Питання 1. Чим статеве розмноження відрізняється від безстатевого?
Питання 2. Визначте критерії для порівняння мейозу і мітозу. Складіть і заповніть таблицю «Два основних способи поділу клітин».
Можна виділити ряд відмінностей мейозу від мітозу.
1. У мітозі одну поділку, а в мейозі - два (через це виходить 4 клітини).
2. У профазі першого поділу мейозу відбувається кон'югація (тісне зближення гомологічних хромосом) і кросинговер (обмін ділянками гомологічних хромосом), це призводить до перекомбінації (рекомбінації) спадкової інформації.
3. У анафазе першого поділу мейозу відбувається незалежне розбіжність гомологічних хромосом (до полюсів клітини розходяться двуххроматідние хромосоми). Це призводить до рекомбінації і редукції.
4. В інтерфазі між двома поділами мейозу подвоєння хромосом не відбувається, оскільки вони і так подвійні.
5. Після мітозу виходить дві клітини, а після мейозу - чотири.
6. Після мітозу виходять соматичні клітини (клітини тіла), а після мейозу - статеві клітини (гамети - сперматозоїди і яйцеклітини; у рослин після мейозу виходять суперечки).
7. Після мітозу виходять однакові клітини (копії), а після мейозу - різні (відбувається рекомбінація спадкової інформації).
8. Після мітозу кількість хромосом в дочірніх клітинах залишається таким же, як було в материнській, а після мейозу зменшується в 2 рази (відбувається редукція числа хромосом; якби її не було, то після кожного запліднення число хромосом зростала б в два рази; чергування редукції і запліднення забезпечує сталість числа хромосом).
Питання 3. Чому зрілі статеві клітини одного організму несуть різні комбінації спадкового матеріалу?
Завдяки мейозу утворюються генетично різні клітини, тому що в процесі мейозу тричі відбувається перекомбінація генетичного матеріалу: за рахунок кросинговеру (профази 1), за рахунок випадкового, незалежного розходження гомологічних хромосом (анафаза 1) і за рахунок випадкового розбіжності хроматид (анафаза 2).
Питання 4. Зобразіть схематично яйцеклітину і сперматозоїд. У чому їх схожість і відмінності?
Яйцеклітина і сперматозоїд - дві клітини, без злиття яких неможливий процес розмноження тварин, вищих рослин і ряду більш примітивних живих істот. Такі різні, обидві клітини покликані поєднати генетичну інформацію батьківських організмів, щоб збільшити виживаність і поширення на планеті всього виду. Зливаючись, клітини стають причиною утворення зиготи, з якої потім розвивається живий організм.
Яйцеклітина - це репродуктивна клітина жіночої особини, яка в більшості випадків має гаплоїдний, тобто одинарний набір хромосом. У окремих організмів, наприклад у пшениці, в яйцеклітині присутній поліплоїдний або диплоїдний набір хромосом.
Яйцеклітина утворюється з гоноцитів в результаті оогенезу з статевої гонади або яєчника. Клітина оточена специфічної цитоплазматичної мембраною, яка є своєрідною «посадкової базою» для сперматозоїда. Вона повинна пропустити першого, найсильнішого носія спадкової інформації, і оперативно перекрити доступ в клітку іншим. Зовнішній вигляд яйцеклітини подібний до сонця, оточеному короною.
Крім вузькоспеціальною оболонки і гаплоидного ядра, деякі яйцеклітини містять певну кількість жовтка - поживної речовини або дейтоплазми. Його кількість і розподіл по яйцеклітині залежить від виду та рівня організації живого організму. Найбільший відсоток клітини жовток займає у птахів, більшості риб, плазунів і членистоногих. Менше жовтка міститься в клітинах амфібій і осетрових риб, ще менше - у молюсків і голкошкірих і повністю ця поживна маса відсутня у представників класу ссавців.
Синонімом до слова яйцеклітина у деяких видів організмів можуть стати терміни «ікра» або «яйце». При партеногенезе або безстатевому розмноженні яйцеклітина без стандартного процесу запліднення здатна дати життя новому організму.
Розміри сперматозоїда дуже малі. Одиничну клітку можна побачити лише в окуляр світлового або електронного мікроскопа. Це пов'язано з відсутністю в ній великих обсягів цитоплазми і значною кількістю спадкового матеріалу, який одноразово продукує андрогенний організм. У нижчих організмів замість сперматозоїда використовується термін «спермий».
Типовий сперматозоїд має голівку, в якій розташоване ядро - носій спадкової інформації, акросома і центриоль. Акросома покликана зруйнувати цілісність мембрани яйцеклітини, а центриоль відповідає за формування джгутика. За головкою слід шийка, середня частина і джгутик. З його допомогою сперматозоїд може рухатися. У рибки тетрадон і сумчастих знайдено два джгутики, у тритонів - своєрідний плавник, а у круглих черв'яків - ложноножки, як у амеби.
Відмінність яйцеклітини від сперматозоїда полягає в наступному:
Обидві клітини мають кардинально різну будову, викликане їх функціональним призначенням.
Розміри клітин різко відрізняється. Сперматозоїди - маленькі, найменші клітини живого організму. Яйцеклітина може бути видна неозброєним оком.
Питання 5. Які еволюційні переваги дає живим організмам статеве розмноження?
Величезна більшість тварин, особливо форм, що виникли порівняно недавно, розмножується статевим шляхом, т. Е. Шляхом злиття чоловічих і жіночих гамет. Теоретики розходяться в думках щодо причин такого переважання статевого процесу. Оскільки статеве розмноження вимагає відомих витрат, воно, очевидно, має давати якісь суттєві переваги. Для пояснення висувалися такі основні чинники:
1) еволюційну перевагу для популяцій, здатних змінюватися швидше за інших завдяки статевого розмноження;
2) еволюційну перевагу, пов'язане з тим, що такий спосіб розмноження полегшує видоутворення (виникнення нових видів);
3) те, що окремі батьківські особини можуть створювати різноманітність в своєму найближчому потомство, полегшуючи йому адаптацію до непередбачуваних змін середовища.
Питання 6. Поясніть, чому фраза «статеві клітини діляться мейозом» невірна.
Мейоз - це особливий тип диференціювання, спеціалізації клітин, що призводить до утворення статевих клітин. Статеві клітини - результат мейозу.
Гаметогенез або передзародковий розвиток - процес дозрівання статевих клітин, або гамет. Гаметогенез не слід плутати з мейозом.
Сутність цих процесів абсолютно різна: формування спеціалізованих статевих клітин і специфічний варіант поділу клітин зі зменшенням числа хромосом.
При утворенні гамет, тобто статевих клітин - сперматозоїдів і яйцеклітин - відбувається розподіл клітини, зване мейозом. Вихідна клітина має диплоїдний набір хромосом, які потім подвоюються. Але, якщо при мітозі в кожній хромосомі хроматиди просто розходяться, то при мейозі хромосома (що складається з двох хроматид) тісно переплітається своїми частинами з іншого, гомологичной їй хромосомою (також складається з двох хроматид), і відбувається кросинговер - обмін гомологічними ділянками хромосом. Потім вже нові хромосоми з перемішані «маминими» і «батьковим» генами розходяться і утворюються клітини з диплоїдним набором хромосом, але склад цих хромосом вже відрізняється від вихідного, в них сталася рекомбінація. Завершується перший розподіл мейозу, і другий розподіл мейозу відбувається без синтезу ДНК, тому при цьому розподілі кількість ДНК зменшується вдвічі. З вихідних клітин з диплоїдним набором хромосом виникають гамети з гаплоїдний набором. З однієї диплоїдної клітини утворюються чотири гаплоїдних клітини.