Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Мейоз — це «зменшення», без якого неможливе «збільшення».

Один із біологічних парадоксів

§ 60. МЕЙОЗ. ОСОБЛИВОСТІ ГАМЕТОГЕНЕЗУ В ЛЮДИНИ. СТАТЕВІ КЛІТИНИ

Основні поняття й ключові терміни: МЕЙОЗ. ГАМЕТОГЕНЕЗ. СТАТЕВІ КЛІТИНИ.

Пригадайте! Що таке статеве розмноження?

Знайомтеся!

Одним із загальних законів розвитку є закон єдності та боротьби протилежностей: кожний предмет, явище, процес є суперечливою єдністю протилежностей, що взаємопроникають, переходять одна в одну, перебувають у стані єдності й боротьби. Чи справедливий закон для мейозу та гаметогенезу?

ЗМІСТ

Яке значення мейозу в збільшенні біорізноманіття організмів?

МЕЙОЗ (від грец. мейозіз — зменшення) — це поділ еукаріотичних клітин, внаслідок якого утворюються дочірні клітини з удвічі меншим набором хромосом.Значення мейозу полягає у підтримці стабільності хромосомних наборів, що забезпечує спадковість, та в створенні нових сполучень батьківських й материнських генів, що сприяє мінливості. Мейоз має низку особливостей, що відрізняють його від інших способів поділу клітин, а саме:

• відбувається у 2 послідовні етапи — мейоз І та мейоз ІІ, кожний з яких складається з 4 фаз: профази, метафази, анафази і телофази (іл. 134);

Іл. 134. Схема мейозу: мейоз І (1) і мейоз ІІ (2)

• на першому етапі мейозу розподіляються гомологічні хромосоми з утворенням гаплоїдного набору хромосом, тому цей поділ називають редукційним (мейоз І); зменшення кількості хромосом удвічі забезпечує можливість поєднання клітин і відновлення нормального диплоїдного каріотипу;

• стан спадкової інформації після першого поділу вже видозмінений завдяки рекомбінації ДНК, що забезпечує перерозподіл генетичної інформації та виникнення нових комбінацій генів; рекомбінація ДНК між гомологічними хромосомами є одним із визначальних процесів збільшення спадкової різноманітності ознак;

• на другому етапі розходяться хроматиди гомологічних хромосом, тому поділ називається екваційним (мейоз ІІ);

• загальним результатом мейозу є утворення клітин з гаплоїдним набором хромосом і різними комбінаціями генів; саме ці клітини беруть участь у заплідненні й статевому розмноженні, якому жива природа завдячує своїм різноманіттям.

Отже, мейоз є ключовим механізмом спадкової мінливості, що притаманний усім організмам, яким властиве статеве розмноження.

Які особливості гаметогенезу в людини?

ГАМЕТОГЕНЕЗ — процес утворення й дозрівання статевих клітин. Розвиток гамет у людини відбувається в яєчниках і сім'яниках яєчок. Процеси утворення чоловічих й жіночих гамет є послідовними й відбуваються упродовж стадій розмноження, росту, дозрівання й формування з певними особливостями.

Таблиця 8. ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОЗВИТКУ ЧОЛОВІЧИХ І ЖІНОЧИХ ГАМЕТ

Стадія

Сперматогенез

Овогенез

Розмноження

В ембріогенезі з утворенням сперматогоніїв

В ембріогенезі з утворенням овогоніїв

Росту

У статевозрілому віці з утворенням сперматоцитів І-го порядку

В ембріогенезі з утворенням овоцитів І-го порядку

Дозрівання

У статевозрілому віці з утворенням сперматид. Мейоз рівномірний

Починається в ембріогенезі й продовжується з настанням статевої зрілості. Мейоз нерівноміний з утворенням овоцита ІІ-го порядку та неполярних тілець

Формування

У статевозрілому віці з утворенням сперматозоонів

Немає

У дівчаток до 7 місяця ембріогенезу утворюється близько 7 мільйонів овогоніїв, але далі більшість із них зазнає апоптозу; у новонародженої дівчинки залишається близько 400 000 овоцитів І-го порядку. Далі вони вступають в профазу мейозу, і поділ зупиняється. Під час статевого дозрівання первинні овоцити продовжують мейотичний поділ, стають вторинними овоцитами і починають вивільнюватися один за одним, у процесі овуляції. Однак завершення мейозу в людини відбувається вже після запліднення. Перехід овоцитів у стадію дозрівання продовжується упродовж усього репродуктивного періоду і зазвичай закінчується на 45—50—му році життя.

У чоловічому організмі, на відміну від жіночого, утворення гамет починається після настання статевої зрілості й продовжується до старості.

Отже, овогенез відрізняється від сперматогенезу завершенням стадії розмноження ще в ембріогенезі та відсутністю стадії формування.

Чому чоловічі та жіночі гамети різняться між собою?

СТАТЕВІ КЛІТИНИ (гамети) — це клітини з гаплоїдним набором хромосом, які виконують функцію передачі спадкової інформації від особин батьківського покоління нащадкам під час статевого розмноження.

Чоловічі гамети називаються сперматозоонами. Це здебільшого рухливі клітини, які виконують такі функції: 1) передають половину спадкової інформації від батьківського організму; 2) забезпечують активацію процесів яйцеклітини після її запліднення; 3) вносять в яйцеклітину центріолі для організації її поділів. Функції сперматозоонів зумовлюють їхні видовжену форму, дрібні розміри й специфічну будову. Розміри чоловічих гамет у людини коливаються в межах 50—70 мкм. Нормальні сперматозоони мають головку, проміжну частину й хвіст (іл. 135). Головка містить ядро з гаплоїдним набором хромосом (22А+Х або 22A+Y), тоненький шар цитоплазми і акросому з ферментами для розщеплення оболонок овоцита. У шийці містяться дві центріолі, одна з яких розростається й утворює осьову нитку. Інша центріоля залишається під ядром і разом із ним може проникнути в яйцеклітину. Проміжна частина містить мітохондрії у вигляді спіральної нитки, АТФ та глікоген для рухів клітини. Хвіст має апарат з 20 мікротрубочок, які забезпечують переміщення клітин зі швидкістю близько 50 мкм/с.

Іл. 135. Схема будови сперматозоона: 1 — головка; 2 — проміжна частина; 3 — хвостова частина; 4 — акросома; 5 — ядро; 6 — центріолі клітинного центру; 7 —шийка; 8 — мітохондрія спіралеподібна; 9 — мікротрубочки

Яйцеклітини — жіночі статеві клітини. Це здебільшого нерухливі клітини, що мають кулясту форму для кращого переміщення фалопієвими трубами до матки. Для яйцеклітин властиві такі функції: 1) передавання спадкової інформації від материнського організму; 2) упорядкування процесів запліднення; 3) накопичення запасів поживних речовин для розвитку зиготи. Через те яйцеклітини мають значно більші розміри, ніж сперматозоони. Так, діаметр яйцеклітини людини становить 130—200 мкм. У людини в заплідненні бере участь овоцит ІІ порядку (іл. 136). Ззовні овоцит вкритий фолікулярною оболонкою, що утворена ще клітинами яєчника. Фолікулярні клітини утворюють ворсинки, що формують променистий вінець та блискучу оболонку. Загалом оболонки виконують захисну, поживну та бар'єрну функції. Під нею розташована плазматична мембрана, а далі кортикальний шар із гранул. Цитоплазма яйцеклітини називається овоплазмою і містить велику кількість жовткових включень, багато мітохондрій, рибосом, розвинуті ЕПС й комплекс Гольджі. Ядро лежить в ділянці, вільній від цитоплазми, і має гаплоїдний набір хромосом (22А+Х).

Іл. 136. Схема будови овоцита ІІ порядку в людини: 1 — ядро; 2 — ЕПС; 3 — овоплазма; 4 — мітохондрія; 5 — комплекс Гольджі; 6 — жовткові включення; 7 —кортикальні гранули; 8 — плазматична мембрана; 9 — блискуча оболонка; 10 —- фолікулярна оболонка

Отже, особливості будови, хімічного складу та процесів життєдіяльності гамет визначаються їхніми функціями.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Лабораторна робота 3

Вивчення будови статевих клітин людини

Мета: ознайомитись з особливостями будови статевих клітин людини; закріпити знання про будову гамет людини у взаємозв'язку з їхніми функціями; закріпити навички роботи з мікроскопом.

Обладнання: мікроскопи, мікропрепарати, електронно-мікроскопічні фотографії яйцеклітин і сперматозоонів, дидактичні картки зі схемами будови гамет.

Хід роботи

1. Розгляньте овоцит людини під мікроскопом, на ілюстраціях підручника і запропонованій мікрофотографії. Замалюйте в робочий зошит та підпишіть елементи будови, що ви їх розпізнали.

2. Розгляньте сперматозоони людини під мікроскопом, на ілюстраціях підручника, на запропонованій мікрофотографії. Замалюйте в робочий зошит та підпишіть елементи будови, які ви розпізнали.

3. Порівняйте гамети людини і заповніть таблицю.

Порівняльна характеристика яйцеклітин і сперматозоонів

Ознаки

Яйцеклітини

Сперматозоони

Набір хромосом

   

Особливості будови

   

Де утворюються?

   

Розміри

   

Форма

   

Поживні речовини

   

Здатність до руху

   

Функції

   

4. Сформулюйте висновок

Розв'язування вправ. Мейоз

У ядрі первинної статевої клітини морського їжака міститься 3,6 • 10--9 мг ДНК. Яка маса ДНК міститиметься в клітинах: а) на стадії профази І; б) на стадії профази ІІ; в) в ядрі яйцеклітини після мейозу ІІ; г) в ядрі сперматозоона після мейозу ІІ?

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Латина. Ab ovo

Ab ovo — у дослівному перекладі «з яйця». Стійкий фразеологічний зворот, який означає «із самого початку». Застосуйте знання про будову й утворення гамет у людини та доведіть справедливість латинського виразу Ab ovo.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що таке мейоз? 2. Назвіть два етапи мейозу. 3. Що таке гаметогенез? 4. Назвіть стадії гаметогенезу. 5. Що таке гамети? 6. Назвіть особливості будови яйцеклітин та сперматозоонів людини.

7—9

7. Яке значення мейозу в збільшенні біорізноманіття організмів? 8. Які особливості гаметогенезу в людини? 9. Чому чоловічі та жіночі гамети різняться між собою?

10—12

10. Порівняйте статеві клітини людини.