МЕТА ЗАНЯТТЯ. Вміти характеризувати процес розмноження як універсальну властивість живого, яка забезпечує матеріальну неперервність в ряді поколінь організмів

Вміти характеризувати процес розмноження як універсальну властивість живого, яка забезпечує матеріальну неперервність в ряді поколінь організмів.

5. ЗМІСТ ЗАНЯТТЯ

Викладач перевіряє вхідний рівень знань студентів зі слідуючих теоретичних питань:

1. Розмноження, його форми.

2. Статеві клітини людини, їх цитологічні та генетичні особливості.

3. Гаметогенез, мейоз.

4. Механізми, які приводять до генетичної різноманітності гамет.

В процесі опитування студентів викладач звертає увагу на те, що розмноження –– це одна із основних властивостей живого, яка забезпечує збереження чисельності організмів та матеріальну неперервність в ряді поколінь. Розбирає зі студентами суть статевого і безстатевого розмноження, морфологію статевих клітин, їх генетичні відмінності від соматичних. При характеристиці гаметогенезу особлива увага звертається на період дозрівання, який характеризується мейотичним діленням.

Докладно аналізуються механізми рекомбінації генів при мейозі та заплідненні.

Після визначення мети заняття йде опитування студентів з питань теми.

Існує дві форми розмноження –– статеве й безстатеве. При безстатевому розмноженні бере участь одна батьківська особина, яка ділиться, або брунькується, утворюючи дві, або більшу кількість особин, які подібні за спадковими ознаками з батьківською. Статеве розмноження здійснюється за рахунок спеціалізованих клітин –– гамет, внаслідок злиття яких утворюється зигота. В утворенні зиготи рівноцінну участь приймають обидві батьківські форми. Ось чому новий організм володіє подвійною спадковістю і характеризується більшим діапазоном комбінативної мінливості.. При статевому розмноженні можлива рекомбінація спадкових ознак обох батьків, внаслідок чого нащадки можуть бути більш життєздатними, ніж кожний з батьків.

Процес утворення гамет називається гаметогенезом. Розвиток яйцеклітин відбувається в жіночих гонадах –– яєчниках, сперматозоїди утворюються в сім’яниках.

Сперматозоїд –– своєрідно змінена клітина малих розмірів, яка в процесі дозрівання звільнилась від цитоплазми і пристосувалась до виконання своїх функцій –– знаходження яйцеклітини і проникнення в неї, яйцеклітина –– спеціально диференційована клітина, яка пристосована до запліднення та розвитку. Завдяки великим розмірам, заповненості жовтком, яйцеклітина –– майже нерухома.

Статеві клітини, в порівнянні з соматичними, мають свої особливості.

На відміну від соматичних статеві клітини містять гаплоїдний набір хромосом. В них різко змінене ядерно–плазматичне співвідношення.

Відрізняються статеві клітини і тим, що мають значно знижений обмін речовин. Статеві клітини значно різноманітніші, ніж соматичні, так як при їх утворенні має місце кросинговер. Якщо статева клітина не запліднюється, вона гине, а соматичні клітини, при певних, умовах можуть дати початок новому організму.

Користуючись таблицями, студенти розбирають стадії гаметогенезу (сперматогенез та овогенез).

В сперматогенезі розрізняють чотири стадії:

1. розмноження;

2. ріст;

3. дозрівання;

4. формування.

В період розмноження первинні статеві клітини, сперматогонії, швидко діляться мітозом. Після ряду ділень наступає період росту. Сперматогонії перетворюються в сперматоцити

I порядку. Третій період сперматогенезу –– період дозрівання характеризується складним процесом ділення, дозрівання –– мейозом. Мейоз складається з двох ділень. Після першого ділення утворюються сперматоцити II порядку. Після другого ділення із сперматоцитів другого порядку утворюються сперматиди. Четвертий період –– період формування закінчується утворенням зрілих сперматозоїдів.

Овогенез відбувається по такій самій схемі, що й сперматогенез, але з деякими особливостями. Період розмноження закінчується ще до народження дівчинки. Період росту характеризується накопиченням цитоплазми і білка (жовтка). За цей період із овогоній утворюється овоцит I порядку. В першому діленні дозрівання овоцит I порядку дає початок двом клітинам: великій овоциту II порядку та полярному тільцю. В другому діленні дозрівання із овоциту II порядку утворюється велика яйцеклітина і друге полярне тільце. В результаті періоду дозрівання із кожного овоциту I порядку утворюється одна велика яйцеклітина і три полярних тільця.

Звідси слідує, що овогенез на відміну від сперматогенезу обмежується фактично двома періодами –– росту та дозрівання. Період розмноження закінчується до народження дівчинки, а період формування відсутній.

