Мал. 20. Схема першого мейотичного поділу:

/ — інтерфаза; 2, З — профаза; 4, 5 — метафаза; 6 — анафаза;

7— телофаза; Я — дві дочірні клітини

У зигонемі відбувається кон’югація гомологічних хромосом, кож­на з них містить дві хроматиди. Гомологічні хромосоми зближують­ся і утворюють біваленти або тетради (за кількістю хроматид).

На третій стадії — пахінемі — може відбуватися кросинговер — обмін ділянками між хроматидами гомологічних хромосом. Цей про­цес є дуже важливим і лежить в основі комбінативної мінливості.

На четвертій стадії — диплонемі — гомологічні хромосоми від­штовхуються, але в ділянках перехресту — хіазмах — ще зв’язані між собою. Розміщення хіазм у різних хромосомах і в різних видів різне.

Наступна стадія — діакінез, під час якої триває розходження го­мологічних хромосом, їх спіралізація та укорочення. Руйнується ядерна мембрана і утворюється веретено поділу (мал. 20, 2, 3).

У метафазі першого мейотичного поділу біваленти прикріплю­ються до ниток веретена (мал. 20, 4, 5).

В анафазі веретено поділу розтягує гомологічні хромосоми (мал. 20, 6).

У телофазі хромосоми на полюсах клітини деспіралізуються, навколо них утворюється ядерна оболонка. В цитокінезі материнсь­ка клітина ділиться на дві дочірні, які несуть гаплоїдний набір хро­мосом (п2С) (мал. 20, 7, 8).

Після редукційного поділу відбувається екваційний поділ, під час якого клітини проходять 4 стадії: профазу, метафазу, анафазу, телофазу (мал. 21).

Мал. 21. Схема другого мейотичного поділу:

9— профаза II; 10— метафаза II; 11 — анафаза II; 12 — телофаза і цитокінез II

У профазі II центріолі подвоюються. Формується веретено поді­лу. Руйнується ядерна оболонка (мал. 21, 9).

У метафазі II хроматиди з’єднані центромерами, розміщуються в екваторіальній площині і до них прикріплюються нитки веретена поділу (мал. 21, 10).

В анафазі //центромери діляться, нитки веретена поділу відтягу­ють хроматиди до полюсів (мал. 21, 11).

У телофазі II хромосоми деспіралізуються, навколо них фор­мується ядерна оболонка, відбувається цитокінез (утворення з однієї клітини двох дочірніх клітин з гаплоїдним набором хромосом). У результаті двох мейотичних поділів з однієї материнської клітини утворюються чотири дочірні гаплоїдні клітини (мал. 21, 13). Унаслі­док мейозу формуються гамети. Генетичний матеріал рівномірно розподіляється між дочірніми клітинами.

Значення мейозу:

• забезпечення гаплоїдного набору хромосом у гаметах;

• підтримання видової сталості кількості хромосом;

• завдяки випадковому розходженню материнських і батьківсь­ких хромосом створюється генетична різноманітність гамет, що сприяє комбінативній мінливості;

• унаслідок кросинговеру відбувається рекомбінація генів, що є однією з причин комбінативної мінливості.

Розлади мейозу є причиною генеративних мутацій і хромосом­них захворювань. Генеративні мутації виникають внаслідок пору­шення розходження хромосом під час І або II мейотичного по­ділу.

Причини, що можуть зумовити неправильне розходження хро­мосом у мейозі:

• йонізуюче випромінювання;

• рентгенівське випромінювання;

• хімічні мутагени;

• вірусні інфекції.

У матерів віком понад 40 років зростає ймовірність народження дітей з аномаліями.

ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1. Засвоїти форми розмноження та їх значення.

2. Розглянути зони сперматогенезу.

3. Розглянути зони овогенезу.

4. Засвоїти особливості мейозу, його відмінність від мітотичного поділу.

Хід заняття

Завдання 1. На таблицях розглянути різні форми нестатевого, веге­тативного і статевого розмноження. Встановити відмінність у пере­дачі спадкової інформації в процесі статевого, нестатевого і вегета­тивного розмноження.

Завдання 2. Розглянути зони сперматогенезу на прикладі мікро- препарату сім’яників щура.

На таблиці-схемі сперматогенезу розглянути процеси, які відбу­ваються в кожній зоні.

Звернути увагу на набір хромосом у клітинах кожної зони.

Розглянути мікропрепарати сперматозоїдів ссавців.

Замалювати в робочі зошити схему сперматогенезу та будову сперматозоїда.

Завдання 3. Розглянути зони овогенезу на прикладі мікропрепа- рату яєчника кішки. На таблиці-схемі овогенезу розглянути проце­си, які відбуваються в зонах розмноження, росту і дозрівання, за­своїти, які клітини утворюються в кожній зоні і який набір хромо­сом містять.

Замалювати в робочі зошити схему овогенезу та будову яйцеклі­тини.

Завдання 4. Засвоїти особливості мейозу, його відмінність від мітотичного поділу. На таблицях редукційного й екваційного поділів вивчити зміни хромосом у кожній фазі. Звернути увагу на профазу першого мейотичного поділу, на виникнення кросинговеру, а також на зміни хромосом в анафазі першого та другого мейотичного поділів.

Заповнити таблицю.

№ пор	Запитання для характеристики	Мітоз	Мейоз
			1	2
1	Який набір хромосом має материнська клітина?
2	Чи відбувається подвоєння ДНК?
3	Чи спостерігаються кон’югація і кросин­говер?

№ пор	Запитання для характеристики	Мітоз	Мейоз
			1	2
4	Чи мають місце такі процеси: а) розходження центріолей; б) утворення ахроматинового веретена; в) розходження хромосом до полюсів; г) розміщення хромосом в екваторіальній площині?
5	Чи відбувається поділ цитоплазми?
6	Скільки клітин утворюється в результаті поділу?
7	Який набір хромосом у новоутворених клітинах?

Запитання і завдання для самостійного опрацювання та самоконтролю

1. Заповнити таблицю.

№ пор	Запитання для характеристики	Овогенез	Сперма­ тогенез
1	Процеси в клітинах статевих залоз: а) у зоні розмноження; б) у зоні росту; в) у зоні дозрівання; г) у зоні формування
2	Розподіл цитоплазми в період дозрівання
3	Біологічне значення розподілу цитоплазми в період дозрівання
4	Кількість гамет, що утворюються з однієї вихідної клітини
	Особливості обміну речовин у гаметах

2. Якщо диплоїдний набір хромосом у тварини дорівнює 10, то скільки хромосом буде:

а) у сперматогонія;

б) у клітинах анафази першого мейотичного поділу;

в) у клітинах анафази другого мейотичного поділу;

г) у первинного полоцита;

д) у вторинного полоцита?

3. Який механізм підтримує стале число хромосом у багатьох поко­ліннях одного виду?

4. Проаналізуйте процеси гаметогенезу і дайте відповідь, скільки га­мет можуть утворити 8000 первинних клітин у чоловіка і жінки?

5. В якій фазі мейозу відбувається кон’югація хромосом?

6. Яким буде співвідношення хромосом і ДНК на стадії метафази:

а) мітозу;

б) першого мейотичного поділу?

7. Укажіть співвідношення кількості хромосом і ДНК:

а) у телофазі мітозу;

б) у телофазі другого мейотичного поділу.

8. Відомо, що в період росту і дозрівання є клітини, які живлять яйцеклітину. Як називаються ці клітини і яку структуру вони утворюють?

ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК УНАСЛІДОК МОНОГІБРИДНОГО ТА ДИГІБРИДНОГО СХРЕЩУВАННЯ

Мста. Засвоїти закономірності успадкування ознак унаслідок моно- га дигібридного схрещування. Ознайомитися зі значенням аналізу­ючого схрещування, з пенетрантністю та експресивністю генів.

Забезпечення заняття: таблиці моногібридного, дигібридного та аналізуючого схрещувань. Тексти задач.

Студент повинен знати:

1. Закони спадковості Г. Мен­деля.

2. Комплекси хромосом у со­матичних і статевих клітинах.

3. Алельні гени, їх значення у ви­значенні зиготності організмів.

4. Поняття “генотип”, “фено­тип”.

5. Значення аналізуючого схре­щування для виявлення гомо- і гетерозиготності організмів.

6. Пенетрантність і експресив­ність гена.

Зміст заняття вміти:

1. Складати схеми успадкування ознак для моногібридного та дигіб­ридного схрещування.

2. Визначати генотипи батьківсь­ких форм за фенотипом нащадків, і навпаки.

3. Визначати ймовірність прояву ознак у нащадків з урахуванням відсотка (%) пенетрантності.

4. Застосовувати закони спадко­вості Менделя для встановлення типу успадкування захворювань людини.

Спадковість і мінливість — це властивості, притаманні всім живим організмам. Спадковість — це властивість організмів зберігати і пе­редавати генетичну інформацію нащадкам, яка реалізується в про­цесі їх індивідуального розвитку. Мінливість — це властивість ор-

Мал. 22. Схема моногібридного схрещування

ганізмів, споріднених за походженням, змінюватися, набувати нових ознак.

Генетична інформація передається з покоління в покоління че­рез гамети організмів, які розмножуються статево. У гаметах спадко­ва інформація міститься в гаплоїдному наборі хромосом. Під час статевого розмноження геноми обох батьківських форм об’єднуються і формується генотип нового організму. Генотип — це сукупність генів, які визначають розвиток ознак організму. Фенотип — це су­купність усіх ознак і властивостей організму, які є результатом взає­модії генотипу та умов навколишнього середовища.

Закономірності успадкування ознак встановив Г. Мендель. Він визначив одиниці спадковості — спадкові фактори, для яких ха­рактерні дискретність, стабільність та специфічність. Спадкові фактори, які визначають ознаки організму — це не що інше, як алельні гени, що містяться в однакових локусах гомологічних хро­мосом.

Г. Мендель використовував у своїх дослідженнях гібридологіч­ний метод, проводив їх на рослині гороху. Для схрещування відби­рав сорти, які різнилися альтернативними ознаками (білий і пур­пурний колір квітки, жовтий і зелений колір насіння, гладенька і зморшкувата поверхня насіння, високе і низьке стебло).

Схрещування, в якому батьківські форми аналізуються за однією парою альтернативних ознак, називається моногібридним, за двома — дигібридним, за багатьма — полігібридним. На відміну від попередни­ків Г. Мендель у дослідах виділяв одну—дві ознаки і простежував їх прояв у багатьох поколіннях. Так було встановлено закономірності успадкування ознак.

Організм, який несе два домінантні або два рецесивні алелі, нази­вається гомозиготним. Організм, який несе один домінантний алель, а другий — рецесивний, називається гетерозиготним. Гомозиготні організми за всіма алелями утворюють чисті лінії. Свої дослідження Г. Мендель розпочав з аналізу гібридів моногібридного схрещування двох сортів гороху, які різнилися кольором квітки (мал. 22).

У результаті схрещування всі гібриди першого покоління (І*) мали пурпуровий колір квітки. У фенотипі гібридів проявився домі­нантний алельний ген. Одноманітність гібридів першого покоління називається законом домінування — перший закон Менделя. Унаслідок схрещування гомозиготних організмів, які різняться альтернативними ознаками, всі гібриди будуть одноманітними, тобто в них проявиться домінантний ген.

У схемах прийнято такі позначення:

• батьківські форми;

• символ материнського організму;

• символ батьківського організму;

• схрещування;

• покоління (цифровий індекс біля букви Р оз­начає порядковий номер гібридного покоління);

• гамети;

• ген пурпурового кольору квітки;

• ген білого кольору квітки.

У разі схрещування гібридів першого покоління між собою або під час самозапилення у гібридів другого покоління (Р₂) проявляться ознаки обох батьківських форм (пурпуровий і білий колір квіток гороху) (мал. 22). Кількість рослин з пурпуровим кольором буде втричі більшою за кількість рослин з білим кольором квітки. Отже, рецесивна ознака білого кольору квітки в першому поколінні Р₁ не зникла, а перебувала в прихованому стані. Проявилася вона лише у гомозиготних особин другого покоління Р₂. Відбулося розщеплення ознак у співвідношенні 1:2:1 за генотипом і 3:1 за фенотипом. Яви­ще розщеплення ознак — це другий закон Менделя.

Унаслідок схрещування гомозиготних батьківських форм у гібридів другого покоління відбувається розщеплення ознак у співвідношенні 3:1 за фенотипом і 1:2:1 за генотипом.

У гетерозиготних організмів 50 % гамет несе домінантний ген, а 50 % гамет — рецесивний ген. У гібридів може бути чотири варіанти поєднання гамет. У 3/4 особин проявляється домінантний ген (АА, 2Аа), а в 1/4 — рецесивний ген (аа). Кількість гомозиготних особин з домінантними алелями (АА) — 1/4, гетерозиготних (Аа) — 2/4 і гомозиготних особин з рецесивними генами — 1/4.

Аналізуюче схрещування проводять для встановлення гомо- чи ге­терозиготності організмів з домінантною ознакою. Цей організм

Мал. 23. Схема схрещування гетерозиготи з рецесивною гомозиготою