Biologia_Rukovodstvo_1

сперматозоида и яйцеклетки образуется выпячивание плазмолеммы – бугорок оплодотворения. После слияния плазматических мембран яйцеклетки и сперматозоида бугорок втягивается, внося головку сперматозоида внутрь яйцеклетки. При этом основные структуры сперматозоида (остатки акросомы, митохондрии вставочной части и хвост) остаются снаружи яйцеклетки. В дальнейшем происходит набухание ядер (пронуклеусов) мужской и женской гамет и миграция их к центру яйцеклетки.

Микропрепарат представляет собой срез матки лошадиной аскариды, взятый из участка, расположенного ближе к влагалищу. Матка заполнена клетками, находящимися на поздних стадиях периода созревания.

Рассмотрите клетки при большом увеличении микроскопа. В отдельных клетках находятся два ядра: одно – ядро овоцита, другое – ядро сперматозоида. Найдите клетки, в которых ядра расположены отдельно (стадия двух пронуклеусов), а также клетки, в которых мужской и женский пронуклеусы полностью сблизились, но слияние ядер еще не произошло (стадия синкарион). Ближе к оболочке овоцита можно увидеть редукционное тельце. Зарисуйте клетки, находящиеся на разных стадиях внутреннего оплодотворения.

** * * *

Самостоятельная внеаудиторная работа

Работа 1. Используя материал учебника, лекций, наглядных пособий заполните таблицу и выделите отличия митоза и мейоза.

Таблица 4. Сравнительная характеристика митоза и мейоза

Профаза

Метафаза

Анафаза

Телофаза

Интеркинез

2-е эквационное деление

Результат

Значение

Работа 2. В каждую стадию гаметогенеза происходят значимые с биологической точки события, которые могут нарушить процесс образования или слияние половых клеток, или привести к возникновению нежелательных последствий в последующем поколении. Выделите эти события и оцените их биологические и медицинские последствия.

31

Таблица 5. Нарушения гаметогенеза

Вопросы для самоконтроля знаний.

1.Какие можно выделить основные этапы эволюции полового размножения?

2.Несмотря на биологически прогрессивный характер полового размножения,

уорганизмов могут возникать ряд проблем. Каким образом организмы решают эти проблемы?

3.Какой биологический смысл имеет образование редукционных телец?

4.Какие отличия по стадиям можно выделить при ово- и сперматогенезе у человека?

5.Какие морфологические изменения происходят с клетками в период формирования сперматогенеза?

6.Что означает термин «Спермограмма»?

7.Какие биологические механизмы препятствуют слиянию гамет организмов разных видов?

8.Укажите преимущества и недостатки наружного и внутреннего осеменения.

С какими особенностями эволюции организмов связано появление внутреннего осеменения?

9. Что означает термин «Экстракорпоральное оплодотворение»?

Темы учебно-исследовательской работы студентов:

1.Биологические аспекты репродукции человека.

2.Половой диморфизм: генетический, морфологический, эндокринный и поведенческий аспекты.

3.Искусственное осеменение и оплодотворение в медицине.

** * * *

Словарь терминов

Акросома – специальный мембранный органоид в передней части головки сперматозоида.

Акросомная реакция – экзоцитоз содержимого акросомы для локального разрушения оболочки яйцеклетки и преодоления сперматозоидом этого барьера.

32

Андрогенез (от греч. aner – род. п. andros – мужчина и ...генез) – «мужской партеногенез», развитие яйцеклетки после проникновения в него сперматозоида только с мужским ядром. Наблюдается обычно в случае гибели женского ядра до оплодотворения.

Аспермия – полное отсутствие сперматозоидов в эякуляте.

Бивалент – попарно соединенные гомологичные хромосомы в профазе первого (редукционного) деления мейоза; структура, состоящая из четырех хроматид (тетрада).

Гаметогенез – процесс образования половых клеток (гамет).

Гамоны – вещества, выделяемые половыми клетками и способствующие оплодотворению; оказывая специфическое действие на гаметы своего и противоположного пола, гамоны контролируют их встречу и содействуют соединению сперматозоида с яйцом.

Гиногенез – особая форма полового размножения, при которой после проникновения спермия в яйцеклетку их ядра не сливаются, и в последующем развитии участвует только ядро яйцеклетки.

Диакинез – пятая, заключительная стадия профазы-I мейоза, во время которой хромосомы в ходе спирализации максимально укорачиваются за счет сокращения числа и сближения витков большой спирали.