Статеві клітини мають гаплоїдний набір хромосом. Якби вони містили диплоїдний набір хромосом, тоді при їх злитті запліднена яйцеклітина мала б 92 хромосоми. Цього не відбувається тому, що в процесі еволюції виник та розвинувся особливий механізм, який підтримує видову постійність числа хромосом при заплідненні. Цей механізм пов’язаний з особливим типом клітинного ділення, завдяки якому в статевих клітинах утворюється гаплоїдний набір хромосом. У людини статеві клітини містять 23 хромосоми, а після запліднення зигота має 46 хромосом, половина яких належить яйцеклітині матері, а друга половина –– сперматозоїду батька.

Механізм, який веде до зменшення числа хромосом в статевих клітинах, називається мейозом. Він складається з двох, швидко слідуючих один за одним клітинних ділень, з яких тільки одне відбувається з подвоєнням ДНК, а значить і хромосом.

Профаза першого ділення мейозу дуже довга; вона ділиться на 5 стадій. Перша стадія називається лептонема (стадія тонких ниток). Хромосоми у вигляді тонких ниток і в них добре видно хромомерний малюнок.

Друга стадія –– зигонема –– стадія попарного сполучення гомологічних хромосом. Гомологічні хромосоми прилягають одна до одної по всій довжині і кон’югують між собою.

Третя стадія профази –– пахінема –– стадія товстих ниток, закінчується кон’югація хромосом. Кон’югуючі пари хромосом називаються –– біваленти.

В цей час можна побачити, що кожна хромосома, що утворює бівалент, поздовжньо розщеплюється на дві хроматиди. Таким чином, бівалент складається із чотирьох хроматид (тетради). Число тетрад дорівнює гаплоїдному набору хромосом. В тетрадах з’являються хіазми –– перехрести хромосом. В цих ділянках відбувається кросинговер; хроматиди парних хромосом обмінюються гомологічними ділянками. Четверта стадія–– диплонема (стадія подвійних ниток). Між парами сестринських хроматид виникають сили відштовхування, в результаті чого відбувається розходження гомологічних хромосом. Внаслідок кросинговера генний склад батьківської і материнської хромосом відрізняється від початкового їх складу. Дві хроматиди мають змішаний склад генів, а дві інші зберігають свій незмінний характер по відношенню до окремих локусів.

П’ята стадія профази I ділення мейозу –– діакінез. В цей час відбувається спіралізація хромосом. Вони вкорочуються, рівномірно розміщуються в ядрі, оболонка ядра розчиняється і ділення вступає в стадію метафази.

Метафаза першого ділення мейозу характеризується тим, що в цитоплазмі знаходяться хромосоми не поодинці, а біваленти –– комплекси із тетрад хроматид.

Анафаза –– I. В цій стадії хромосоми, що входять до складу біваленту, розходяться до протилежних полюсів клітини. На кожному полюсі знаходиться, таким чином, гаплоїдний набір хромосом (у людини –– 23).

Після короткої телофази і інтерфази починається друге ділення мейозу, подібне з мітозом.

Розглядаючи мейоз, необхідно звернути увагу на ряд важливих явищ, які мають величезне біологічне значення. 1. Мейоз –– це пристосування в еволюції живих форм, яке забезпечує підтримання сталості числа хромосом. 2. Внаслідок кросинговеру відбувається обмін генетичним матеріалом між хроматидами гомологічних хромосом. Це приводить до зміни складу генів в хромосомах, появі їх нових комбінацій. 3. При мейозі, в результаті випадкового розходження гомологічних хромосом, утворюється велике число комбінацій негомологічних хромосом і, внаслідок чого виникає генетична різноманітність гамет.

Які ж процеси впливають на утворення нових комбінацій спадкового матеріалу в гаметах? 1. Наявність в періоді пахітени профази I мейотичного ділення –– кросинговера. 2. Незалежна поведінка хромосом в анафазі I ділення мейозу яка веде до появи нових комбінацій ознак в результаті перекомбінації генів в утворених клітинах. 3. При заплідненні має місце випадкове сполучення генів в зиготі. Тому, кожний новий організм не є точною копією своїх батьків.

6. МАТЕРІАЛЬНЕ ТА МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

навчальні таблиці, мікроскопи, препарати, методичні вказівки.

 

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 10

ТЕМА

Закономірності успадкування ознак при моногібридному та полігібридному схрещуванні. Менделюючі ознаки людини. Предмет і завдання генетики людини й медичної генетики. Гібридологічний метод. Моногібридне та полігібридне схрещування та його цитологічні основи. Незалежне комбінування неалельних генів при полігібридному схрещуванні. Аналізуюче схрещування та його значення.