Які статеві клітини утворюються у завязі

0 Comments

УРОК 3. БУДОВА Й УТВОРЕННЯ СТАТЕВИХ КЛІТИН

Цілі уроку: ознайомити учнів з особливостями будови й утворення статевих клітин та їх значенням для живих організмів, докладно розглянути стадії мейозу, розвивати вміння аналізу й синтезу інформації, виховувати позитивне ставлення до природи та культуру спілкування.

Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації зі схемами гаметогенезу та мейозу й зображень статевих клітин різних організмів.

Базові поняття й терміни: сперматозоїд, головка, шийка, хвіст, акросома, гаметогенез, сперматогенез, сім’яники, яйцеклітина, овогенез, яєчник, мейоз.

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

  • 1. Чим відрізняються між собою нестатеве і статеве розмноження?
  • 2. Які характерні ознаки статевого розмноження?
  • 3. Які приклади статевого розмноження можна навести у тварин?
  • 4. Які приклади статевого розмноження можна навести в рослин?
  • 5. Які переваги має статеве розмноження?
  • 6. Які недоліки має статеве розмноження?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Чоловічі статеві клітини хребетних — сперматозоїди — зазвичай дуже малі й рухливі. Типові сперматозоїди мають головку, шийку і хвіст. Головка майже цілком складається з ядра, вкритого тонким шаром цитоплазми. Спереду на головці є гострий твердий горбик (акросома), який сприяє проникненню сперматозоїда в яйцеклітину. До складу шийки входить цитоплазма, в якій є центріоль (складова частина клітинного центру), мітохондрії та АТФ як джерело енергії для забезпечення руху сперматозоїда. Хвіст сперматозоїда складається з тонких волокон, вкритих цитоплазматичним циліндром, — це орган руху. Загальна довжина сперматозоона у ссавців і людини становить 5 060 мкм. Кількість сперматозоїдів дуже велика (у ссавців їх упродовж життя дозріває сотні мільйонів).

Жіночі статеві клітини хребетних (яйцеклітини) нерухливі та, як правило, більші від сперматозоїдів. Зазвичай вони мають кулясту або овальну форму й різну будову оболонок. Характерною рисою яйцеклітини є наявність у ній запасних поживних речовин у виді жовтка, необхідних для розвитку нового організму, наявність особливого поверхневого, чи кортикального (cortex — кора), шару цитоплазми і спеціальних оболонок, що вкривають яйцеклітину. Яйцеклітина може мати до трьох оболонок. Розрізняють первинну, вторинну і третинну оболонки. Функції оболонок яйцеклітин багатогранні. У яйцеклітин, що знаходяться на стадії росту, вони відіграють роль мембрани, через яку здійснюється обмін речовин. Оболонки яйцеклітин у багатьох тварин перешкоджають поліспермії під час запліднення, беруть участь у диханні й харчуванні зародка, у постачанні його солями Кальцію, захищають зародок від несприятливого впливу зовнішнього середовища.

Яйцеклітина, в основному, має округлу форму, і величина її залежить від кількості жовтка в цитоплазмі. У тварин, зародок яких живиться за рахунок материнського організму, яйцеклітини мають невеликі розміри. У ссавців розміри яйцеклітин порівняно невеликі й становлять 100-200 мкм у діаметрі. В інших хребетних (риб, амфібій, плазунів, птахів) яйцеклітини великі, адже в їхній цитоплазмі міститься велика кількість поживних речовин. У птахів, наприклад, яйцеклітиною є та частина яйця, яку зазвичай називають жовтком. Діаметр яйцеклітини курки становить 3-3,5 см, а страуса — 10-11 см. Ці яйцеклітини вкриті кількома оболонками складної будови, які забезпечують нормальний розвиток зародка. Яйцеклітин утворюється значно менше, ніж сперматозоїдів. Наприклад, у жінки упродовж життя дозріває лише близько 400 яйцеклітин.

