Paljunemine ja areng (2)

Organismide paljunemine ja areng
Rakkude jagunemine tagab organismi kasvamise. Uued tütarrakud moodustuvad lähteraku jagunemisel.
Kõik hulkrakse organismi rakud ei ole jagunemisvõimelised ja jagunemisprotsess ei ole piiramatu, sest organismide mõõtmed ei saa lõpmatult suureneda.
Rakutsükkel on raku eluring ühe mitoosi lõpust läbi interfaasi järgmise mitoosi lõpuni. Samuti on erinevate kudede rakkude interfaasi ja mitoosi kestus erinev.
Rakkutsükkel= interfaas + mitoos

1. Paljunemisviisid

Mittesuguline paljunemine
Suguline paljunemine
Uus organism saab alguses eosest/keharakust
Uus organism saab alguse viljastatud munarakust- sugurakud ühinevad
Pole vaja spetsiaalseid rakke
Eoseline - eoste ehk spooride abil (seened, samblad , sõnajalgtaimed)
Vegetatiivne
Pooldumine ( bakterid , ainuraksed algloomad )
Pungumine (pärmseened, hüdra)
Sibulatega (tulp, sibul , liilia)
Võrsikutega (karusmari, mustsõstar)
Võsunditega (maasikas, hanijalg )
Juurevõsudega ( lepp , vaarikas )
Mugulatega ( kartul )
Risoomidega ( orashein , piparmünt)
Pistikutega , pistokstega (paju, mustsõstar)
On vaja spetsiaalseid rakke ( sugurakke ehk gameete)
Seemnerakk e sperm
Munarakk e ovotsüüt
1 vanem
Enamasti 2 vanemat
Järglane pärib ühe vanema päriliku materjali
Järglasel kombineerub 2 vanema muutlikkus
Muutlikkus väike
Muutlikkus suurem

2. Mitoos

INTERFAAS- faas kahe mitoosi vahel

• Rakus intensiivne aine-ja energiavahetus.
  
• DNA replikatsioon
  
• ATP süntees
  
• Suurenevad raku mõõtmed ja organellide arv
  
• Tsentrioolid kahestuvad
  
• Kromosoomid on lahti keerdunud
  

PROFAAS - ettevalmistav faas

• Kromosoomid keerduvad kokku (nähtavaks)
  
• Tuumakesed kaovad
  
• Tuum suureneb
  
• Tuumamembraanid lahustuvad
  
• Tsentrioolid liiguvad poolustele
  
• Algab kääviniidistiku kujunemine
  

METAFAAS - eraldumisfaas

• Kromosoomid koonduvad
  

raku ekvatoriaaltasandile

• Kääviniidid kinnituvad ühe otsaga
  

kromosoomi tsentromeeri külge ja
teise otsaga tsentriooli külge
ANAFAAS - rändamisfaas

• Kääviniidid lühenevad
  
• Kromatiidid liiguvad poolustele
  

(ATP energia arvel)
Mitoosi tähtsus

• Toimub kromosoomide võrdväärne jaotamine tütarrakkude vahel
  
• Tütarrakud geneetiliselt identsed
  
• organismi kasvamine (suureneb rakkude arv)
  
• Haavade parandamine
  
• Surnud rakkude asendamine
  
• Embrüonaalne areng
  
• Ainuraksete paljunemine
  

TELOFAAS - rekonstrueerimisfaas

• Kääviniidid kaovad
  
• Kromosoomid keeruvad lahti
  
• Tekivad tuumakesed
  
• Sünteesitakse uued tuumamembraanid
  
• Toimub tsütokinees
  
• Loomaraku plasmamembraan
  

pöördub sisse

• Taimerakkudel kujuneb uus vahesein ,
  

mis koosneb vahelamellidest
(sellele ladestuvad mõlemalt poolt rakukestad )

3. Meioos

Meioos on rakujagunemise vorm, mille käigus kromosoomide arv väheneb 2 korda. Meioosil on 2 jagunemist, Meioos I ja ja meioos II(sarnaneb mitoosile).
I Profaas

