Тестовий контроль

Хід роботи

I

II

Рис. 36. Спермато- й оогенез:

І – зона розмноження сперматогоніїв

(1) та овогоніїв (2) шляхом мітозу;

II II – зона росту;

III – зона дозрівання;

3,4 – поділ первинних сперматоцитів і

III овоцитів шляхом мейозу;

5 – сперматиди;

6 – недозріла яйцеклітина;

7 – полоцити (напрямні тільця);

8 – сперматозоони;

9 – яйцеклітина

При сперматогенезі в зоні дозрівання сім'яника всі чотири, утворені після мейозу, клітини однакові і перетворюються на зрілі сперматозоїди; на відміну від яйцеклітини, розміри спер­матозоїдів при дозріванні зменшуються, зникає більша час­тина цитоплазми. Сперматогенез триває ще довго після народження чоловічої особини, тоді як оогенез у жінок найбільш інтенсивно відбувається між третім та сьомим місяцями ембріогенезу, і завершується на третьому році життя; сформовані до цього часу первинні жіночі статеві клітини зберігаються багато років.

Такі відмінності між сперматогенезом та оогенезом сприяють утворенню величезної кількості сперматозоїдів, що необхідно для забезпечення запліднення найбільшої кількості яйцеклітин, а отже, для збереження виду.

Запліднення – це процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин з утворенням зиготи, яка дає початок новому організму. У тварин запліднення може бути зовнішнім і внутрішнім. Зовнішнє запліднення – відбувається поза статевою системою самки і характерне переважно для мешканців водойм (багатощетинкові черви, двостулкові молюски, річковий рак, голкошкірі, ланцетники, кісткові риби, земноводні), а також деяких наземних тварин (дощові черви, деякі павукоподібні тощо). Внутрішнє запліднення – відбувається в статевих шляхах самки і притаманне більшості наземних тварин (плоскі і круглі черви, черевоногі молюски, комахи, багатоніжки, плазуни, птахи, ссавці), а також деяким мешканцям водойм (ракоподібні, хрящові риби тощо).

Запліднення у тварин проходить у кілька етапів:

- проникнення сперматозоїда у клітину;

- злиття гаплоїдних ядер обох гамет з утворенням диплоїдної зиготи;

- активація зиготи до дроблення і подальшого розвитку.

Сперматозоїд активно проникає через захисні оболонки яйце­клітини. Оболонка яйцеклітини набуває властивостей, що запобігають доступу інших сперматозоїдів. Це забезпечує злиття ядра яйцеклітини з ядром одного з сперматозоїдів. У тварин, в яких в яйцеклітину проникає декілька сперматозоїдів, у заплідненні бере участь лише один, інші розчиняються. Утворюється запліднена яйцеклітина з диплоїдним набором хромосом.

У рослин заплідненню передує запилення (перенесення пилкового зерна з пиляка тичинки на приймочку маточки квіткових або безпосередньо на насінний зачаток голонасінних). У голонасінних запилення відбувається тільки за допомогою вітру. У покритонасінних рослин завдяки появі квітки способи запилення різноманітніші (за допомогою вітру, води, тварин-запилювачів); воно може бути перехресним (якщо пилкове зерно потрапляє на приймочку маточки іншої квітки) або ж спостерігається самозапилення (якщо пилкове зерно потрапляє на приймочку маточки тієї самої квітки). Процес запліднення у квіткових рослин досить складний, вперше його дослідив професор Київського університету С.Г.Навашин у 1898 р. і назвав подвійним заплідненням.

Біологічне значення запліднення полягає у відновленні хромосомного набору, притаманного даному виду та сприяє різноманітності генетичного матеріалу. У заплідненій яйцеклітині в кожній парі гомологічних хромосом одна з них – батьківська, друга – материнська, і тому новий організм, який розвивається, несе в собі ознаки обох батьків, що збільшує комбінативну спадкову мінливість. Цьому також сприяє процес мейозу, яким супроводжується дозрівання статевих клітин, а саме – обмін ділянками між гомологічними хромосомами в профазі І, та незалежне розходження гомологічних хромосом в анафазі першого мейотичного поділу.

При заплідненні сперматозоїд приносить в яйцеклітину ядерний матеріал (хроматин, ДНК), та центріоль, якої немає в яйцеклітині і дуже мало в цитоплазмі. Яйцеклітина, крім ядра, забезпечує основний цитоплазматичний матеріал для розвитку зародка.

Ряд властивостей організму залежить не тільки від ядра, але і від цитоплазми. Підтвердженням цьому є явище цитоплазматичної спадковості. Воно пов'язане, в основному, з генетичною інформацією в мітохондріях, де знаходиться більшість генів цитоплазматичної спадковості. Крім того, у цитоплазмі яйцеклітини ще до запліднення накопичується велика кількість різноманітних іРНК, які включаються в процеси трансляції на стадії зиготи.

