Гаметогенез.

Гаметогенез- процес утворення статевих клітин (гамет). Розріз­няють овоґенез- формування яйцеклітин та сперматогенез - сперматозоїдів.

Яйцеклітини і сперматозоїди, які мають гаплоїдний набір хро­мосом, утворюються з первинних диплоїдних статевих клітин у ста­тевих залозах і проходять 4 послідовних стадії: розмноження, росту, дозрівання та формування.

На стадії розмноження первинні статеві клітини послідовно діляться шляхом мітозу внаслідок чого їхня кількість значно зростає.

На стадії росту утворені клітини збільшуються до певних розмірів.

Під час стадії дозрівання (мейозу) диплоїдні первинні статеві клітини (сперматоцити і овоцити) у результаті мейозу перетворюються на незрілі гамети.

Стадія дозрівання має свої особливості при утворенні сперматозоїдів та яйцеклітин. Під час сперматогенезуутворюються чотири однакові гаплоїдні клітини. Під час овоґенезу утворюються чотири гаплоїдні клітини - одна яйцеклітина, більша за розмірами, що містить запас поживних речовин, та три дрібних напрямних тіль­ця, які не беруть участі у процесі розмноження і згодом зникають.

Біологічне значення мейозу. За­вдяки мейозу дозрілі статеві клітини одержують гаплоїдний набір хромосом. При заплідненні відновлюється диплоїдний набір, притаманний даному виду організмів. Так зберігаються постійні для кожного виду набір хромосом (каріотип) та кількість ядерної ДНК.

Обмін ділянками між гомологічними хромосомами (процес кро­синговеру), а також незалежне розходження гомологічних хромо­сом до різних дочірніх клітин, сприяє спадковій мінливості, оскіль­ки з'являються нові комбінації різних станів певних генів.

На стадії формування ядро і цитоплазма сперматозоїдів ущіль­нюються, і через втрату більшої частини маси розміри дозрілого спер­матозоїда зменшуються; він набуває дозрілої форми. Яйцеклітини на цій стадії формують частину зовнішніх оболонок і також дозрівають.

Тема 3. Індивідуальний розвиток організмів і їх поведінка

Тема: Запліднення. Онтогенез

1. Поняття про запліднення. Особливості запліднення у тварин і рослин

Запліднення- процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин з утворенням заплідненої яй­цеклітини (зиготи), яка дає початок новому організму.

Запліднення

- зовнішнє - перехресне - моноспермія

- внутрішнє - самозапліднення - поліспермія

Процес запліднення складається з таких етапів:

1) про­никнення сперматозоїда в яйцеклітину;

2) злиття гаплоїдних ядер сперматозоїда і яйцеклітини, утворення зиготи;

3) активація яйцеклітини до подальшого розвитку.

Процес запліднення у квіткових рослин досить складний. Впер­ше його дослідив професор Київського університету С.Г.Навашин у 1898 р. і назвав подвійним заплідненням. У цьому процесі приймають участь два сперматозоїди. Але лише із заплідненої яйцеклітини розвивається зародок. Злиття другого спермія з ядром центральної диплоїдної клітини заплідненням можна назвати лише умовно, оскільки з виниклої триплоїдної клітини розвивається не новий організм, а тканина, яка забезпечує зародок поживними речовинами.

Біологічне значення процесу запліднення полягає у віднов­ленні хромосомного набору, притаманного даному виду. В заплід­неній яйцеклітині у кожній парі гомологічних хромосом одна з них - батьківська, друга - материнська, і тому новий організм, який роз­вивається, несе в собі ознаки обох батьків, що збільшує спадкову мін­ливість.

2. Онтогенез, його періоди.

Онтогенез(від грец. онтос - існуюче та генезіс - походження) - це індивідуальний розвиток особини від її зародження до смерті.

У різних груп організмів онтогенез має свої особливості, які, зокрема, залежать від способу розмноження. В одноклітинних організмів он­тогенез збігається з клітинним циклом. Тривалість онтогенезу може бути різною ( наприклад, у секвої - понад 3000 років, у деяких видів черепах - до 150 років, у річкового рака - до 20 років тощо).

Онтогенез

Прямий розвиток Непрямий розвиток

Яйцекладний Внутрішньоутробний

розвиток розвиток

Онтогенез поділяють на ембріональний та постембріональний періоди.

