МУ Биология Лабораторные

31

Профазу 1 условно разделяют на 5 стадий: лептонема, зигонема, пахинема, диплонема и диакинез. Лептонема – хромосомы имеют нитевидную форму. Зигонема – происходит сближение гомологичных хромосом своими одинаковыми участками - конъюгация. Хромосомы плотно прилегают друг к другу. Парная коньюгация гомологичных хромосом называется синапсисом. Пахинема – происходит спирализация хромосом, они укорачиваются и утолщаются. Образуются хромосомные пары - биваленты, состоящие из 4 хроматид. Диплонема

– продолжается дальнейшая спирализация хромосом. При этом хроматиды гомологичных хромосом переплетаются между собой и образуют хиазмы (петли). Затем гомологичные хромосомы отталкиваются и несколько отходят одна от другой. В результате этого в местах образования хиазм может произойти разрыв хроматид и гомологичные хромосомы обмениваются соответствующими участками. Данный процесс называется кроссинговером. После кроссинговера хромосомы имеют другое сочетание генов. Диакинез – разрушается ядерная оболочка, исчезают ядрышки, начинает образовываться веретено деления клетки.

Вметафазе 1 завершается формирование веретена деления. Его нити прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты. Биваленты располагаются в плоскости экватора клетки.

Ванафазе 1 биваленты разделяются и гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки. Расхождение хромосом носит случайный характер. При этом к каждому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид.

Втелофазе 1 восстанавливаются ядерные оболочки и материнская клетка делится на две дочерние. Формирование гаплоидного набора в клетках обеспечивается расхождением в анафазе 1 не хроматид, как в митозе, а гомологичных хромосом, которые ранее были объединены в биваленты.

Второе мейотическое деление (эквационное) следует сразу же после первого и сходно с обычным митозом (поэтому его часто называют митозом мейоза), только клетки имеют гаплоидный набор хромосом.

Профаза 2 непродолжительная, она протекает как и в митозе.

Вметафазе 2 снова образуется веретено деления. Хромосомы выстраиваются по экватору клетки и центромерами прикрепляются к нитям веретена деления.

Ванафазе 2 центромеры делятся и каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Отделившись друг от друга сестринские хромосомы направляются к полюсам клетки.

Втелофазе 2 происходит деление клеток: из двух гаплоидных клеток образуется 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

31

32

Рисунок 14 – Мейоз.

Гаметогенез

Развитие половых клеток происходит в особых органах - гонадах (половых железах): сперматозоиды развиваются в семенниках, яйцеклетки - в яичниках (рисунок 15).

Сперматогенез. В развитии половых клеток выделяют ряд стадий. На первой стадии сперматогенеза – стадии размножения – первичные половые клетки (сперматогонии) делятся митозом. Затем они после удвоения хромосом (2n4с) вступают в стадию роста. При образовании мужских половых клеток рост выражен слабо. После завершения этого периода клетки вступают в период созревания и называются сперматоцитами 1 порядка. В процессе созревания (мейоза) клетки двукратно делятся. В результате редукционного деления клетки (сперматоциты 2 порядка) содержат гаплоидное число хромосом и двойное количество ДНК (1n2с). После второго мейотического деления образуются сперматиды имеющие хромосомный набор, равный 1n1с. Последний период сперматогенеза - период формирования. Сперматиды приобретают вид, характерный для зрелого сперматозоида. В процессе сперматогенеза из одной первичной половой клетки (сперматогонии) образуются четыре спермия с гаплоидным набором хромосом.

32

33

.

Рисунок 15 – Гаметогенез.

Овогенез. При овогенезе первичные половые клетки (овогонии) после удвоения ДНК вступают в продолжительный период роста. В цитоплазме овоцита 1 порядка накапливаются запасные питательные вещества - желток. Размеры клетки за этот период увеличиваются в сотни и тысячи раз. Выросшие овоциты приступают к созреванию. В процессе мейоза 1 образуется овоцит 2 порядка и первое направительное тельце. Затем происходит второе деление, при котором образуется яйцеклетка (1n1с) и второе направительное тельце. Первое направительное тельце может разделиться на два вторых направительных тельца. Всего из овоцита образуется 4 клетки: одна яйцеклетка и три направительных тельца, вскоре погибающих. Биологический смысл формирования направительных телец заключается в необходимости сохранения в яйцеклетке максимального количества желтка, требующегося для развития будущего зародыша.