• Toimub ristsiire - homoloogilised kromosoomid liibuvad paarikaupa kokku ja vahetavad võrdse pikkusega osi
  
• Moodustuvad kääviniidid
  
• Tuum ja tuumakesed kaovad
  

I Metafaas

• Homoloogilised kromosoomid liiguvad paarikaupa ekvatoriaaltasandile
  

I Anafaas

• Kääviniidid lühenevad ja kromosoomid lahknevad poolustele
  

I Telofaas

• Toimub tsütokinees
  
• Moodustub 2 geneetiliselt erinevat tütarrakku
  
• Tuumamembraani EI MOODUSTU
  
• Kromosoomid EI KEERDU lahti
  
• Tsentrioolid kahestuvad uuesti
  

Kahe jagunemise vahel on lühike interfaas, kus DNA replikatsiooni ei toimu. Teine jagunemine on sarnane mitoosile.

Meioosi tulemus

• Ühest diploidest moodustub 4 haploidset rakku
  
• Kromosoomide arv on vähenenud 2 korda
  

Meioosi tähtsus

• Ristsiirde tõttu on tütarrakud geneetiliselt erinevad, mis suurendab pärilikku muutlikkust ja liigisiselist muutlikkust (kõik meioosi teel valminud sugurakud on geneetiliselt erinevad)
  
• Meioos kaasneb sugurakkude küpsemisega ja eoste moodustumisega
  
• Tagab sugulise paljunemise
  

Mitoosi ja meioosi võrdlus

MITOOS
MEIOOS
Keharakkude tootmine
Eoste ja sugurakkude moodustumine
Rakkudes diploidne kromosoomistik
Haploidne kromosoomistik
Rakud identsed
Rakud geneetiliselt erinevad
Moodustub 2 uut rakku
Moodustub 4 uut rakku
Ei toimu kromosoomide ristsiiret
I profaasis kromosoomide ristsiire
Üks mitootiline jagunemine
Kaks järjestikust jagunemist

4. Loomade paljunemise, kasvu ja arengu eripära

Loomad paljunevad enamasti suguliselt, kuid esineb ka mittesugulist paljunemist (tavaliselt sigivad mittesuguliselt paljunevad loomad ka suguliselt).
Hermafrodiitsetel (mõlemasugulistel) loomadel on isas -ja emassuguelundid ühes ja samas organismis. N: viinamäetigu, vihmaussid , kaanid.
Lahksugulistel on emas-ja isassuguelundid eraldi organismides (selgroogsed). Neil esineb sugulist dimorfismi (isas-ja emasloomad on erineva kujuga)
Mõnedel võib esineda ka partenogeneesi (neitsisigimist), mille puhul järglane areneb vijlastamata munarakust. Lootejärgus kahekordistub kromosoomide arv. N: mesilased , emased lehetäid, vähilaadsed.
Munarakul ja seemnerakul on haplodine kromosoomistik. Viljastumisel tekib sügoot (viljastatud munarakk) ning diploidne kromosoomistik.
KEHAVÄLINE VILJASTUMINE
KEHASISENE VILJASTUMINE
Küpseb palju sugurakke
Küpseb vähem sugurakke
Viljastumine juhuslik
Viljastumise rõenäosus suurem
Hukkub palju (ebasoodsad tingimused)
Kaitstud paremini (soodsamad tingimused)
Kalad , kahepaiksed
Roomajad , linnud , imetajad
Eristatakse otsest ja moondega arengut.
MOONDEGA
täismoone
vaegmoone
enamus
putukaid
putukad ( rohutirts ,
tarakan , lutikas)
ainuõõssed
ussid
vähid
kahepaiksed
enamus kalad
teeb läbi moonde :
muna 
vastne e. röövik 
nukk 
valmik
teeb läbi moonde:
ei nukku
vahepeal !
Otsene:

• Vastsündinu sarnaneb oma vanematega
  
• Mõõtmetelt väiksem
  
• Omab kõiki liigile omaseid tunnuseid
  
• Imetajad, linnud , roomajad
  

Moondega:

