биология. Навчально-методичний посібник 2022-2023 (1). Навчальнометодичний посібник для студентів фармацевтичних факультетів спеціальності Фармація, промислова фармація
 Скачать 2.45 Mb.
|
|
Редукційного • Екваційного Інтерфаза–1. Відбувається редуплікація ДНК. Кожна хромосома складається з двох хроматид. 2n4c. Редукційний поділ складається з 4-х фаз: 1) Профаза–І. Профаза –1 складається з 5 стадій: 42 − Лептонема – стадія довгих, тонких, слабко спіралізованих хромосом. − Зигонема– стадія попарного зближення гомологічних хромосом (кон'югація). Утворюються біваленти (тетради). − Пахінема – стадія товстих ниток. Гомологічні хромосоми з'єднуються в біваленти. Між гомологічними хромосомами відбувається кросинговер (обмін алельними генами). − Диплонема – гомологічні хромосоми починають відштовхуватися. − Діакінез – відштовхування гомологічних хромосом продовжується, але вони ще з'єднані своїми кінцями. Наприкінці профази-І хромосоми максимально спіралізовані, центріолі мігрують до полюсів. Навколо кожної центріолі утворюється веретено поділу. Ядерця і ядерна мембрана розчиняються. Хромосоми потрапляють в цитоплазму, 2n4c. 2) Метафаза–І. Біваленти хромосом вишиковуються з обох боків від екватору. Нитки веретена поділу прикріплюються до центромер кожної хромосоми тільки з одного боку, 2n4c. 3) Анафаза–І. Нитки веретена поділу скорочуються і цілі хромосоми розходяться до полюсів клітини, 2n4c. 4) Телофаза–І. Хромосоми деспіралізуються, потоншуються та їх вже не видно. Нитки веретена руйнуються. У кожного полюсу навколо хромосом утворюється ядерна оболонка, з’являється ядерце. Цитоплазма ділиться, утворюється дві клітини. Набір генетичного матеріалу в кожному ядрі – n2c. Таким чином, у результаті редукційного поділу утворюється дві клітини з різною спадковою інформацією, в яких набір хромосом – гаплоїдний, а кількість ДНК ще подвоєна (кожна хромосома складається з двох хроматид). Інтерфаза–2. Коротка. В ній відсутній S-період. Екваційний поділ складається з 4-х фаз: 1) Профаза–ІІ. Хромосоми спіралізуються, вкорочуються, потовщуються. Центріолі розходяться до полюсів клітини. Навколо кожної центріолі утворюються веретено поділу. Ядерця та ядерна мембрана руйнуються. Хромосоми потрапляють в цитоплазму, n2c. 2) Метафаза–ІІ. Хромосоми вишиковуються на екваторі. Нитки веретена поділу прикріплюються до їх центромер з обох сторін. 3) Анафаза–ІІ. Кожна центромера поділяється на дві. Хроматиди відходять одна від одної. Нитки веретена поділу відтягують дочірні хромосоми до протилежних полюсів, 2n2c. 43 4) Телофаза–ІІ. Хромосоми деспіралізуються, подовжуються та їх вже не видно. Нитки веретена руйнуються. У кожного полюса навколо хромосом утворюється ядерна оболонка, з'являється ядерце. Відбувається цитокінез. В результаті мейозу з одної клітини з диплоїдним набором хромосом утворюється 4 клітини з гаплоїдним набором хромосом, nc. Рис.12. Схема мейозу Значення мейозу: 1) В результаті мейозу статеві клітини мають гаплоїдний набір хромосом. Це забезпечує постійну кількість хромосом для кожного виду. 2) Мейоз забезпечує комбінативну мінливість організмів за рахунок: • кросинговеру. • незалежного комбінування негомологічних хромосом (анафаза–І). 3) В результаті мейозу всі клітини відрізняються комбінацією гомологічних хромосом і складом генів в них. Біологічні особливості репродукції людини Статеві клітини (гамети) виконують функцію передачі спадкового матеріалу від батьків до нащадків. Сперматозоїди – чоловічі статеві клітини. Вони мають здатність рухатися (забезпечують зустріч гамет), мікроскопічні розміри. Сперматозоїди ссавців складаються з головки, шийки і хвоста. На 44 передньому кінці головки знаходиться акросома (видозмінений апарат Гольджі). Акросома виділяє ферменти, які розчиняють оболонки яйцеклітини. Основну масу головки займає ядро. Цитоплазми мало, вона знаходиться у рідинно-кристалічному стані. В шийці знаходяться центріоль та спіральна нитка, яка утворена мітохондріями. Хвіст виконує активні рухи. Яйцеклітина – жіноча статева клітина. Нерухома, великих розмірів, кулястої форми. Містить поживні речовини (жовток) для розвитку зародка, а також всі типові органоїди клітини. Яйцеклітина має специфічні оболонки, що виконують захисні функції і перешкоджають проникненню в неї декількох сперматозоїдів. Вони також полегшують імплантацію зародка в стінці матки. Яйцеклітина оточена плазматичною мембраною, а зовні покрита блискучою оболонкою, яка складається з мукополісахаридів. На ній знаходиться фолікулярна оболонка, що представляє собою мікроскопічні ворсинки фолікулярної клітини. Вона грає найважливішу захисну і поживну функцію. Процес формування статевих клітин (гамет) називається гаметогенез. Сперматогенез Сім'яник складається з безлічі канальців. Кожний каналець складається з декількох шарів клітин. Кожний шар – це послідовність стадій розвитку сперматозоїдів. 1. Зона розмноження. Зовнішній шар клітин – це сперматогонії (мають велике ядро та невелику кількість цитоплазми). Ці клітини діляться шляхом мітозу, завдяки чому сім'яник збільшується у розмірах, 2n2c. Коли настає статева зрілість, частина сперматозоїдів продовжує ділитися шляхом мітозу, а друга частина клітин переходить в зону росту. 2. Зона росту. Збільшуються розміри клітини за рахунок збільшення кількості цитоплазми. Вони називаються первинними сперматоцитами, 2n4c. 3. Зона дозрівання Відбувається два поділи мейозу. З кожного первинного сперматоциту утворюється два вторинних сперматоцити (Мейоз-1) n2c, а потім чотири сперматиди (Мейоз-2) nc. 4. Зона формування. Із сперматид формуються сперматозоїди, nc. У диких тварин сперматогенез відбувається тільки у визначений час року. У свійських тварин та людини сперматогенез відбувається постійно. Овогенез 1. Стадія розмноження. Овогонії (мають велике ядро і невелику кількість цитоплазми) інтенсивно діляться шляхом мітозу. На п’ятому 45 місяці ембріогенезу людини в яєчниках утворюється до 6-7 млн. овогоніїв. У людини ця стадія завершується ще до народження. На шостому місяці ембріогенезу значна частина овогоніїв гине. Генетична формула овогоніїв – 2n2c. 2. Стадія росту. Відбувається ріст овогоній, утворюються первинні овоцити. В яєчниках дівчаток при народженні їх близько 300-400 тисяч. Коли настає статева зрілість, овоцити збільшуються в розмірі. В них накопичується жовток, жир, пігменти. Кожний овоцит оточується дрібними фолікулярними клітинами, які живлять його. Генетична формула – 2n4c. 3. Стадія дозрівання. Первинні овоцити вступають в стадію дозрівання, починається профаза мейозу І, яка зупиняється на стадії диктіотени. Окремі овоцити періодично продовжують призупинений мейоз. Цитоплазма неоднаково розподіляється між дочірніми клітинами. З первинного овоциту утворюється вторинний овоцит (містить майже всю цитоплазму) та напрямне тільце першого порядку (Мейоз І), n2c. У жінок овуляція відбувається на стадії метафази ІІ. Під час овуляції стінка фолікула лопається і овоцит потрапляє у черевну порожнину, а потім у маткові труби. Мейоз завершується лише в разі запліднення. Із вторинного овоцита утворюється незріла яйцеклітина, nc та напрямне тільце другого порядку (Мейоз-2). Паралельно, напрямне тільце першого порядку іноді ділиться на два напрямних тільця другого порядку. У людини, як і в усіх плацентарних ссавців, періоди розмноження і росту яйцеклітин відбуваються у фолікулах яєчників. Період дозрівання яйцеклітин відбувається у маткових трубах. Тут проходить запліднення на стадії вторинного овоциту. Мейоз завершується після проникнення сперматозоїда у яйцеклітину. Загалом за репродуктивний період у жінок утворюється близько 400 яйцеклітин. Запліднення – це процес злиття двох гамет з утворенням зиготи, з якої розвивається новий організм. Розрізняють два етапи: 1. Дистантний – включає направлену міграцію та активацію. Направлена міграція здійснюється за рахунок таксису. Активація сперматозоїдів відбувається в жіночих статевих шляхах: яйцеклітини виділяють у навколишнє середовище хімічні речовини. 