Генетика з основами селекції - М.П.Мигун - 2008

РОЗДІЛ II. Матеріальні основи та молекулярні механізми спадковості

2.3. Безстатеве та статеве розмноження та їх цитологічна основа

В основі всіх видів розмноження одноклітинних і багатоклітинних

організмів лежить один універсальний процес — поділ клітин. Живій природі властиве безстатеве і статеве розмноження, деякі організми мають два способи розмноження.

Безстатеве розмноження - новий організм виникає із однієї або

декількох клітин (спори, вегетивне). За таких умов всі нащадки в генетичному плані схожі між собою і материнською формою. Це поділ соматичних клітин, у живій природі в основному здійснюється за рахунок мітозу.

Мітоз - непрямий або зрівняльний поділ соматичних клітин, де кількість хромосом в дочірніх клітинах залишається такою, якою вона була і в материнській клітині. Це найбільш поширений спосіб поділу тваринних і рослинних клітин. Як відхилення від нормального мітозу іноді відбувається ендомітоз (хромосоми подвоюються, але не розходяться і утворюються поліплоїдні клітини). Також деякі спеціалізовані клітини поділяються амітозом. Це прямий поділ, де клітина поділяється на дві половинки, кожна з яких виконує функцію дочірньої клітини. Амітоз є також поділом прокаріотичних клітин.

Генетичний зміст мітозу полягає у рівномірному розподілі спадкової інформації між знов утвореними клітинами. Задача переходу генетичної інформації вирішується тим, що кожна хромосома в процесі ауторепродукцїї подвоюється та дає дві ідентичні хроматиди. В процесі мітозу хроматиди відходять до дочірніх клітин і таким чином відбувається передача ідентичних спадкових факторів (Мал. 2.1)

Малюнок 2.1

Схема мітозу в гіпотетичній клітині з двома парами гомологічних хромосом

Характерною властивістю мітотичного поділу клітин є те, що вихідна клітина, після поділу, утворює дві дочірні клітини, в яких генотипи повністю ідентичні, тому сукупність усіх клітин характеризується повною ідентичністю їхніх генотипів.

Статеве розмноження - новий організм виникає із зиготи при злитті двох гаплоїдних клітин (гамет). Нащадки хоч і схожі між собою, однак генетично неідентичні і мають великий спектр мінливості. Мінливість виникає уже при утворенні гамет - статевих клітин. При утворенні статевих клітин відбувається особливий спосіб поділу клітин - мейоз, внаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвоє. Крім зменшення кількості хромосом вдвічі в процесі мейозу відбувається дуже важливе явище - обмін ділянками між гомологічними хромосомами (кросинговер) та виникає один із видів спадкової мінливості — комбінаційна (Мал. 2.2).

Малюнок 2.2

Схема мейозу в гіпотетичній генеративній клітині з двома парами хромосом

Генетичне значення мейотичного поділу зводиться до таких основних моментів:

1. Мейоз утворює хромосоми нового генетичного складу завдяки кросинговеру.

2. Мейоз забезпечує генетичну різнорідність гамет завдяки випадковій перекомбінації материнських і батьківських хромосом.

3. Мейоз є механізмом, що підтримує сталу видову кількість хромосом.

Характерною особливістю мейотичного поділу клітин е те, що із вихідної диплоїдної клітини утворюються чотири гаплоїдні, які генотипово відрізняються від вихідної та одна від одної (відбувся кросинговер). При злитті таких гамет із зигот утворюються організми генотипово відмінні.

Мейоз з його стадіями та фазами розвитку статевих клітин є тільки етапом статевого розмноження. Процес утворення зрілих статевих клітин називається гаметогенезом. Утворення жіночих та чоловічих гамет у тварин і рослин з усіма своїми відмінностями і кількістю деталей, відкриває загальну їх спільність (мал. 2.3; мал. 2.4).

Малюнок 2.3

Схема процесу гаметогенезу тварин та людей

При дозріванні пилкових зерен, після мейотичного поділу, утворюється тетрада з чотирьох гаплоїдних мікроспор, яка розпадається на окремі гаплоїдні клітини. Кожна мікроспора двічі поділяється ще мітотично і утворюється пилкова зернина.

При дозріванні зародкового мішка у рослин, після мейотичного поділу, утворюється тетрада гаплоїдних мегаспор, але розвивається тільки одна, а три інші дегенерують. Ядро мегаспори тричі ділиться мітотично і утворюється жіночий гаметофіт (зародковий мішок).

Злиття чоловічої гамети, з жіночою, що закінчується об’єднанням їх ядер і утворенням зиготи називається заплідненням.

Малюнок 2.4

Схема утворення чоловічого та жіночого гаметофітів у квіткових рослин

Моноспермний тип запліднення - в яйцеклітину проникає тільки один спермій, який і запліднює її.

Поліспермний тип - в яйцеклітину проникає декілька сперміїв, але запліднює її тільки один.

У вищих рослин подвійне запліднення.

Зустрічаються і інші засоби статевого розмноження:

- апоміксис - зародок розвивається із незаплідненої яйцеклітини (у рослин розмноження через насіння, але без запліднення);

- партеногенез - розвиток зародка із незаплідненої яйцеклітини у нижчих тварин (тлі, бджоли...)

- андрогенез - розвиток зародка із яйцеклітини, ядро якої гине до запліднення, а ядро утворюють сперматозоїди, які туди проникли.