Диктиотена – специальная стадия профазы-I мейоза в овогенезе, отсутствует в сперматогенезе. На этой стадии, достигаемой у человека еще в эмбриогенезе, хромосомы, приняв особую морфологическую форму «ламповых щеток», прекращают какие-либо дальнейшие структурные изменения на многие годы. По достижении женским организмом репродуктивного возраста под влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза, как правило, один ооцит ежемесячно возобновляет мейоз.

Диплотена – четвертая стадия профазы-I мейоза; взаимное отталкивание гомологичных хромосом и бивалентов, дальнейшая спирализация хромосом и редукция числа ядрышек.

Зигота – диплоидная (содержащая полный двойной набор хромосом) клетка, образующаяся в результате оплодотворения.

Зиготена – вторая стадия профазы-I мейоза, во время которой гомологичные хромосомы образуют биваленты.

Капацитация – физиологический процесс приобретения сперматозоидом, проходящим по женским половым путям, способности к оплодотворению. Климакс (менопауза, климактерический период) – физиологический процесс, происходящий в организме женщины в тот момент, когда начинается возрастное снижение образования гормонов яичников; проявляется прекращением овуляций.

Конъюгация хромосом – попарное сближение гомологичных хромосом во время профазы редукционного деления мейоза; обязательное условие для процесса кроссинговера.

Кортикальная реакция – слияние кортикальных гранул цитоплазмы яйцеклетки с плазмолеммой, а затем выделение их содержимого (полисахаридные комплексы) за пределы клетки. Начинается сразу же после проникновения

33

сперматозоида в яйцеклетку. В результате происходит уплотнение прозрачной оболочки и формируется оболочка оплодотворения, препятствующая полиспермии.

Кроссинговер – обмен участками хроматид гомологичных хромосом; происходит в профазу редукционного деления мейоза и приводит к возникновению новых комбинаций неаллельных генов в группе сцепления (хромосоме). Может иметь место неравный кроссинговер – явление, при котором точки рекомбинации находятся в разных локусах хроматид гомологичных хромосом.

Крипторхозм – отсутствие семенника(ов) в мошонке вследствие его(их) неопущения.

Лептотена – первая стадия профазы-I мейоза, при которой хромосомы становятся видимыми как отдельные тонкие и длинные нити.

Мейоз – два последовательных деления, в ходе которых образуются клетки с гаплоидным набором хромосом и возникают новые комбинации наследственного материала: а) в результате кроссинговера возникают новые комбинации неаллельных генов в группе сцепления; б) независимое расхождение пар хромосом в анафазу редукционного деления приводит к образованию в гаплоидных клетках различных комбинаций негомологичных хромосом.

Моноцитогенное размножение – вариант бесполого размножения, при котором новая особь развивается из одной родительской клетки.

Овогенез – процесс образования женских половых клеток.

Овуляция - явление, представляющее собой выход яйцеклетки (ооцита второго порядка) из яичника в полость тела в результате разрыва зрелого фолликула. Олигоспермия – снижение количества сперматозоидов в эякуляте (норма – 60120 млн сперматозоидов в 1 мл).

Оплодотворение – процесс слияния половых клеток (гамет) с образованием зиготы.

Осеменение – совокупность процессов и явлений, обеспечивающих встречу мужских и женских гамет.

Партеногенез – девственное размножение, одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются без оплодотворения.

Пахитена – третья стадия профазы-I мейоза; происходит кроссинговер гомологичных хромосом.

Полицитогенное размножение – вариант бесполого размножения, когда новый организм образуется из группы клеток родителя.

Размножение – одно из основных свойств живых организмов; способность организмов воспроизводить новое поколение особей того же вида, в результате чего обеспечивается непрерывность и преемственность жизни.

Редукционное деление – первое деление мейоза, в ходе которого число хромосом уменьшается в два раза; исходная клетка с генетической характеристикой 2n4c образует дочерние с характеристикой n2c (в состав каждой хромосомы входит 2 хроматиды).

Сингамия – заключительная стадия внутренней фазы оплодотворения – слияние мужского и женского пронуклеусов.

34

Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток. Эквационное деление (равноценное деление) – второе деление мейоза, в анафазу которого к полюсам клетки расходятся хроматиды, и в конечном итоге образуются дочерние клетки с генетической характеристикой nc; представляет собой митотическое деление удвоенного гаплоидного набора хромосом.

** * * *

Занятие № 6 Итоговое занятие по разделу «Биология клетки. Размножение»

Цель занятия:

-проверить знания студентов по изученным разделам биологии;

-систематизировать и углубить знания о морфологических особенностях строения, функций и жизненного цикла эукариотических клеток;

-закрепить представление об основных этапах реализации наследственной информации;

-определить значимость процессов гаметогенеза для дальнейшего развития организма.

Студент должен знать:

-строение и функции органоидов эукариотической клетки;

-особенности процессов ассимиляции и диссимиляции животных клеток;

-структурную и функциональную организацию наследственного материала эукариотических клеток;

-характеристику стадий жизненного цикла клеток и его регуляцию;

-особенности ово- и сперматогенеза у человека и их возможные нарушения.

Студент должен уметь:

-правильно и логически формулировать свой ответ на поставленные вопросы;

-правильно использовать биологические термины;

-выявлять причинно-следственные связи между биологическими явлениями

(изменение наследственного материала – наследственные болезни, нарушение митоза – клеточный мозаицизм и др.)

План проведения занятия:

1. Тестовый контроль знаний студентов

Каждый студент получает один из вариантов тестового задания, при решении которого выбирается один правильный ответов из числа предложенных.

Время выполнение задания – 15 минут. Проверка тестовых заданий проводится в присутствии студента. При этом проводится коррекция неправильных ответов.

35

Если студент дает меньше 11 правильных ответов (из 20 предложенных), получает оценку «неудовлетворительно» с правом последующей пересдачи итогового занятия. Студенты, давшие более 11 правильных ответов, допускаются к устному собеседованию по вопросам к итоговому занятию.

2. Устное собеседование.

По итогам собеседования студент получает оценку по 5-ти бальной шкале. В учебном журнале в графе «Итоговое занятие» выставляется количество правильных ответов за тестовый контроль и итоговая оценка.

Вопросы для устного собеседования.

1.Биология – наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Место и задачи предмета в системе медицинского образования.

2.Сущность жизни. Основные свойства и уровни организации живой материи.

3.Химическая организация генетического материала. Строение нуклеиновых кислот. Роль ДНК и РНК в хранении, передаче и реализации наследственной информации.

4.Ген – функциональная единица наследственности. Особенности структурной организации гена. Функциональные группы генов. Свойства генов.

5.Понятие об опероне. Регуляция активности структурных генов.

6.Кодирование и реализация наследственной информации. Этапы биосинтеза белка (транскрипция, посттранскрипционные процессы, трансляция, посттрансляционные процессы).

7.Репликация ДНК: принципы, ферментативные системы, механизмы контроля репликации ДНК. Значение репликации ДНК в ходе онтогенеза и при смене поколений.

8.Организация наследственного аппарата клеток человека. Эухроматин и гетерохроматин, их функциональные особенности. Морфофункциональная характеристика и классификация хромосом. Кариотип человека.

9.Структурная организация эукариотической клетки. Строение и функции плазмолеммы. Ядро клетки. Строение и функции немембранных органоидов клетки.

10.Структурная организация эукариотической клетки. Строение и функции мембранных органоидов клетки. Включения клетки, классификация и медицинское значение.

11.Клетка как открытая система. Поток вещества, энергии и информации в эукариотической клетке.

12.Обмен веществ в живых организмах. Классификация организмов по способу питания и пути получения энергии. Эволюция типов метаболизма.

13.Временная организация клетки. Клеточный цикл и его периодизация. Морфофункциональная и генетическая характеристика периодов интерфазы. Механизмы регуляции роста клеток. Клеточные популяции.

14.Морфофункциональная и генетическая характеристика стадий митоза.

Патологические митозы, их значение. Эндомитоз. Понятие о стволовых клетках.

36

15.Старение и гибель клеток. Апоптоз и некроз.

16.Размножение – как свойство живых организмов. Способы и формы размножения организмов. Отличия половых и соматических клеток. Биологические преимущества полового размножения.

17.Гаметогенез. Характеристика периодов, отличия ово- и сперматогенеза. Особенности гаметогенеза человека. Регуляция и нарушения гаметогенеза.

18.Мейоз. Морфологическая и генетическая характеристика фаз. Биологическое значение мейоза.

19.Формы осеменения организмов. Оплодотворение, фазы оплодотворения. Биологическая сущность оплодотворения. Искусственное осеменение и оплодотворение, их использование в медицине.

** * * *

Тема следующего занятия: «Закономерности наследования на организменном уровне. Моногибридное скрещивание»

Вопросы для устного собеседования:

1.Генетическая терминология.