В основі утворення статевих клітин лежить процес мейозу. Характерним для нього є зменшення числа хромосом і кількості ДНК вдвічі. Це досягається за рахунок двох послідовних поділів з одноразовим подвоєнням числа хромосом. У кожному з поділів клітин є профаза, метафаза, анафаза й телофаза. Найважливіші процеси відбуваються в профазі першого поділу, який має найбільшу тривалість. На початку профази кожна хромосома складається з двох спіралізованих хроматид, сполучених між собою в місці центромери. Згодом гомологічні хромосоми наближаються одна до одної та кон’югують між собою. Вони тісно прилягають одна до одної по всій довжині й обвиваються та перехрещуються. При цьому утворюються перехрести й може відбуватися обмін ділянками між хромосомами. Це явище має велике біологічне значення, оскільки забезпечує рекомбінацію генетичної інформації в майбутніх гамет.

Унаслідок кон’югації в клітині утворюються тетради — комплекси з чотирьох хроматид. Число тетрад дорівнює гаплоїдному набору хромосом. Потім настає метафаза першого поділу мейозу, коли тетради розміщуються в площині екватора. Під час анафази кожна тетрада ділиться навпіл і до полюсів відходять цілі хромосоми, які мають по дві хроматиди. У телофазу під час поділу цитоплазми між двома дочірніми клітинами в кожну з них потрапляє по одній із кожної пари гомологічних хромосом. Отже, внаслідок першого поділу утворюються дві клітини, число хромосом яких зменшене вдвічі, але кожна з них містить подвійну кількість ДНК (тобто хромосоми двохроматидні). Інтерфаза після першого поділу дуже коротка, синтез ДНК в цю інтерфазу не відбувається, і майже відразу настає другий мейотичний поділ. У результаті в кінці мейозу утворюються чотири клітини з половинним (гаплоїдним) набором хромосом.

Значення мейозу полягає в підтриманні сталості числа хромосом в усіх поколіннях організмів, які розмножуються статевим шляхом. Якби не було мейозу, то гамети містили б диплоїдний набір хромосом, а в зиготі кожного наступного покоління число хромосом збільшувалося б удвічі. Крім того, під час мейозу відбувається перекомбінування генетичного матеріалу між утворюваними гаметами. У результаті в наступному поколінні організмів виникає велика різноманітність комбінацій спадкових ознак.

Процес утворення статевих клітин називають гаметогенезом. Гамети утворюються у статевих залозах або спеціалізованих клітинах. У тварин це сім’яники та яєчники. Гаметогенез відбувається послідовно у трьох зонах і закінчується дозріванням гамет. Розрізняють сперматогенез (процес утворення чоловічих статевих клітин) та овогенез (процес утворення жіночих статевих клітин).

Заповнення таблиці

Стадії гаметогенезу тварин

Зона

Сперматогенез

Овогенез

Анатомія та виробництво статевих клітин

Організми, які розмножуються статевим шляхом , роблять це шляхом виробництва статевих клітин, які також називають гаметами . Ці клітини дуже відрізняються для самців і самиць одного виду. У людини чоловічі статеві клітини або сперматозоїди (сперматозоїди) відносно рухливі. Жіночі статеві клітини, які називаються яйцеклітинами або яйцеклітинами, є нерухомими та набагато більшими порівняно з чоловічою гаметою.

Коли ці клітини зливаються в процесі, який називається заплідненням , отримана клітина (зигота) містить суміш генів, успадкованих від батька та матері. Статеві клітини людини утворюються в органах репродуктивної системи, які називаються гонадами . Статеві залози виробляють статеві гормони , необхідні для росту і розвитку первинних і вторинних репродуктивних органів і структур.

Ключові висновки: статеві клітини

  • Статеве розмноження відбувається шляхом злиття статевих клітин, або гамет.
  • Гамети у самців і жінок у певному організмі сильно відрізняються.
  • Для людини чоловічі гамети називаються сперматозоїдами, а жіночі — яйцеклітинами. Сперматозоїди також відомі як сперма, а яйцеклітини також відомі як яйцеклітини.

Анатомія статевої клітини людини

Чоловічі статеві клітини (сперма) наближаються до жіночої статевої клітини (незаплідненої яйцеклітини) до зачаття. Авторство: Science Picture Co/Subjects/Getty Images

Чоловічі та жіночі статеві клітини різко відрізняються одна від одної розміром і формою. Чоловіча сперма нагадує довгі рухливі снаряди. Це невеликі клітини, які складаються з області голови, середньої частини та хвостової області. Область голови містить ковпачкоподібне покриття, яке називається акросомою. Акросома містить ферменти, які допомагають сперматозоїдам проникати через зовнішню мембрану яйцеклітини. Ядро розташоване в області головки сперматозоїда. ДНК в ядрі щільно упакована, і клітина не містить багато цитоплазми . Середня частина містить кілька мітохондрій , які забезпечують енергію для рухомої клітини. Область хвоста складається з довгого виступу, який називається джгутиком, який допомагає клітинам пересуватися.