Ембріональний (зародковий) період - це час, коли новий ор­ганізм (ембріон) розвивається всередині материнського організму або всередині яйця, насінини тощо. Він завершується народжен­ням (вилупленням, проростанням).

Постембріональний (післязародковий) період триває від момен­ту народження (виходу із зародкових оболонок, покривів насінини) і три­ває до моменту набуття організмом здатності до розмноження.

3. Штучне запліднення.

Завдання. Прочитати текст, заслухати повідомлення студентів та відповісти на питання: 1) Що таке штучне запліднення? 2) Яке це має значення для людини?

Шту́чне заплі́днення – це введення сперми самця, взятої з банку або від донора, спеціальними інструментами в статеві органи самиці для її запліднення.

Штучне запліднення у тварин широко використовується для одержання потомства з цінними спадковими ознаками. Штучне запліднення сільськогосподарських тварин роблять для інтенсивного використання високоцінних самців, для поліпшення породних і продуктивних якостей тварин. Застосування цієї технології попереджає поширення ряду хвороб, що передаються при природному заплідненні.

Для вирішення цієї проблеми використову­ють метод пересадки (трансплантації) ембріонів від тварин-донорів до тварин-реціпієнтів, які виношують малят. При штучному заплідненні риб ікру змішують з молокою й інкубують.

Розширилися можливості штучного запліднення, коли були створені банки сперми. В 1950 р. вперше було знайдено спосіб заморо­жування сперми у рідкому азоті. Використання штучного запліднення в тварин­ництві значно прискорює селекційний процес.

Ще у XVIII ст. було вперше здійснено штучне запліднення у жінки. Англійський вчений Р.Едвардс одержав живу яйцеклітину людини і здійснив штучне запліднення в пробірці, забезпечив розвиток зиготи на ранніх стадіях до формування зародкового пухирця, а потім пересадив його у матку жінки. Після виношування народилася здорова дитина.

Тема: Ембріогенез. Постембріональний розвиток

1. Ембріогенез.

Ембріональний (зародковий) період - це час, коли новий ор­ганізм (ембріон) розвивається всередині материнського організму або всередині яйця, насінини тощо. Він завершується народжен­ням (вилупленням, проростанням).

Етапи ембріогенезу на прикладі хордових тварин.

І. Дробіння.

Дробіння- це ряд послідов­них мітотичних поділів зиготи або партеногенетичної яйцеклітини, за якого утворені клітини (бластомери) в інтерфазі не ростуть, їхні розміри зменшуються після кожного поділу, наприкінці формується одношаровий зародок – бластула (або морула).

Типи дробіння:

Дробіння

Повне Неповне

Рівномірне Нерівномірне Поверхневе Дискоїдальне

ІІ. Гаструляція. Формування зародкових листків.

Гаструляція - процес формування —гаструли– двошарового зародка, шари клітин якого (зовнішній - ектодерма та внутрішній - ентодерма) дістали назву зародкових листків. Типи гаструляції:

Диференціація (від лат. диференція - відміни, особливість) - це виникнення відмін у будові та функціях клітин, тканин та орга­нів під час онтогенезу. Гістогенез (від грец. хістос - тканина) - це сукупність процесів, які забезпечують в онтогенезі багатоклітинних організмів формування, існування та відтворення різних тканин.

У рослин, як вам відомо, всі типи тканин мають єдине походжен­ня - з твірної тканини (меристеми).У тварин процеси гістогенезу складніші: тканини різних типів розвиваються з похідних різних зародкових листків (екто-, енто- та мезодерми). Клітини, що беруть участь у гістогенезі, бувають стовбурними(здатні до диференціації і дають початок новим клітинам при формуванні тканин або в процесі їх оновлення; здатні до самопідтримання), напівстовбурними (клітини-попередники, диференційовані, як і дозрілі, але, на відміну від останніх, зберігають здатність до поділу) та дозріли­ми(диференційовані клітини).

Органогенез (від грец. органон - орган) - це процеси форму­вання зачатків органів та їхньої подальшої диференціації у ході індивідуального розвитку організмів. Він відбувається одночасно з гістогенезом, бо в утворенні певного органа беруть участь різні типи тканин і клітинних елементів.

В онтогенезі хордових тварин виділяють фази нейруляції(утворення комплексу осьових органів: нервової трубки, хорди, кишкової трубки) та формування інших органів, під час якого різні ділянки організму набувають особливостей будови, притаманних дорослим особинам певного виду.

Явище взаємодії між частинами зародка під час ембріогенезу, за якої одна з них визначає напрямок розвитку сусідньої, дістало на­зву ембріональної індукції.

2. Постембріональний розвиток тварин.

Постембріо­нальний (післязародковий) розвиток тварин - це період, який триває від народження або виходу із оболонок, що вкривають заро­док, і закінчується, коли організм перестає існувати.

Постембріональний розвиток може бути пря­мим або непрямим.

За прямого розвитку щойно народжена тварина загалом на­гадує дорослу. Прямий розвиток відбувається внаслідок ембріонізації. Ембріонізація- це явище, коли ембріональний період по­довжується завдяки живленню ембріона ресурсами материнського організму (плацентарні ссавці, деякі хрящові риби) або запасними поживними речовинами яйця (плазуни, птахи). Біологічне значення ембріонізації полягає в тому, що народжу­ється або вилуплюється з яйцевих оболонок тварина на вищому сту­пені розвитку, що зменшує її вразливість зовнішніми чинниками.

У плацентарних ссавців, деяких сумчастих, акул, скорпіонів одна із зародкових оболонок зростається зі стінками розширеної частини яйцепроводів (матки) таким чином, що через кров матері до зарод­ка потрапляють поживні речовини та кисень, а

виводяться продук­ти обміну та вуглекислий газ. Процес появи на світ такого зародка називають справжнім живонародженням.

Непрямий розвиток, або метаморфоз (від грец. метаморфозіс - перетворення) - це глибокі зміни структури організму, за­вдяки яким личинка перетворюється на дорослу особину. Процеси метаморфозу відбуваються в кілька послідовних етапів (фаз), на кожному з яких тварина характеризується певними особливостями будови та життєвих функцій.

При ньому також може бути ембріонізація(личинки комах, що розвиваються з неповним перетворенням, ранішні стадії проходять усередині яйця, чим і пояснюється їхня деяка подібність до дорослих особин) і яйцеживонародженням (деякі комахи, кліщі тощо).

Непрямий розвиток забезпечує кілька важливих біологічних функцій, які сприяють існуванню виду:

1) Живильна функція. На певній фазі розвитку тварина дістає найбільше поживних речовин, необхідних для завершення метамор­фозу.

2) Раціональне використання ресурсів. Різні фази розвитку розділені просторово і трофічно (за способом та об'єктами живлен­ня).

3) Розселювальна функція. Личинки багатьох тварин, які ве­дуть малорухомий чи прикріплений спосіб життя здатні активно чи пасивно розселюватись, сприяючи поширенню виду.

4) Забезпечення зараження хазяїв. В організм хазяїна різними шляхами потрапляють яйця або личинки паразитичних тварин, вони мігрують до певних органів чи тканин, де і завершується їхній розвиток.

Тема: Механізм регенерації. Ріст організмів. Життєвий цикл у рослин і тварин

1. Регенерація організмів.

Регенерація(від лат. регенератів — відновлення, від­родження) — це процеси відновлення організмом втрачених або по­шкоджених частин, а також відтворення цілісного організму з певної його частини.

Завдяки регенерації постійно замінюються клітини і тканини, термін функціонування яких вичерпаний, а також відбувається вегетативне розмноження.

У різних груп тварин спостерігають різний ступінь регенерації. З підвищенням рівня організації здатність до регене­рації зменшується.

У тварин можна виділити репаративну та фізіологічну регенерацію. За репаративної(від лат. репаратіо - відновлення) регенерації відновлюються структури, втрачені внаслідок випадкових пошкоджень, а за фізіологічної - оновлюються частини, які вже відіграли свою роль в організмі.

Добре розвинена здатність до регенерації і у рослин. У вищих рослин важлива роль у процесах регенерації належить твірній тка­нині, клітини якої здатні ділитись, диференціюватись і давати початок різним типам тканин. За певних умов можуть відновлювати мітотичну активність і деякі зрілі тканини.

2. Ріст організмів.

Ріст організмів - це поступове збільшен­ня їхньої маси та розмірів завдяки переважанню процесів пластич­ного обміну над енергетичним.

Ріст особин кожного виду залежить від спадково визначених його закономірностей, регуляційних механізмів організму, зовнішніх чинників тощо. У тварин ріст регулюється насамперед гормонами та нейрогормонами, у рослин — фітогормонами.

Ріст