Указания к выполнению аудиторной самостоятельной работы

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

К практическому занятию по разделу «Биология клетки»

Для студентов 1 курса специальности «Лечебное дело»

ТЕМА. Размножение организмов. Бесполое и половое. Гаметогенез. Мейоз.

ЦЕЛЬ. Уметь охарактеризовать бесполое и половое размножение и их биологическую сущность. Уметь охарактеризовать фазы мейоза, знать его биологическое значение и отличие от митоза.

ПЕРЧЕНЬ ЗНАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ

1. Знать формы бесполого размножения, их особенности и значение.

2. Знать формы полового размножения, их особенности и значение.

3. Уметь охарактеризовать фазы мейоза, знать его биологическое значение.

4. Знать схему гаметогенеза.

5. Знать цитологические основы основных периодов гаметогенеза.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ

1. Бесполое размножение у одноклеточных организмов.

1. Бесполое размножение у многоклеточных организмов.

2. Половое размножение и его биологическое значение.

3. Мейоз. Особенности первого и второго деления мейоза. Биологическое значение мейоза.

4. Гаметогенез. Цитологические основы и биологическое значение.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

Размножение – универсальное свойство живых организмов, обеспечивающее материальную непрерывность в ряду поколений. Существует два основных способа размножения: бесполое и половое. При бесполом размножении начало новому организму дают соматические клетки (митотическое деление, шизогония, почкование, спорообразование, вегетативное размножение). Половое размножение совершается с участием половых клеток, гамет. Особенностью половых клеток является гаплоидный набор хромосом.

Воспроизведение себе подобных является уникальным процессом, в основе которого лежит образование половых клеток - гаметогенез.

Гаметогенез – формирование половых клеток в организме. Этот процесс происходит в половых железах – гонадах, которые представлены семенниками у самцов и яичниками у самок. Процесс развития мужских половых клеток называется сперматогенезом (sperma – семя, genesis – происхождение), женских половых клеток – овогенезом (ovum - яйцо).

Сперматогенез – это процесс превращения исходно диплоидных стволовых клеток в гаплоидные сперматозоиды. В нем выделяются 4 периода:

1) период размножения;

2) период роста;

3) период созревания;

4) период формирования сперматозоида (спермиогенез).

Сперматогенез происходит в мужских гонадах – семенниках. В течение периода размножения диплоидные мужские половые клетки – сперматогонии - делятся путем митоза несколько раз. Последующие генерации сперматогоний отличаются от первых по величине и степени конденсации хроматина.

Второй период сперматогенеза – период роста. Половые клетки на этой стадии называются сперматоцитами первого порядка (сперматоциты 1). Они несколько увеличиваются в объеме, а в их ядрах происходит удвоение ДНК.

В течение третьего периода, периода созревания, совершаются два деления мейоза. Профаза 1 мейоза длительная, во время нее происходит конъюгация и кроссинговер. Последовательные события профазы 1 мейоза происходят в ходе стадий: лептотены, зиготены, пахитены, диплотены и диакинеза. При первом делении (редукционном) к полюсам расходятся гомологичные хромосомы, при втором делении (эквационном) – сестринские хроматиды. Второе деление созревания быстро следует за первым, иногда без собственной интерфазы. После первого деления созревания клетки сперматогенного ряда называются сперматоцитами второго порядка (сперматоцитами II), а после второго деления созревания – сперматидами. Таким образом, из каждого сперматоцита I получается два сперматоцита II, а затем четыре одинаковые по размерам гаплоидные клетки – сперматиды. Во время третьего периода сперматогенеза происходит рекомбинация генов в гомологичных хромосомах (кроссинговер) и образуются гаплоидные клетки.

Сперматиды более не делятся и вступают в завершающий четвертый период развития - формирования (спермиогенез), превращаясь после ряда преобразований в сперматозоиды. Сперматида – относительно небольшая гаплоидная недифференцированная клетка, претерпевает сложное развитие. В процессе формирования уменьшается объем ядра, ядро смещается в ту часть клетки, которая становится головкой спермия. Формируется специфическая для сперматозоида органелла – акросома, представляющая собой видоизмененную лизосому. Она образуется из аппарата Гольджи и располагается в переднем отделе головки сперматозоида. Акросома содержит специфические ферменты (спермолизины), необходимые для проникновения в яйцеклетку.

Сперматозоид в высокой степени специализирован для выполнения основных функций: активации яйцеклетки и введения своей ДНК в женскую половую клетку. Сперматозоид состоит из головки, содержащей уплотненное гаплоидное ядро и акросому, хвоста=ика, способствующего перемещению к месту оплодотворения, и связующей шейки.

