З А Н Я Т И Е 10

ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

1.1. ЗНАЧЕНИЕ ТЕМЫ. Размножение – фундаментальное свойство жизни. Знание про­цесса размножения необходимо сту­денту для понимания закономер­ностей эволюции. будущему врачу эти знания необходимы для выяснения сущности формирования наследственной патологии.

1.2. ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ. Общая: Знать виды размножения, биологичес­кую роль полового и бесполого разм­ножения, особенности мейоза как способа деления половых клеток, строение половых клеток, процесс оплодотворения.

1.3. Конкретные цели занятия:

1.3.1. Уметь находить на гистологических препаратах половые клетки и отличать их от соматических клеток.

1.3.2. Уметь выделять структурные компоненты этих клеток. 1.3.3. Уметь отличать зиго­ту от неоплодотворенной яйцеклетки.

Основные теоретические сведения

Размножение — способность живых организмов воспроизводить себе подобных или давать потомство. Она обеспечивает непрерывность жизни на земле.

Существует два основных способа размножения (репро­дукции) — бесполое и половое.

При бесполом размножении начало новому организму дают соматические (телесные) клетки. При половом размножении образуются специализированные половые клетки (гаметы). Они отлича­ются друг от друга.

Бесполое размножение животных происходит следующими способами.

1. Митотическим делением клетки. Это наиболее распространенный способ репродукции кле­ток.

2. Простым делением клетки. Так размножаются, например, прокариотические клетки.

3. Шизогонией, или множественным делением. Имеет место у малярийного плазмодия.

4. Почкованием клетки, которое бывает наружным или внутренним. Данный способ хорошо выражен у некоторых сосущих инфузорий.

5. Спорообразованием, репродукци­я при помощи спор. Эта форма типична для простейших — споровиков.

6. Вегетативное размножение. начало новому организму дают группы клеток или многоклеточные зачатки, иногда участки тела родителя. Вегетативный способ наиболее широко распространен у низших представителей животного царства, например, у кишечнополостных, у губок.

Половое размножение животных. Оно совершается при помощи половых клеток: мужской — сперматозоида и женской — яйцеклетки. Половые клетки называются гаметами.

У низших животных имеется явление гермафродитизма: у одной и той же особи есть одновременно и яичники и семенники. она образует мужские и женские гаметы.

Конъюгация заключается в слиянии двух вегетативных клеток, которые в этот период функционируют как гаметы. Например, у инфузорий конъюгация заключается во временном соединении клеток. они обмениваются частью ядерного аппарата.

Партеногенез – особая форма полового размножения (гр. parthenos — девственница, genos — рождение). Происходит развитие организма из неоплодо­творенных яйцевых клеток. известен естественный и искусственный пар­теногенез. Естественный партеногенез может быть факультативным и облигатным.

Естественный партеногенез суще­ствует у ряда растений, червей, насе­комых, ракообразных. У некоторых животных любое яйцо способно разви­ваться как с оплодотворением, так и без него. Это фа­культативный партеногенез. Он встре­чается у пчел, муравьев, коловраток. у них из оплодотворенных яиц развиваются самки. из неопло­дотворенных яиц развиваются самцы. партеногенез нужен для регулирования численно­го соотношения самцов и самок у этих живот­ных.

При облигатном, т. е. обязательном, партеногенезе яйца развиваются без оплодотворения. Этот вид партеногене­за известен, например, у кавказской скальной ящерицы

Гиногенез – дочерний организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Источником наследственного материала в этом случае служит ДНК яйцеклетки.

Андрогенез – развитие потомства осуществляется из клетки с цитоплазмой ооцита и ядром сперматозоида.

Искусственный партеногенез обусловливается специальным вли­янием человека на яйцеклетку.

Характеристика половых клеток животных

Гаметы — высокодифференцированные клетки. Они предназначене для воспроизведения живых организмов.

Основные отличия гамет от соматических клеток:

1. Зрелые половые клетки имеют гаплоидный набор хромосом. соматические клетки имеют диплоидный набор. Например, соматические клетки человека содержат 46 хромосом. зрелые гаметы имеют 23 хромосомы.

2.У половых клеток изменено ядерно-цитоплазматическое соотношение. В женских гаметах объем цитоплаз­мы во много раз превышает объем ядра. в мужских клетках имеется обратная закономерность.

3. Гаметы имеют особый метаболизм. в зрелых половых клетках про­цессы ассимиляции и диссимиляции замедленны.

4. Гаметы различны между собой и эти различия обусло­влены механизмами мейоза.

Гаметогенез

Сперматогенез — развитие мужских половых клеток. диплоидные клетки извитых канальцев семенников превращаются в гаплоидные сперматозоиды (рис. 1). Сперматогенез вклю­чает 4 периода: размножения, роста, созревания, формирования.

Рис. 1. Участок поперечного среза семенника у человека:

1 - сперматогонии, 2 - 3 - сперматоциты I и II порядка; 4 - сперматиды; 5 - сперматозоиды; 6 - клетки Сертоли;

7 - капсула

1 . Размножение. Исходный материал развития сперматозоидов — сперматогонии. клетки округлой формы с крупным, хорошо окра­шивающимся ядром. содержит диплоидный набор хромосом. Сперматогонии быстро размножаются митотическим де­лением.

2. Рост. Сперматогонии образуют сперматоциты пер­вого порядка.

3. Созревание. В зоне созревания происходит два мейотических деления. Клетки после первого деления созревания называются сперматоцитами второго порядка. Затем идет второе деление созревания. происходит редукция диплоидного числа хромосом до гаплоидного. образуется по 2 сперматиды. Следовательно, из одного диплоидного сперматоцита пер­вого порядка образуются 4 гаплоидные сперматнды.

4. Формирование. Сперматиды постепенно превращаются в зрелые сперматозоиды. У мужчин выход сперматозоидов в полость семенных канальцев начинается после наступления по­ловой зрелости. Он продолжается до затухания деятельности поло­вых желез.

Овогенез — развитие женских половых клеток. клетки яичника — овогонии превращаются в яйцеклетки (рис. 2).

Овогенез включает три периода: размножение, рост и созревание.

1. Размножение овогоний, так же как и сперматогоний, происходит путем митоза.

2 . Рост. Во время роста овогонии превращаются в овоциты первого порядка.

Рис. 2. Сперматогенез и овогенез (схемы).

3. Созревание. как и при сперматогенезе, идут друг за другом два мейотических деления. После первого деления образуются две клетки, различные по своей величине. Одна большая — овоцит второго порядка и меньшая — первое направительное (полярное) тельце. В результате второго деления из овоцита второго порядка также образуются две нерав­ные по размерам клетки. Большая — зрелая яйцевая клетка и маленькая — второе направительное тельце. Таким образом, из одного диплоидного овоцита первого порядка об­разуется четыре гаплоидные клетки. Одна зрелая яйцеклетка и три по­лярных тельца.. Этот процесс протекает в маточной трубе.

Мейоз

Мейоз — биологический процесс в период созревания половых клеток. диплоидные яйцеклетки делятся непрямым путем. в результате образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом.

Мейоз включает первое и второе мейотическое деление.

Первое мейотическое деление (редукционное). Первому делению предшествует интерфаза. в ней происходит синтез ДНК. Однако профаза I мейотического деления отличается от профазы митоза. Она состоит из пяти стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез. Поэтому профаза первого деления является наиболее сложным и длительным эта­пом мейоза.

В метафазе первого деления хромосомы, соединенные в бивалентах, располагаются по экватору.

В анафазе I про­исходит расхождение к полюсам клетки гомологичных хромосом из каждой пары, а не хроматид. В этом принципиальное отличие от аналогичной стадии митоза.

Телофаза I. Происходит формирование двух клеток с гаплоидным набором хромосом (например, у человека – 23 хромосомы). однако количество ДНК сохраня­ется равным диплоидному набору.

Второе мейотическое деление (эквационное). Сначала идет ко­роткая интерфаза. в ней синтез ДНК отсутствует. Затем следуют профаза II и метафаза II. В анафазе II расходятся не гомологичные хромосомы, а только их хроматиды. Поэтому дочерние клетки остаются гаплоидным. ДНК в гаметах - вдвое меньше, чем в соматических клетках.

Биологическое значение мейоза: