Размножение организмов. Бесполое размножение | Биология

Жизнь на Земле существует несколько миллиардов лет благодаря способности организмов к размножению — воспроизведению себе подобного потомства.

Способы размножения

Различают два способа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует одна особь. При этом дочерний организм несет все признаки материнского организма. Бесполое размножение происходит с помощью спор или вегетативных органов. Спора — особая клетка, которая отделяется от материнского организма и прорастает при благоприятных условиях, образуя новый организм. Одно растение может давать миллионы спор. При вегетативном размножении новый организм развивается из клеток или частей вегетативных органов.

Половое размножение отличается от бесполого тем, что новый организм образуется в результате слияния двух половых клеток. Слияние половых клеток называют оплодотворением. В результате оплодотворения развивается новый организм, несущий признаки обоих родителей.

Размножение бактерий

Бактерии размножаются путем деления клетки на две. В бактериальной клетке находится одна хромосома в виде кольца. Перед делением она удваивается. Каждая дочерняя клетка получает но одной хромосоме и служит копией материнской клетки. У бактерий очень высокий теми размножения. Этим объясняется то, что, попав в организм человека, болезнетворные бактерии всего за несколько часов могут привести к развитию опасного заболевания. При недостатке питательных веществ размножение бактерий останавливается.

У многих бактерий в результате уплотнения внутреннего содержимого и клеточной оболочки образуются споры. Они отличаются стойкостью к неблагоприятным условиям и могут существовать много лет. Споры служат для сохранения особей, а не для размножения, как у растений.

Размножение одноклеточных водорослей

Одноклеточные водоросли размножаются бесполым и половым способами.

Бесполое размножение эвглены зеленой начинается с вытягивания ядра, которое позже делится на две расходящиеся друг от друга части. Затем в цитоплазме образуется перегородка, разделяющая материнскую клетку на два самостоятельных организма.

Зеленая водоросль хлорелла размножается спорами. В клетке хлореллы несколько раз происходит деление ядра. Вокруг каждого нового ядра обосабливается участок цитоплазмы и формируется оболочка. Таким образом, внутри материнской клетки образуется несколько спор. Стенка материнской клетки разрывается, и споры выходят наружу. Образуются новые организмы.

Размножение одноклеточных грибов

Одноклеточные грибы дрожжи размножаются вегетативно — почкованием. Ядро материнской клетки делится, после чего одно ядро остается в прежней клетке, а другое вместе с частью цитоплазмы переходит в дочернюю. Последняя дорастает до размера материнской. «Перешеек» между клетками становится узким, образуется перегородка, дочерняя клетка отделяется от материнской.

Размножение одноклеточных животных

Одноклеточные животные чаще всего размножаются бесполым путем. У амебы обыкновенной перед делением материнская клетка перестает питаться и вытягивается. Ядро удлиняется, затем перешнуровывается пополам. Одновременно в клетке образуется перетяжка, которая делит ее на две примерно равные части. В благоприятных условиях амеба делится один раз в сутки.

В неблагоприятных условиях тело амебы становится круглым, а на поверхности его образуется плотная оболочка. Амеба переходит в состояние цисты, благодаря которому она может переносить недостаток влаги и низкие температуры. При попадании в благоприятные условия амеба выходит из цисты и начинает снова размножаться.

Естественное вегетативное размножение растений и грибов

Вегетативное размножение многоклеточных водорослей происходит путем отделения части тела водоросли.

У высших растений существует несколько способов вегетативного размножения. Один из них — образование корневых отпрысков. Так, у малины и шиповника на корнях образуются почки, из которых вырастают молодые побеги. Они растут быстрее, чем побеги, развивающиеся из семян, так как пользуются уже развитой корневой системой.

Возможно вегетативное размножение с помощью видоизмененных побегов — луковиц, клубней и корневищ. Многочисленные луковички-детки образуются у тюльпанов и лилий. Картофель размножается клубнями, а сорняк пырей — корневищем. С помощью усов (ползучих надземных побегов) размножается земляника. Грибы могут размножаться путем отделения одной или нескольких клеток, дающих начало новому организму.

В природе вегетативное размножение позволяет растениям выживать и расселяться в условиях, когда половое размножение семенами затруднено.

Искусственное вегетативное размножение растений

Человек дли размножении культурных растений использует естественные и некоторые искусственные способы вегетативного размножения. Широко применяются способы: отводки, черенкования, прививки. Отводки — это специально отведенные от растения и прижатые к земле для укоренения побеги. Черенок — это часть побега с ночками, корнями или листьями. Из черенка вырастает новое растение. Так можно размножать смородину, иву, различные комнатные растения.

В настоящее время для вегетативного размножения растений используют клеточные культуры. При этом способе размножения целое растение получают из нескольких клеток, что позволяет быстро размножить ценные сорта.

Размножение грибов и растений с помощью спор

При размножении спорами на родительском организме образуются специальные органы. В них развиваются многочисленные одноклеточные споры.

У грибов такие органы образуются на гифах или выростах гиф. У высших растений споры развиваются в особых образованиях, имеющих различную форму, и у мхов, например, это коробочка.

 

Бесполое размножение — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Размножение — способность живых организмов воспроизводить себе подобных.

Различают две основные формы размножения — бесполое и половое.

 

Бесполым называется размножение, которое происходит без образования гамет. В нём участвует одна особь, а генотип потомства такой же, как у родительской особи. 

 

При бесполом размножении не нужно искать партнёра, потомство может оставить любая особь в любом месте. Возникает огромное количество потомков.

 

Недостаток этой формы размножения — идентичность всего потомства. При резком изменении условий все организмы могут погибнуть.

Способы бесполого размножения

Деление клетки характерно для одноклеточных организмов. Бактерии делятся простым бинарным делением, а протисты (амёбы, эвглены, инфузории и др.) — митозом.

 

Деление бактерии

 

Деление амёбы

 

Множественное деление (шизогония) приводит к образованию большого числа дочерних клеток из одной исходной. Наблюдается у споровиков, например у малярийного плазмодия. Шизогония следует сразу за попаданием плазмодия в печень. Быстро образуется около тысячи клеток, каждая из которых может проникнуть в эритроциты.

  

Спорообразование — размножение некоторых одноклеточных и многоклеточных организмов с помощью спор.

Спора — специализированная клетка, состоящая из небольшого количества цитоплазмы и ядра с минимальным запасом питательных веществ, способная дать начало новому организму.

Спорами размножаются многие протисты, грибы и растения.

 

Споры образуются в обычных клетках материнского организма или в специальных органах — спорангиях — и прорастают в новый организм.

 

Размножение шляпочных грибов

  

Обрати внимание!

Споры бактерий не участвуют в размножении. Их функция — перенесение неблагоприятных условий.

Почкование характерно для некоторых многоклеточных организмов. На теле родительской особи образуется небольшой вырост (почка), из которого затем развивается новый организм. У дрожжей и гидроидных дочерний организм отделяется и становится самостоятельным. У губок, коралловых полипов дочерние особи не отделяются, и возникают колонии.

 

Почкование дрожжей

 

Колония коралловых полипов

  

Фрагментация — это размножение многоклеточных организмов частями тела. У грибов, лишайников, водорослей новый организм развивается из участков мицелия или слоевища. В основе фрагментации лежит регенерация — способность живых организмов восстанавливать утраченные части тела. Фрагментация наблюдается также у некоторых животных (кишечнополостных, губок, иглокожих, плоских червей и некоторых кольчатых червей).

 

Восстановление тела из одного луча

у морской звезды

Вегетативное размножение — это образование новых особей из вегетативных органов. В его основе тоже лежит регенерация.

 

Наиболее характерно для цветковых растений.

 

 

Особым видом бесполого размножения является полиэмбриония. В этом случае из одной диплоидной зиготы образуется несколько зародышей.

 

Образующиеся при делении зиготы бластомеры разделяются, и каждый из них развивается как самостоятельная зигота. Потомки генетически идентичны и всегда одного пола.

 

Такой вид бесполого размножения встречается у броненосцев.

 

К полиэмбрионии также относится образование однояйцевых близнецов у человека.

 

Более подробно материал о формах бесполого размножения у растений изложен в теме «Процессы жизнедеятельности растений» (подтема «Размножение растений»).

Источники:

Иллюстрации:

900igr.net

Бесполое размножение — Википедия

Бесполое размножение, или агамогенез — один из способов размножения, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток — гамет. Следует отличать бесполое размножение от однополого размножения (партеногенеза), который является особой формой полового размножения.

Деление свойственно прежде всего одноклеточным организмам. Как правило, оно осуществляется путём простого деления клетки надвое. У некоторых простейших происходит деление на большее число клеток. Во всех случаях образующиеся клетки полностью идентичны исходной. Крайняя простота этого способа размножения, связанная с относительной простотой организации одноклеточных организмов, позволяет размножаться очень быстро. Так, в благоприятных условиях количество бактерий может удваиваться каждые 30—60 минут. Размножающийся бесполым путём организм способен бесконечно воспроизводить себя, пока не произойдёт спонтанное изменение генетического материала — мутация. Если эта мутация благоприятна, она сохранится в потомстве мутировавшей клетки, которое будет представлять собой новый клеточный клон. В бесполом размножении участвует один родительский организм, который способен образовать множество идентичных ему организмов.