Продолжительность сперматогенеза у человека составляет 64 дня, у мыши –35 дней, у крысы – 48 дней. У большинства позвоночных животных семенники функционируют сезонно.

Процесс развития женских половых клеток – овогенез– имеет ряд общих черт с процессом сперматогенеза и целый ряд отличий. Овогенез совершается в три этапа, называемых периодами:

1. период размножения;

2. период роста;

3. период созревания.

В период размножения диплоидные овогонии совершают определенное, характерное для данного вида число митотических делений, а затем переходят к стадии роста и становятся вооцитами первого порядка (овоцит I). Особенностью овогенеза, отличающей его от сперматогенеза, является меньшая митотическая активность овогониев. У высших позвоночных пролиферация овогоний происходит только в эмбриональный период и запас половых клеток (овоцитов) в яичниках взрослых самок не пополняется.

В период роста осуществляется редупликация ДНК, в цитоплазме растущего овоцита накапливаются органеллы, питательные вещества, необходимые для обеспечения потребностей зародыша. Рост овоцита неравномерен.

Период созревания – заключительный этап овогенеза – осуществляется в виде двух последовательных делений созревания. В результате первого деления мейоза гомологичные хромосомы расходятся в дочерние ядра, в клетках оказывается гаплоидное число хромосом. Особенностью мейотических делений в оогенезе является ассиметричное разделение цитоплазмы: при каждом делении почти вся цитоплазма остается в одной из сестринских клеток, тогда как в другой её объем ничтожен. При первом делении образуются овоцит второго порядка (овоцит II) и маленькое первое редукционное тельце. В цитоплазме овоцита содержится практически все, что накоплено в период роста. При втором делении созревания образуется зрелое яйцо и три редукционных тельца, которые впоследствии обычно дегенерируют.

Указания к выполнению аудиторной самостоятельной работы

1. Изучить и зарисовать микропрепарат «Спорообразование у плесневого гриба» при малом увеличении. В поле зрения видны ветвящиеся полупрозрачные и тонкие нити - гифы. Найдите спорангии – круглые коробочки на длинной ножке, заполненные мелкими спорами округлой формы. Некоторые из спорангиев могут оказаться разорванными, и в таких случаях вокруг них видны высыпавшиеся мелкие округлые клетки – споры. Зарисуйте мицелий плесневого гриба. На рисунке должны быть обозначены: 1) мицелий, 2) гифы, 3) спорангий, 4) споры.

2. Изучить и зарисовать микропрепарат «Конъюгация спирогиры» при большом увеличении. Найдите цитоплазматический мостик, соединяющий две особи между собой. На рисунке должны быть обозначены: 1) спирогира, 2) ядро, 3) цитоплазматический мостик.

3. Изучить и зарисовать при большом увеличении микропрепарат «Мейоз в семенниках мыши». С помощью фотографий и схем определить стадии профазы 1, метафазу первого и второго делений мейоза.

4. Изучить и зарисовать схему гаметогенеза (с указанием промежуточных клеточных форм, стадий и генетической формулы).

5. Ответить на вопросы теста.

Вариант 1

1. При образовании гамет у человека редукционное деление происходит на стадии:

А) размножения

Б) роста

В) созревания

Г) формирования.

2. Яйцеклетки:

А) подвижны

Б) лишены большей части органоидов

В) в процессе созревания уменьшаются в размерах

Г) в процессе созревания покрываются одной или несколькими оболочками.

3. Когда определяется пол у человека?

А) при образовании гамет

Б) при формировании у плода половых органов

В) при образовании зиготы (слияние гамет)

Г) при рождении ребёнка.

4. Половые клетки отличаются от остальных клеток организма:

А) подвижностью

Б) наличием в цитоплазме повышенного количества лизосом

В) отрицательным хемотаксисом

Г) гаплоидным набором хромосом.

5. В результате сперматогенеза из одной материнской клетки образуется:

А) четыре соматические клетки

Б) четыре гаметы

В) три гаметы и одна вспомогательная клетка

Г) одна гамета и три вспомогательные клетки.

6. В каком периоде сперматогенеза происходит мейоз:

А) размножения

Б) роста

В) созревания

Г) формирования.

7. У сперматозоида акросома находится в:

А) головке

Б) шейке

В) промежуточном отделе

Г) хвостике.

8. Мейоз происходит в зоне _________ гонад:

А) размножения

Б) деления

В) созревания

Г) формирования.

9. Подготовка клеток к мейозу происходит в зоне _________ гонад:

А) размножения

Б) роста

В) созревания

Г) формирования

10. В зоне размножения оогенеза клетки называются:

А) овогониями

Б) овоцитами 1 порядка

В) овоцитами 2 порядка

Г) яйцеклетками.

