Статеве розмноження

Статеве розмноження властиве представникам усіх типів тварин і рослинам. Характерною формою статевого розмноження в одноклітинних є постійне (копуляція) або тимчасове (кон’югація) злиття двох клітин. При кон’югації відбувається обмін ядерною речовиною і цитоплазмою.

В усіх випадках статевого розмноження при злитті гамет утворюється одноклітинний зародок — зигота, із якої в процесі розвитку формується зрілий організм.

Особливою формою статевого розмноження є партеногенез (від грец. раrthеnоs — незаймана та genesis — походження), при якому нова особина розвивається з незаплідненої яйцеклітини або, рідше, сперматозоїдів (попелиці, дафнії).

Гаметогенез — це процес утворення статевих клітин. Тварини мають диплоїдний набір хромосом. У процесі гаметогенезу, в основі якого лежить мейоз, утворюються гамети, що мають гаплоїдний набір хромосом. Гамети утворюються у статевих залозах або спеціалізованих клітинах. У тварин це сім’яники та яєчники. Гаметогенез відбувається послідовно у трьох стадіях і закінчується дозріванням гамет.

Стадія розмноження. Первинні статеві клітини з диплоїдним набором хромосом 2n діляться шляхом мітозу, внаслідок чого їх кількість зростає.

Стадіяросту. Поділ клітин не відбувається. Вони збільшуються в об’ємі, нагромаджують поживні речовини. Ця стадія нагадує інтерфазу.

Стадія дозрівання. Відбувається мейоз, остаточно формуються і дозрівають гамети.

Сперматогенез — процес утворення чоловічих статевих клітин — сперматозоїдів. На стадії розмноження у сперматогенній тканині в результаті мітозу утворюються численні клітини — сперматогонії (від грец. spermatos — насіння та gone — породження), що мають диплоїдний набір хромосом (2n). На стадії росту сперматогонії трохи збільшуються, і з кожної клітини розвивається сперматоцит (від грец. kytos — клітина) І порядку, здатний до редукційного поділу. На стадії дозрівання у процесі 1-го поділу мейозу утворюються два сперматоцити II порядку, а в процесі 2-го поділу чотири гамети — сперматиди, що мають гаплоїдний набір хромосом (n). Усі чотири клітини, однакові за розміром, дозрівають і утворюють чотири однакових за розміром сперматозоїди.

Сперматозоїди — невеликі рухливі клітини, що складаються з головки, шийки та хвостика. Головка містить ядро та незначну кількість цитоплазми. В передній частині головки розташована акросома (від грец. akron — верхівка та soma — тіло), яка утворюється в процесі сперматогенезу з елементів комплексу Гольджі. Акросома містить ферменти, які розчиняють оболонку яйцеклітини. В шийці містяться центріолі та численні мітохондрії, які забезпечують сперматозоїд енергією під час його руху. Хвостик слугує для руху сперматозоїда і за будовою схожий із джгутиком в одноклітинних.

Оогенез — процес утворення жіночих статевих клітин — яйцеклітин. На стадії розмноження в оогенній тканині формується велика кількість клітин — оогоній (2n). Вони розмножуються шляхом мітозу. Кожна оогонія на стадії росту починає інтенсивно збільшуватися в розмірах, накопичує поживні речовини у вигляді зерен жовтка. Вона перетворюється в ооцит І порядку. Процес росту ооцита значно триваліший, ніж сперматоцита. Під час мейозу ооцит І порядку ділиться асиметрично. Після 1-го поділу утворюється одна велика клітина — ооцит II порядку, в яку переходять усі поживні речовини, і одна дрібна клітина — первинне полярне, або напрямне, тільце, яке містить лише ядро. Після 2-го поділу мейозу з ооцита II порядку знову утворюються одна велика яйцеклітина і одне вторинне напрямне тільце. З первинного напрямного тільця утворюютьсядва дрібних вторинних напрямних тільця. Таким чином, під час оогенезу з кожної первинної клітини утвориться одна велика яйцеклітина (n) і три напрямних тільця (n), що гинуть. Напрямні тільця слугують тільки для рівномірного розподілу хромосом під час мейозу.

Форми розмноження організмів

Яйцеклітина — округла велика нерухома клітина, що містить ядро і поживні речовини у вигляді жовтка. Розміри яйцеклітин різних видів тварин від і суттєво відрізняються. Наприклад, у ссавців діаметр їх складає 0,2 мм-60 мкм, в амфібій і риб — 3-5 мм, а в рептилій та птахів досягає декількох сантиметрів. Зокрема, розмір яйцеклітини курки — 3 см. На верхньому полюсі яйцеклітини розташований зародковий диск, що містить ядро.

