологии.

Зоология тесно связана с науками: ветеринария, медицина, паразитология, со всеми биологическими науками.

Отдел зоологии, посвященный изучению строения животных, носит общее название морфологии.

Изучение строения животного или известной группы животных, независимо от других, составляет предмет описательной анатомии; если же строение животных изучается путем сравнения различных форм, то эта отрасль зоологии получает название сравнительной анатомии; общей задачей последней является выяснение законов строения животных.

Тончайшее строение животных, изучаемое с помощью микроскопа, служит предметом особой отрасли морфологии — гистологии, но так как между изучением строения животных без вспомогательных оптических средств и изучением с помощью оптических приборов (простых и сложных микроскопов) не существует резкой, определенной границы, то и область гистологии не отграничена определенным образом от области анатомии.

Отправления тела животных составляют предмет физиологии; физиология может быть направлена к выяснению деятельности известного определенного организма, причем другие рассматриваются лишь настолько, насколько это необходимо для понимания явлений, происходящих в изучаемом животном, или же физиология, называемая в таком случае сравнительной, изучает всех животных с точки зрения их отправлений, стремясь выяснить общие законы изучаемых явлений.

Особый отдел физиологии животных составляет учение о психической жизни их — зоопсихология.  Отношения животных к окружающему миру составляют предмет биологии животных в тесном смысле слова (в более широком смысле биологией называется совокупность наук о живых существах); здесь мы тоже можем иметь дело или с биологией данного животного или с общей биологией животных, если исследуются общие законы соотношений между животными и окружающим миром, как органическим, так и неорганическим. Сюда относится изучение влияния на животных различных внешних условий: температуры, света, состава окружающей среды, ее физических свойств, давления, движения или неподвижности окружающей среды и т. д., а также отношений к другим организмам, которые являются их врагами, добычей, средством защиты, источником пищи и т. д.

Не ограничиваясь изучением животного в его взрослом, развитом состоянии, зоология рассматривает, как развивается животное прежде, чем достигнет взрослого окончательного состояния; эта отрасль зоологии называется историей развития, или онтогенией, или эмбриологией. В состав эмбриологии входит, как изучение явлений происходящих внутри яйца, собственно эмбриональное развитие, так и тех изменений, которые совершаются в животном затем — постэмбриональное развитие.

Взаимные отношения между животными могут рассматриваться с точки зрения происхождения их; отрасль зоологии, стремящаяся выяснить, как развивалось животное царство, путем каких изменений и под влиянием каких факторов вырабатывались новые формы животной жизни и в каких отношениях генетических (по происхождению) стоят между собою различные группы животных, — носит название филогении животных. Задачей ее является установление генеалогии животного царства.

Ввиду громадного количества видов животных (число которых определяют приблизительно в 200000) является необходимость в группировке животных с целью облегчения изучения их. Сравнение строения животных в их взрослом состоянии оказывается часто недостаточным, так как животные, могут в связи с образом жизни (особенно, под влиянием паразитического или сидячего образа жизни), подвергаться таким изменениям, которые совершенно скрывают их истинную природу; существенную помощь при выяснении близости между собою различных животных оказывает изучение их эмбриологии, так как при этом животные проходят часто известные стадии развития, позволяющие с уверенностью причислять данную сомнительную форму к той или другой группе. Результатом изучения строения и истории развития животных является возможность точной, определенной характеристики их и естественной группировки, классификации их на основании действительных, существенных, а не чисто внешних сходств и различий. Характеристика и классификация животных служат предметом систематики. Не довольствуясь классификацией на основании действительного сходства строения и развития животных, современная зоология стремится группировать их на основании кровного их родства, положить в основание системы генеалогию животного царства.

Существенную роль по отношению к сравнительной анатомии и к филогении животных играет изучение ископаемых остатков животных, живших в прежние геологические эпохи — палеонтология животных или зоопалеонтология.

Важную отрасль зоологии представляет в новейшее время учение о распределении животных на земле — география животных или зоогеография. На основании фактов распределения животных и с помощью палеонтологии, геологии и общей биологии животных зоогеография стремится выяснить причины и законы современного распределения животных. С точки зрения современных воззрений на происхождение животного царства распределение животных есть такой же результат ряда предшествующих условий, как и самое строение животных; вместе с тем, зоогеография является ценным критерием для проверки положений теорий происхождения животных.

Все перечисленные отрасли зоологии находятся в тесной связи между собою, преследуя свои специальные цели.

Вся зоология распадается на общую и специальную.

Предметом первой служит изучение данных и законов, относящихся ко всему животному миpy; предметом второй является детальное изучение отдельных групп на основании общих воззрений зоологии.  Отделы специальной зоологии носят особые названия по тем группам, которым посвящены: наука о млекопитающих — маммология, о птицах — орнитология, о пресмыкающихся — герпетология, о земноводных — батрахология, рыбах — ихтиология, моллюсках — малакология, насекомых — энтомология, пауках — арахнология, глистах — гельминтология, губках — спонгиология; другие подобные названия менее употребительны.

От теоретической зоологии, имеющей целью чисто научное изучение животных следует отличать прикладную зоологию. Опираясь на данные теоретической зоологии, прикладная зоология изучает животных исключительно с точки зрения экономических интересов человека, с точки зрения их пользы или вреда (прямых или косвенных), способов охранения, размножения или напротив, истребления их. Весьма важное значение получили две отрасли прикладной зоологии — прикладная энтомология (наука о насекомых) и прикладная ихтиология (наука о рыбах).