• Erineb kujult vanematest
  
• Vastse staadiumis aktiivse toitumise periood
  
• Moondega areng soodustab levikut: vastsed elavad vabalt (hüdra) või on parasiidid (järvekarp)
  

Bioloogiline tähtsus

Väheneb konkurents biotoobi suhtes (nt kullesed ja konnad);

Väheneb konkurents toiduobjekti suhtes (liblikaröövik toitub haljasmassist, valmik nektarist);

Moondega areng kindlustab organismide parema leviku (kinnitunud või väheliikuvate organismide puhul nt polüüpide vastsed ja karpide vastsed);

Kindlustab ka teatud juhtudel ebasoodsate tingimuste üleelamise. Nukustaadium paljudel putukatel on ka talvitumiseks;

Toimub sageli ka suguta ja sugulise põlvkonna vaheldumine. See on metagenees ja iseloomulik ainuõõssetele (polüüp ja meduus );

Arengu vältel toimub järk-järguline üleminek ja kohastumine uute elutingimustega. Nt ainevahetus kullesel ja konnal – kullese arengu algul eritub NH3, arengu lõpu poole aga kusiaine kujul.

Võib kindlustada järgmised muutused:

• Üleminek vabalt elavalt eluviisilt substraadile kinnitunud eluviisile;
  
• Võib kindlustada organismitüübi keerutumise või lihtsustumise;
  
• Võib kindlustada ülemineku veeliselt eluviisilt maismaalisele;
  
• Võib kindlustada ülemineku varjatud eluviisiga substraadist avatud aluviisiga õhkkeskkonda.
  

5. Inimese sugurakkude areng

SPERMATOGENEES
OVOGENEES
Seemnerakkude e spermatosoidide areng
Munarakkude e ovotsüütide areng
Moodustuvad munanite väänilistes seemnetorukestes
Moodustuvad vaheldumisi kummaski munasarjas
Spermide eellasrakud on spermatogoonid
Eellased ovogoonid
Spermatogoonid paljunevad kogu suguküpsuse perioodi
Ovogoonide paljunemine lõpeb looteeas. Esimese eluaasta lõpuks on rakud I jagunemise profaasis. Meioos jätkub suguküpsuse saabudes
Igast spermatogoonist moodustub 4 spermi
Üks viljastumisvõimeline munarakk+3 väiksemat polotsüüti (hukkuvad)
Pidev protsess, kulgeb kehatemperatuurist madalamal temperatuuril
Tsükliline küpsemine
Võib kulgeda kõrge vanuseni
45-55 saabub menopaus , ovulatsioon lakkab
Sugurakkudele iseloomulikud tunnused

• Haploidse kromosoomistikuga
  
• Ristsiirde tõttu meioosi I profaasis on kõik sugurakud pärilikelt omadustelt erinevad
  
• Küpsed sugurakud ei jagune enam
  
• Küpsed sugurakud ei kuulu ühegi koe koostisesse (kehavõõrad rakud), seepärast ei või spermid verega kokku puutuda (veres leiduvad organismi kaitsesüsteemi rakud hävitaksid spermid, hiljem ka vääniliste seemnetorukeste pinnakihi
  
• Sugurakkude ainevahetus on alla surutud
  
• Spermide sabas (viburis) liikumisenergia saamiseks mitokondrid . DNA on tihedalt kokkupakitud ja peas hüdrolüütilised e lõhustavad ensüümid, mis on vajalikud munarakukesta läbimiseks.
  
• Munarakud suuremõõtmelised ja toitainerikkad (valk ja rebu ) ning kaetud kestadega
  

6. Inimese viljastumine, embrüonaalne ja sünnijärgne areng

ONTOGENEES
OVULATSIOON
VILJASTUMINE
viljastumisest surmani
Tõenäoliselt menstruatsioonitsükli 14.-16.päeval
Ovulatsiooni ajal. Viljastumisel taastatakse diploidsus,määratakse sugu
3 etappi :

• Viljastumine- sugurakkude tuumade ühinemine
  
• Embrüogenees- loote areng
  
• Postembrüogenees- lootejärgne areng
  

• Munarakk irdub munasarja folliikulist munajuhasse
  
• Folliikulist areneb kollakeha
  
• Kollakeha eritab östrogeeni ja progesterooni
  

Naise munajuhas

• Munarakk on viljastumisvõimeline 24-36 tundi
  
• Spermid naise organismis kuni 48 tundi
  
• Tekib sügoot (viljastatud munarakk)
  

Embrüogenees

(Ebrüogenees kokkuvõtvalt)
Biogeneetiline reegel:
Embrüogeneesi alguses läbitakse liigi ajaloolise arengu e fülogeneesi etapid
Diploidne kromosoomistik - enamikule liikidele iseloomulik kahekordne kromosoomistik, milles kõik kromosoomid esinevad homoloogiliste paaridena.Tähistatakse 2n (inimesel 2n=46).
 
Eoseline paljunemine - mittesuguline paljunemine,mis toimub eoste (spooride) abil. Esineb protistidel,seentel ja osal taimedel.
 
Gameet - organismi sugurakk. Kahte tüüpi - naistel munarakud ja meestel seemnerakud ehk spermid.
 
Generatiivne paljunemine - suguline paljunemine, mis toimub sugurakkude abil.
 
Haploidne kromosoomistik - meioosi tulemusena kaks korda vähenenud kromosoomistik. Esineb näiteks sugurakkudes ja eostes . Tähistatakse n (inimesel n=23).
 
Interfaas - päristuumse raku kahe jagunemise (mitoosi või meioosi) vahele jääv raku eluperiood . Interfaasis rakud suurenevad, koguvad ATP-d, tsentrioolid kahekordistuvad, moodustatakse juurde organelle, DNA kahekordistub.
 
Kahekromatiidiline kromosoom - DNA kahekordistumise järel on kromosoomid kahekromatiidilised.
 
Karüokinees - rakujagunemise (mitoosi või meioosi) käigus esinev rakutuuma jagunemine.
 
Kromosoomide ristsiire - meioosi esimese jagunemise profaasis esinev homoloogiliste kromosoomide paardumine, mille käigus nad vahetavad omavahel võrdse pikkusega osi. Kromosoomide ristsiirde tulemuseks on geenivahetus.
 
Meioos - päristuumse raku jagunemise viis, mille käigus kromosoomide arv tütarrakkudes väheneb 2 korda. Meioosi käigus homoloogilised kromosoomid lahknevad. Esineb sugurakkude ja eoste moodustamisel.
 
Mitoos - päristuumse raku jagunemise viis, millega tagatakse kromosoomide arvu püsivus tütarrakkudes.
 
Ovogenees - munaraku areng ovogoonist küpse munarakuni.
 
Ovogoon - emaorganismis esinev munaraku eellane.
 
Ovulatsioon - küpsenud munaraku vallandumine munasarjast ja liikumine munajuhasse.
Ontogenees- organismi individuaalne arenemine viljastumisest surmani
 
Rakutsükkel - päristuumse raku eluring ühe mitoosi lõpust läbi interfaasi järgmise mitoosi lõpuni.
 
Somaatiline rakk - organismi ehitusse kuuluv keharakk.
 
Sperm - seemnerakk ( isassugurakk ), mis moodustub üldjuhul isasorganismis.
 
Spermatogenees - seemneraku areng spermatogoonist küpse seemnerakuni.
 
Spermatogoon - isasorganismis esinev seemneraku (spermi) eellane.
 
Sügoot - viljastunud munarakk.
 
Tsentromeer - päristuumse raku kromosoomi kahte kromatiidi ühendav koht, kuhu rakujagunemise ajal kinnituvad kääviniidid.
 
Tsütokinees - tsütoplasma jagunemine rakujagunemine (mitoosi või meioosi) telofaasis.
 
Vegetatiivne paljunemine - mittesuguline paljunemine, mille korral uus organism pärineb ühe vanema mingist kehaosast.esineb bakteritel, protistidel,seentel, osal selgrootutel ja paljudel taimedel.
 
Ühekromatiidiline kromosoom - interfaasis on kromosoom ühekromatiidiline.