Штучне запліднення: у медицині при безплідності в жінок застосовується техніка запліднення поза організмом. Ембріон на ранніх стадіях дроблення (8 бластомерів) трансплантується в матку, де і завершується його розвиток.

Партеногенез (від грец. παρθένος – дівчина і γένεσις – походження, народження) – розвиток організму з незаплідненої яйцеклітини, коли нове покоління має материнський незмінений генотип. В одних видів, наприклад ящірок, існують партеногенетичні та двостатеві популяції, в інших – партеногенез – єдиний спосіб розмноження (наприклад, у комах-паличників). У попелиць і дафній закономірно змінюються статеві та партеногенетичні покоління.

Статеве розмноження тварин і рослин супроводжується заплідненням – злиттям двох гамет – чоловічої і жіночої. У результаті утворюється запліднена яйцеклітина – зигота, яка дає початок розвитку нового покоління організмів. Тільки в 1875 році було доведено, що в основі процесу запліднення лежить злиття ядер однієї жіночої і чоловічої статевих клітин, і тим самим об’єднання їх хромосом. Внаслідок об’єднання гаплоїдних наборів хромосом відновлюється диплоїдне їх число.

Існують два способи запліднення: зовнішнє і внутрішнє. Майже всі водні тварини (риби, земноводні та ін.) – мечуть ікру (яйцеклітини) і сперму у воду, де і відбувається запліднення. Виняток складають водні ссавці (ластоногі, китоподібні), живородні риби і деякі земноводні, яким властиве внутрішнє запліднення.

У наземних тварин запліднення відбувається в статевій системі самки, і зародок розвивається або в середині її тіла, (внутрішньоутробний розвиток у ссавців), або в яйцях, вкритих шкаралупою (комахи, плазуни, птахи, яйцекладні ссавці). Яйця зігріваються теплом матері, сонячним промінням або теплом, яке виділяється при гнитті органічних залишків. Зародок розвивається поза тілом самки, яйцеклітина містить великі запаси поживних речовин, які забезпечують розвиток зародка.

При внутрішньоутробному розвитку плода яйцеклітина містить мінімальну кількість поживного матеріалу.

Запліднення у людини може настати зразу після завершення яйцеклітиною стадії дозрівання. У цей період вона вкрита шаром фолікулярних клітин, містить гаплоїдний набір – 23 хромосоми. Для проникнення в яйцеклітину сперматозоїди виділяють спеціальні ферменти – гіалуронідазу і муциназу, звільнюють її від фолікулярних клітин, руйнують оболонку яйцеклітини. Якщо сперматозоїдів мало, фолікулярний шар не розчиняється повністю, що гальмує запліднення.

У більшості випадків єдина овулююча яйцеклітина об’єднує свій геном із геномом одного зі 100-200 млн. сперматозоїдів, а інші затримуються в її прозорій оболонці. Вважають, що в яйцеклітину проникає тільки голівка сперматозоїда, яка містить ядро, з гаплоїдним набором – 23 хромосоми. Воно швидко набрякає, досягаючи розміру ядра яйцеклітини, і зливається з ним. Утворюється одне ядро з диплоїдним набором хромосом (46 хромосом): один набір від батька, другий від матері (2n2c). Запліднена яйцеклітина отримала назву “зигота”. В окремих випадках в яйцеклітину проникає не один, а декілька сперматозоїдів, але в заплідненні бере участь ядро одного з них. Цим забезпечується сталість числа хромосом й однаковість успадкування ознак обох батьків. Яйцеклітини запліднюються тільки сперматозоїдами свого виду. Причиною цього явища є хімічна особливість чоловічих і жіночих статевих клітин одного виду.

Таким чином, біологічна суть запліднення полягає в наступному:

1. Внаслідок об’єднання гаплоїдних наборів хромосом відновлюється диплоїдне число хромосом.

2. Запліднення забезпечує безперервність матеріального зв’язку між поколіннями організмів.

3. У результаті поєднання спадкових особливостей двох організмів у нащадків утворюються нові ознаки, – з’являється матеріал для добору, підвищується мінливість потомства, зростає комбінативна мінливість.

4. Вибірковість запліднення (запліднення тільки в межах виду) забезпечує збереження виду як цілого.

Поява статевого розмноження зумовлює виняткові генетичні переваги перед безстатевим розмноженням. Різноманітність особин забезпечується, у першу чергу, статевим процесом внаслідок появи пристосованих генотипів. Статеве розмноження сприяє генетичним рекомбінаціям, які прискорюють процес еволюції, зумовлює появу пристосованого до умов середовища генотипу. Оскільки рекомбінація кожної пари генів відбувається в кожному поколінні, то адаптивні комбінації генів виникають значно частіше, внаслідок рекомбінації, ніж за мутацій.

Теми наукових рефератів:

1. Вегетативне розмноження у тварин.

2. Партеногенез: механізми, сутність, біологічний сенс.

