Підручник Біологія 9 клас - В. І. Соболь - Абетка 2017

Тема 4. ЗБЕРЕЖЕННЯ ТА РЕАЛІЗАЦІЯ СПАДКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ

§ 30. СТАТЕВІ КЛІТИНИ ТА ЗАПЛІДНЕННЯ

Гамети - від грецьких слів «gamete» - жінка і«gametes» - чоловік.

Словник іншомовних слів

Основні поняття й ключові терміни: СТАТЕВІ КЛІТИНИ. Яйцеклітина. Сперматозоон. Гаметогенез. ЗАПЛІДНЕННЯ

Пригадайте! Що таке мейоз?

Поміркуйте!

Статеве розмноження - це відтворення багатоклітинними організмами собі подібних за допомогою гамет. Переваги цього способу розмноження над нестатевим пов’язані з тим, що нащадки є генетично різноманітними. Це істотно підвищує стійкість виду до мінливих умов середовища. А яку роль у цьому відіграють статеві клітини?

ЗМІСТ

Що визначає особливості статевих клітин?

СТАТЕВІ КЛІТИНИ, або гамети, - це клітини з гаплоїдним набором хромосом, які виконують функцію передачі спадкової інформації від особин батьківського покоління нащадкам під час статевого розмноження. Ці клітини утворюються в процесі мейозу і по його завершенні мають половинний набір хромосом та змінену генетичну інформацію. Можливості рекомбінації ДНК, що відіграють основну роль у зміні спадкового матеріалу, вражають. Немає двох абсолютно подібних чоловічих чи жіночих гамет, що утворюються батьківськими організмами.

А якщо до цього джерела спадкової мінливості додати ще незалежне розходження гомологічних хромосом, випадковість запліднення, постійний мутагенний вплив середовища, то ми зрозуміємо, чому немає, не було і не буде двох абсолютно подібних організмів одного виду.

Чоловічі гамети називаються сперматозоонами. Це здебільшого рухливі клітини, які мають видовжену форму. Рух відбувається за допомогою одного чи декількох джгутиків або псевдоніжок (наприклад, у ракоподібних). Важливе значення при цьому має реотаксис - здатність рухатися проти течії. У частини рослин, тварин й грибів сперматозоони джгутиків не мають, тому їх називають сперміями.

Іл. 78. Будова сперматозоона: 1 - головка; 2 - проміжна частина; 3 - хвостова частина; 4 - акросома; 5 - ядро; 6 - клітинний центр; 7 - шийка; 8 - мітохондрія

Сперматозоони, як правило, мікроскопічні. Довжина гамет у більшості організмів - від 10 до 800 мкм, у деяких ракоподібних може досягати 8 000 мкм. Але найбільшими є сперматозоони дрозофіл, у яких довжина досягає 5,8 см, що у 20 разів перевищує довжину тіла самих комах.

Типові сперматозоони мають головку, проміжну й хвостову частини (іл. 78). Головка гамети містить ядро з гаплоїдним набором хромосом, тоненький шар цитоплазми й акросому з ферментами. У шийці міститься центріоля, яка організовує рухи хвоста чоловічих гамет. Проміжна частина містить велику спіральну мітохондрію, що синтезує АТФ для рухів клітини. Хвіст, або джгутик, чоловічих гамет містить для руху мікротрубочки з тубуліну. Усі сперматозоони мають негативний заряд, що перешкоджає їх склеюванню.

Яйцеклітини - жіночі статеві клітини (іл. 79). Це здебільшого нерухливі, кулясті чи овальні клітини, що мають значно більші розміри, ніж соматичні клітини і сперматозоони. Так, діаметр яйцеклітини ссавців - 100 - 200 мкм, у оселедцевої акули сягає 22 см. Типові яйцеклітини мають поверхневий апарат, цитоплазму й ядро.

Первинна (вітелінова) оболонка складається з глікопротеїдів, які допомагають сперматозоону потрапити до яйцеклітини та виконують бар’єрну функцію, забезпечуючи потрапляння сперматозоона лише відповідного виду. Під нею розташована плазматична мембрана, а далі кортикальний шар з гранулами. Коли сперматозоон потрапляє до яйцеклітини, речовини кортикальних гранул секретуються шляхом екзоцитозу на поверхню мембрани, змінюють стан первинної оболонки та роблять яйцеклітину непроникною для інших сперматозоонів. Цитоплазма яйцеклітини називається овоплазмою і містить велику кількість поживних речовин (жовток), захисних сполук, багато мітохондрій, рибосом, розвинуту ЕПС. Ядро має гаплоїдний набір хромосом.

Отже, особливості будови, хімічного складу та процесів життєдіяльності гамет сприяють їхній функції, тобто передачі генетичної інформації від батьків до потомства.

Як утворюються гамети?

Гаметогенез - процес утворення і дозрівання статевих клітин, який відбувається в статевих залозах. Розвиток гамет у багатоклітинних тварин відбувається в статевих залозах - гонадах, у рослин і грибів - у гаметангіях. Основні стадії гаметогенезу такі.

І. Стадія розмноження - клітини-попередники (овогонії й сперматогонії) розмножуються шляхом мітозу, і їхня кількість збільшується.