2. Контактний – проникнення сперматозоїда відбувається завдяки акросомній реакції. При контакті гамет оболонка акросоми руйнується. Із неї викидається акросомна нитка, виділяються ферменти, які розчиняють яйцеві оболонки (фермент гіалуронідаза розчиняє фолікулярні клітини). Акросомна нитка зливається з мембраною яйцеклітини, утворюється 46 сприймаючий горбик, який захоплює ядро, центріолі, мітохондрії сперматозоїда. Ядро сперматозоїда набухає до розмірів ядра яйцеклітини. Ядра зближуються, зливаються (синкаріогамія). Утворюється зигота (2n). Біологічне значення запліднення: 1. Відновлюється диплоїдне число хромосом в зиготі. 2. Запліднення – один з механізмів комбінативної мінливості, так як у зиготі з’єднується спадковий матеріал двох батьківських організмів. 3. Вибірковість запліднення (тільки в межах виду) забезпечує збереження виду в цілому. Продукція гамет у чоловіків відбувається постійно, у жінок періодично (в середньому один раз кожні 28 днів) із тих овоцитів, які сформувались ще на ранніх етапах ембріогенезу. Таким чином, яйцеклітини, що утворюються у кінці репродуктивного періоду, накопичують велику кількість мутацій. У людини запліднення внутрішнє. Процес запліднення відбувається у верхніх відділах маткових труб. Із 200 млн. сперматозоїдів, що виділяються, сюди потрапляє 100. Здатність до запліднення у сперматозоїдів зберігається впродовж 72 години, у яйцеклітин – впродовж доби після овуляції. 4.2 Матеріали для самоконтролю: 1. В якій фазі мейозу відбувається кон’югація гомологічних хромосом? A. Лептонема профази-І B. Профаза-ІІ C. Зигонема профази-І D. Метафаза-І E. Діакінез профази-І 2. В ядрі соматичної клітини мушки дрозофіли – 8 хромосом. Скільки хромосом буде у клітині на стадії анафази-2? A. 8 B. 16 C. 4 D. 32 E. 64 3. Яка кількість генетичного матеріалу у телофазі-І мейозу? A. nc B. 2n4c C. n2c D. 4n4c E. 2n2c 4. У людини в анафазі-І мейозу на кожному полюсі клітини знаходиться: A. 46 хромосом, 92 молекули ДНК B. 92 хромосоми, 92 молекули ДНК C. 23 хромосоми, 46 молекул ДНК D. 92 хромосоми, 46 молекул ДНК E. 46 хромосом, 46 молекул ДНК 5. Назвіть способи статевого розмноження: A. Кон'югація та шизогонія B. Партеногенез та фрагментація C. Брунькування та стробіляція 47 D. Кон'югація та копуляція E. Поліембріонія та копуляція 6. У яких клітинах людини відбувається перший мейотичний поділ? A. Овогоніях B. Сперматоцитах першого порядку C. Сперматидах D. Овоцитах другого порядку E. Сперматогоніях 7. На якій стадії сперматогенезу відбувається мейоз? A. Розмноження B. Росту C. Формування D. Дозрівання E. Розвитку 8. Як називається стадія профази-1 мейозу, на якій первинні овоцити знаходяться у стані спокою до статевого дозрівання? A. Диплонема B. Пахінема C. Лептонема D. Диктіотена E. Діакінез 9. Як називаються клітини та який вони мають генетичний матеріал у зоні розмноження при сперматогенезі? A. Сперматиди, 2n2c B. Первинні сперматоцити, n2c C. Сперматогонії, 2n2c D. Первинні сперматоцити, 2n4c E. Вторинні сперматоцити, n2c 10. Скільки яйцеклітин утворюється зі 100 овогоній? A. 100 B. 50 C. 200 D. 300 E. 400 Протокол практичного заняття Дата_________ Робота №1. Види розмноження. Заповніть таблицю. Види розмноження У кого відбувається Нестатеве: −у одноклітинних Бінарний поділ Множинний поділ Брунькування Спороутворення −у багатоклітинних Брунькування Спороутворення Поліембріонія Вегетативне Статеве: Кон’югація Копуляція 48 −у одноклітинних а. б. в. −у багатоклітинних Без запліднення Із заплідненням Робота №2. Морфологія статевих клітин. Роздивіться мікропрепарати зрізу яєчника та сперматозоїди ссавців. Зарисуйте яйцеклітину і сперматозоїд. Робота №2. Гаметогенез. Під мікроскопом (7х40) розгляньте постійний препарат поперечний переріз канальця сім’яника. Знайдіть зони розмноження, росту, дозрівання, формування. Зарисуйте невеликий сектор одного сім’яного канальця та запишіть назви зон, клітин, що в них утворюються та їх генетичну характеристику. Вивчіть та запишіть схему овогенезу. Дата і підпис викладача__________________________________________ 49 Питання для обговорення: 1. До якої форми розмноження відноситься поліембріонія, чи зустрічається вона у людини? 2. Двоє чоловіків (монозиготні близнюки) одружилися з двома жінками (теж монозиготні близнюки). В кожній сім’ї народилось по хлопчику. Чи будуть вони схожі між собою, як монозиготні близнюки? 3. В який період під час овогенезу відбувається перетворення диплоїдного набору хромосом в гаплоїдний? Терміни для запам’ятовування: Розмноження, поділ, поліембріонія, кон’югація, копуляція, партеногенез, мейоз, лептонема, зигонема, пахінема, кросинговер, диплонема, діакінез, диктіотена, гамети, сперматозоїд, акросома, яйцеклітина, гаметогенез, сперматогенез, овогенез, запліднення, синкаріогамія. ЗАНЯТТЯ №6. 1. Тема: ЗАКЛЮЧНЕ ЗАНЯТТЯ ЗМІСТОВОГО РОЗДІЛУ 1 2. Актуальність теми. На цьому занятті у студентів перевіряються знання з біології клітини та розмноження організмів. Ці знання будуть базою для вивчення інших розділів біології, а також стануть підґрунтям при вивченні ботаніки, біохімії, мікробіології, фізіології. 3. Мета заняття. Виявити теоретичну підготовку з пройденого матеріалу. 4. Зміст заняття. Викладач перевіряє рівень знань студентів у формі бесіди з питань практичних занять і лекцій даного розділу, а також тестовим комп'ютерним контролем. ЗМІСТОВИЙ РОЗДІЛ 2 ОРГАНІЗМОВИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ. ОСНОВИ ГЕНЕТИКИ ЛЮДИНИ ЗАНЯТТЯ №7. 1. ТЕМА: ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК. МЕНДЕЛЮЮЧІ ОЗНАКИ ЛЮДИНИ. ВЗАЄМОДІЯ ГЕНІВ. ЯВИЩЕ ПЛЕЙОТРОПІЇ. МНОЖИННИЙ АЛЕЛІЗМ. ГЕНЕТИКА ГРУП КРОВІ 2. Актуальність теми Одним з найважливіших розділів біології є генетика. Генетика тісно пов`язана з медициною. Відомо більше двох тисяч спадкових хвороб і аномалій розвитку. Їх вивчають на молекулярному, клітинному рівнях, на рівні організму і популяції людей. Наслідком взаємодії генів є формування фенотипових особливостей 50 організмів. 3. Мета заняття. Вміти аналізувати закономірності успадкування менделюючих ознак у організмів. Знати основні види взаємодії алельних та неалельних генів. Знати прояв ознак при різноманітних типах успадкування груп крові людини за антигенною системою АВ0 – прояв множинного алелізму. Вміти застосовувати знання про форми взаємодії генів для прогнозування генотипів та фенотипів у наступних поколіннях. Навчитися розв’язувати генетичні задачі. 4. Завдання для самостійної роботи під час підготовки та проведення заняття. 4.1 Теоретичні питання до заняття: 1. Генетика. Основні поняття генетики. Метод гібридологічного аналізу. 2. Моногібридне схрещування. І та ІІ закони Менделя. 3. Летальні гени. Відхилення від очікуваного розщеплення. 4. Аналізуюче схрещування, його практичне застосування. 5. Ди- і полігібридне схрещування. ІІІ закон Менделя. 6. Взаємодія генів однієї алельної пари. 7. Множинні алелі. Успадкування груп крові системи АВ0 у людини. 8. Плейотропія. 9. Взаємодія генів різних алельних пар. Генетика – це наука про закономірності спадковості і мінливості організмів. Спадковість – це здатність організмів передавати особливості будови і життєдіяльності нащадкам. Мінливість – це здатність організмів набувати нові ознаки у процесі індивідуального розвитку. Елементарними дискретними одиницями спадковості та мінливості є ген. Ген – це ділянка молекули ДНК, (у деяких вірусів – РНК), яка визначає послідовність амінокислот конкретного поліпептиду, або р-РНК, т-РНК. Народження генетики – 1865 рік. У цьому році Г. Мендель зробив доповідь у спільноті природознавців (м. Брно) про роботу над рослинними гібридами. Термін «ген» у науку ввів І.Йогансен в 1909 році. Ним же була запропонована назва науки – «генетика». Основні поняття генетики: Алельні гени – гени, які розташовані в однакових локусах гомологічних хромосом і визначають розвиток альтернативних ознак. |