прогенеза
Цель. Знать особенности гаметогенеза у человека, биологическое значение и сущность мейоза, строение половых клеток, стадии оплодотворения.
Задание для студентов
Работа 1. Гаметогенез
Разберите схему гаметогенеза, отметив сходство и различия в процессах созревания мужских и женских гамет. Заполните и перепишите таблицу, указав в каждом периоде гаметогенеза тип деления, название клеток, набор хромосом и количество ДНК в них.
Гаметогенез. Особенности и отличия
Работа 2. Ово- и сперматогенез у человека
Изучите и перепишите таблицу, обратив внимание на особенности созревания мужских и женских гамет у человека.
Особенности ово- и сперматогенеза у человека
|
Период |
Сперматогенез |
Овогенез |
|
Размножение |
Пролиферация сперматогониев начинается в раннем эмбриональном периоде, наиболее интенсивная — с периода полового созревания, периодические волны митозов возникают весь репродуктивный период |
Пролиферация овогониев начинается в раннем эмбриональном периоде, наиболее интенсивная — между 2-м и 5-м месяцами эмбриогенеза. К 7-му месяцу в эмбриональном яичнике около 7 млн овогониев. Позже часть овогониев дегенерирует |
|
Рост |
Подготовка к мейозу — автосинтетическая интерфаза прослеживается весь репродуктивный период |
Подготовка к мейозу — автосинтетическая интерфаза начинается на 3-м месяце эмбриогенеза, заканчивается к рождению — 3 году после рождения. К моменту рождения в яичнике девочки около 100 000 овоцитов I порядка |
|
Созревание (мейоз) 1 — редукционное деление |
1-е мейотическое деление начинается в период полового созревания, продолжается 7-8 нед, заканчивается образованием 2-х сперматоцитов 2-го порядка |
1-е мейотическое деление начинается на 7-м месяце эмбриогенеза, характеризуется длительной профазой с периодами «малого» и «большого» роста. В период «малого»роста хромосомы приобретают структуру «ламповых щеток», наблюдается экстракопирование (амплификация) генов, усиленный синтез иРНК, тРНК, белков, ферментов, витаминов, рибосом, мембран, митохондрий, накопление эндогенного желтка, продуцируемого овоцитом. |
Окончание табл.
|
Период |
Сперматогенез |
Овогенез |
|
2 — эквационное деление |
Продолжается 8 ч, заканчивается образованием 4-х сперматид |
В период «большого» роста происходит интенсивное запасание экзогенного желтка, продуцируемого печенью, поступающего через фолликулярные клетки. На стадии диакинеза деление блокируется — блок-1. В период полового созревания (под действием половых гормонов) блок-1 снимается. 1-е мейотическое деление заканчивается образованием крупного овоцита 2-го порядка и первого редукционного тельца. Начинается 2-е мейотическое деление, которое блокируется на стадии метафазы — блок-2, происходит овуляция. Процесс повторяется с месячной периодичностью для каждого последующего овоцита до начала климактерического периода. За весь продуктивный период овулирует 300-400 овоцитов. 2-е мейотическое деление завершается после оплодотворения образованием овотиды и второго редукционного тельца |
|
Формирование |
Продолжается 10 дней, происходит дифференцировка клеток, формирование головки, шейки, хвостика, акросомы, концентрация митохондрий в средней части |
Работа 3. Сперматогенез в семеннике крыс
Рассмотрите под большим увеличением микроскопа поперечный срез семенного канальца крыс. Сравните препарат с прилагаемым рисунком, найдите клетки, находящиеся на разных стадиях сперматогенеза.
Рис. 1. Участок поперечного среза семенного канальца крысы: 1 — ограничивающая мембрана; 2 — сперматогоний тип (А) — «долгосрочный резерв»; 3 — сперматогоний тип (В) — «митотически активные клетки»; 4 — сперматоцит первого порядка; 5 — сперматоцит второго порядка; 6 — сперматиды на ранней стадии развития; 7 — сперматиды на поздней стадии развития; 8 — сперматозоиды; 9 — клетка Сертоли
Работа 4. Строение сперматозоидов различных позвоночных
Рассмотрите под большим увеличением микроскопа внешнее строение сперматозоидов:
а) мыши;
б) морской свинки;
в) петуха.
Работа 5. Ультрамикроскопическое строение сперматозоида
Зарисуйте строение сперматозоида (рис. 2). Обозначьте основные структуры.
Рис. 2. Сперматозоид человека по данным электронной микроскопии (схема): 1 — головка; 2 — акросома; 3 — наружная мембрана акросомы; 4 — внутренняя мембрана акросомы; 5 — ядро (хроматин); 6 — хвост (волокнитая оболочка; 7 — шейка (переходный отдел); 8 — проксимальная центриоль; 9 — средний отдел; 10 — митохондриальная спираль; 11 — дистальная центриоль (терминальное кольцо); 12 — осевые филаменты хвоста
Работа 6. Строение яйцеклетки млекопитающих
Рассмотрите под большим увеличением микроскопа яичник кошки. Найдите зрелый фолликул с овоцитом 1-го порядка. Сравните препарат с прилагаемым рисунком. Зарисуйте строение яйцеклетки млекопитающего, отметив основные структуры.
Рис. 3. Строение яйцеклетки млекопитающих:
1 — ядро; 2 — ядрышко; 3 — цитоплазматическая мембрана (оволемма); 4 — микроворсинки цитоплазматической мембраны — микровилли; 5 — цитоплазма; 6 — кортикальный слой; 7 — фолликулярные клетки; 8 — отростки фолликулярных клеток; 9 — блестящая оболочка; 10 — желточные включения
Работа 7. Типы яйцеклеток хордовых и позвоночных
Заполните таблицу типов яйцеклеток у хордовых и позвоночных, указав количество и распределение желтка в цитоплазме.
Типы яйцеклеток у хордовых и позвоночных
Работа 8. Оплодотворение
Рассмотрите и зарисуйте схему (рис. 4) этапов оплодотворения у животных. Обратите внимание на акросомальную и кортикальную реакции, на формирование оболочки оплодотворения.
Рис. 4. Этапы оплодотворения:
1 — ядро сперматозоида; 2 — проксимальная центриоль; 3 — акросома; 4 — ферменты акросомы; 5 — блестящая оболочка; 6 — цитоплазматическая мембрана; 7 — кортикальный слой; 8 — желточная оболочка; 9 — акросомная нить; 10 — оболочка оплодотворения; 11 — гиалиновая оболочка; 12 — перивителлиновое пространство; 13 — сперматозоиды
Работа 9. Внутренняя фаза оплодотворения
Рассмотрите под большим увеличением микроскопа препарат — оплодотворения яйцеклетки аскариды, найдите, заштрихуйте и обозначьте:
а) стадию двух пронуклеусов;
б) стадию синкарион.
Рис. 5. Фазы оплодотворения:
1 — оболочка яйцеклетки; 2 — цитоплазма; 3 — мужской пронуклеус; 4 — женский пронуклеус; 5 — пронуклеусы на стадии синкарион; 6 — редукционные тельца
Приложение 1
Хромосомы типа «ламповых щеток»
(по Альберте, Брей, Льюис, 1994)
В длительной диплотене мейоза овоцита выделяют особую фазу диктиотены, в которой хромосомы приобретают структуру типа «ламповых щеток». Каждый бивалент состоит из 4 хроматид, образующих симметричные петли хроматина разного размера длиной 50-100 тыс. п.н., вдоль петель идет синтез РНК. Хромосомы типа «ламповых щеток» активно транскрибируются для накопления генных продуктов в цитоплазме ооцита. Эти хромосомы обнаружены в ооцитах рыб, земноводных, рептилий и птиц.
Приложение 2
Дифференцировка цитоплазмы яйца после оплодотворения
Карта презумптивных органов яйца:
а — рыбы; б — рептилии и птицы; в — амфибии
Топография закладок органов зародыша амфибии к началу гаструляции:
1 — эктодерма; 2 — нервная пластинка; 3 — хорда; 4 — кишечная эктодерма; 5 — мезодерма
Топография органов эмбриона амфибии на более поздних стадиях развития: 1 — покровная ткань (эпидермис); 2 — нервная трубка с головным мозгом; 3 — хорда; 4 — кишка с жаберными щелями; 5 — оболочка хорды; 6 — сердце
Вопросы для самоподготовки
1. Что такое онтогенез? Представления об онтогенезе: эпигенез, преформизм, современное.
2. Назовите основные периоды онтогенеза человека.
3. В чем сущность и значение предзиготного периода — прогенеза?
4. Назовите периоды гаметогенеза.
5. В чем отличия сперматогенеза от овогенеза?
6. Какие существуют типы яйцеклеток по количеству и распределению желтка?
7. С чем связано изменение количества желтка в яйцеклетках в процессе филогенеза позвоночных?
8. Оплодотворение. Биологическая сущность. Партеногенез. Гиногенез. Андрогенез.
9. Биологический смысл акросомальной и кортикальной реакций в процессе оплодотворения.
10. Генетические процессы в пронуклеусах внутренней стадии оплодотворения.
11. Что такое ооплазматическая сегрегация? Какова ее роль в дальнейшем развитии яйцеклетки?
12. Какие основные проблемы характерны для прогенеза человека? В чем заключаются современные возможности их разрешения?
Тестовые задания
Выберите один правильный ответ.
1. МЕЙОЗ СООТВЕТСТВУЕТ СТАДИИ ГАМЕТОГЕНЕЗА:
1. Размножения
2. Роста
3. Созревания
4. Формирования
2. ОВУЛЯЦИЯ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ НА СТАДИИ:
1. Овогония
2. Овоцита 1-го порядка
3. Овоцита 2-го порядка
4. Овотиды
5. Дифференцированной яйцеклетки
3. У МЛЕКОПИТАЮЩИХ И ЧЕЛОВЕКА ОПЛОДОТВОРЕНИЕ ПРОИСХОДИТ НА СТАДИИ:
1. Овогония
2. Овоцита 1-го порядка
3. Овоцита 2-го порядка
4. Овотиды
5. Зрелой дифференцированной яйцеклетки
4. СТАДИЯ РОСТА В СПЕРМАТОГЕНЕЗЕ ЗАКАНЧИВАЕТСЯ
ОБРАЗОВАНИЕМ:
1. Сперматогония
2. Сперматоцита 1-го порядка
3. Сперматоцита 2-го порядка
4. Сперматиды
5. Сперматозоида
5. БИОЛОГИЧЕСКИЙ СМЫСЛ КОРТИКАЛЬНОЙ РЕАКЦИИ:
1. Контакт гамет организмов одного вида
2. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку
3. Сближение пронуклеусов
4. Образование оболочки оплодотворения, обеспечение моноспермии
5. Новые комбинации наследственного материала
Выберите несколько правильных ответов.
6. ОСОБЕННОСТИ ЖЕНСКИХ ГАМЕТ МЛЕКОПИТАЮЩИХ:
1. Подвижность
2. Выраженный кортикальный слой
3. Высокий ядерно-цитоплазматический показатель
4. Акросома
5. Желток в цитоплазме
6. Блестящая оболочка
7. ФОРМЫ ПОЛОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ, ПРОХОДЯЩИЕ БЕЗ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ:
1. Копуляция
2. Конъюгация
3. Гиногенез
4. Полиэмбриония
5. Андрогенез
Установите соответствие.
8. ТИПЫ ЯЙЦЕКЛЕТОК:
1. Изолецитальные
2. Телолецитальные умеренно
3. Телолецитальные резко
ХОРДОВЫЕ И ПОЗВОНОЧНЫЕ ЖИВОТНЫЕ:
а) Плацентарные млекопитающие и человек
б) Яйцекладущие млекопитающие
в) Рептилии
г) Амфибии
д) Хрящевые рыбы
е) Костные рыбы
9. В КЛЕТКАХ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ОВОГЕНЕЗА:
1. Овогониях
2. Овоцитах 1-го порядка
3. Овоцитах 2-го порядка
4. Овотидах
НАБОР ХРОМОСОМ И КОЛИЧЕСТВО ДНК:
а) 1п1с
б) 1п2с
в) 2п2с
г) 2п4с
10. НАБОР ХРОМОСОМ И КОЛИЧЕСТВО ДНК:
1. 1п1с
2. 1п2с
3. 2п2с
4. 2п4с
В КЛЕТКАХ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ СПЕРМАТОГЕНЕЗ
а) Сперматогониях после митоза
б) Сперматоцитах 1-го порядка
в) Сперматоцитах 2-го порядка
г) Сперматогониях перед митозо
д) Сперматозоидах
Литература
Основная
Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. — М.: Высшая школа, 2001. —
С. 191-209.
Руководство к практическим занятиям по биологии / Под ред.
В.В. Маркиной. — М.: Медицина, 2006. — С. 96-104.
Биология / Под ред. Н.В. Чебышева. — М.: ВУНМЦ, 2000.
Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. — М.: Высшая школа, 2007.
Дополнительная
Гилберт С. Биология развития: в 3-х т. — М.: Мир, 1998.
Фогель Ф, Матульски А. Генетика человека: в 3-х т. — М.: Мир,
1989.