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры — это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окружённые многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку.

Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры во многих случаях образуются путём митоза (митоспоры), причём иногда (особенно у грибов) в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабжённые жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка «успокаивается», теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает.

Ни один известный вид архей не формирует спор

[1].

Другой вариант размножения осуществляется путём отделения от организма его части, состоящей из большего или меньшего числа клеток. Из них развивается взрослый организм. Примером может служить размножение растений побегами, черенками, луковицами или клубнями. Такая форма бесполого размножения обычно называется вегетативным размножением. В своей основе оно аналогично процессу регенерации.

Вегетативное размножение играет важную роль в практике растениеводства. Так, может случиться, что высеянное растение (например, яблоня) обладает некой удачной комбинацией признаков. У семян данного растения эта удачная комбинация почти наверняка будет нарушена, так как семена образуются в результате полового размножения, а оно связано с рекомбинацией генов. Поэтому при разведении яблонь обычно используют вегетативное размножение — отводками, черенками или прививками почек на другие деревья.

Некоторым видам одноклеточных свойственна такая форма бесполого размножения, как почкование. В этом случае происходит митотическое деление ядра. Одно из образовавшихся ядер перемещается в формирующееся локальное выпячивание материнской клетки, а затем этот фрагмент отпочковывается. Дочерняя клетка существенно меньше материнской, и ей требуется некоторое время для роста и достраивания структур, после чего она приобретает вид, свойственный зрелому организму. Почкование — вид вегетативного размножения. Почкованием размножаются многие низшие грибы, и некоторые высшие грибы, например, дрожжи и даже многоклеточные животные, например пресноводная гидра. При почковании дрожжей на клетке образуется утолщение, постепенно превращающиеся в полноценную дочернюю клетку дрожжей. На теле гидры несколько клеток начинают делиться, и постепенно на материнской особи вырастает маленькая гидра, у которой образуются рот со щупальцами и кишечная полость, связанная с кишечной полостью материнского организма.

Некоторые организмы могут размножаться стробиляцией: делением тела на несколько частей, причём из каждой части вырастает полноценный организм, во всём сходный с родительской особью (плоские и кольчатые черви, иглокожие).

3. Половое размножение у одноклеточных

И МНОГОКЛЕТОЧНЫХ.

Для полового размножения необходимо наличие специализированных половых клеток — гамет. Гаметы, по сравнению с соматическими клетками, образуются путем мейоза — особой формы деления клеток, в результате чего они содержат лишь одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Половой процесс заключается в слиянии двух гамет — мужской и женской половых клеток.

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ.

Половой процесс у одноклеточных можно объединить в две группы: 1 — КОНЬЮГАЦИЯ — в этом случае специализированные половые клетки не образуются; 2 — ГАМЕТИЧЕСКАЯ КОПУЛЯЦИЯ — в этом случае формируются половые элементы, и происходит их попарно слияние.

КОНЬЮГАЦИЯ — своеобразная форма полового процесса у инфузорий, характерной чертой является наличие двух ядер: макронуклеуса — большого ядра и микронуклеуса — маленького. При половом процессе — при коньюгации — инфузории сближаются попарно, между ними образуется мостик из протоплазмы. В это время в ядерном аппарате партнеров происходят сложные процессы — макронуклеус растворяется, а микронуклеус мейотически делится на стационарное и мигрирующее ядра, содержащие гаплоидный набор хромосом. Мигрирующее ядро переходит в цитоплазму партнера, в котором сливается с его стационарным ядром, образуя СИНКАРИОН. Он содержит диплоидный набор хромосом. Из СИНКАРИОНА путем сложных перестроек формируются макро- и микронуклеусы.

После коньюгации инфузории расходятся, но благодаря обмену наследственной информацией оба партнера изменяются, что приводит к появлению новых комбинаций свойств и признаков.

ГАМЕТИЧЕСКАЯ КОПУЛЯЦИЯ

Копуляцией называют половой процесс у одноклеточных, при котором обе особи приобретают половые различия, т. е. превращаются в гаметы, полностью сливаются, образуя зиготу. В процессе эволюции степень различия гамет нарастает. На первом этапе полового размножения у гамет еще не наблюдалось морфологической дифференцировки. В биологии это называется изогамией. Например, у жгутиконосцев и раковинных корненожек. У них ядро делится митотически, при этом три гаплоидных ядра лизируются, а клетка, приобретая пару жгутиков, становится подвижной изогаметой. Дальнейшее усложнение процесса в ходе эволюции связано с дифференцировкой (разделением) на крупные и мелкие клетки. Так появилась анизогамия.

У вольвокса большая гамета становится неподвижной и во много раз крупнее мелких подвижных гамет. Такая форма анизогамии, когда гаметы резко различны, получила название оогамии. Для многоклеточных животных при половом размножении характерна только оогамия.

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ.

Многоклеточные размножаются гаметами, которые у мужских особей развиваются в семенниках и называются сперматозоиды. У женских особей развиваются в яичниках и называются яйцеклетками. В целом развитие гамет у многоклеточных происходит в половых железах — гонадах.

Гермафродитизм— это наличие женских и мужских гамет в одной особи. Такой организм называется гермафродитом. Гермафродитизм характерен для низших ступеней эволюции животного мира. В норме встречается у моллюсков, плоских и кольчатых червей. Как патологическое состояние может встречаться в других группах животных. У червей — гермафродитов есть приспособление, препятствующее самооплодотворению. У устриц организм в зависимости от преобладания белкового или углеводного питания продуцирует то яйцеклетки, то сперматозоиды.

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ.

Оплодотворение — это слияние двух гамет, в результате чего образуется зигота — начальная стадия развития нового организма. Оплодотворение включает две стадии: 1) активация яйца; 2)синкариогамия, т. е. образование диплоидного ядра зиготы в результате слияния гаплоидных ядер половых клеток, несущих генетическую информацию двух родительских организмов.

МОНОСПЕРМИЯ И ПОЛИСПЕРМИЯ.

В яйцеклетку проникает, как правило, один сперматозоид (моноспермия), однако у насекомых, рыб, птиц и ряда, млекопитающих в цитоплазму яйцеклетки попадает сразу несколько сперматозоидов, это явление называется полиспермией. Биологическая роль полиспермии не ясна. Четко установлено, что с ядром яйцеклетки сливается в норме ядро только одного сперматозоида. Другие сперматозоиды подвергаются разрушению. В передаче наследственной информации участвует только один спермий.

ПАРТЕНОГЕНЕЗ.

Партеногенез — это особая форма полового размножения, при которой организм развивается из неоплодотворенных яйцеклеток. Явление партеногенеза открыто в середине 18 века швейцарским натуралистом Ш.Бонне. В настоящее время известен естественный и искусственный партеногенез.

Естественный партеногенез известен у растений, червей, насекомых и ракообразных. В естественном партеногенезе выделяют также факультативныйпартеногенез. Он характерен для пчел, муравьев, коловраток. У них из оплодотворенных яиц развиваются самки, а из неоплодотворенных — самцы. Биологический смысл факультативного партеногенеза заключается в регулировании численного соотношения полов.

В естественном партеногенезе выделяют также облигатный (обязательный) и циклический партеногенез. Облигатный партеногенез встречается у кавказской скальной ящерицы. Ее яйца развиваются (обязательно) без оплодотворения.

Циклический партеногенез у тлей, дафний, коловраток. У них в летнее время существуют лишь партеногенетические самки, а осенью партеногенез сменяется размножением с оплодотворением. В биологии циклический партеногенез называется гетерогонией. Облигатный и циклический партеногенез исторически развивался у биологических видов, которые гибли в большом количестве (тли, дафнии) или как у скальных ящериц, представленных только самками.

Партеногенез обнаружен у птиц — у некоторых пород индеек яйца развиваются партеногенетически, из них появляются только самцы. Искусственный партеногенез открыт в 1886 г. А.А.Тихомировым. Воздействуя на неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда, раздражая их тонкой кисточкой или погружая на несколько секунд в концентрированную серную кислоту, он добился их развития.

Позже было установлено, что достаточно легко можно активировать яйца млекопитающих. Неоплодотворенные яйцеклетки крольчихи выдерживали при пониженной температуре, затем пересаживали в матку другой крольчихи, где они развились в нормальных крольчат. Так же пытались активировать неоплодотворенные яйцеклетки человека, но удалось получить только ранние стадии развития зародыша, затем он погибал. Б.Л.Астауров в 40 — 60-х годах разработал промышленный способ получения партеногенетического потомства у тутового шелкопряда.

АНДРОГЕНЕЗ

При андрогенезе развитие яйца происходит лишь с мужским ядерным материалом, а материнское ядро устраняется. От яйцеклетки остается лишь цитоплазма. Андрогенетические особи получены у тутового шелкопряда и ос. Например, ядро яйцеклетки убивают ионизирующим излучением или извлекают его. Если в такую яйцеклетку проникает один спермий, то она оказывается, как правило, не жизнеспособной. При полиспермии восстанавливается диплоидный набор хромосом и зигота развивается. Феномен андрогенеза используется для управления полом у тутового шелкопряда для получения только самцов.

ГИНОГЕНЕЗ

Гиногенез — своеобразная форма размножения, когда ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки. Последующее развитие идет за счет наследственной информации только материнского организма. Гиногенез встречается у рыб. Например — у серебристого дальневосточного карася. Яйца этой рыбы лишь активируются сперматозоидами, а слияние ядер не происходит. Яйца карася активируются сперматозоидами многих других видов рыб. При гиногенезе потомство состоит из одних самок.

Экспериментальный гиногенез удалось получить у рыб, амфибий и тутового шелкопряда.

2. Размножение низших споровых растений (водорослей)

Размножение одноклеточных водорослей

Для некоторых одноклеточных водорослей, например, хлореллы, характерно только бесполое размножение.

 

Обычно же водоросли размножаются как бесполым, так и половым путём. Способы полового размножения у водорослей очень разнообразны. Рассмотрим размножение одноклеточных водорослей на примере хламидомонады.

 

При благоприятных условиях хламидомонада размножается бесполым способом. Перед делением она перестаёт двигаться и теряет жгутики. В материнской клетке в результате деления образуются \(2\), \(4\) или \(8\) подвижных клеток — зооспор. Зооспоры покидают материнскую клетку и вырастают до размеров взрослой хламидомонады.

 

 

Половым путём хламидомонада размножается при наступлении неблагоприятных условий (похолодание, пересыхание водоёма). В этом случае внутри хламидомонады возникают половые клетки — гаметы. Гаметы разных хламидомонад выходят в воду и соединяются попарно, образуя зиготу, которая покрывается толстой оболочкой. С наступлением благоприятных условий зигота делится, образуя четыре клетки — молодые хламидомонады.

Размножение многоклеточных водорослей

Размножение многоклеточных водорослей рассмотрим на примере улотрикса. Как и другие многоклеточные водоросли, улотрикс размножается бесполым и половым путями.

В благоприятное время размножение идёт бесполым путём. Каждая клетка, кроме той, с помощью которой нить прикрепляется, может разделиться на \(2\) или \(4\) подвижные клетки со жгутиками — зооспоры. Они выходят в воду, плавают, прикрепляются к какому-либо подводному предмету и делятся. Так образуются новые нити водоросли.

При неблагоприятных условиях в некоторых клетках водоросли образуются многочисленные мелкие подвижные гаметы со жгутиками. В воде они попарно сливаются, образуя зиготу. Обычно сливаются гаметы, возникшие в клетках нитей разных водорослей. Зигота покрывается толстой оболочкой и может долго находиться в состоянии покоя. При наступлении благоприятных условий зигота делится на \(4\) клетки — безжгутиковые споры. Каждая из них, опустившись на подводный предмет, может дать начало новой нитчатой водоросли улотриксу.

 

 

Многоклеточные водоросли могут размножаться и вегетативно — кусочками слоевища.

Источники:

Пасечник В. В. Биология. 6 класс // ДРОФА.

Пономарёва И. Н., Корнилова О. А., Кучменко B. C. Биология. 6 класс // ИЦ ВЕНТАНА-ГРАФ.

Викторов В. П., Никишов А. И. Биология. Растения. Бактерии. Грибы и лишайники. 7 класс // Гуманитарный издательский центр «ВЛАДОС».

Иллюстрации:

http://www.science-spravochnik.ru/atom.xml?redirect=false&start-index=1&max-results=100

Вопрос №10. Размножение. Основные формы у одноклеточных и много клеточных.

Бесполое размножение — форма размножения, не связанная с обменом генетической информацией между особями. Этот способ имеет свои преимущества: в нём отсутствует необходимость поиска партнёра, а полезные наследственные изменения сохраняются практически навсегда. Однако при таком способе размножения изменчивость, необходимая для естественного отбора, достигается только за счёт случайных мутаций и потому осуществляется очень медленно. Наиболее распространённый способ размножения одноклеточных организмов — деление на две части, с образованием двух отдельных особей.

Виды бесполого размножения:

Монотомией называют такой способ бесполого размножения простейшего, при котором после акта разделения дочерние особи растут и восстанавливают все органоиды, характерные для материнской клетки. (митоз)

Политомия

Почкование

Половое размножение сопряжено с половым процессом(слиянием клеток), а также, в каноническом случае, с фактом существования двух взаимодополняющих половых категорий (организмовмужского полаи организмовженского пола).

При половом размножении происходит образование гамет, или половых клеток. