Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ БИОЛОГИИ, ГЕНЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для самостоятельной работы студентов медико-профилактического факультета.

ТЕМА: ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА ОРГАНИЗМЕННОМ УРОВНЕ. ПРОГЕНЕЗ.

Составители: Л.Н.САМЫКИНА

И.В.ФЕДОСЕЙКИНА

САМАРА 2011

Методические указания предназначены для преподавателей, ведущих занятия со студентами 1-го курса лечебного, педиатрического, стоматологического, медико-профилактического факультетов.

Указания составлены с учетом требований единой методической системы университета, в соответствии с ФГОС-3 и действующей программой по биологии.

Рецензенты: заведующий кафедрой общей гигиены,

профессор И.И. Березин

заведующий кафедрой педагогики и психологии,

доцент А.Н. Краснов

ТЕМА: Воспроизведение на организменном уровне. Прогенез.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Основной задачей индивидуального развития любой особи является формирование половозрелого фенотипа, способного произвести потомство и тем самым передать ему наследственную программу, которую необходимо реализовывать. Особенностью полового размножения является образование половых клеток гамет. В основе формирования которых лежит мейоз. Мейоз является механизмом регуляции числа хромосом, но только этим его роль не исчерпывается. Мейоз и митоз – механизмы поддержания гомеостаза в человеческом организме. В процессе мейоза происходят и такие важные процессы как, коньюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Образовавшиеся вследствие мейоза половые клетки – гаметы, сливаются в процессе оплодотворения и образуют зиготу.

Каждый из родительских геномов в зиготе несет огромное число небольших изменений в первичной ( нуклеотидной) структуре ДНК- генетические полиморфизмы, спектр, частота и тип которых уникален для гаплоидного генома гамет, и, соответственно , оказывается неповторимым для каждого человека уже в момент его зачатия.

Прогенез , эмбриогенез, постнатальный онтогенез, иными словами развитие и дальнейшее функционирование организма, происходят согласно информации, записанной в основном в межгенных участках, хотя частично и в самих генах. На « плечах» генов лежит огромная ответственность за то, как будет работать каждая клетка нашего организма, будь то диплоидная или гаплоидная.

На сегодняшний момент многие из аномалий человека возможно диагностировать не только на ранних доимплантационных стадия развития, но даже на уровне гамет.

Программа « Геном человека», которая в черне была закончена в 2003 году, внесла значительные коррективы в, казалось бы, совершенно устоявшиеся знания о прогенезе. Полная расшифровка первичной структуры всего генома в апреле 2003 года, установление точной нуклеотидной последовательности всех 23 пар хромосом; разработка технологии одновременной регистрации экспрессионных профилей многих тысяч генов; возможность визуализации работ отдельных генов и генных кластеров в интерфазном ядре; развитие представлений биоинформатики о «генных сетях», обеспечивающих координированную работу генных ансамблей и в процессах морфогенеза –все эти фундаментальные достижения используются при изучении процессов формирования гамет, процессов оплодотворения и дальнейшего развития ребенка.

Исследования, проведенные в рамках программы « Геном человека», позволили доказать наличие генетических факторов, влияющих на расхождение хромосом в мейозе. Это и наличие в генотипе специальных генов, вызывающих анеуплоидию, наследование которых происходит по аутосомно- рецессивному типу. К таким генам относятся гены, контролирующие синтез ДНК ( MTFR ), клеточный цикл ( MAD2 и BUB1), гены структурных белков синаптонемального комплекса, ферментов постмейотической репарации. Это и гены, вызывающие нестабильность хромосом. Обнаружение мутации в этих генах на стадиях формирования гамет поможет предотвратить рождение ребенка с тяжелой наследственной патологией.

Несомненно полезной для этих целей является разработка генетической карты репродуктивного здоровья. Она позволит еще до зачатия установить кариотип обоих супругов, провести их тестирование на предмет гетерозиготного носительства мутаций наиболее частых генных болезней, а также определить полиморфизм генов, неблагоприятные аллельные варианты которых влияют на возникновение и проявление различной патологии у плода.

Знание процессов размножения человека необходимо педиатрам для своевременного выявления и лечения нарушений в развитии половой системы детей, акушерам –гинекологам, неонатологам - для диагностики у детей аномалий развития при рождении.

2. Цель занятия.

Сформировать знания об основных процессах прогенеза человека на молекулярном и клеточном уровнях.

СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ

• Онтогенез его основные периоды и типы;

• феменологию онтогенеза;

• цитогенетическую характеристику гаметогенеза;

• мейоз, его периоды и биологическое значение;

• генетический контроль гаметогенеза;

• гаметогенез, его виды (сперматогенез и овогенез);

• отличия сперматогенеза от овогенеза;

• строение половых клеток (сперматозоидов, яйцеклеток);

• оплодотворение, его фазы, биологическое значение;

• процессы, нарушающие нормальное течение гаметогенеза;

• генные, хромосомные и геномные мутации, приводящие к нарушению репродуктивной функции человека.

СТУДЕНТ ДОЛЖЕН УМЕТЬ:

• приготовить временные препараты сперматозоидов и яйцеклеток млекопитающих;

• в препарате среза семенников кошки определять клетки в разных зонах развития (сперматогонии, сперматоциты I, II порядка, сперматиды, сперматозоиды), написать хромосомные комплексы каждой клетки;

• в препарате яичников кошки определять фолликулы на разных стадиях зрелости (первичные фолликулы, вторичные фолликулы, зрелые фолликулы)

СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ВЛАДЕТЬ

– техникой микроскопирования;

– техникой приготовления временных микропрепаратов;

3. Место проведения:

Кафедра медицинской биологии, генетики и экологии

4. ВРЕМЯ: 135 минут

5. Оснащение

1. оверхед- проектор Kindermann Famulus 101.04.1

2. микроскоп МБС-1

3. методические разработки по данной теме

4. слайды:

• мейоз;

• гаметогенез;

• сперматогенез;

• срез семенника млекопитающего;

• строение сперматозоида;

• овогенез;

• срез яичника млекопитающего;

• строение яйцеклетки;

• оплодотворение и его фазы.

6. Истоки.

Теоретический материал следующих разделов биологии:

- цитогенетика;

- эмбриология;

- эволюция.

Выход:

В практической деятельности врача для понимания сущности этапов доэмбрионального развития человека, процессов формирования половых клеток, а также нарушения возникающее в ходе гаметогенеза. Изучение факторов регуляции мейоза, гаметогенеза и основных клеточных процессов в онтогенезе человека. Знание факторов, приводящих к нарушениям гаметогенеза, необходимо для понимания причин возникновения хромосомных и геномных аномалий и нарушения репродуктивной функции человека.

7. Требования рабочей программы по изучаемому материалу

Онтогенез как процесс реализации наследственной информации в определенных условиях среды. Основные этапы онтогенеза. Соотношение индивидуального и эволюционного развития. Типы онтогенетического развития. Периодизация онтогенеза.

Феноменология онтогенеза. Прогенез. Гаметогенез как процесс образования половых клеток. Мейоз как процесс формирования гаплоидных гамет. Фазы мейоза, их характеристика и значение. Цитологическая и цитогенетическая характеристика редукционного деления клеток – мейоза I. Особенность течения профазы первого мейотического деления. Периоды профазы и их характеристика. Конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Биологическое значение кроссинговера. Характеристика эквационного деления – мейоза II. Морфология половых клеток. Чередование гаплоидной и диплоидной фаз жизненного цикла. Особенности строения сперматозоидов и яйцеклеток. Типы яйцеклеток. Оплодотворение- начальный этап развития нового организма.

8 . КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ.

1. Онтогенез, его основные периоды.

2.Мейоз как цитогенетическая основа гаметогенеза. Генетические механизмы регуляции мейоза. Отличия мейоза от митоза.

3. Гаметогенез и его виды.

4. Сперматогенез. Основные периоды сперматогенеза. Генный и гормональный контроль сперматогенеза. Факторы, нарушающие процессы сперматогенеза.

5. Овогенез. Основные периоды овогенеза. Генный и гормональный контроль овогенеза. Факторы, нарушающие процессы овогенеза. Отличия овогенеза от сперматогенеза

6. Строение и функции половых клеток

7. Оплодотворение, фазы оплодотворения и его биологическое значение.

8. Причины и механизмы, приводящие к нарушению гаметогенеза и репродуктивной системы человека.