До нерегулярним типамстатевого розмноження можна віднести:

• партеногенетичне,
• гіногенетичне,
• андрогенетичне

розмноження тварин та рослин.

Партеногенез - це розвиток зародка з незаплідненої яйцеклітини. Явище природного партеногенезу властиво нижчим ракоподібним, коловраткам, перетинчастокрилим (бджолам, осам) та ін. Відомий він також у птахів (індички). Партеногенез можна стимулювати штучно, викликаючи активацію незапліднених яєць шляхом дії різними агентами. Розрізняють партеногенез:

• соматичний, або диплоїдний,
• генеративний, або гаплоїдний.

При соматичномупартеногенез яйцеклітина не зазнає редукційного поділу або якщо і зазнає, то два гаплоїдних ядра, зливаючись разом, відновлюють диплоїдний набір хромосом (автокаріогамія); таким чином, у клітинах тканин зародка зберігається диплоїдний набір хромосом. При генеративномуПартеногенез зародок розвивається з гаплоїдної яйцеклітини. Наприклад, у медоносної бджоли (Apis mellifera) трутні розвиваються з незапліднених гаплоїдних яєць шляхом партеногенезу.

Гіногенез . Дуже схоже на партеногенез гіногенетичне розмноження. На відміну від партеногенезу при гіногенезі беруть участь сперматозоїди як стимулятори розвитку яйцеклітини(псевдогамія), але запліднення (каріогамії) у цьому випадку не відбувається; розвиток зародка здійснюється виключно за рахунок жіночого ядра. Гіногенез виявлений у круглих черв'яків, живородної рибки Molliensia formosa, у срібного карася (Platypoecilus) і в деяких рослин – жовтця (Ranunculus auricomus), мятлика (рід Роа pratensis) та ін. Гіногенетичний розвиток можна викликати штучноякщо перед заплідненням сперму або пилок опромінити рентгеновими променями, обробити хімічними речовинами або піддати дії високої температури. При цьому руйнується ядро ​​чоловічої гамети і втрачається здатність до каріогамії, але зберігається здатність до активації яйця.

Явище гіногенетичного розмноження має велике значення для вивчення спадковості, так як при цьому потомство отримує спадкову інформацію тільки від матері. Таким чином, при безстатевому розмноженні, партеногенезі та гіногенезі потомство має бути подібним лише з материнським організмом.

Андрогенез . Прямою протилежністю гіногенезу є андрогенезу. При андрогенезі розвиток яйця здійснюється лише за рахунок чоловічих ядер та материнської цитоплазми. Андрогенез може мати місце у тих випадках, коли материнське ядро ​​чомусь гине до моменту запліднення. Якщо в яйцеклітину потрапляє один сперматозоїд, то зародок, що розвивається, з гаплоїдним набором хромосом виявляється нежиттєздатним або маложиттєздатним. Життєздатністьандрогенний зигот нормалізується, якщо відновлюється диплоїдний набір хромосом.

Міністерство охорони здоров'я Республіки Білорусь

УО «Гомельський державний медичний університет»

Кафедра медичної біології та генетики

Обговорено на засіданні кафедри

Протокол № ____ від «___»_________________20___ року

ЛЕКЦІЯ №4

з медичної біології та генетики

для студентів 1 курсу

лікувального, медико-профілактичного та медико-діагностичного

факультетів

Тема:«Розмноження та її цитологічні основи».

Час – 90 хв.

Навчальні та виховні цілі:

1. Знати еволюцію форм розмноження організмів, сутність безстатевого та статевого розмноження.

2. Виділити особливості статевого розмноження у ссавців.

3. Ознайомити із біологічною сутністю нерегулярних типів статевого розмноження.

ЛІТЕРАТУРА:

1. – біологія. Курс лекцій для студентів мед. ВНЗ. – Вітебськ, 2000 с. 70-84.

2. Біологія / За ред.В.М. Яригіна / 1-я книга - М.: Вш, 1997. - с. 202-220.

3. О.-Я. Л., Л.А. Храмцова. Практикум з мед.біології. - Вид. «Білий Вітер», 2000 – с. 33-38.

4. Заєць Р.Г., Рачковська І.В. Основи загальної та медичної генетики. Мн.: ВШ, 1998. – с.29-31.

МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

1. Мультимедійна презентація.

РОЗРАХУНОК НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ

Розмноження - здатність організмів до самовідтворення. Властивості організмів робити потомство. Це є умовою існування виду, основу якого - передача генетичного матеріалу.

Існує два основних типи розмноження: безстатеве та статеве.

Безстатеве розмноження - бере участь одна особина; утворюються особини генетично ідентичні вихідній батьківській особині; статеві клітини не утворюються; немає генетичної різноманітності. Безстатеве розмноження посилює роль стабілізуючої функції природного відбору, забезпечує збереження пристосованості в умовах, що змінюються.

Зустрічається два види безстатевого розмноження: вегетативне та спороутворення. Приватним випадком є ​​поліембріон у хребетних - безстатеве розмноження на ранніх стадіях ембріонального розвитку. Вперше описано І. Мечниковим на прикладі розщеплення бластул у медузи та розвиток кожного агрегату клітин цілого організму. У людини прикладом поліембріонії є розвиток двійні однояйцевих одностатевих близнюків.

Розмноження на організмовому рівні

Безстатеве

Еволюційно статевому розмноженню передував статевий процес – кон'югація. Кон'югація забезпечує обмін генетичної інформації без збільшення кількості особин. Зустрічається у найпростіших еукаріотів, водоростей та бактерій.

Статеве розмноження - виникнення та розвиток потомства із заплідненої яйцеклітини – зиготи. У ході історичного розвитку статеве розмноження організмів стало домінуючим у рослинному та тваринному світі. Воно має ряд переваг:

1. Високий коефіцієнт розмноження. Велика кількість зародків нових особин.

2. Повне оновлення генетичного матеріалу. Джерело спадкової мінливості. Успіх у боротьбі за існування.

3. Великі адаптивні можливості дочірніх особин.

Статеве розмноження характеризується такими особливостями:

1. Беруть участь дві особи.

2. Джерелом утворення нових організмів служать спеціальні клітини - гамети, що володіють статевим диференціюванням.

3. Для утворення нового організму необхідне злиття двох статевих клітин. Достатньо 1 клітини кожного з батьків.

4. Розподіл – мейоз, що забезпечує еволюційні перспективи.

При статевому розмноженні розвиток організмів походить із зигот, що виникають при злитті статевих клітин. Порушення нормального статевого процесу чи наявність нерегулярних типів статевого розмноження (партеногенезу, андрогенезу, гіногенезу) у життєвому циклі змінюють характер спадкування.

Вперше дані про успадкування при партеногенезі у яструбінок (Hieracium)були отримані Г. Менделем. Він зазначав, що у Hieraciumспостерігається протилежне тому, що виявлялося у гороху: у першому поколінні не було одноманітності, а F 2 не відбувалося розщеплення. Мендель не зміг пояснити цих явищ, оскільки не знав, що у роді Hieraciumпоширена апогамія (партеногенез).

У природі багато видів розмножуються партеногенетично – нижчі ракоподібні, бджоли, ящірки, деякі риби; серед рослин - малина, манжетки, перстачі, яструбінки та ін.

При амейотичному партеногенезі, що протікає без мейозу, всі нащадки, що розвиваються з диплоїдної клітини - гомо-або гетерозиготної - виявляються однаковими, такими ж, як мати, розщеплення у потомстві не відбувається.

Якщо партеногенетичний розвиток здійснюється після мейозу ( гаплоїдний партеногенез), то гетерозиготний материнський організм може утворити два сорти гамет (А та а) з рівною ймовірністю і розщеплення залежить від співвідношення гаплоїдних особин, що вижили, з різним генотипом.