Жіночі яйцеклітини є одними з найбільших клітин в організмі і мають круглу форму. Вони виробляються в жіночих яєчниках і складаються з ядра, великої цитоплазматичної області, оболонки оболонки та радіального вінця. Zona pellucida — оболонка, що оточує клітинну мембрану яйцеклітини. Він зв’язує сперматозоїди і сприяє заплідненню клітини. Променева корона – це зовнішні захисні шари фолікулярних клітин, які оточують оболонку.

Виробництво статевих клітин

Чотири дочірні клітини утворюються в результаті мейозу. Ед Решке/Фотобібліотека/Getty Images

Статеві клітини людини утворюються в результаті процесу поділу клітин, що складається з двох частин і називається мейозом . Через послідовність кроків реплікований генетичний матеріал у батьківській клітині розподіляється між чотирма дочірніми клітинами . У результаті мейозу утворюються гамети з половиною кількості хромосом , ніж у батьківській клітині. Оскільки ці клітини мають вдвічі менше хромосом, ніж батьківська клітина, вони є гаплоїдними клітинами. Статеві клітини людини містять один повний набір з 23 хромосом.

Розрізняють дві стадії мейозу: мейоз I і мейоз II. До мейозу хромосоми реплікуються і існують як сестринські хроматиди . Наприкінці мейозу I утворюються дві дочірні клітини. Сестринські хроматиди кожної хромосоми всередині дочірніх клітин все ще з’єднані в своїй центромери . Наприкінці мейозу II сестринські хроматиди відокремлюються і утворюються чотири дочірні клітини. Кожна клітина містить половину кількості хромосом, ніж вихідна батьківська клітина.

Мейоз схожий на процес клітинного поділу нестатевих клітин, відомий як мітоз . У результаті мітозу утворюються дві клітини, генетично ідентичні батьківській клітині та містять таку саму кількість хромосом. Ці клітини є диплоїдними , оскільки вони містять два набори хромосом. Диплоїдні клітини людини містять два набори з 23 хромосом із загальною кількістю 46 хромосом. Коли статеві клітини об’єднуються під час запліднення, гаплоїдні клітини стають диплоїдними.

Виробництво сперматозоїдів відоме як сперматогенез. Цей процес відбувається безперервно і відбувається в чоловічих яєчках. Для того, щоб відбулося запліднення, необхідно вивільнити сотні мільйонів сперматозоїдів. Переважна більшість вивільненої сперми ніколи не досягає яйцеклітини. Під час оогенезу або розвитку яйцеклітини дочірні клітини в мейозі діляться нерівномірно. Цей асиметричний цитокінез призводить до однієї великої яйцеклітини (овоцита) і менших клітин, які називаються полярними тільцями. Полярні тільця деградують і не запліднюються. Після завершення мейозу I яйцеклітина називається вторинним ооцитом. Вторинний овоцит завершить другу мейотичну стадію лише тоді, коли почнеться запліднення. Після завершення мейозу II клітина називається яйцеклітиною і може зливатися зі сперматозоїдом. Після завершення запліднення з’єднані сперматозоїд і яйцеклітина стають зиготою.

Статеві хромосоми

Це скануюча електронна мікрофотографія (SEM) статевих хромосом людини X і Y (пара 23). Х-хромосома набагато більша за Y-хромосому.

Power and Syred/Science Photo Library/Getty Images

Чоловічі сперматозоїди людини та інших ссавців є гетерогаметними і містять один із двох типів статевих хромосом . Вони містять або X-хромосому, або Y-хромосому. Жіночі яйцеклітини, однак, містять лише Х статеву хромосому і тому є гомогаметними. Сперматозоїд визначає стать особини. Якщо сперматозоїд, що містить Х-хромосому, запліднить яйцеклітину, отримана зигота буде XX або жіночою. Якщо сперматозоїд містить Y-хромосому, то отримана зигота буде XY або чоловічою.