Биологическая роль мейоза заключается в поддержании постоянства хромосомного набора, свойственного данному виду организмов. При оплодотворении – слиянии половых клеток – в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Задание 17. Зарисуйте схему мейоза и гаметогенеза. Изучите поведение хромосом в процессе мейоза.

33

34

Задание 18: Проведите сравнительный анализ процесса митоза и мейоза. Найдите сходство и различия в протекании процессов. Результаты оформите в виде таблицы 4.

Таблица 4– Сравнение митоза и мейоза

Задание 19. Изучите процесс гаметогенеза. Заполните ниже приведенную таблицу.

Таблица 5 – Схема процессов сперматогенеза и оогенеза

Задание для самоподготовки. Изучить материал по теме и ответить на следующие вопросы:

1.Дайте определение терминам овогоенез, сперматогенез, гонады, сперматогонии, сперматиды, овоциты, сперматоциты, оогонии, яйцеклетка, направительное тельце.

2.Спорогенез и гаметогенез растений.

3.Нерегулярные типы полового размножения (партеногенез, гиногенез, андрогенез, апомиксис).

1.1.6. Занятие 6. Основы гистологии. Растительные и животные ткани.

Тканью называется группа клеток, сходных по строению, функциям, имеющих одинаковое происхождение и определенную локализацию в растительном или животном организме.

Растительные ткани

Среди растительных тканей выделяют меристематические (образовательные), покровные, механические, проводящие и основные (рис. 16).

34

35

Меристематические ткани состоят из мелких клеток с тонкими оболочками и крупными ядрами, вакуолей в этих клетках мало или нет совсем. Основной функцией клеток меристемы является рост; эти клетки делятся, дифференцируются и дают начало тканям всех других типов. Меристематические ткани находятся в быстро растущих частях растения: в кончиках корней, стеблей и в камбии. Меристема в кончике стебля или корня, называемая верхушечной или апикальной, осуществляет рост этих органов в длину, а меристема камбия, называемая боковой, делает возможным увеличение толщины стебля или корня.

Покровные ткани предохраняют лежащие глубже тонкостенные клетки от высыхания и механических повреждений. Эти ткани находятся на поверхности органов растений и могут быть нескольких видов: кожица (эпидермис), пробка и корка.

Кожица — тонкая, обычно однослойная ткань, покрывающая листья, плоды, молодые стебли растений. Клетки кожицы плотно прилегают друг к другу, а с нижележащими тканями имеют менее прочное соединение, поэтому кожица легко сдирается.

Рисунок 16 – Растительные ткани А — покровная ткань (кожица листа; / — клетка кожицы; 2 — устьице); Б — покровная

ткань (пробка); В — механическая ткань (3 — поперечный разрез; 4 — продольный разрез); Г — запасающая ткань клубня картофеля; Д— проводящая ткань (5...9 — сосуды; 10—

ситовидные трубки)

Эпидермис листьев и плодов целого ряда растений выделяет воскообразный водонепроницаемый материал, называемый кутином, который препятствует потере воды. На поверхности эпидермиса располагаются устьица — крошечные отверстия, ведущие внутрь органа. Тургорное давление в замыкающих клетках регулирует величину устьичных щелей, а тем самым и скорость прохождения через них кислорода, углекислого газа и паров воды. Некоторые из эпидермальных клеток корня имеют выросты — корневые волоски, которые увеличивают поверхность, всасывающую воду и растворенные минеральные вещества из почвы.

Пробка — более плотная ткань, состоящая из нескольких рядов клеток, расположенных один под другим. Стенки этих клеток пропитываются особым веществом — суберином и опробковевают. Содержимое их постепенно отмирает, и они заполняются воздухом. Такая ткань служит надежной защитой и предохраняет растения от неблагоприятных условий. Пробка

35

36

вырабатывается на стеблях к концу первого года жизни, на корнях — по мере их старения. Хорошо развита пробка на клубнях картофеля.

Корка покрывает старые ветви и стволы деревьев. Она состоит из мертвых клеток. Образование корки связано с развитием пробки не только сплошным кольцом на поверхности ветви, но и отдельными участками в более глубоких слоях. Развившаяся пробка изолирует вышележащие живые участки тканей, они уплотняются и образуют постоянно слущиваюшуюся корку.

Механические ткани придают прочность растениям. Они могут быть представлены колленхимой, имеющей утолщенные углы клеточных стенок и обеспечивающей опору растению. Колленхима встречается в стеблях и черешках листьев под самым эпидермисом. В другой ткани — склеренхиме — сильно утолщена вся клеточная стенка. Склеренхимные клетки, обеспечивающие механическую прочность, можно найти в стеблях и корнях многих растений.

Проводящие ткани служат для передвижения воды с растворенными минеральными солями и органических веществ.

Вода с растворенными минеральными солями передвигается по сосудам, образованным мертвыми клетками, расположенными вертикально одна под другой. Поперечные перегородки между этими клетками разрушены, а боковые стенки неравномерно утолщены. В зависимости от характера утолщения боковых стенок различают спиральные, кольчатые, сетчатые сосуды и т. п.

Органические вещества передвигаются по ситовидным трубкам. Они представляют собой расположенные одна над другой живые клетки, поперечные перегородки между которыми имеют отверстия. Передвижение органических веществ осуществляется благодаря току цитоплазмы из одной ситовидной клетки в другую.

Сосуды и ситовидные трубки собраны в особые группы, окруженные клетками механической ткани. Они называются сосудисто-волокнистыми пучками.

Основные ткани, состоящие из однородных паренхимных клеток с тонкими оболочками и занимающие пространство между покровными, механическими и проводящими тканями, могут выполнять различные функции.

В первую очередь следует различать хлорофиллоносную (ассимиляционную) основную ткань, в которой происходит фотосинтез.

Другой вид основной ткани — запасающая. В клетках этой ткани откладываются питательные вещества, которые вырабатываются ассимиляционной тканью. Запасающей ткани много в луковицах, клубнях картофеля, плодах, семенах и т.д.

Ткани животных

У животных выделяют четыре вида ткани: эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная. При этом у определенного типа ткани могут быть свои подтипы. Из тканей состоят органы животных. В состав одного органа может входить несколько разных тканей. Одна и тот же тип ткани может встречаться в разных органах. Ткань составляют не только клетки, но и межклеточное вещество, которое обычно выделяется клетками самой ткани.

Эпителиальная ткань животных покрывают поверхности тела, слизистых и серозных оболочек внутренних органов (желудка, кишечника, мочевого пузыря и др.), а также образуют большинство желез. В связи с этим различают покровный и железистый эпителии (рисунок 17).

36

37

.

Рисунок 17 – Виды эпителиальной ткани.

Покровный эпителий является пограничной тканью. Он отделяет организм (внутреннюю среду) от внешней среды, но одновременно с этим участвует в обмене веществ организма с окружающей средой, осуществляя функции поглощения веществ (всасывание) и выделения продуктов обмена (экскрецию). Например, через кишечный эпителий всасываются в кровь и лимфу продукты переваривания пищи, которые служат источником энергии и строительным материалом для организма, а через почечный эпителий выделяется ряд продуктов азотистого обмена, являющихся шлаками для организма. Кроме этих функций, покровный эпителий выполняет важную защитную функцию, предохраняя подлежащие ткани организма от различных внешних воздействий — химических, механических, инфекционных и др. Например, кожный эпителий является мощным барьером для микроорганизмов и многих ядов. Наконец, эпителий, покрывающий внутренние органы, находящиеся в полостях тела, создает условия для их подвижности, например для сокращения сердца, экскурсии легких и т. д.

Железистый эпителий осуществляет секреторную функцию, т. е. образует и выделяет специфические продукты — секреты, которые используются в процессах, протекающих в организме. Например, секрет поджелудочной железы участвует в переваривании белков, жиров и углеводов в тонкой кишке

Классификация по происхождению

В зависимости от происхождения эпителий делят на шесть видов, каждый из которых занимает определенное место в организме.

1.Кожный — развивается из эктодермы, локализуется в области ротовой полости, пищевода, роговицы и так далее.

2.Кишечный — развивается из энтодермы, выстилает желудок тонкую и толстую кишку

3.Целомический — развивается из вентральной мезодермы, образует серозные оболочки.

4.Эпендимоглиальный — развивается из нервной трубки, выстилает полости мозга.

5.Ангиодермальный — развивается из мезенхимы (еще называется эндотелием), выстилает кровеносные и лимфатические сосуды.

6.Почечный — развивается из промежуточной мезодермы, встречается в почечных канальцах.

37

38

Рисунок 18 – Классификация эпителия.

По форме и функции клеток эпителий разделяют на плоский, кубический, цилиндрический (призматический), реснитчатый (мерцательный), а также однослойный, состоящий из одного слоя клеток, и многослойный, состоящий из нескольких слоев.

Соединительная ткань животных образует кости, хрящи, связки, сухожилия, жировые отложения (рисунок 19).

Рисунок 19 – Виды соединительной ткани.

Кровь также относится к соединительной ткани (рисунок 20).

38

39

Рисунок 20 – Форменные элементы крови:

1 — базофильный гранулоцит; 2 — ацидофильный гранулоцит; 3 — сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит; 4 — эритроцит; 5 — моноцит; 6 — тромбоциты; 7 — лимфоцит

.

Особенностью соединительной ткани является большое количество межклеточного вещества. Клетки разбросаны в этом веществе.

Эти ткани обеспечивают связь между организмами, перенося различные газы и вещества. Волокнистая и соединительная ткань состоит из клеток, связанных друг с другом межклеточным веществом в виде волокон. Волокна могут лежать плотно и рыхло. Волокнистая соединительная ткань имеется во всех органах.

На рыхлую соединительную ткань похожа и жировая ткань. Она богата клетками, которые наполнены жиром.

В хрящевой ткани клетки крупные, межклеточное вещество упругое, плотное, содержит эластические и другие волокна. Хрящевой ткани много в суставах, между телами позвонков.

Костная ткань состоит из костных пластинок, внутри которых лежат клетки.

Клетки соединены друг с другом многочисленными тонкими отростками. Костная ткань отличается твердостью.

Мышечная ткань.

Эта ткань образована мышечными волокнами. В их цитоплазме находятся тончайшие нити, способные к сокращению. Выделяют гладкую и поперечно-полосатую мышечную ткань (рисунок 21).

39

40

Рисунок 21 – Мышечные ткани:

1 — поперечно-полосатая скелетная; 2 — поперечно-полосатая сердечная, 3 — гладкая

Поперечно-полосатой ткань называется потому, что ее волокна имеют поперечную исчерченность, представляющую собой чередование светлых и темных участков.

Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок внутренних органов (желудок, кишки, мочевой пузырь, кровеносные сосуды). Поперечно-полосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Скелетная мышечная ткань состоит из волокон вытянутой формы, достигающих в длину 10–12 см. Сердечная мышечная ткань, так же как и скелетная, имеет поперечную исчерченность.

Однако, в отличие от скелетной мышцы, здесь есть специальные участки, где мышечные волокна плотно смыкаются. Благодаря такому строению сокращение одного волокна быстро передается соседним. Это обеспечивает одновременность сокращения больших участков сердечной мышцы. Сокращение мышц имеет огромное значение.

Сокращение скелетных мышц обеспечивает движение тела в пространстве и перемещение одних частей по отношению к другим. За счет гладких мышц происходит сокращение внутренних органов и изменение диаметра кровеносных сосудов.

Сердечная мышечная ткань имеет поперечную исчерченность, но образована клетками, имеющими одно — два ядра, соединенных через вставочные диски. Сокращается непроизвольно.

Гладкая мышечная ткань образована отдельными одноядерными мышечными клетками, длина которых до 1000 мкм. Миоциты окружены сарколеммой, внутри саркоплазма, актиновые и миозиновые нити не формируют миофибрилл. Сокращается непроизвольно.

Нервная ткань животных

Нервная ткань имеет эктодермальное происхождение и представлена нервными клетками — нейронами и нейроглией. Важнейшие свойства — возбудимость и проводимость (рисунок 22).

Нейроны состоят из тела и отростков — длинного, по которому возбуждение идет от тела клетки — аксона и дендритов, по которым возбуждение идет к телу клетки. Морфологически нейроны делятся на униполярные (с одним аксоном), биполярные (с аксоном и дендритом), псевдоуниполярные, мультиполярные.

40