11. В зоне роста сперматогенеза клетки называются:

А) сперматогониями

Б) сперматоцитами 1 порядка

В) сперматоцитами 2 порядка

Г) сперматидами.

12. Яйцеклетки пресмыкающихся и птиц относятся к типу:

А) изолецитальных

Б) умеренно телолецитальных

В) резко телолецитальных

Г) алецитальных.

13. У женщин первая остановка оогенеза происходит в _________ профазы мейоза 1:

А) лептотену

Б) зиготену

В) пахитену

Г) диплотену

14. Сколько полноценных яйцеклеток образуется из каждой диплоидной клетки в ходе оогенеа в женском организме?

А) одна

Б) две

В) три

Г) четыре

15. Что из ниже перечисленного происходит при сперматогенезе в стадии формирования?

А) образование акросомы

Б) спирализация ДНК

В) накопление питательных веществ

Г) митоз

16. Назовите стадию сперматогенеза, во время которой происходит интенсивное поступление в клетку и накопление в ней питательных веществ:

А) стадия роста

Б) стадия формирования

В) стадия размножения

Г) стадия созревания.

17. Назовите стадию гаметогенеза, во время которой происходит мейотическое деление клеток:

А) стадия роста

Б) стадия формирования

В) стадия размножения

Г) стадия созревания.

18. Укажите процесс, происходящий в стадию созревания сперматогенеза:

А) митоз

Б) формирование жгутика

В) образование гаплоидных клеток

Г) формирование акросомы.

19. Какой процесс у животных происходит в ходе оогенеза только в стадии созревания?

А) кроссинговер

Б) редупликация ДНК

В) накопление питательных веществ

Г) митоз.

20. Укажите структурный компонент сперматозоидов большинства животных, который отсутствует у яйцеклетки:

А) наружная плазматическая мембрана

Б) цитоплазма

В) акросома

Г) митохондрия.

21. Сколько пар микротрубочек расположено по периферии жгутика сперматозоида?

А) одна

Б) четыре

В) семь

Г) девять.

22. Какие структурные компоненты содержит жгутик сперматозоида?

А) микроворсинки

Б) актиновые волокна

В) миофибриллы

Г) микротрубочки.

23. Сперматозоид имеет особенности строения, отсутствующие у яйцеклетки. Найдите эти особенности среди ответов и укажите признак, имеющийся не только у сперматозоида, но и у яйцеклетки:

А) очень мало цитоплазмы

Б) жгутик

В) акросома

Г) гаплоидное ядро.

24. Укажите в сперматозоиде структурный компонент, отсутствующий у яйцеклетки:

А) митохондрия

Б) цитоплазма

В) наружная плазматическая мембрана

Г) жгутик.

25. Назовите учёного, который открыл фолликул млекопитающих, исследуя яичник крольчих:

А) Р. Броун

Б) К. Бэр

В) Р. Грааф

Г) Т. Шванн

Вариант 2

1. Назовите стадию сперматогенеза, во время которой происходит увеличение числа диплоидных клеток путём митоза:

А)стадия созревания

Б)стадия размножения

В) стадия формирования

Г) стадия роста.

2. Назовите стадию сперматогенеза, во время которой происходит мейоз:

А) стадия созревания

Б) стадия формирования

В) стадия размножения

Г) стадия роста.

3. Назовите вид деления клеток, посредством которого в стадию размножения при гаметогенезе происходит увеличение числа тех диплоидных клеток, из которых впоследствии будут образовываться специализированные половые клетки:

А) митоз

Б) митоз

В) мейоз

Г) политения

4. Назовите зону семенника млекопитающих, в которой в ходе гаметогенеза происходит мейоз:

А) зона роста

Б) зона размножения

В) зона формирования

Г) зона созревания

5. Сколько полноценных сперматозоидов образуется из каждой диплоидной клетки, вступающей в мейоз, в ходе сперматогенеза:

А) один

Б) два

В) три

Г) четыре

6..Какое число зрелых яйцеклеток образуется при мейозе в ходе оогенеза из одной диплоидной клетки:

А) одна

Б) две

В) три

Г) четыре

7.Что происходит при сперматогенезе в стадию роста?

А) увеличение размеров гаплоидных клеток

Б) увеличение размеров диплоидных клеток

В) увеличение количества клеток путем митоза

Г) образование жгутика и акросомы.

8.Сколько клеток одновременно вступает в период роста при сперматогенезе?

А) одна

Б) две

В) четыре

Г) очень много.

9.Что из ниже перечисленного происходит при сперматогенезе во время стадии формирования?

А) образование защитных оболочек

Б) образование жгутика

В) митоз

Г) мейоз

10.Назовите стадию оогенеза, во время которой происходит образование гаплоидных клеток из диплоидных:

А) стадия роста

Б) стадия формирования

В) стадия размножения

Г) стадия созревания.

11.По ряду признаков сперматозоид похож на яйцеклетку. Назовите один из таких признаков:

А) гаплоидное ядро

Б) очень мало цитоплазмы

В) много рибосом

Г) акросома.

12. Назовите структурный компонент сперматозоида, который содержит большое количество ферментов, разрушающих оболочки яйцеклетки:

А) эндоплазматическая сеть

Б) митохондрия

В) акросома

Г) центриоль

13.В какой период жизни человека у него происходит стадия размножения в ходе сперматогенеза?

А) в эмбриональный период

Б) в течение всего времени с периода полового созревания до старости

В) только в период полового созревания

Г) только перед началом периода полового созревания.

14. Назовите стадию гаметогенеза, которой заканчивается сперматогенез:

А) стадия роста

Б) стадия формирования

В) стадия размножения

Г) стадия созревания.

15.Сколько жизнеспособных гамет образуется из одной диплоидной клетки после мейоза при овогенезе?

А) одна

Б) две

В) четыре

Г) очень много.

16.Назовите стадию, с которой начинается гаметогенез:

А) стадия роста

Б) стадия формирования

В) стадия размножения

Г) стадия созревания.

17.Назовите стадию сперматогенеза, во время которой гаплоидная клетка приобретает морфологические особенности, характерные для сперматозоида:

А) стадия роста

Б) стадия формирования

В) стадия размножения

Г) стадия созревания

18.Что происходит обязательно в стадии созревания при гаметогенезе у человека?

А) формирование полноценных гамет

Б) увеличение размеров диплоидной клетки

В) образование гаплоидных клеток

Г) оплодотворение.

19.Назовите основное событие, которое при оогенезе происходит в стадии размножения:

А) увеличение числа гаплоидных клеток

Б) увеличение числа диплоидных клеток

В) мейоз

Г) увеличение количества питательных веществ в клетке.

20.Какой набор хромосом содержится в клетке в конце стадии размножения:

А) гаплоидный

Б) диплоидный

В) триплоидный

Г) тетраплоидный

21.Назовите белок, входящий в состав микротрубочек жгутика сперматозоида:

А) кератин

Б) коллаген

В) тубулин

Г) пепсин.

22.Назовите структурный компонент сперматозоида, который содержит большое количество ферментов, разрушающих защитные оболочки яйцеклетки:

А) митохондрии

Б) акросома

В) центриоль

Г) жгутик.

23.Яйцеклетка имеет особенности строения, отсутствующие у сперматозоида. Найдите эти особенности среди ответов и укажите признак, имеющийся не только у яйцеклетки, но и у сперматозоида:

А) защитная оболочка

Б) гаплоидное ядро

В) очень много цитоплазмы

Г) крупный размер.

24.Укажите в яйцеклетке структурный компонент, отсутствующий у сперматозоида:

А) митохондрия

Б) цитоплазма

В) ядро

Г) защитная оболочка.

25.Назовите у сперматозоида структурный компонент, поставляющий энергию для жгутика:

А) ядро

Б) центриоль

В) митохондрия

Г) акросома.

6. Написать вывод об отличии бесполого и полового размножения, о биологическом значении мейоза и гаметогенеза.

Основная литература

1. Биология. В 2 кн. /Под ред. В.Н. Ярыгина.- М.: Высшая школа, 2010.

2. Руководство к лабораторным занятиям по биологии /Чебышев Н.В., Богоявленский Ю.Д., Демченко А.Н.. -М.: Медицина, 2008.

Дополнительная литература

1. Пехов А.П. Биология. Медицинская биология, генетика и паразитология ГЭОТАР-Медиа, 2010.

2. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: В 3-х т. Пер. с англ. / Под ред. Р. Сопера – 3-е изд. – М.: Мир, 2008.

3. Пехов А. П. Биология: [Электронный ресурс]: учебник/ А. П. Пехов., - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 664 с. Режим доступа: http://www.studmedlib.ru

4. Чебышев Н.В. Руководство к лабораторным занятиям по биологии [Электронный ресурс]: Учебное пособие /Чебышев Н.В., Богоявленский Ю.Д., Демченко А.Н.. -М.:ГЭОТАР- Медиа, 2008. – 208 с.:ил. Режим доступа: http://www.studmedlib.ru

5. Маркина В. В. Биология: [Электронный ресурс]: Руководство к практическим занятиям: учеб. пособие/ под ред. В. В. Маркиной. – М. :ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 448с.ил. Режим доступа: http://www.studmedlib.ru

Методическое указание составили доцент Щербакова Т.Н. и ассистент кафедры биологии Лысенко Т. М.

Поиск по сайту: