Цитогенетические основы бесполого и полового размножения. 44 Репродукция клеток

Гамета - это высокодифференцированная половая клетка, которая в процессе эволюции приобрела приспособления для выполнения специфических функции. Ядра как мужских, так и женских гамет содержат наследственную информацию (п), необходимую для размножения организма.

Яйцеклетки - неподвижные, чаще округлой формы. Это обычно самые большие клетки организма, т.к. в цитоплазме у них много питательных веществ - желтка. Например, у кур они достигают размера 3,5 см, а у человека от 100 до 200 мкм. Помимо плазматической мембраны, яйцеклетки часто имеют дополнительные оболочки, ядро, типичные клеточные органоиды.

Сперматозоиды — мелкие подвижные клетки. У человека они достигают размеров 50 мкм. Типичный сперматозоид состоит из трех главных частей: головки, шейки и хвоста. Большую часть головки занимает ядро, окруженное тонким слоем цитоплазмы. В шейке располагается клеточный центр и митохондрии, а хвост состоит из микротрубочек.

Оплодотворение - это процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида, при котором восстанавливается набор хромосом (п+п=2п). Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов:

1 этап - проникновение сперматозоида в яйцеклетку. И яйцеклетка и сперматозоид выделяют специфические вещества - гамоны, которые регулируют двигательную активность сперматозоидов. Проникновению последних через оболочки яйцеклетки способствуют ферменты, выделяемые сперматозоидами для разрыхления этих оболочек. В оплодотворении участвуют много сперматозоидов, но проникает в яйцеклетку, как правило, один.

2 этап — активация в яйцеклетке синтетических процессов: усиливается потребление кислорода, начинается активный синтез белка.
3 этап - слияние ядра сперматозоида и яйцеклетки. При этом ядро сперматозоида продвигается к ядру яйцеклетки, увеличивается в размерах и сливается с женским ядром; в результате образуется зигота, содержащая уже диплоидный набор хромосом - начальная стадия развития нового организма.

Для полового размножения организмов необходимо развитие половых клеток (гамет) - гаметогенез. Образование мужских половых клеток (сперматогенез) происходит в семенниках, женских (овогенез) - в яичниках.

Сперматогенез включает 4 периода: размножение, рост, созревание и формирование. В период размножения первичные половые клетки делятся путем митоза, сохраняя диплоидный набор хромосом. В период роста достигают размеров, характерных для половых клеток. Период созревания состоит из двух мейотических делений: мейоз I и мейоз II. Образуются гаплоидные половые клетки. В период формирования путем сложных преобразований половые клетки превращаются в зрелые сперматозоиды.

Овогенез включает 3 периода: размножение, рост и созревание. В период размножения путем митоза образуются первичные женские половые клетки. В период роста клетки делятся, в них увеличивается объем цитоплазмы и накапливаются питательные вещества.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

ТЕМА: Репродукция клеток. Строение и развитие половых клеток

Цель. Познакомиться с клеточным циклом и способами репродукции клеток (митоз, амитоз, мейоз). Рассмотреть фазы митотического деления и цитогенетический механизм, обеспечивающий образование генетически идентичных клеток. Обратить внимание на значение клеточного деления для процессов роста и размножения организмов. Изучить развитие половых клеток животных. Рассмотреть сущность мейоза и цитогенетический механизм, обеспечивающий образование генетически неидентичных гамет с гаплоидным набором хромосом.

Рассмотрение данной темы необходимо для понимания закономерностей, обусловливающих непрерывность признаков и свойств клеточных популяций и организмов в ряду поколений. Знания и навыки, полученные на занятиях, найдут применение при изучении процессов регенерации и опухолевого роста. Для усвоения материала Вы должны использовать знания о строении и функции клеточных структур и нуклеиновых кислот.

В результате изучения материала Вы должны ЗНАТЬ характеристику клеточного (жизненного) цикла, генетическую сущность митоза, обусловливающую его универсальность как способа репродукции клеток, особенности мейоза, обеспечивающие генетическое разнообразие потомства, особенности развития и строения половых клеток, связанные со специфичностью их функции; УМЕТЬ определять стадии митоза при исследовании делящихся клеток, стадии развития мужских и женских половых клеток на микропрепаратах семенников и яичников.

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЗАНЯТИЯ

I. Способы деления клеток.

1. Митоз в клетках корешка лука. Микропрепарат. При большом увеличении микроскопа изучить и зарисовать интерфазную клетку и клетки, находящиеся на разных стадиях деления (профаза, метафаза, анафаза, телофаза).
2. Митоз в клетках корешка конских бобов (Vicia faba). ³Н-тимидин — 1 час, инкубация в нерадиоактивной среде — 8, 9 часов (отставленная метка). Давленный препарат, окраска орсеином. ³Н-тимидином помечены интерфазные клетки и клетки, находящиеся на разных фазах митоза. При большом увеличении микроскопа изучить препарат и зарисовать меченые по ³Н-тимидином клетки, находящиеся в интерфазе и в метафазе.
3. Митоз в дробящихся яйцеклетках аскариды. Микропрепарат (демонстрация). При иммерсионном увеличении микроскопа изучить и зарисовать стадию телофазы. На рисунке отметить ядра и перетяжку в цитоплазме.
4. Амитоз в клетках эпителия мочевого пузыря мыши или крысы.

Микропрепарат (демонстрация). При большом увеличении микроскопа изучить и зарисовать двуядерные или многоядерные клетки. На рисунке отметить ядра клетки.

5. Амитоз в гигантских клетках трофобласта крысы. 19 суток беременности. Плацента. Окраска бромфеноловым синим на суммарные белки. При большом увеличении микроскопа изучить и зарисовать гигантские многоядерные клетки трофобласта. На рисунке отметить ядра клетки.

II. Развитие половых клеток.

1. Срез яичника млекопитающего. Микропрепарат. При малом увеличении микроскопа изучить и зарисовать зрелый фолликул — граафов пузырёк. На рисунке отметить стенку фолликула, состоящую из нескольких рядов фолликулярных клеток, полость, заполненную жидкостью, яйценосный бугорок и овоцит I порядка.
2. Срез семенника крысы. Микропрепарат. При большом увеличении микроскопа изучить и зарисовать строение стенки семенного канальца.

На рисунке отметить сперматогонии (периферический слой клеток с интенсивно окрашенными ядрами), сперматоциты I и II порядка с более крупными и светлыми ядрами, сперматиды и сперматозоиды.

III. Строение половых клеток.

1. Сперматозоиды белой мыши или крысы. Микропрепарат. При большом увеличении микроскопа изучить и зарисовать строение сперматозоида. На рисунке отметить головку и хвостик.
2. Срез яичника лягушки. Микропрепарат. При малом увеличении микроскопа изучить и зарисовать яйцеклетку лягушки. На рисунке отметить желточные зёрна в цитоплазме и ядро с многочисленными ядрышками.
3. Сперматозоиды морской свинки. Микропрепарат. При большом увеличении микроскопа изучить и зарисовать строение сперматозоида. На рисунке отметить головку и хвостик.

IV. УИРС

Представить в виде таблицы: a) изменения содержания ДНК (с) и числа хромосом (п) в соматических клетках в каждом периоде клеточного цикла;

b) изменения содержания ДНК (с) и числа хромосом (п) в половых клетках в результате I и II мейотического деления.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ:

1. Способы деления соматических и первичный половых клеток (митоз, амитоз, мейоз).
2. Клеточный цикл, его периоды, характеристика периодов.
3. Характеристика фаз митоза. Особенности митоза растительной и животной клетки.
4. Организация метафазных хромосом. Формы хромосом.
5. Генетическая сущность митоза.
6. Представление об эндорепродукции (эндомитоз, политения). Полиплоидия.
7. Гаметогенез у животных (сперматогенез, овогенез).
8. Период созревания. Характеристика мейоза и его генетическое значение.