Развитие половых клеток. Мейоз. Оплодотворение.

Тема: Развитие половых клеток. Мейоз. Оплодотворение

Цель: познакомиться с процессом образования половых клеток, стадиями и значением мейоза; углубить знания о процессе оплодотворении.

Ход урока

Актуализация знаний

Вопросы:

1. Каким растениям присуще двойное оплодотворение?

2. Где происходит оплодотворение у млекопитающих?

Содержание урока

1. Развитие половых клеток

Процесс образования половых клеток – сперматозоидов и яйцеклеток называется гаметогенезом. В нем выделяют несколько стадий (рисунок 46 «Схема гаметогенеза» на странице 89 учебника).

Первая стадия – период размножения. В это время первичные половые клетки делятся митозом и их количество увеличивается. У самцов млекопитающих (в том числе и у человека) этот процесс идет с момента наступления половой зрелости до глубокой старости. А вот у самок млекопитающих, в том числе у женщин, первичные половые клетки делятся только в период внутриутробного развития плода и до наступления полового созревания сохраняются в покое.

Вторая стадия – период роста будущих гамет. Будущие сперматозоиды увеличиваются незначительно, ведь они очень малы, а вот будущие яйцеклетки увеличиваются во много раз.

Третья стадия формирования гамет – период созревания, или мейоз.

Мейоз – это особый вид деления клеток, при котором число хромосом в дочерних клетках уменьшается в два раза. Это необходимо для сохранения постоянства числа хромосом в клетках организма при половом размножении. Поясним на примере. В каждой клетке тела человека диплоидный набор хромосом (2n) равен 46. Новый человеческий организм возникает в момент слияния яйцеклетки и сперматозоида. Для того, чтобы в клетках будущего ребенка также было по 46 хромосом, необходимо, чтобы в яйцеклетке и сперматозоиде было по гаплоидному набору хромосом (1n), то есть по 23 хромосомы.

Мейоз представляет собой два последовательных деления: мейоз I (первое деление) и мейоз II (второе деление). Перед первым делением, как и перед митозом, происходит удвоение хромосом в результате редупликации ДНК. Каждое из этих делений состоит из тех же фаз, что и митоз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рисунок 47 «Схема митоза» на странице 90 учебника).

В профазу первого деления (профаза I) спирализованные хромосомы находят «свою пару», то есть гомологичную хромосому, и тесно с ней скручиваются. Этот процесс кратковременного соединения гомологичных хромосом получил название конъюгации. Во время конъюгации в гомологичных хромосомах могут происходить поперечные разрывы и хромосомы обмениваются одинаковыми участками. Это явление получило название перекреста хромосом.

После конъюгации гомологичные хромосомы расходятся, и наступает метафаза I, во время которой в экваториальной плоскости располагаются друг напротив друга гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид.

Затем во время анафазы I к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, а не половинки хромосом – хроматиды, как во время митоза.

Затем следует короткая телофаза I, и сразу вслед за ней начинается мейоз II, то есть второе деление мейоза, при котором делятся те две клетки, которые образовались при мейозе I.

В метафазу II по экваторам этих двух клеток располагается вдвое меньше хромосом, чем в метафазу I.

В анафазу II происходит расхождение к полюсам клеток дочерних хроматид, составлявших раньше единую хромосому.

В результате мейоза из одной диплоидной клетки (2n) образуется четыре гаплоидных клетки (1n).

Итак, сущность мейоза в том, что после одного удвоения хромосом происходят два последовательных деления клетки и каждая половая клетка получает только n хромосом. Кроме того, при перекресте во время конъюгации в гаметах возникают новые комбинации генов. У мужских особей все четыре гаплоидные клетки, образующиеся в результате мейоза, превращаются в сперматозоиды. При этом ядро будущего сперматозоида уменьшается, появляется жгутик, а митохондрии располагаются вокруг основания жгутика в шейке.

А вот при созревании яйцеклетки мейоз идет иначе: цитоплазма неравномерно распределяется между клетками, образующимися при мейозе. При этом только одна клетка из образовавшихся четырех получается полноценной и жизнеспособной, а три остальные дочерние клетки превращаются в так называемые направительные тельца.

Сперматозоидов в семенниках самцов созревает во много раз больше, чем яйцеклеток в яичниках самок. Например, у мужчины в течение всей жизни образуется 10¹⁰ сперматозоидов, тогда как у женщин – только 300-400 яйцеклеток.

2. Оплодотворение

Процесс слияния женской и мужской гамет получил название оплодотворения. У водных животных – рыб, амфибий – происходит выброс гамет в воду, где и происходит так называемое наружное оплодотворение.

У наземных животных наружного оплодотворения быть не может, и сперматозоиды должны попасть непосредственно в организм самки, где и происходит внутреннее оплодотворение; при этом число сперматозоидов должно быть достаточно велико, так как далеко не все они достигают яйцеклетки.

В результате оплодотворения гаплоидные ядра сперматозоида и яйцеклетки сливаются, и возникает одноклеточная стадия развития организма зигота. При этом восстанавливается диплоидный набор, характерный для соматических клеток, и зигота, делясь митозом, дает начало всем тканям и органам.

Для покрытосеменных растений характерно так называемое двойное оплодотворение. Его преимущество – в образовании питательной ткани (эндосперма), ускоряющей созревание семян.

Закрепление

Вопросы:

1. Из каких стадий состоит мейоз?

2. Сколько клеток из одной образуется при мейозе? Сколько в них хромосом?

3. Почему наружное оплодотворение требует большого числа сперматозоидов?

4. Что такое зигота?

5. Почему на суше невозможно наружное оплодотворение?

Обобщение

Вывод: Гаметы содержат гаплоидный (n) набор хромосом. Гаплоидный набор возникает при мейозе.

В процессе мейоза хромосомы удваиваются, а затем клетка два раза подряд делится, и в результате из одной диплоидной клетки возникает 4 гаплоидных.

Оплодотворенная клетка – зигота. Оплодотворение может быть наружным (вне организма) и внутренним (в организме самки).

У покрытосеменных растений двойное оплодотворение.

Домашнее задание

1. Параграф 3.2. на страницах 88-92 учебника, параграф 3.3. на страницах 92-93 учебника.

2. Вопросы 4-5 на странице 92 учебника, вопросы 1-3 на странице 93 учебника.

3. Словарь: период размножения, период роста, период созревания, мейоз, мейоз I, мейоз II, конъюгация, направительные тельца; оплодотворение, зигота, наружное оплодотворение, внутреннее оплодотворение, двойное оплодотворение у покрытосеменных, эндосперм.

2