ONTOGENETICHESKII_UROVEN

ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

ОРГАНИЗАЦИИ

БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Размножение. Типы наследования признаков

Саратов

2013

«Саратовский государственный медицинский университет

им. В.И. Разумовского» Министерства здравоохранения

Российской Федерации

(ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России

Кафедра общей биологии, фармакогнозии и ботаники

Онтогенетический уровень организации

биологических систем

Размножение. Типы наследования признаков

Учебно-методическое пособие

Издательство Саратовского государственного медицинского университета

2013

1

УДК 573 (072.8)

ББК28. Оя73

Б44

Учебно-методическое пособие содержит основополагающую информацию по разделам «Размножение» и «Онтогенез как процесс реализации наследственной информации». Материал пособия представлен в форме заданий для самостоятельной внеаудиторной и аудиторной работы студентов, а также ситуационных задач и тестовых заданий, способствующих формированию и систематизации знаний материала данных разделов.

Издание предназначено для практических занятий по биологии для студентов 1 курса медицинских вузов, обучающихся по специальностям «Лечебное дело», «Педиатрия», «Стоматология», «Медико-профилактическое дело».

Авторский коллектив: докт. биол. наук, профессор С.И. Белянина, докт. биол. наук, доцент Н.А. Дурнова, канд. биол. наук, доцент Л.Е. Сигарева, канд. биол. наук, доцент Т.А. Андронова, канд. биол. наук, старший преподаватель Ю.В. Белоногова, канд. биол. наук, доцент О.В. Синичкина

Рецензенты:

доктор биологических наук, профессор Е.Б. Родзаевская доктор биологических наук, профессор А.С. Кашин

Рекомендовано к печати ЦКМС СГМУ

(с) Авторский коллектив: С.И. Белянина, Н.А. Дурнова, Л.Е. Сигарева, Т.А. Андронова, Ю.В. Белоногова, О.В. Синичкина

(с) Саратовский государственный медицинский университет, 2013

2

РАЗМНОЖЕНИЕ.

ОСОБЕННОСТИ СПЕРМАТО- И ОВОГЕНЕЗА У ЧЕЛОВЕКА

Цель занятия

З н а т ь преимущества полового размножения, обеспечивающего перекомбинацию наследственной информации внутри вида; характеристику периодов гаметогенеза и место мейоза в нем; цитологическую характеристику мейоза; особенности спермато- и овогенеза у человека.

У м е т ь использовать полученные знания для решения ситуационных задач по данной теме.

О з н а к о м и т ь с я с генной регуляцией гонадо- и гаметогенеза.

В н е а у д и т о р н а я р а б о т а

Задание 1. Особенности бесполого и полового размножения

Элементарной единицей жизни на онтогенетическом уровне является особь. Основная задача данного уровня – формирование организма, способного производить потомство, что обеспечивает непрерывность существования вида.

Способность к размножению возникла в ходе эволюции органического мира уже на этапе возникновения прокариотических клеток.

Изучите по табл. 1 особенности бесполого и полового размножения.

Обратите внимание на основные отличия полового размножения от бесполого:

1)половое размножение включает в себя, половой процесс – обмен генетической информацией внутри вида;

2)у высших организмов половой процесс доведен до оплодотворения, что обеспечивает высокую степень комбинативной изменчивости.

Задание 2. Отличия гамет от соматических клеток

Для участия в половом размножении у родительских организмов образуются гаметы – клетки, специализированные для выполнения генеративной функции. Изучите по табл. 2 отличия гамет от соматических клеток.

3

									Таблица 1
	Характеристика бесполого и полового размножения
Сравниваемый		Бесполое размножение				Половое размножение
показатель
Молекулярная				Репликация ДНК
основа
Цитологическая			Митоз			Мейоз
основа
Сексуализация		Одна	или несколько		не	Гаплоидные	половые клетки
клеток, дающих		дифференцированных в поло-				(гаметы),	ядра		которых
начало	новой	вом отношении		клеток мате-		сливаются,	и		образуется
особи		ринского организма				диплоидная зигота
Половой		Отсутствует (если имеется,			то	Имеется, связан		с	размноже-
процесс	(обмен	с размножением не связан)				нием, у высших организмов
генетической						доведен до оплодотворения
информацией
внутри вида)
Генетическая		Как	правило,	генетически		Генетически неидентичное
характеристика		идентичное
потомства
Типы		Случайные мутации				Комбинативная и мутационная
генотипической
изменчивости
Преимущество		Высокая плодовитость обеспе-				Генетическое		разнообразие
и эволюционное		чивает	быстрое	распростра-		обеспечивает			высокую
значение		нение адаптивных мутаций в				адаптивность	и	возможность
		популяции. Способствует под-				освоения разнообразных мест
		держанию		наибольшей		обитания.
		приспособленности в изменя-				Способствует творческой роли
		ющихся условиях обитания				естественного		отбора		и
						эволюции в целом
				4

Соматические (от греч. soma - тело) клетки – это все клетки тела, кроме половых. Гамета (от греч. gamete – жена, gametes – муж) – половая

(репродуктивная) клетка животных и растений. Гаметы обеспечивают передачу наследственной информации от родителей потомкам.

				Таблица 2
Отличия гамет от соматических клеток человека
Характеристика	Соматические		Яйцеклетка	Сперматозоид
	клетки
Хромосомный	Диплоидный		Гаплоидный	Гаплоидный
набор	46,ХY; 46,XX		23,Х	23,Y
Способность к	У большинства		Утрачена
делению	сохранена
Клеточный центр	Имеется		К концу	Имеется
			овогенеза
			исчезает
Размеры	7 – 30 мкм		130 – 140 мкм	50 – 60 мкм
Подвижность	У большинства		Неподвижная	Активная
	отсутствует
Запас питательных	Разное		Много	Мало
веществ	количество
Продолжительность	Различная (дни -		24 часа	3 – 4 дня
жизни	годы)
Время способности			12 часов	24 – 39 часов
к оплодотворению
Х- и Y-хроматин	В интерфазных		Отсутствует
	ядрах
Ферменты	Имеются		Имеются	Отсутствуют
репарации ДНК
		5

Задание 3. Дифференциация пола у человека

Пол – это совокупность взаимно контрастирующих генеративных и связанных с ними признаков особей одного вида. Существующие в живой природе структуры, механизмы и процессы, связанные с полом, очень разнообразны и сложны.

По табл. 3 ознакомьтесь с основными стадиями формирования пола у потомства с хромосомным набором 46,XY или 46,XX. Обратите внимание на то,

что регуляторы дифференцировки на каждой из стадий разные. Напишите генетическую схему брака, отражающую формирование генетического пола в момент оплодотворения и образование среди потомства зигот с хромосомным набором 46, XY или 46,ХХ.

Ответьте на вопросы.

Какой пол у человека является гомогаметным (1), гетерогаметным (2)?

Чем это определяется?

Чему равно примерное соотношение полов на момент зачатия (1),

рождения (2) и периода половой зрелости (3) у человека:

а) на 100 девочек 100 мальчиков,

б) на 100 девочек 114 мальчиков,

в) на 100 девочек 107 мальчиков?

		Таблица 3
Основные стадии дифференциации пола у человека
Стадия	Период	Сущность половой дифференциации.
	онтогенеза	Основные регуляторы
Генетический	Оплодотворение	Образование зиготы: 46,XY или 46,ХХ
пол
	Эмбриональный	В соматических клетках эмбриона с набором
	(20-ый день)	46,XX выявляется Х-хроматин (тельце Барра)
Гонадный пол	5-6 неделя	Гонады не дифференцированы
	7-8 неделя	Дифференцировка гонад: 46,XY – семенники
		(есть НY-антиген), 46,ХХ – яичники (нет НY-
		антигена)
		6

