Пособие ПО часть1 (1) (תוקן). Учебники и учебные пособия по общей биологии, адаптированные к программе подготовительного отделения для иностранных учащихся, начинающих изучать русский язык и готовящихся
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Тема 14. СТРОЕНИЕ И Развитие половых клеток. Мейоз. В процессе жизни организмы рождаются, развиваются, размножаются и умирают. Размножение - одна из важнейших особенностей жизни. Жизнь невозможна без процесса размножения. Размножение - это способность организмов воспроизводить себе подобных. организмы могут размножаться бесполым и половым способами. В процессе бесполого размножения участвует только один организм. Он может делиться, почковаться или образовывать споры. В результате такого размножения образуется один или несколько новых организмов. Это - дочерние особи. Они имеют общие признаки с родительским организмом. В процессе полового размножения участвуют два организма: мужской и женский. У каждого организма образуются половые клетки - гаметы. В мужском организме образуются мужские половые клетки, в женском - женские половые клетки. Мужской организм животных - это самец. Он - имеет половые железы - семенники. В семенниках образуются мужские половые клетки - сперматозоиды. Женский организм животных - это самка. Она имеет женские половые железы - яичники. В яичниках образуются женские половые клетки - яйцеклетки. В результате полового размножения образуется новый организм, который имеет признаки обоих родителей. Сперматозоиды - маленькие и очень подвижные клетки. Сперматозоид имеет головку, шейку и хвостик. Головка содержит акросому, ядро с гаплоидным числом хромосом и клеточный центр. Акросома - это видоизмененный комплекс Гольджи. В шейке имеется много митохондрий и содержится большое количество АТФ. Хвостик, как орган движения, состоит из микротрубочек. Яйцеклетки - это большие и неподвижные клетки. Каждая яйцеклетка окружена слоем фолликулярных клеток. Под этим слоем располагается клеточная оболочка яйцеклетки. Цитоплазма яйцеклетки заполнена трофическими включениями - желтком. Желток необходим как питательное вещество для развивающегося зародыша. В центре клетки располагаются гаплоидное ядро и клеточный центр. Процесс развития, размножения и формирования половых клеток проходит в половых железах и называется гаметогенезом. В результате гаметогенеза образуются клетки с гаплоидным числом хромосом. Во время оплодотворения половые клетки сливаются и образуется клетка с диплоидным числом хромосом. Такая клетка называется зиготой. Она дает начало новому организму. Таким образом сохраняется постоянное число хромосом в ряду поколений. Гаметогенез состоит из четырех периодов: это период размножения, период роста, период созревания и период формирования. Эти периоды характерны для сперматогенеза. Овогенез состоит только их трех периодов: размножения, роста и созревания. Сперматогенез. Семенник состоит из многочисленных канальцев, оболочка которых имеет несколько слоев клеток. Наружный слой представлен предшественниками половых клеток. В период размножения эти клетки делятся митозом и образуются диплоидные сперматогонии. Этот процесс начинается в эмбриональный период развития организма и продолжается до времени полового созревания, поэтому сперматогониев образуется очень много. В среднем слое клеток оболочки семенника происходит период роста, во время которого сперматогонии растут, их цитоплазма увеличивается и образуются сперматоциты 1-го порядка. Третий период - созревания - проходит на внутреннем слое клеток канальцев. Здесь сперматоциты 1-го порядка делятся мейозом и образуются сперматоциты 2-го порядка. Они гаплоидны. Затем наступает четвертый период - период формирования. Сперматоциты 2-го порядка растут и превращаются в сцерматиды, а затем - в сперматозоиды. Овогенез. Процесс образования яйцеклеток происходит в поверхностных слоях клеток яичника. Он начинается в эмбриональный период развития организма. В период размножения клетки поверхностного слоя делятся митозом и образуют овогонии. Далее в период роста овогонии растут, в их цитоплазме накапливаютя желток, жиры и пигменты; в органоидах происходят сложные морфологические и биохимические преобразования. Таким образом формируются овоциты 1-го порядка. Они диплоидны. Далее наступает период созревания, в процессе которого происходит мейоз. Овоциты 1-го порядка проходят профазу I и овогенез останавливается. Эта пауза длится до момента полового созревания организма. После первого деления мейоза образуется одна большая гаплоидная клетка - овоцит 2-го порядка с большим количеством цитоплазмы, и одна маленькая - полярное тельце. Во втором делении мейоза овоцит 2-го порядка снова делится и образуется крупная овотида и полярное тельце. Полярное тельце, образовавшееся в первом делении, тоже делится на два полярных тельца Таким образом, в процессе овогенеза из одного овоцита I-го порядка образуются три полярных тельца и одна овотида, из которой формируется яйцеклетка, а полярные тельца растворяются. Неравномерное распределение цитоплазмы в процессе мейоза позволяет яйцеклетке получить максимальное количество цитоплазмы и желтка, необходимых в будущем для развития зародыша. В гаметогенезе наиболее важным процессом считается мейоз, поскольку характер поведения хромосом в мейозе обеспечивает закономерности наследования и изменчивости признаков организма. Организмы имеют диплоидное число хромосом. Это число составляет парные хромосомы. Парные хромосомы имеют одинаковое морфологическое строение и одинаковую генетическую информацию. Парные хромосомы называются гомологичными хромосомами. Хромосомы разных пар называются негомологичными хромосомами. Эти хромосомы имеют разную генетическую информацию. Мейоз - это процесс деления клеток, при котором из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных клетки. Мейоз состоит из двух делений. Первое деление называется редукционным делением. Второе деление называется эквационным делением. Эти деления происходят последовательно друг за другом. Между делениями отсутствует интерфаза. Каждое деление состоит из четырех фаз. Редукционное деление начинается профазой 1. В этой фазе происходит процесс спирализации хромосом. В результате этого хромосомы приобретают определенную морфологическую структуру. Гомологичные хромосомы сближаются и контактируют по всей длине. Этот процесс называется конъюгацией. В результате конъюгации образуются биваленты. Бивалент - это комплекс из двух гомологичных хромосом. В биваленте между хромосомами происходит обмен гомологичными участками. Это процесс кроссинговера. В профазе 1 деления мейоза некоторые участки хромосом активны. Эти участки определяют синтез специальных белков. Эти белки участвуют в процессах конъюгации и кроссинговера. К концу профазы I гомологичные хромосомы в районе центромер расходятся. В бивалентах эти хромосомы остаются связанными друг с другом своими концами. Ядерная мембрана и ядрышко разрушаются. Центриоли формируют белковые нити веретена деления. Они соединяются с центромерами хромосом. Вторая фаза редукционного деления - метафаза I. В это время биваленты располагаются в центре клетки. Центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки. Третья фаза первого деления мейоза - анафаза I. В течение этой фазы гомологичные хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. Следовательно, из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна. Число хромосом уменьшается в два раза и становится гаплоидным. Последняя фаза редукционного деления - это телофаза I. В этой фазе формируются два ядра с гаплоидным числом хромосом и проходит цитокинез. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. В результате редукционного деления образуются две гаплоидные клетки. Второе мейотическое деление начинается профазой II. В этой фазе хромосомы спирализуются и ядерная мембрана разрушается. Хромосомы оказываются в цитоплазме клетки. В метафазе II хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. К центромерам присоединяются нити веретена деления. В анафазе II центромеры каждой хромосомы разделяются и хромати- ды отходят к противоположным полюсам клетки. В телофазе II формируются новые ядра и происходит процесс цитокинеза. Хромосомы деспирализуются, восстанавливаются ядерная мембрана и ядрышко. Таким образом, в процессе мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных клетки. Ядра этих клеток имеют гаплоидное число хромосом. Каждая хромосома содержит только одну хроматиду. Образование второй хроматиды и, таким образом, формирование хромосом происходит в интерфазе. Биологическое значение мейоза состоит в сохранении постоянного числа хромосом в процессе полового размножения организмов, увеличении вероятности наследственной изменчивости в потомстве за счет крос- синговера и случайного расхождения гомологичных хромосом и хроматид в различные половые клетки. Биологические термины и словосочетания гаметогенез мужская половая клетка овогенез сперматозоид сперматогенез женская половая клетка мейоз яйцеклетка редукционное деление бивалент эквационное деление конъюгация кроссинговер Контрольные вопросы и задания Что такое гаметогенез? Где происходит гаметогенез? В чем заключается биологическое значение мейоза? В каком периоде гаметогенеза происходит мейоз? Чем отличается овогенез от сперматогенеза? Из каких последовательных делений состоит мейоз? В каком из двух делений мейоза происходит уменьшение числа хромосом? Что такое биваленты? Когда образуются биваленты? Что такое кроссинговер? Какие структуры хромосом расходятся к противоположным полюсам клетки в анафазе I? Какие структуры хромосом расходятся к противоположным полюсам клетки в анафазе II? Составьте схему гаметогенеза и схему мейотического деления половых клеток. Тема 15. Оплодотворение. Первые стадии эмбриогенеза Процесс полового размножения начинается с оплодотворения. Оплодотворение - это процесс слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки. Сперматозоид подходит к яйцеклетке и прикасается к ее оболочке своей головкой. В этот момент акросома синтезирует специальный фермент, который растворяет оболочку яйцеклетки в месте прикосновения. В результате в оболочке образуется отверстие, через которое сперматозоид проникает в цитоплазму яйцеклетки. В цитоплазме хвостик сперматозоида и другие его части растворяются, остается только ядро. После этого оболочка яйцеклетки восстанавливается, и другие сперматозоиды через нее пройти не могут. Ядра сперматозоида и яйцеклетки сближаются с помощью центриолей, которые имелись у сперматозоида, а затем сливаются. Образуется новое ядро с диплоидным числом хромосом, а яйцеклетка трансформируется в новую клетку - зиготу. После оплодотворения начинается индивидуальное развитие организма. Этот процесс называется онтогенезом. Онтогенез начинается с образования зиготы. Зигота - это первая стадия развития эмбриона. Зигота делится митозом. Процесс деления зиготы называется дроблением. В результате дробления зиготы образуются новые клетки. Это бластомеры. Количество бластомеров с каждым новым дроблением увеличивается. После ряда дроблений бластомеров образуется вторая стадия развития - морула. Морула образована несколькими десятками клеток. Эти клетки продолжают делиться и перестраиваются. Они располагаются в один слой и образуют шар, который имеет полость. Это третья стадия развития эмбриона - бластула. Бластула - это однослойный зародыш. Полость бластулы - это бластоцель. Из нее в результате дальнейшего развития организма образуется первичная полость тела. Слой клеток бластулы называется бластодермой. Бластула состоит из нескольких тысяч клеток и в процессе дальнейшего развития переходит в новую стадию. Эта стадия называется гаст- рулой. Зародыш на этой стадии образован двумя слоями клеток, которые называются зародышевыми листками. Поверхность гаструлы представлена наружным зародышевым листком - эктодермой. Под ним располагается внутренний зародышевый листок - энтодерма. Внутри гаструлы имеется полость - гастроцель, которая связана с внешней средой отверстием - бластопором. В процессе дальнейшего развития организма из гастральной полости развивается первичная кишка, а из бластопора - первичный рот. В процессе дальнейшего развития зародыша между эктодермой и энтодермой развивается третий зародышевый листок - мезодерма. После появления мезодермы зародыш становится трехслойным. Размеры этого зародыша не превышают размеров зиготы, потому что митотическое деление бластомеров не сопровождается ростом этих клеток. На стадии трехслойного зародыша начинается реализация генетической информации каждой клетки. В результате образуются несколько сотен типов специфических клеток, которые отличаются друг от друга по строению. Из этих клеток начинают формироваться ткани и органы будущего организма. Клетки эктодермы в процессе эмбрионального развития формируют кожные покровы, органы чувств и нервную систему. Клетки мезодермы формируют скелет, мускулатуру, кровеносную систему, выделительную и половую системы, хорду. Клетки энтодермы формируют пищеварительную систему, пищеварительные железы, органы дыхания. Зародыш животных развивается как единый организм. Все клетки, ткани и органы этого организма находятся в тесном взаимодействии. Биологические термины и словосочетания половая клетка: онтогенез сперматозоид зигота яйцеклетка морула самец бластула самка гаструла семенник эктодерма яичник мезодерма энтодерма Контрольные вопросы и задания Где в организме образуются половые клетки? Что такое акросома и какую функцию она выполняет? Какую функцию выполняют митохондрии у сперматозоида? Что такое морула? На какой стадии развития зародыша образуется первый зародышевый листок? Какое строение имеет гаструла? Из какого зародышевого листка образуется хорда? Клетки какого зародышевого листка формируют нервную систему организма? Нарисуйте схему трехслойного зародыша. Раздел II ГЕНЕТИКА, ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ ОРГАНИЗМОВ |