Підручники з Біології / Біологія 9 клас / Шаламов Біологія 9 клас 2017

Рис. 29.5.

Фази мейозу

1. Клітинний центр. 2. Ядерна оболонка. 3. Хроматин. 4. Веретено поділу. 5. Гомологічні хромосоми. 6. Метафазна пластинка. 7. Розходження гомологічних хромосом.

8. Розходження сестринських хроматид. 9.Формування дочірніх гаплоїдних клітин.

Неважкодійтивисновку,щоврезультатівиникаютьдвідочірніклітини,якімістятьодинарний набір Х-подібних хромосом. Але на цьому процес не завершується. Клітини, щоутворилися,вступаютьумейозІІ.Вінтакожмаєпрофазу,метафазу,анафазутателофазу. Профаза ІІ зазвичай коротка й не має якихось особливостей. Метафаза ІІ та анафаза ІІ відбуваються аналогічно таким фазам у мітозі: хроматиди хромосом, розташованих на екваторі, розходяться, й Х-подібні хромосоми розщеплюються на окремі паличкоподібні. Після завершення телофази ІІ кожна з двох клітин ділиться ще на дві. Після анафази ІІ та телофази ІІ у кожній клітині, що утворилася, виявляється по одній копії кожної хромосоми. Огляд фаз мейозу подано на рисунку 29.5.

Спільні й відмінні ознаки мітозу та мейозу

Насамкінець узагальнимо сказане у вигляді порівняльної характеристики мітозу та мейозу. Цю порівняльну характеристику наведено в таблиці 29.1.

Таблиця 29.1. Порівняльна характеристика мітозу й мейозу

5Наслідком розходження хромосом замість хроматид у метафазі мейозу І є А збільшення кількості хромосом у клітинах, що утворилися

Б зменшення кількості хромосом у клітинах, що утворилися В можливість проходження кросинговеру Г можливість проходження цитокінезу Д утворення клонів

Сформулюйте відповідь кількома реченнями

6Навіщо організмам у процесі розмноження обмінюватися спадковою інформацією?

7Чому в ході еволюції виник мейоз?

8Схарактеризуйте відмінності між профазою мітозу та профазою мейозу І.

9Як змінилося б різноманіття організмів у популяціях, якби мейоз відбувався без кросинговеру?

10Чому під час мейозу про-, мета-, аната телофаза відбуваються двічі, а під час мітозу — один?

Знайди відповідь і наблизься до розуміння природи

11Чому процеси мітозу та мейозу мають багато спільних ознак?

12Схарактеризуй відмінності в процесах проходження мейозу у тварин та рослин.

Дізнайся самостійно та розкажи іншим

13Які наслідки має нерозходження хромосом після кросинговеру під час утворення гамет у людини? Від чого залежить частота таких порушень?

14Мейоз може відбуватися не тільки під час утворення гамет, а й на інших етапах життєвого циклу. Які варіанти життєвих циклів є? Яку роль у них відіграє мейоз?

Проект для дружної компанії

15Порівняння мітозу та мейозу.

1)Підготуйте порівняльну таблицю мітозу та мейозу за якомога більшою кількістю параметрів.

2)Презентуйте її в класі під час уроку та визначте, які з критеріїв порівняння найважливіші.

16Модель мейозу.

1)Виготовте із сірників або зубочисток моделі хромосом так, щоб хромосоми однієї пари відрізнялися відтінками, а хромосоми різних пар відрізнялися кольором.

2)Підготуйте «смугасті» хромосоми після кросинговеру.

3)Підготуйте оболонки для чотирьох клітин, вирізавши їх із картону чи паперу.

4)Використовуючи ці моделі хромосом та оболонок клітин, продемонструйте однокласникам, як відбувається мейоз.

163

§ 30. Статеві клітини і життєві цикли

Статеві клітини мають гаплоїдний набір хромосом

Як ми з’ясували в попередньому параграфі, необхідною умовою здійснення статевого розмноження в багатьох еукаріотичних організмів є мейоз. Він здебільшого веде до утворення гаплоїдних клітин. Ці клітини можуть потім зливатися одна з одною в процесі запліднення. Багато одноклітинних організмів (наприклад, хламідомонада) більшу частину свого життєвого циклу існують у вигляді таких гаплоїдних клітин. Вони розмножуються шляхом мітозу з утворенням ідентичних гаплоїдних клітин (набір хромосом у процесі мітозу не змінюється: у результаті мітозу гаплоїдної клітини утворюються дві ідентичні гаплоїдні клітини), але за потреби можуть зливатись одна з одною з утворенням диплоїдної клітини, що вступає в мейоз і завершує цикл (рис. 30.1).

До розгляду життєвих циклів різних живих організмів ми ще повернемося наприкінці параграфа. А зараз зосередимо нашу увагу на життєвому циклі людини. Людина, як і більшість ссавців, розмножується переважно статевим шляхом1. Усі клітини нашого тіла дичи поліплоїдні й утворюються в результаті мітотичних поділів. У процесі мейозу в людини утворюються особливі гаплоїдні клітини, призначені лише для здійснення процесу запліднення. Їх називають статевими клітинами,

або гаметами. У людини два типи гамет:

1Формування однояйцевих близнюків можна розглядати як нестатеве розмноження ембріона на ранніх стадіях розвитку. У людини це доволі рідкісне явище, але в деяких тварин, наприклад у дев’ятисмугого броненосця, відбувається регулярно.

164

Учоловіка утворення сперматозоїдів і мейоз починаються в процесі статевого дозрівання, а потім відбувається постійно.

Ужінок усе дещо складніше. Річ у тім, що мейоз у жінок починається ще на ембріональних стадіях розвитку, але потім «завмирає» в профазі мейозу І. Періодично в статевозрілої жінки мейоз «розморожується» й веде до утворення яйцеклітини та трьох полярних тілець.

1

4

5 6

Рис. 30.3. Формування сперматозоїдів і яйцеклітини в результаті мейозу в людини

1. Сперматоцит. 2. Сперматиди. 3. Сперматозоїди. 4. Ооцит. 5. Полярні тільця. 6. Яйцеклітина.

165

Рис. 30.4. Різноманіття статевих клітин

А. Сперматозоїд рака. У сперматозоїда рака джгутика нема, проте він рухливий і має вінець із ниток, завдяки яким пересувається й шукає яйцеклітину. Б. Сперматозоїд щура. У багатьох гризунів голівка сперматозоїда вигнута у вигляді гачка. Такі сперматозоїди здатні зчіплятися один з одним та плисти разом. Це збільшує їхню швидкість і шанси дістатися яйцеклітини. В. Сперматозоїд гінкго. Сперматозоїд голонасінної рослини гінкго має кілька тисяч джгутиків, розташованих по спіралі. На відміну від нього, чоловічі гамети квіткових рослин позбавлені джгутиків чи інших рухомих структур. Г. Муха дрозофіла має найдовші сперматозоїди в природі — за довжини тіла, трохи більшої за 5 мм, довжина хвоста сперматозоїда становить майже 6 см! Вважають, що такий довгий хвіст заважає сперматозоїдам інших самців запліднити яйцеклітину: після парування самця та самиці сперматозоїди своїми хвостами просто перекривають

доступ новим сперматозоїдам до яйцеклітин. Д. Яйце африканського страуса. Жовток пташиного яйця — це і є яйцеклітина. Либонь, це одна з найбільших яйцеклітин у світі.

Будова статевих клітин організмів дуже різна

Будова статевих клітин, особливо сперматозоїдів, дуже різноманітна в живих організмів. Наведемо лише кілька яскравих прикладів, що демонструють, наскільки дивовижну будову можуть мати клітини, що беруть участь у статевому розмноженні (рис. 30.4).

Запліднення потрібне для відновлення диплоїдного набору хромосом

Розглянемо процес злиття яйцеклітини й сперматозоїда в людини, який називають заплідненням. У процесі запліднення сперматозоїд підпливає до яйцеклітини, прикріплюється до її поверхні, завдяки чому відбувається злиття плазматичних мембран. Ядро сперматозоїда опиняється всередині цитоплазми яйцеклітини. Джгутик і мітохондрія при цьому відпадають (саме тому всі наші мітохондрії дісталися нам від матері, а не від батька). Після цього відбувається об’єднання хромосомних наборів сперматозоїда та яйцеклітини. Це супроводжується відновленням диплоїдного набору хромосом. Отриману клітину називають зиготою. Це перша клітина багатоклітинного організму, з якої шляхом мітотичних поділів утворюються решта клітин організму. Усі

вони будуть генетично ідентичні одна одній та зиготі. Докладніше вивчити, як відбувається процес запліднення в людини, ви може-

те, переглянувши відео за посиланням.

166

Мейоз і запліднення відбуваються в різних організмів на різних етапах життєвого циклу

Як ми вже неодноразово згадували, для здійснення статевого розмноження більшості еукаріотів потрібне проходження двох процесів — мейозу та запліднення. Однак ці процеси можуть відбуватися на різних етапах життєвого циклу організмів. Про життєвий цикл людини й хламідомонади вже йшлося раніше. А зараз розглянемо ці та деякі інші життєві цикли докладніше.

Клітини людини більшу частину життєвого циклу мають диплоїдний набір хромосом (рис. 30.5, А). Дичи поліплоїдні клітини тіла утворюються в результаті мітозу. У ході мейозу утворюються спеціалізовані статеві клітини — сперматозоїди та яйцеклітини.

Рис. 30.5. Різноманіття життєвих циклів організмів зі статевим розмноженням

А. Людина. Б. Спірогіра. В. Папороть.

