Тема. РОЗМНОЖЕННЯ ОРГАНІЗМІВ

УРОК 3. БУДОВА Й УТВОРЕННЯ СТАТЕВИХ КЛІТИН


Цілі уроку: ознайомити учнів з особливостями будови й утворення статевих клітин та їх значенням для живих організмів, докладно розглянути стадії мейозу, розвивати вміння аналізу й синтезу інформації, виховувати позитивне ставлення до природи та культуру спілкування.

Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації зі схемами гаметогенезу та мейозу й зображень статевих клітин різних організмів.

Базові поняття й терміни: сперматозоїд, головка, шийка, хвіст, акросома, гаметогенез, сперматогенез, сім’яники, яйцеклітина, овогенез, яєчник, мейоз.



ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Чим відрізняються між собою нестатеве і статеве розмноження?

2. Які характерні ознаки статевого розмноження?

3. Які приклади статевого розмноження можна навести у тварин?

4. Які приклади статевого розмноження можна навести в рослин?

5. Які переваги має статеве розмноження?

6. Які недоліки має статеве розмноження?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Чоловічі статеві клітини хребетних — сперматозоїди — зазвичай дуже малі й рухливі. Типові сперматозоїди мають головку, шийку і хвіст. Головка майже цілком складається з ядра, вкритого тонким шаром цитоплазми. Спереду на головці є гострий твердий горбик (акросома), який сприяє проникненню сперматозоїда в яйцеклітину. До складу шийки входить цитоплазма, в якій є центріоль (складова частина клітинного центру), мітохондрії та АТФ як джерело енергії для забезпечення руху сперматозоїда. Хвіст сперматозоїда складається з тонких волокон, вкритих цитоплазматичним циліндром, — це орган руху. Загальна довжина сперматозоона у ссавців і людини становить 5 060 мкм. Кількість сперма­тозоїдів дуже велика (у ссавців їх упродовж життя дозріває сотні мільйонів).

Жіночі статеві клітини хребетних (яйцеклітини) нерухливі та, як правило, більші від сперматозоїдів. Зазвичай вони мають кулясту або овальну форму й різну будову оболонок. Характерною рисою яйцеклітини є наявність у ній запасних поживних речовин у виді жовтка, необхідних для розвитку нового організму, наявність особливого поверхневого, чи кортикального (cortex — кора), шару цитоплазми і спеціальних оболонок, що вкривають яйцеклітину. Яйцеклітина може мати до трьох оболонок. Розрізняють первинну, вторинну і третинну оболонки. Функції оболонок яйцеклітин багатогранні. У яйцеклітин, що знаходяться на стадії росту, вони відіграють роль мембрани, через яку здійснюється обмін речовин. Оболонки яйцеклітин у багатьох тварин перешкоджають поліспермії під час запліднення, беруть участь у диханні й харчуванні зародка, у постачанні його солями Кальцію, захищають зародок від несприятливого впливу зовнішнього середовища.

Яйцеклітина, в основному, має округлу форму, і величина її залежить від кількості жовтка в цитоплазмі. У тварин, зародок яких живиться за рахунок материнського організму, яйцеклітини мають невеликі розміри. У ссавців розміри яйцеклітин порівняно невеликі й становлять 100-200 мкм у діаметрі. В інших хребетних (риб, амфібій, плазунів, птахів) яйцеклітини великі, адже в їхній цитоплазмі міститься велика кількість поживних речовин. У птахів, наприклад, яйцеклітиною є та частина яйця, яку зазвичай називають жовтком. Діаметр яйцеклітини курки становить 3-3,5 см, а страуса — 10-11 см. Ці яйцеклітини вкриті кількома оболонками складної будови, які забезпечують нормальний розвиток зародка. Яйцеклітин утворюється значно менше, ніж сперматозоїдів. Наприклад, у жінки упродовж життя дозріває лише близько 400 яйцеклітин.

В основі утворення статевих клітин лежить процес мейозу. Характерним для нього є зменшення числа хромосом і кількості ДНК вдвічі. Це досягається за рахунок двох послідовних поділів з одноразовим подвоєнням числа хромосом. У кожному з поділів клітин є профаза, метафаза, анафаза й телофаза. Найважливіші процеси відбуваються в профазі першого поділу, який має найбільшу тривалість. На початку профази кожна хромосома складається з двох спіралізованих хроматид, сполучених між собою в місці центромери. Згодом гомологічні хромосоми наближаються одна до одної та кон’югуюгь між собою. Вони тісно прилягають одна до одної по всій довжині й обвиваються та перехрещуються. При цьому утворюються перехрести й може відбуватися обмін ділянками між хромосомами. Це явище має велике біологічне значення, оскільки забезпечує рекомбінацію генетичної інформації в майбутніх гамет.

Унаслідок кон’югації в клітині утворюються тетради — комплекси з чотирьох хроматид. Число тетрад дорівнює гаплоїдному набору хромосом. Потім настає метафаза першого поділу мейозу, коли тетради розміщуються в площині екватора. Під час анафази кожна тетрада ділиться навпіл і до полюсів відходять цілі хромосоми, які мають по дві хроматиди. У телофазу під час поділу цитоплазми між двома дочірніми клітинами в кожну з них потрапляє по одній із кожної пари гомологічних хромосом. Отже, внаслідок першого по­ділу утворюються дві клітини, число хромосом яких зменшене вдвічі, але кожна з них містить подвійну кількість ДНК (тобто хромосоми двохроматидні). Інтерфаза після першого поділу дуже коротка, синтез ДНК в цю інтерфазу не відбувається, і майже відразу настає другий мейотичний поділ. У результаті в кінці мейозу утворюються чотири клітини з половинним (гаплоїдним) набором хромосом.

Значення мейозу полягає в підтриманні сталості числа хромосом в усіх поколіннях організмів, які розмножуються статевим шляхом. Якби не було мейозу, то гамети містили б диплоїдний набір хромосом, а в зиготі кожного наступного покоління число хромосом збільшувалося б удвічі. Крім того, під час мейозу відбувається перекомбінування генетичного матеріалу між утворюваними гаметами. У результаті в наступному поколінні організмів виникає велика різноманітність комбінацій спадкових ознак.

Процес утворення статевих клітин називають гаметогенезом. Гамети утворюються у статевих залозах або спеціалізованих клітинах. У тварин це сім’яники та яєчники. Гаметогенез відбувається послідовно у трьох зонах і закінчується дозріванням гамет. Розрізняють сперматогенез (процес утворення чоловічих статевих клітин) та овогенез (процес утворення жіночих статевих клітин).

Заповнення таблиці



Стадії гаметогенезу тварин


Зона
Сперматогенез
Овогенез

Розмноження
У сперматогенній тканині в результаті мітозу утворюються численні клітини — сперматогонії (2n)
В оогенній тканині формується велика кількість клітин — оогоній (2n)

Росту
Сперматогонії трохи збільшуються в розмірах, і з кожної клітини розвивається сперматоцит І порядку, здатний до редукційного поділу
Переходячи в зону росту, оогонії починають інтенсивно збільшуватися в розмірах та накопичують поживні речовини у вигляді зерен жовтка. Вони перетворюються на ооцити І порядку

Дозрівання
У процесі першого поділу мейозу утворюються два сперматоцити II порядку, а потім у другому поділі чотири гамети — сперматиди (n). Усі чотири клітини, однакові за розміром, дозрівають і утворюють чотири сперматозоїди
Ооцит І порядку ділиться мейозом нерівномірно. Після першого поділу утвориться одна велика клітина — ооцит II порядку, в яку переходять усі поживні речовини, й одна дрібна клітина — первинне полярне або напрямне тільце, де є лише ядро й відсутня цитоплазма. Після другого поділу мейозу з ооцита II порядку утвориться знову одна велика клітина — яйцеклітина й одне вторинне напрямне тільце. 3 первинного напрямного тільця утворяться два дрібні вторинні напрямні тільця. Таким чином, під час оогенезу з кожної вихідної клітини утвориться одна велика яйцеклітина (n) і три напрямних тільця (n), що гинуть. Напрямні тільця служать тільки для рівно­мірного розподілу хромосом під час мейозу





IV. Лабораторна робота

Тема. Будова статевих клітин

Мета: на прикладі сперматозоїдів та яйцеклітин хребетних докладно розглянути особливості будови статевих клітин.

Обладнання й матеріали: мікроскопи, постійні мікропрепарати або фотографії сперматозоїдів і яйцеклітин хребетних тварин, підручник, робочий зошит.

Хід роботи

1. Розгляньте під мікроскопом постійний препарат сперматозоїдів (за відсутності препаратів розгляньте рисунок або фотографію сперматозоїдів).

2. У робочому зошиті намалюйте схему будови сперматозоїда й позначте його основні частини.

3. Розгляньте під мікроскопом постійний препарат яйцеклітини (за відсутності препаратів розгляньте рисунок або фотографію яйцеклітини).

4. У робочому зошиті намалюйте схему будови яйцеклітини й позначте її основні частини.

5. Зробіть висновок, у якому вкажіть, чим обумовлені відмінності в будові чоловічих і жіночих статевих клітин.

V. Домашнє завдання