У видів з гапло-диплоїдним визначенням статі(Бджоли, оси, наїзники, мурахи та ін.) самки розвиваються із запліднених, а більшість самців - із незапліднених яєць, причому гаплоїдність зберігається лише у клітинах зародкового шляху, у соматичних клітинах число хромосом вдруге подвоюється.

Співвідношення статей при партеногенетичному розвитку зазвичай відрізняється від співвідношення 1:1 – у потомстві, як правило, переважають самки. Це пов'язано, мабуть, з більшою загибеллю незапліднених яєць гаплоїдів, з яких розвиваються самці.

Так, у бджіл у сім'ї кількість самок (робочих бджіл) у сотні разів більша, ніж самців-трутнів. Це спричиняє порушення нормального розщеплення.

Наприклад, при схрещуванні гомозиготною коричневоокою (домінантною ознакою) самки (генотип АА) з рецесивним білооким самцем (аа) * у F 1 з'являються коричневоокі самки (Аа) і самці (АА) * . У F 2 відбудеться розщеплення: усі самки виявляться коричневоокими - АА і аА, а партеногенетичні самці будуть двох типів - коричневоокі (АА)* та білоокі (аа)* у співвідношенні 1:1. Так як самок у потомстві в сотні разів більше, ніж самців, то в розщепленні переважатимуть коричневоокі особини, тобто спостерігається сильне відхилення від нормального розщеплення (3:1).

Статеве розмноження зустрічається переважно у вищих організмів. Воно забезпечує значну генетичну різноманітність і, отже, велику фенотипічну мінливість потомства; організми набувають великих еволюційних можливостей, виникає матеріал для природного відбору.

Крім статевого розмноження існує статевий процес. Суть його в тому, що обмін генетичною інформацією між особинами відбувається, але без збільшення числа особин. Формуванню гамет у багатоклітинних передує мейоз. Статевий процес полягає у поєднанні спадкового матеріалу від двох різних джерел (батьків).

При статевому розмноженні потомство генетично відрізняється від батьків, оскільки між батьками відбувається обмін генетичної інформацією.

Основою статевого розмноження є мейоз. Батьками є дві особини – чоловіча та жіноча, вони виробляють різні статеві клітини. У цьому вся проявляється статевої диморфізм, який відбиває відмінність завдань, виконуваних при статевому розмноженні чоловічим і жіночим організмами.

Статеве розмноження здійснюється через гамети - статеві клітини, що мають гаплоїдний набір хромосом і що виробляються в батьківських організмах. Злиття батьківських клітин призводить до утворення зиготи, з якої надалі утворюється нащадок. Статеві клітини утворюються в гонадах – статевих залозах (у яєчниках у самок та насінниках у самців).

Процес утворення статевих клітин називається гаметогенез (овогенез у самок і сперматогенез у самців).

Якщо чоловічі та жіночі гамети утворюються в організмі однієї особини, то її називають гермафродитною. Гермафродитизм буває істинний (особина має гонади обох статей) і хибний гермафродитизм (особина має статеві залози одного типу – чоловічого чи жіночого, а зовнішні статеві органи та вторинні статеві ознаки обох статей).

Партеногенез (невинне розмноження)

Види партеногенезу:

1.облігатний (обов'язковий) партеногенез. Зустрічається у популяціях, що складаються виключно з особин жіночої статі. При цьому ймовірність зустрічі різностатевих особин мінімальна

2.циклічний (сезонний) партеногенез (у попелиць, дафній, коловраток). Зустрічається у популяціях, які історично вимирали у великих кількостях у певний час року. У цих видів партеногенез поєднується із статевим розмноженням. При цьому в літній час існують лише самки, які відкладають два види яєць – великі та дрібні. З великих яєць партеногенетично з'являються самки, та якщо з дрібних – самці, які запліднюють яйця, що лежать взимку дно. З них з'являються виключно самки;

3. Факультативний (необов'язковий) партеногенез. Зустрічається у громадських комах (ос, бджіл, мурах). У популяції бджіл із запліднених яєць виходять самки (робочі бджоли та цариці), з незапліднених – самці (трутні).

Гіногенез (у костистих риб та деяких земноводних). Сперматозоїд проникає у яйцеклітину і лише стимулює її розвиток. Ядро сперматозоїда при цьому з ядром яйцеклітини не зливається і гине, а джерелом спадкового матеріалу для розвитку нащадка служить ДНК ядра яйцеклітини.

Андрогенез. У розвитку зародка бере участь чоловіче ядро, привнесене до яйцеклітини, а ядро ​​яйцеклітини при цьому гине. Яйцеклітина дає лише поживні речовини своєї цитоплазми.

Поліембріонія . Зигота (ембріон) ділиться на кілька частин безстатевим способом, кожна з яких розвивається у самостійний організм. Зустрічається у комах (наїзників), броненосців. У броненосців клітинний матеріал спочатку одного зародка на стадії бластули рівномірно розділяється між 4-8 зародками, кожен із яких надалі дає повноцінну особину.

У одноклітинних організмів виділяють дві форми статевого розмноження. копуляцію та кон'югацію .

При кон'югації (наприклад, інфузорій) спеціальні статеві клітини не утворюються. При цьому процесі не відбувається збільшення кількості особин, тому говорять про статевий процес, а не про статеве розмноження. Проте відбувається обмін (рекомбінація) спадковою інформацією, тому нащадки генетично від своїх батьків.

При копуляції (у найпростіших) відбуваються утворення статевих елементів та його попарне злиття. При цьому дві особини набувають статевих відмінностей і повністю зливаються, утворюючи зиготу. Відбуваються об'єднання та рекомбінація спадкового матеріалу, тому особини генетично відмінні від батьківських.

У тварин та рослин зустрічаються так звані нерегулярні типи статевого розмноження. Це насамперед апоміксис (від грецьк. «апо» – без, «міксис» – змішання), тобто. статеве розмноження без запліднення. Апоміксис протилежний амфіміксису («амфі» - розділений), тобто статевому розмноженню, що відбувається шляхом злиття різноякісних гамет. Синонім апоміксису - партеногенез, тобто незаймане розмноження від грец. «Партенос» - незаймана). Термін апоміксис частіше вживають щодо рослин, а партеногенез - щодо тварин.

Поряд з партеногенезом спостерігається і розвиток яйцеклітини, що активується сперматозоїдом, що не бере участь у заплідненні. Чоловічий пронуклеус гине, а організм розвивається завдяки жіночому пронуклеусу. Це явище називається гіногенезом, який зустрічається у гермафродитних круглих черв'яків та у деяких риб.

Протилежність гіногенезу – андрогенез – розвиток лише за рахунок чоловічого пронуклеуса у разі загибелі жіночого пронуклеуса. Гаплоїдний андрогенез трапляється дуже рідко. Розвиток андрогенних особин до дорослого стану спостерігали тільки у наїзника Habrobracon та у шовковичного шовкопряда.

У шовкового шовкопряда при заплідненні в яйцеклітину проникає кілька сперматозоїдів, але ядро ​​лише одного з них зливається з ядром яйцеклітини, інші гинуть. Якщо незапліднені яйцеклітини активувати температурним шоком, як описано вище, і опромінити рентгенівськими променями, то ядро ​​яйцеклітини загине. Якщо далі такі енуклейовані яйця запліднити, то два чоловічі пронуклеуси, що проникли в яйцеклітину, зливаються між собою. За рахунок диплоїдного ядра, що утворився, розвивається зигота. Як показав Б. JI. Астауров, такі андрогенетичні зиготи завжди перетворюються на самців, оскільки вони несуть дві однакові статеві хромосоми - ZZ. Отримання суто чоловічого потомства у шовкопряда економічно вигідно, оскільки самці продуктивніші за самок.