		Продолжение таблицы 3
Стадия	Период	Сущность половой дифференциации.
	онтогенеза	Основные регуляторы
Соматический	10-12 неделя	В семенниках вырабатываются гормоны –
пол		антимюллеровский (AM) и тестостерон (Т), в
		яичниках – эстрогены (Э)
Первичные		Вначале индифферентная стадия: мюллеровы и
половые		вольфовы протоки
признаки:
а) внутренние		Если семенники: AM вызывает атрофию
половые		мюллеровых протоков, Т стимулирует развитие
органы		из вольфовых протоков мужские половые
		органы
б) наружные		Вначале индифферентная стадия:
половые		урогенитальный синус и бугорок. Если
органы		семенники: Т определяет развитие мужских
		половых органов. Если яичники: Э определяют
		развитие женских половых органов
Вторичные	Пубертатный	Развитие мускулатуры, оволосения и
половые	период:	пропорций тела по мужскому (изменение
признаки	с 12-14 лет у	тембра голоса) или женскому (развитие
	девочек,	грудных желез) типу. Основные регуляторы –
	с 14-16 лет у	половые гормоны
	мальчиков
Третичные	Репродуктивный	Различное половое поведение. Основные
половые	период	регуляторы – половые гормоны
признаки

Задание 4. Гонадогенез у человека

Гонадогенез – это процесс формирования гонад (половых желез –

семенников или яичников). Изучите по табл. 4 сущность этапов гонадогенеза у

7

человека. Обратите внимание на то, что направление развития гонад в семенники определяется наличием в хромосомном наборе зиготы Y-хромосомы.

Таблица 4

	Гонадогенез у человека
Период	Основная характеристика этапа гонадогенеза
эмбриогенеза
20-й день	Появляются вне гонад первичные недифференцированные
	половые клетки, обладающие высокой пролиферативной
	активностью и способностью к миграции
5-6 неделя	Появляются зачатки гонад, недифференцированные в
	половом отношении
7-я неделя	Дифференцировка (сексуализация) гонад: если 46,XY –
	происходит миграция первичных половых клеток в мозговой
	слой гонад, их размножение митозом и образование
	сперматогониев	(2n2с),	атрофия	коркового	слоя,
	формирование семенников;
	если 46,ХХ – происходит миграция первичных половых
	клеток в корковый слой гонад, их размножение митозом и
	образование овогониев (2n2с), атрофия мозгового слоя,
	формирование яичников

Задание 5. Гаметогенез, его фазы

Гаметогенез – это процесс образования половых клеток: яйцеклеток в яичниках (овогенез) и сперматозоидов в семенниках (сперматогенез).

Изучите по табл. 5 характеристику основных фаз гаметогенеза. Обратите внимание на изменение количества хромосом и ДНК в клетках в процессе образования гамет, место мейоза в гаметогенезе, наличие фазы формирования в сперматогенезе.

8

			Таблица 5
	Характеристика фаз гаметогенеза
Фаза	Основная	Клетки в конце фазы
гаметогенеза	сущность фазы
Размножение	Митоз	Сперматогонии	Овогонии
	гаметогоний	(2n2с)	(2n2с)
Рост	Рост гаметогоний,	Сперматоциты	Овоциты 1-го
	репликация ДНК	1-го порядка	порядка (2n4с)
		(2n4с)
Созревание	Мейоз 1	Сперматоциты	Овоцит 2-го
		2-го порядка (n2с)	порядка (n2с)
			и полярное
			тельце (n2с)
	Мейоз 2	Сперматиды	Яйцеклетка (nс)
		(nс)	и три полярных
			тельца (nс)
Формирование	Окончательное	Сперматозоиды
	формирование	(nс)
	сперматозоидов

Задание 6. Фазы и стадии мейоза

Мейозом называется тип деления эукариотических клеток, при котором происходит редукция числа хромосом, т.е. из диплоидной клетки образуются гаплоидные.

Изучите по табл. 6 основные фазы и стадии мейоза. Обратите внимание на то, что в овогенезе мейоз дважды прерывается (1-ый блок – на стадии диктиотены, 2-й блок – на стадии метафазы 2).

Ответьте на вопросы.

Какой механизм обеспечивает редукцию числа хромосом в клетках

9