Половые клетки вырабатываются в специальных органах полового размножения. Яйцеклетка состоит из ядра, большого количества цитоплазмы с запасом питательных веществ и оболочки, которая иногда имеет очень сложное строение. Яйцеклетка лишена способности к активному движению. Сперматозоид также имеет ядро. Цитоплазмы в нем очень мало, оболочка тонкая, но плотная. Сперматозоиды животных снабжены жгутиками, позволяющими им активно передвигаться.

Начало половым клеткам животных дают дифференцированные клетки, которые претерпевают при этом ряд последовательных изменений. Формирование женских половых клеток называется овогенезом, мужских – сперматогенезом.

Цитологически оба процесса однотипны и приводят к тому, что в ядрах половых клеток остается вдвое меньше хромосом, чем в исходных клетках данного организма. Происходит это следующим образом. Начинается процесс с усиленного размножения исходных клеток путем обычного митоза (зона размножения). Число клеток резко увеличивается. Затем они перестают делиться, но усиленно растут (зона роста). В это время в их цитоплазме накапливаются запасные питательные вещества. Наконец, наступает созревание половых клеток (зона созревания), при котором число хромосом в половых клетках уменьшается. Во время созревания каждая из клеток делится дважды, образуя четыре клетки. При сперматогенезе эти четыре клетки превращаются в четыре сперматозоида. При овогенезе только одна из клеток становится яйцеклеткой, а три другие превращаются в так называемые направительные тельца и в дальнейшем погибают.

Деление в зоне созревания, приводящее к образованию или четырех сперматозоидов, или одной яйцеклетки и трех направительных телец, называется мейозом. В результате из одной диплоидной клетки возникают четыре гаплоидные клетки. На этом созревание половых клеток заканчивается. Зрелые клетки готовы к оплодотворению.

Оплодотворением называется процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида в одну клетку – зиготу. При этом сперматозоид проникает внутрь яйцеклетки. Их цитоплазма смешивается, а ядра сливаются в одно ядро зиготы. Тем самым в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом. В этом наборе одна гомологичная хромосома каждой пары привнесена в зиготу яйцеклеткой, а другая – сперматозоидом. Поэтому дочерний организм, который разовьется из такой зиготы, в одинаковой мере снабжен наследственной информацией как от материнского, так и от отцовского организма. С этим обстоятельством и связано то огромное значение, которое имеет половое размножение как среди растений, так и среди животных. Путем полового размножения могут возникать организмы, соединяющие в себе полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны.

Вопрос 2. Наследственность, ее материальные основы. Гибридологический метод изучения наследственности

От одного поколения другому всегда передаются общие, характерные для данного вида признаки и свойства. Процесс воспроизведения организмами в ряду последовательных поколений сходных признаков и свойств называется наследственностью. Однако абсолютного сходства между ними никогда не бывает. Наследственность – это не простое воспроизведение, копирование каких-либо неизменных свойств и признаков организмов. Она всегда сопровождается их изменчивостью. При размножении организмов наряду с сохранением одних признаков изменяются другие. Не только воспроизводится подобное, но и возникает новое.

В явлениях наследственности ведущая роль принадлежит ДНК. Почти вся ДНК находится в хромосомах – структурах клеточного ядра, являющихся материальными носителями наследственности организмов. В различных организмах содержится разное количество ДНК. Но у одного и того же организма в различных клетках (их ядрах) ее количество одинаково, хотя сами клетки значительно отличаются друг от друга по химическому составу. В соматических клетках с диплоидным набором хромосом две гомологичные хромосомы и, соответственно, два гена, расположенные в одних и тех же локусах, определяют развитие одного какого-то признака. Такие гены называются аллельными

Основными методами генетических исследований являются: 1) гибридологический анализ; 2) цитогенетический метод; 3) онтогенетический метод; 4) близнецовый метод; 5) изогенный анализ. Гибридологический анализ – это изучение наследования признаков у гибридного потомства, полученного при внутривидовом скрещивании. Гибридологический анализ был разработан Г. Менделем в 1865 году. Удачный выбор растительных объектов для гибридизации, тщательное планирование экспериментов, точная регистрация полученных данных, их математическая обработка, а также гениальность ученого и научное везение позволили Менделю сформулировать ряд гипотез, правил и законов, полностью подтвержденных последующими цитогенетическими исследованиями.

Гибридологический анализ предполагает скрещивание особей, различающихся по одной, двум или нескольким парам альтернативных признаков. Такие скрещивания соответственно называются моногибридными, дигибридными, полигибридными.

Наиболее простой тип скрещивания при гибридологическом анализе – моногибридное скрещивание, когда исследуется наследование лишь одной пары альтернативных (взаимоисключающих) признаков, которыми обладают родительские формы. Примером моногибридного скрещивания может служить скрещивание между желтозерным и зеленозерным сортами гороха, проведенные Менделем.

Гибридологический анализ требует соблюдения следующих условий.

1. Родительские формы должны принадлежать к одному виду и размножаться половым способом.

2. Родительские формы должны быть гомозиготными по изучаемым генам (признакам).

3. Родительские формы должны различаться по изучаемым генам (признакам).

4. Родительские формы скрещиваются один раз, затем гибриды первого поколения (F1) самоопыляют или скрещивают между собой для получения гибридов второго поколения (F2).