167

Ці клітини гаплоїдні, вони не діляться й слугують лише для запліднення. У результаті запліднення утворюється диплоїдна зигота, із якої розвивається весь багатоклітинний організм. Такий життєвий цикл властивий тваринам.

Унитчастої водорості спірогіри (її ви можете регулярно бачити в прісних водоймах, вона утворює тонкі зелені нитки, що нагадують волосся) клітини більшу частину життєвого циклу мають гаплоїдний набір хромосом (рис. 30.5, Б). Саме

згаплоїдних клітин побудовано її нитки. Ці гаплоїдні клітини діляться мітозом, утворюючи собі подібних. У спірогіри немає спеціалізованих статевих клітин, проте клітини сусідніх ниток можуть зливатися одна з одною. Такий процес має назву кон’югація й, по суті, є заплідненням. Після кон’югації утворюється диплоїдна зигота, яка ділиться мейозом з утворенням чотирьох гаплоїдних клітин. Ці гаплоїдні клітини ділитимуться мітозом, утворюючи нові нитки спірогіри.

Чи не найскладніші життєві цикли у вищих рослин. Розглянемо життєвий цикл папороті (рис. 30.5, В). Власне, зелена рослина, яку ми можемо спостерігати в лісі, диплоїдна. Але на нижньому боці листя папороті відбувається процес мейозу, що веде до утворення гаплоїдних спор. Ці спори розносяться вітром. Якщо спора потрапляє у вологий ґрунт, то вона береться до мітотичних поділів. У результаті цих поділів формується багатоклітинна пластинка — заросток. Усі клітини заростка гаплоїдні. Заросток здатний утворювати спеціалізовані гамети, але робить він це шляхом мітозу, а не мейозу. У результаті злиття гамет утворюється диплоїдна зигота, із якої розів’ється відома нам рослина. Таким чином, у життєвому циклі папороті відбувається чергування двох багатоклітинних поколінь: диплоїдного, що утворює спори шляхом мейозу, і гаплоїдного, що утворює гамети шляхом мітозу. Такий життєвий цикл характерний для вищих рослин, тільки співвідношення фаз життєвого циклу сильно варіюється.

Убагатьох організмів розвиток від моменту виникнення (при заплідненні чи при відокремленні від батьківського організму) до закінчення існування включає два етапи: ембріональний і постембріональний. На першому з них відбувається розвиток від зиготи до народження (вилуплення, проростання), а на другому — власне існування та розмноження.

Поміркуймо

Знайдіть одну правильну відповідь

1Якщо клітина хлібопекарських дріжджів ділиться мейозом, то це означає, що А вона мала диплоїдний набір хромосом

Б вона мала гаплоїдний набір хромосом В утвориться зигота Г вона брунькуватиметься

Д вона незабаром загине

2Мейоз для утворення сперматозоїдів у людини відбувається, починаючи з періоду

А ембріонального розвитку Б ембріонального розвитку, а потім періодично припиняється В статевого дозрівання

Г статевого дозрівання, а потім періодично припиняється Д постембріонального розвитку

168

3Для утворення зиготи в людини необхідним є А проникнення ядра яйцеклітини до сперматозоїда Б мітотичний поділ сперматозоїдів В злиття плазматичних мембран гамет

Гпроникнення джгутика сперматозоїда в яйцеклітину

Дзлиття двох ядер сперматозоїдів з одним ядром яйцеклітини

4У папоротей гаплоїдною клітиною є А клітина стебла зеленої рослини Б спора В зигота

Г клітина спорангія, де утворюються спори Д клітина кореневища папороті

5Нервові клітини мозку генетично ідентичні А сперматозоїдам

Б яйцеклітині В зиготі

Г материнській яйцеклітині Д батьківським сперматозоїдам

Сформулюйте відповідь кількома реченнями

6Чому в людини в результаті мейозу утворюються три полярні тільця й лише одна яйцеклітина?

7Який хромосомний набір і чому мають клітини хламідомонади, що утворюються в результаті мітозу?

8Які особливості будови сперматозоїда вказують на те, що він призначений лише для запліднення?

9Як має відбуватися життєвий цикл диплоїдного організму з диплоїдними гаметами?

10 У чому схожість і відмінність життєвих циклів спірогіри та папороті?

Знайди відповідь і наблизься до розуміння природи

11Деякі сперматозоїди, наприклад, у квіткових рослин, не мають рухомих структур. А як же вони дістаються до яйцеклітини?

12Чому організми різних статей у ссавців утворюють різну кількість гамет: самець — багато, а самиця — мало?

13Чому всередину яйцеклітини проникає лише один сперматозоїд? Як забезпечується таке обмеження?

Дізнайся самостійно та розкажи іншим

14У чому відмінність між однояйцевими та різнояйцевими близнюками? Який варіант трапляється в людини частіше й чому?

15Як змінюється співвідношення тривалості та розмірів гаплоїдної й диплоїдної фаз у вищих рослин різних груп?

169