2.Геномный, хромосомный и генный уровни организации наследственного материала. Понятие о цитоплазматической наследственности.

3.Типы наследования признаков.

4.Схема реализации наследственной информации. Факторы, влияющие на возникновение и степень выраженности признака.

5.Моногибридное скрещивание. I-й и II-й законы Г. Менделя (условия выполнения, формулировка, гибридологический анализ). Менделирующие признаки человека.

6.Формы взаимодействия аллельных генов.

Рекомендуемая литература:

1.Лекционный материал

2.Биология /Под редакцией В.Н.Ярыгина. В 2-х кн. М., Высшая школа, 2006.

– кн.1, с. 6165, 88-90, 115-125, 137-141, 155-158, 222-227.

37

Занятие № 7 Тема занятия: «Закономерности наследования на организменном

уровне. Моногибридное скрещивание»

Цель занятия:

-разобрать общую схему реализации наследственной информации и факторы, влияющие на формирование признаков;

-выявить особенности типов наследования признаков;

-изучить закономерности моногибридного наследования;

-выработать умение решать генетические задачи.

Самостоятельная аудиторная работа

Моногибридным называется скрещивание, при котором изучают наследование одной пары альтернативных (взаимоисключающих) признаков.

Теоретической основой этого скрещивания являются закономерности, впервые установленные и сформулированные в виде законов Г. Менделем.

Открытые Г.Менделем закономерности наследования признаков носят универсальный характер: по одним законам происходит наследование признаков у растений, у животных, и что самое главное – у человека. Но в данном случае речь идет не обо всех признаках, которыми обладают организмы, а только об определенной их части. Признаки, которые наследуются в соответствии с законами Г.Менделя, получили название менделирующих признаков.

Практическая ценность законов Г.Менделя заключается в том, что по фенотипу организма можно предположить его генотип, а, зная генотип организма, можно определить вероятность появления признака у потомства.

Закон единообразия гибридов первого поколения: «При скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся одной парой альтернативных (взаимоисключающих) признаков, в первом поколении наблюдается 100% единообразие по генотипу и фенотипу».

Главный вывод этого закона указывает на особенность фенотипического проявления доминантных и рецессивных признаков – генотип организма формирует определенный признак. Гомозиготный доминантный (АА) и гетерозиготный (Аа) генотип организма обусловливают появление доминантного признака, а гомозиготный рецессивный – рецессивного признака.

Закон расщепления гибридов II-го поколения: «При скрещивании ги-

бридов первого поколения, во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1, а по генотипу - 1:2:1; при этом вновь появляются особи с рецессивными признаками, оставляющие 25% от всего числа потомков». Термин «расщепление» этом случае означает появление в потомстве организмов с разными фенотипами и генотипами в определенных численных соотношениях.

Условия выполнения законов Г.Менделя:

-гомозиготность исходных форм;

-альтернативное проявление признака;

38

-равная вероятность образования у гибрида гамет с разными аллелями;

-одинаковая жизнеспособность разных гамет;

-случайный характер слияния гамет при оплодотворении;

-независимость проявления признаков от внешних условий и от остальных

генов генотипа в целом.

При анализе наследования признаков следует помнить, что не все признаки являются менделирующими. Прежде всего, речь идет о признаках, которые могут изменяться в ходе индивидуального развития. У человека большинство признаков контролируются совместным участием многих генов (полигенное наследование), при этом значительную роль в формировании признака играют факторы среды.

Особенности менделирующих признаков:

1.Контролируются одной парой аллельных генов.

2.Форма взаимодействия аллельных генов – полное доминирование.

Работа 1. Генетический анализ моногибридного скрещивания

Ниже приведены возможные варианты генотипов родителей. Определите генотипы и фенотипы потомства при условии, что форма взаимодействия аллельных генов – полное доминирование. Если у потомства наблюдается расщепление признаков, укажите причину изменчивости.

Работа 2. Влияние формы взаимодействия аллельных генов на появление признака

При моногибридном скрещивании особенности проявления признаков у потомков зависят от формы взаимодействия аллельных генов, что необходимо учитывать при анализе наследования признаков. Ниже приводятся ситуационные генетические задачи, при решении которых следует определить форму взаимодействия аллельных генов.

Решение генетических задач осуществляется путем анализа генотипа родителей, гамет и потомства с соответствующей записью по схеме:

Р: генотипы родителей

G:гаметы

F:генотипы потомков

39