питання самоконтролю

Тема 14. Статеве розмноження.

Біологічне значення мітозу.

Хромосоми набувають впорядковане розташування, пересуваючись до екватора. Досягнувши екватора, хромосоми розташовуються в одній площині, і в цей момент до Центромера кожної хромосоми прикріплюється одна з ниток веретена.

У метафазі чітко видно, що хромосоми складаються з двох хроматид, з'єднаних тільки в області центромери.

Хроматиди кожної хромосоми починають розходитися до полюсів клітини: до одного полюса відходить одна хроматида, до протилежного інша. Рух хромосом здійснюється за рахунок ниток веретена, які скорочуються і розтягують дочірні хромосоми від екватора до протилежних полюсів клітини. При русі використовується енергія АТФ.

У цей момент в клітці знаходиться два диплоїдних набору хромосом.

Наблизилися до полюсів клітини хромосоми починають розкручуватися і знову набувають форму довгих ниток, що переплітаються один з одним, що характерно для неделящіхся ядра. У дочірніх ядрах знову утворюється ядерна оболонка, формується ядерце і повністю відновлюється характерне для інтерфази будова ядра. Протягом телофази відбувається і поділ цитоплазми, в результаті якого дві дочірні клітини відокремлюються одна від одної. Ці клітини за будовою повністю схожі з материнської, але відрізняються від неї меншими розмірами.

В результаті мітозу кожна дочірня клітина отримує точно такі ж хромосоми, які мала материнська клітина. Число хромосом в обох дочірніх клітинах дорівнює числу хромосом материнської клітини.

Отже, біологічне значення мітозу полягає в строго рівномірному розподілі хромосом між ядрами двох дочірніх клітин. Це означає, що мітоз забезпечує тонку передачу всієї спадкової інформації кожному з дочірніх ядер.

Якщо станеться порушення нормального ходу мітозу і в дочірній клітині хромосом виявиться менше або більше, ніж в материнській, то це призведе або до загибелі, або до істотних змін в життєдіяльності клітини - до виникнення мутацій.

1. Які форми розмноження характерні для живих організмів?

2.Як розмноження називають безстатевим?

4.Какие форми безстатевого розмноження характерні для організмів?

5.Какая з форм безстатевого розмноження є найбільш молодий?

6. Що таке мітоз?

7. Які клітини діляться шляхом мітозу?

8. Які набір хромосом містять клітини в кінці інтерфази?

9. У яку з фаз мітозу хромосоми розташовуються в площині екватора?

10.В яку фазу мітозу до полюсів клітини розходяться хроматиди?

11.На якому етапі клітини формується веретено поділу?

12.Какова біологічне значення мітозу?

1.Прочитайте нижче викладений навчальний матеріал.

2.Проаналізіруйте таблиці з додатка

3.Ответьте на питання самоконтролю.

Статеве розмноження - зміна поколінь і розвиток організмів на основі спеціалізованих статевих клітин.

Однак у безхребетних тварин нерідко сперматозоїди і яйцеклітини формуються в тілі одного організму. Таке явище - двостатеві - називається гермафродитизмом.

Відомі випадки, коли новий організм не обов'язково з'являється в результаті злиття статевих клітин. У деяких видів тварин і рослин спостерігається розвиток з незаплідненої яйцеклітини (бджоли, оси, попелиці, деякі ракоподібні (дафнії)). Таке розмноження називається незайманим або партеногенетичним.

Статеве розмноження. Новий організм утворюється в результаті злиття статевих клітин-гамет (n). Утворюється зигота (2n) з унікальним набором хромосом. Статеве розмноження характерно для більшості живих організмів. Переваги. кожна особина має унікальний генотипом, що дозволяє в результаті природного відбору пристосуватися до різних умов середовища.

Характерні такі особливості. в розмноженні зазвичай беруть участь дві особини - чоловіча і жіноча; частіше здійснюється за допомогою спеціалізованих клітин - гамет; редукція кількості хромосом і перекомбінація генетичного матеріалу в гаметах відбувається в результаті мейозу; нащадки (за винятком однояйцевих близнюків) генетично відмінні один від одного і від батьківських особин.

Сперматогенез, овогенез (оогенез).

Гаметогенез - це процес розвитку статевих клітин - гамет. Попередники гамет (гаметоцити) диплоїдні. Процес утворення сперматозоїдів називається сперматогенезом, а освіту яйцеклітин - оогенезом (овогенезі). У статевих залозах розрізняють три різних ділянки, або зони: зона розмноження. зона росту. зона дозрівання. Сперматогенез і оогенез включають три однакові фази: розмноження, росту, дозрівання (ділення). У сперматогенезе є ще одна фаза - формування.

Фаза розмноження. диплоїдні клітини багаторазово діляться митозом. Кількість клітин в гонадах зростає, їх називають оогонии і сперматогонии. Набір хромосом 2n.

У фазі зростання відбувається їх зростання, що утворилися клітини називаються ооцити 1-го порядку і сперматоціти 1-го порядку.

У фазі дозрівання відбувається мейоз, в результаті першого мейотичного поділу утворюються гаметоцити 2-го порядку (набір хромосом n2c), які вступають у другу мейотическое розподіл, і утворюються клітини з гаплоїдний набором хромосом (nс). Оогенез на цьому етапі практично закінчується, а сперматогенез включає ще фазу формування. під час якої формуються сперматозоїди.

На відміну від утворення сперматозоїдів, яке відбувається тільки після досягнення статевої зрілості (зокрема, у хребетних тварин), процес утворення яйцеклітин починається ще у зародка. Період розмноження повністю здійснюється на зародковій стадії розвитку і закінчується до моменту народження (у ссавців і людини). У період зростання ооцити збільшуються в розмірах за рахунок накопичення поживних речовин (білків, жирів, вуглеводів) і пігментів - утворюється жовток. Потім ооцити 1-го порядку вступають в період дозрівання. В результаті першого мейотичного поділу виникають дві дочірні клітини. Одна з них, щодо дрібна, звана першим полярним тільцем, не є функціональною, а інша, більша (ооцит 2-го порядку), піддається подальшим перетворенням.

Друге поділ мейозу здійснюється до стадії метафази II і продовжиться тільки після того, як ооцит 2-го порядку вступить у взаємодію зі сперматозоїдом і відбудеться запліднення. Таким чином, з яєчника виходить, строго кажучи, не яйцеклітина, а ооцит 2-го порядку. Після запліднення він ділиться, в результаті чого виникають яйцеклітина (або яйце) і друге полярне тільце. Однак традиційно для зручності яйцеклітиною називають ооцит 2-го порядку, готовий до взаємодії зі сперматозоїдом. Таким чином, в результаті оогенезу утворюється одна нормальна яйцеклітина і три полярних тільця.

Гамети. Це статеві клітини, при злитті яких утворюється зигота, яка дає початок новому організму. Вони являють собою високоспеціалізовані клітини, які беруть участь у здійсненні процесів, пов'язаних зі статевим розмноженням. Гамети мають ряд особливостей, що відрізняють їх від соматичних клітин. хромосомний набір соматичних клітин - диплоїдний (2n2с), а гамет - гаплоїдний (nс); гамети не діляться; гамети, особливо яйцеклітини, більші, ніж соматичні клітини; яйцеклітина містить багато поживних речовин, сперматозоїд - мало (практично відсутні); гамети мають змінене ядерно-цитоплазматическое співвідношення в порівнянні з соматичними клітинами (в яйцеклітині ядро ​​займає значно більший обсяг, ніж цитоплазма, в сперматозоїді - навпаки, причому ядро ​​має такі ж розміри, що і в яйцеклітині). Активна роль в заплідненні належить сперматозоїду. Тому він має малі розміри і рухливий (у тварин). Яйцеклітина не тільки приносить в зиготу свій набір хромосом, а й забезпечує розвиток зародка на ранніх стадіях. Тому вона має великі розміри і, як правило, містить великий запас поживних речовин.

Організація яйцеклітин тварин. Розмір яйцеклітин коливається в широких межах - від декількох десятків мікрометрів до декількох сантиметрів (яйцеклітина людини - близько 100 мкм, яйце страуса, що має довжину зі шкаралупою близько 155 мм, - теж яйцеклітина). Яйцеклітина має ряд оболонок, розташованих поверх плазматичноїмембрани, і запасні поживні речовини. У ссавців яйцеклітини мають блискучу оболонку, поверх якої розташовується променистий вінець - шар фолікулярних клітин.

Кількість поживних речовин, що накопичуються в яйцеклітині, залежить від умов, в яких відбувається розвиток зародка. Так, якщо розвиток яйцеклітини відбувається поза організмом матері і призводить до формування великих тварин, то жовток може становити більше 95% обсягу яйцеклітини. Яйцеклітина ссавців містить менше 5% жовтка. У зв'язку з накопиченням поживних речовин у яйцеклітин з'являється полярність. Протилежні полюси називаються вегетативним і анімальний. Поляризація проявляється в тому, що відбувається зміна розташування ядра в клітині (воно зміщується в бік анімального полюса), а також в особливостях розподілу цитоплазматических включень (у багатьох яйцях кількість жовтка зростає від анімального до вегетативного полюса).

Організація сперматозоїдів. Довжина сперматозоїда людини - 50-60 мкм. Функції сперматозоїда визначають і його будова. Головка - найбільша частина сперматозоїда, утворена ядром, яке оточене тонким шаром цитоплазми. На передньому кінці голівки розташована акросома - частина цитоплазми з видозміненим апаратом Гольджі. Вона виробляє фермент, який сприяє розчиненню оболонок яйцеклітини. У місці переходу головки в середню частину утворюється перехоплення - шийка сперматозоїда, в якій розташовані дві центріолі. За шийкою розташовується середня частина сперматозоїда, що містить мітохондрії, і хвіст, який має типове для всіх джгутиків еукаріотів будову і є органоїдом руху сперматозоїда. Енергію для руху поставляє гідроліз АТФ, що відбувається в мітохондріях середній частині сперматозоїда.

Запліднення. Сукупність процесів, що призводять до злиття чоловічих і жіночих гамет, об'єднанню їх ядер і утворення зиготи, яка дає початок новому організму, називається заплідненням.

Розрізняють зовнішнє запліднення, при якому зустріч сперматозоїдів і яйцеклітин відбувається в зовнішньому середовищі, і внутрішнє запліднення, при якому зустріч сперматозоїдів і яйцеклітин відбувається в статевих шляхах самки.

Найчастіше сперматозоїд повністю втягується в яйце, іноді джгутик залишається зовні і відкидається. З моменту проникнення сперматозоїда в яйце гамети перестають існувати, так як утворюють єдину клітину - зиготу. Залежно від кількості сперматозоїдів, що проникають в яйцеклітину при заплідненні, розрізняють: моноспермію - запліднення, при якому в яйце проникає тільки один сперматозоїд (найбільш звичайне запліднення), і поліспермії - запліднення, при якому в яйцеклітину проникає кілька сперматозоїдів. Але навіть в цьому випадку з ядром яйцеклітини зливається ядро ​​тільки одного з сперматозоїдів, а решта ядра руйнуються.

Перше мейотическое розподіл.

Хромосоми спирализуются. Можна розрізнити, що кожна хромосома складається з двох хроматид, з'єднаних між собою в області центромери.

Гомологічні хромосоми тісно зближуються один з одним, з'єднуються по всій довжині і скручуються - цей процес називають - кон'югація. Далі проходить обмін однаковими, або гомологічними ділянками (обмін генами) - кросинговер.

Після кон'югації хромосоми розходяться.

Хромосоми кріпляться до ниток веретена поділу своїми центромерами і розташовуються в екваторіальній площині.

До полюсів клітини відходять на половинки кожної хромосоми, що включають кожної хромосоми, що включають одну хроматиду, як при мітозі, а цілі хромосоми, кожна з яких складається з 2-х хроматид. Отже, в дочірню клітину потрапляє з кожної пари гомологічних хромосом тільки одна.

Число хромосом зменшується в два рази, хромосомний набір стає гаплоидним.

На тривалий час утворюється ядерна оболонка. Оскільки окремі хромосоми гаплоїдних дочірніх клітин продовжують залишатися подвоєними, під час інтерфази між першим і другим поділом мейозу подвоєння ДНК не відбуваються. Клітини утворюються в результаті 1-го поділу дозрівання, що відрізняються за складом батьківських і материнських хромосом і, отже, по набору генів.

Наприклад, всі клітини людини, в тому числі первинні статеві клітини, містять 46 хромосом. З них 23 отримані від батька і 23 від матері. Після 1-го мейотичного поділу в сперматоціти і овоцити потрапляє тільки по 23 хромосоми - по одній хромосомі з кожної пари гомологічних хромосом. Однак внаслідок випадковості розбіжності батьківських і материнських хромосом в анафазе I - утворюються клітини отримують найрізноманітніші комбінації батьківських хромосом. Наприклад, в одній з них може виявитися 3 батьківських і 20 материнських хромосом, в іншій 10 батьківських і 12 материнських, в третій 20 батьківських і 3 материнських і т.д. Число можливих комбінацій дуже велике.

Отже, мейоз - основа комбинативной генотипической мінливості.

Друге мейотическое розподіл.

Протікає, в загальному, так само як звичайне мітотичний поділ, з тією лише різницею, що ділиться клітина гаплоїдні.

Хромосоми спирализуются, утворюється веретено поділу.

Хромосоми розташовуються в екваторіальній площині клітини, нитки веретена поділу прикріплюються до центомерам.

Хроматиди розходяться до полюсів клітини.

Т.ч. з вихідної первинної статевої клітини утворилися чотири гаплоїдні клітини з хромосомним набором.

Сутність періоду дозрівання полягає в тому, що в статевих клітинах кількість хромосом зменшується вдвічі.

Біологічний сенс 2-го мейотичного поділу полягає в тому, що кількість ДНК приводиться у відповідність хромосомному набору.

У особин чоловічої статі всі чотири гаплоїдні клітини, утворюються в результаті мейозу, в подальшому перетворюються в гамети - сперматозоїди.

У особин жіночої статі внаслідок нерівномірного мейозу лише з однієї клітини виходить життєздатне яйце. Три інші клітини набагато дрібніше, вони перетворюються в так звані Направітельний або редукційні, тільця, незабаром гинуть. Біологічний сенс цього - необхідність збереження в одній клітці всіх запасних поживних речовин, які знадобляться для розвитку майбутнього зародка.

1.Яке розмноження називають статевим?

2.В чому переваги статевого розмноження перед безстатевим?

3.Назвовіте основні етапи в утворенні яйцеклітин і сперматозоїдів?

4.Назовите відмінні риси мейозу і мітозу.

5.Який процес називають кон'югацією?

6.Який процес носить назву кросинговеру?

7. У чому полягає біологічний сенс мейозу?

Тема 15. Індивідуальний розвиток організмів: ембріональний період