Яйцеклітина будь-якого виду тварин завжди значно більша, ніж його сперматозоїди. Поживні речовини яйцеклітини забезпечують розвиток зародка на початковій стадії (у ссавців) або впродовж усього ембріогенезу (у птахів, рептилій).

У статевому процесі, як правило, беруть участь дві особини. У них в особливих статевих залозах формуються статеві клітини — чоловічі або жіночі. Тварин, які мають лише один тип статевих клітин, називають роздільностатевими (наприклад членистоногі, амфібії, птахи, ссавці). Якщо Чоловічі й жіночі статеві залози закладаються в одному організмі, здатному утворювати як чоловічі, так і жіночі статеві клітини, то таких тварин називають гермафродитами (наприклад гідра, дощовий черв’як, планарія).

Запліднення — процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин, в результаті чого утворюється зигота, при цьому відновлюється диплоїдний набір хромосом. Із зиготи розвивається зародок.

Утворення статевих клітин

Існує два способи запліднення: зовнішнє та внутрішнє. При зовнішньому заплідненні самка відкладає яйцеклітини (ікру), а самець поливає їх спермою. Такий спосіб запліднення характерний для водних мешканців (риб, земноводних). При внутрішньому заплідненні злиття гамет відбувається у статевих органах самки, що характерно для наземних та деяких водних мешканців (ссавців, рептилій, комах, червив). Запліднене яйце може розвиватися в утробіматері, як у ссавців, або у зовнішньому середовищі. При цьому яйця покриваються спеціальною оболонкою або шкаралупою, і самка відкладає їх у найбільш безпечне місце (характерно для комах, птахів, рептилій, молюсків).

Біологічне значення запліднення полягає в тому, що при злитті гамет відновлюється диплоїдний набір хромосом, а новий організм несе спадкову інформацію й ознаки обох батьків. Це збільшує різноманітність ознак організмів, підвищує їх життєздатність і пристосувальні можливості.

Урок 3

Будова і утворення статевих клітин. Лабораторна робота № 1 «Будова статевих клітин».

ХІД УРОКУ

І.Поставити проблемне запитання:
- чим відрізняються між собою статеві клітини самця і самки?
- яке це має значення для процесу запліднення?

ІІ

Статеві клітини або гамети – це спеціалізовані клітини тіла, функцією яких є передача спадкової інформації від батьків до потомства.
Повідомлення учнів про:
- Яйцеклітини людини були описані в 1827 р. засновником ембріології академіком К.Бером. Параметри яйцеклітини людини: округла форма, чітко помітні цитоплазма та ядро, діаметр 1/7 мм або 130 мкр, вага 0, 015 міліграма.
- Сперматозоїд людини вперше був описаний в 1667 р. винахідником мікроскопа А.Левенгуком. Його параметри: у 85 тис. разів менший за яйцеклітину, голівка довжиною 3-5 мкр, середня частина – 3-6 мкр, хвостик довжиною 30-50 мкр. Цитоплазма практично відсутня.
Розповідь про будову статевих клітин:
а)сперматозоїда;
б) яйцеклітини.

Знайти ознаки подібності та відмінності між ними.
Розглянути таблицю або малюнки, або презентацію процесу гаметогенезу. Знайти подібності та відмінності. Замалювати, позначити та записати стадії розвитку статевих клітин та коротку характеристику кожної.
Розглянути приклади статевого диморфізму в організмів.
Розглянути таблиці циклів розвитку спорових рослин, голонасінних та покритонасінних рослин. Порівняння роздільностатевих та гермафродитів у природі.

ІІІ.

Виконання лабораторної роботи «Будова статевих клітин»

Замалюйте у зошиті будову статевих клітин, зробіть підписи до малюнків

Методи генетичних досліджень

Залежно від рівня організації живої матерії (молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий) учені застосовують відповідні методи досліджень.

Гібридологічний метод, застосований Г. Менделем, полягає в схрещуванні (гібридизації) організмів, які відрізняються за певними станами однієї чи кількох спадкових ознак, і аналізі результатів.

Генеалогічний метод полягає у вивченні родоводів організмів. Це дає змогу простежити характер успадкування ознак у ряді поколінь.

Популяційно-статистичний метод дає можливість вивчати генетичну структуру популяцій і динаміку їх змін під впливом навколишнього середовища.

Цитогенетичний метод ґрунтується на дослідженні особливостей хромосомного набору (каріотипу) організмів. Вивчення каріотипу дає змогу виявляти мутації, пов’язані зі зміною як кількості хромосом, так і структури окремих із них.

Близнюковий метод полягає у вивченні однояйцевих близнят (організмів, які походять з однієї зиготи). Однояйцеві близнята завжди однієї статі, бо мають однакові генотипи. Біохімічні методи використовують для діагностики спадкових захворювань, пов’язаних із порушенням обміну речовин. За їхньою допомогою виявляють білки, а також проміжні продукти обміну, не властиві даному організмові, що свідчить про наявність змінених (мутантних) генів. Відомо понад 500 спадкових захворювань людини, зумовлених такими генами (наприклад, цукровий діабет).

Методи генетичних досліджень

Генотип — сукупність спадкових факторів організмів (генів).

Фенотип — сукупність усіх ознак і властивостей організму, які є результатом взаємодії генотипу з зовнішнім середовищем.

Окрему групу становлять методи генетичної інженерії, за допомогою яких учені виділяють із організмів окремі гени або синтезують їх штучно, перебудовують певні гени, вводять їх у геном іншої клітини або організму. Геном — сукупність генів гаплоїдного набору хромосом організмів певного виду. Крім того, вчені можуть сполучати гени різних видів в одній клітині, тобто поєднувати в одній особині спадкові ознаки, притаманні цим видам.



Урок 4

Основні поняття генетики.

ХІД УРОКУ

І. Згадати основні властивості живої матерії, а також будову ядра клітини та хромосом.

ІІ.

Прочитайте розповідь і визначте мету уроку:
- у 1914 р. в Англії ремонтували собор. Роботами керував
нащадок першого герцога Шрюсбері Джона Табольта, похованого у цьому соборі у 1453 р. Джон Табольт був історичною постаттю. Він воював проти Жанни Д’арк і загинув від ран. Чотирнадцять поколінь відділяли Рицаря ХV ст. від його нащадків початку ХХ ст. Нащадок розкрив гробницю. Те, що в ній лежав Табольт сумнівів не було. На кістках були ушкодження, що свідчили про рани, згадувані літописцями. Про встановлення портретної схожості не могло бути і мови. І тут виявився неспростований доказ спорідненості, більш надійний, аніж засвідчені нотаріусом генеалогічні документи, на одному з пальців скелета дві фаланги зрослися в одну. Нащадок порубаного французами герцога радісно простягнув свідкам, що були присутні під час розкриття гробниці, свою руку з розчепіреними пальцями. На тій самій руці, що й у скелета, ті самі дві фаланги вигляділи як одна. Їх зростив домінантний ген, фенотипів прояв якого в медицині називають симфалангією.
Поставити проблемне запитання:
- про яку властивість живих організмів йшла мова і чи можна її змінити, порушити чи знищити?

ІІІ.

З далеких часів людей хвилювало питання про причини схожості батьків і потомства, про природу змін. Наука і практика всередині ХІХ ст. накопили величезний матеріал зі спадкових ознак, але в чому причина подібності і відмінності організмів ще тривалий час встановити не вдавалось.
Розповідь про основні етапи розвитку генетики.
Розповідь про будову гена. Ген, що кодує синтез певного білка у еукаріот складається із кількох обов’язкових елементів:
- по-перше, це широка регуляторна зона, що має великий вплив на активність гена;
- далі розміщений промотор – послідовність ДНК довжиною до
80-100 пар нуклеотидів, відповідальна за зв’язування РНК-полімерази, що здійснює транскрипцію даного гена;
- за промотором лежить структурна частина гена, що заключає в собі інформацію про первинну структуру відповідного білка (ця зона коротша за регуляторну).
Важливий крок у пізнанні спадкових ознак встановив чеський дослідник Г.Мендель.
Розповідь про життєвий шлях та вклад у розвиток знань про успадкування ознак Г.Й.Менделя.

ІV. Записати визначення основних генетичних понять:
ген, гібрид, алель, алельні гени, генотип, фенотип, домінантна ознака, рецесивна ознака, гомозигота, гетерозигота, локус, промотор, екзон, інтрон, сплайсинг, фенетика(їх визначення можна знайти за матеріалами підручника, довідника, або енціклопедії)

V. З усього вивченого можна зробити висновки, що всі організми мають універсальну властивість – спадковість – здатність передавати свої ознаки та особливості індивідуального розвитку нащадкам.
Завдяки спадковості зберігається стабільність біологічних видів. Але ж протягом життя організми змінюються, тобто набувають нових ознак. Це пов’язано з іншою біологічною властивістю – мінливістю, тобто здатністю організмів набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку.

VІ. Надання та пояснення домашнього завдання.

Вивчити матеріал конспекту.

Описати свій фенотип.

За бажанням учнів! Проаналізувати ознаки членів своєї сім’ї на належність їх до домінантних чи рецесивних генів.