3. Гермафродитизм.

4. Нікотин, алкоголь, наркотики: негативні наслідки вживання щодо репродукції людини.

5. Особливості біологічної репродукції людини.

Самостійна навчально-дослідницька робота:

1. Приготувати, вивчити, зарисувати тимчасовий мікропрепарат мукора головчастого.

2. Розглянути електронограми нестатевого й статевого розмноження бактерій.

3. Скласти граф логічної структури за темою: “Розмноження”.

4. Розглянути й описати готові мікропрепарати яйцеклітин беззубки, жаби, кішки.

5. Приготувати, вивчити, зарисувати тимчасовий мікропрепарат сперматозоонів щура.

6. Розглянути й описати готові мікропрепарати сперматозоонів півня, морської свинки.

7. Заслухати науковий реферат.

Нанесіть за допомогою піпетки краплину суспензії на предметне скло, покрийте накривним. Під малим та великим збільшенням мікроскопа розгляньте рухомі сперматозоони, що мають голівку гачкуватої форми. Зарисуйте 2-3 статеві клітини і позначте: голівку, шийку, хвіст.

3. Вивчити й описати готові мікропрепарати яйцеклітини беззубки, жаби, кішки:

а) зверніть увагу на жіночі статеві клітини, що розвиваються в гонадах беззубки (останні роздільностатеві);

б) зверніть увагу на досить великі розміри яйцеклітини жаби, що зумовлено великою кількістю жовтка, який сконцентрований переважно на вегетативному полюсі. За таким характером розташування жовтка яйця жаби відносяться до типу помірно телолецитальних;

в) знайдіть на зрізі яєчника кішки дозрілий фолікул (граафів міхурець), в якому розташована яйцеклітина, що росте.

Зарисуйте яйцеклітину і позначте: цитоплазму, ядро, ядерце, цитоплазматичну мембрану, включення жовтка, блискучу оболонку, фолікулярну оболонку.

4. Вивчіть і опишіть готові мікропрепарати сперматозоонів півня, морської свинки:

а) зверніть увагу на те, що на забарвленому препараті сперматозоони півня мають вигляд дужок;

б) зверніть увагу на те, що на забарвленому препараті в досить великих голівках сперматозоонів добре видно акросому. Ефект декількох хвостиків виникає внаслідок склеювання статевих клітин між собою. Запишіть спостереження.

5. Складіть граф логічної структури за темою «Розмноження».

6. Розгляньте електронні мікрофотографії статевого і безстатевого розмноження бактерій:

a) на мікрофотографії ділення бактеріальної клітин Місоbacterium phlei (рис.38) зверніть увагу на генетичний матеріал у вигляді клубка ниток ДНК, а також на мезосому. Вона утворюється внаслідок вгинання мембрани й у контакті з хромосомою виконує важливу роль у процесі дуплікації ДНК;

Рис. 38. Будова і механізм поділу бактеріальної клітини

Місоbacterium phlei, ×8000

Генетичний матеріал у формі клубка ниток ДНК показаний стрілками.

Після поділу бактерії залишаються з'єднаними одна з одною, утворюючи ланцюжки.

б) на електронній мікрофотографії початкового етапу кон'югації бактерій Esherichia coli (рис.39) знайдіть бактерію – донора, яка має видовжену форму і бактерію – реципієнта специфічної форми. Зверніть увагу на цитоплазматичний місток, який утворюється між двома клітинами: через нього здійснюється переміщення генетичного матеріалу в процесі кон'югації.

Рис. 39. Початковий стан кон'югації бактерій Esherichia coli, ×65000

Зробіть загальний висновок за темою заняття та проведеною роботою.

Набути практичних навичок:

1. Уміти приготувати й описати тимчасові мікропрепарати мукора головчастого.

2. Уміти описати готові мікропрепарати статевих клітин.

3. Уміти скласти граф логічної структури за темою заняття.

Питання для самоконтролю:

1. Чому розмноження є необхідною умовою існування виду? Зв’яжіть це з по­няттям дискретності.

2. Що таке ендогонія, шизогонія, брунькування в одноклітинних?

3. Що таке поліембріонія? Що відомо про вегетативне розмноження багато­клітинних організмів?

4. В чому полягає перевага копуляції над кон’югацією в одноклітинних?

5. Поясніть різницю між ізо-, гетеро- та оогамією?

6. Де і як відбувається гаметогенез (органи, стадії, клітини)?

7. Охарактеризуйте кількісну та якісну різницю між ово- та сперматогенезом.

8. Яку роль виконують гамети (яйцеклітини, сперматозоони) під час запліднення?

9. Що відрізняє мітоз від мейозу?

10. Що таке моно- і поліспермія?

11. Що таке природний та штучний партеногенез, яка його біологічна роль?

12. Що таке статевий диморфізм?

до практичного заняття №8

Дата добавления: 2017-02-01