Іл. 79. Яйцеклітина ссавця: 1 - ядро; 2 - ЕПС; 3 - овоплазма; 4 - мітохондрія, 5 - комплекс Гольджі; 6 - лізосоми; 7 - кортикальні гранули; 8 - плазматична мембрана; 9 - вітелінова оболонка; 10 - фолікулярна оболонка

Іл. 80. Схема спермато- та овогенезу

II. Стадія росту - утворені овогонії й сперматогонії ростуть і стають сперматоцитами і овоцитами І порядку.

III. Стадія дозрівання - овоцити й сперматоцити діляться шляхом мейозу. Після першого поділу мейозу утворюються сперматоцити й овоцити II порядку, а після другого поділу мейозу - сперматиди та овотиди.

Наявність стадій розмноження, росту й дозрівання є ознакою подібності сперматогенезу й овогенезу. Але, незважаючи на помітну подібність цих процесів, кожен з них має свої особливості.

Сперматогенез - процес утворення й дозрівання чоловічих гамет. Особливостями сперматогенезу є: 1) на стадії дозрівання з одного сперматоцита І порядку утворюються 4 однакові гаплоїдні клітини-сперматиди; 2) на стадії формування, що характерна лише для сперматогенезу, сперматиди змінюються: з кулястих клітин формуються видовжені сперматозоони, що мають головку, шийку й хвіст.

Овогенез - процес утворення й дозрівання жіночих гамет.

Особливостями овогенезу є: 1) відбувається в три стадії: розмноження, ріст й дозрівання; 2) на стадії дозрівання з одного овоцита І порядку утворюються 4 неоднакові гаплоїдні клітини: одна велика яйцеклітина і три дрібні полярні тільця. Дозрівання яйцеклітини завершується вже після запліднення, а полярні тільця зникають (іл. 80).

Розбіжності у формуванні сперматозоонів і яйцеклітин пояснюються їх функціями: сперматозоони забезпечують внесення в яйцеклітину гаплоїдного набору хромосом, а яйцеклітина крім своєї половини генетичного матеріалу містить запас поживних речовин, необхідних для розвитку зародка.

Отже, спермато- та овогенез мають ознаки подібності, що пояснюється спільним походженням вихідних клітин-попередників, та відмінності, що зумовлені функціями зрілих клітин.

Яке значення запліднення?

ЗАПЛІДНЕННЯ - процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин з утворенням зиготи, яка дає початок новому організму. Тільки в 1875 р. було доведено, що основою процесу запліднення є злиття ядер однієї жіночої і однієї чоловічої статевих клітин, і тим самим об’єднання їхніх хромосом. Внаслідок об’єднання гаплоїдних наборів хромосом відновлюється їх диплоїдне число.

Існують два способи запліднення: зовнішнє і внутрішнє. Майже всі водні хребетні тварини (риби, земноводні тощо) відкладають ікру (яйцеклітини) і сперму у воду, де і відбувається запліднення. Виняток становлять живородні риби, деякі земноводні, крокодили, водні ссавці, яким властиве внутрішнє запліднення.

Форма запліднення

Зовнішнє запліднення (злиття гамет відбувається поза організмом у воді)

Внутрішнє запліднення (гамети зливаються в організмі, без участі води)

У тварин (ракоподібні, кісткові риби, земноводні)

У рослин (водорості, вищі спорові рослини)

У тварин (плоскі й круглі черви, павукоподібні, комахи, плазуни, птахи, ссавці)

У рослин (голо- й покритонасінні)

Біологічне значення запліднення полягає в тому, що: 1) відновлюється хромосомний набір, притаманний даному виду; 2) спостерігається збільшення спадкового різноманіття, оскільки нащадки поєднують у собі ознаки як материнського, так і батьківського організмів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на порівняння

За допомогою таблиці порівняйте чоловічі та жіночі гамети і поясніть причини подібності й відмінностей.

ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЙЦЕКЛІТИН І СПЕРМАТОЗООНІВ

Особливості

Яйцеклітини

Сперматозоони

Набір хромосом

Особливості будови

Де утворюються?

Розміри

Форма

Поживні речовини

Здатність до руху

Функції

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Модельні організми

Лілія лісова (Lilium martagon) - багаторічна рослина родини Лілійні. Це єдиний вид лілій, який росте в Україні в дикорослому стані, занесений до Червоної книги України. Лілія лісова зображена на емблемі ботанічного саду ім. О. В. Фоміна. Ця рослина була об’єктом для відкриття С.Г.Навашиним (1857 - 1930) у 1898 р. подвійного запліднення у покритонасінних рослин. Схарактеризуйте особливості та оцініть значення гаметогенезу й запліднення для квіткових рослин.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1 - 6

1. Що таке статеві клітини? 2. Назвіть типи гамет. 3. Що таке гаметогенез? 4. Назвіть стадії гаметогенезу. 5. Що таке запліднення? 6. Назвіть типи запліднення.

7 - 9

7. Що визначає особливості статевих клітин? 8. Як утворюються гамети? 9. Як відбувається запліднення гамет?

10 - 12

10. Які причини подібності й відмінностей яйцеклітини й сперматозоонів?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити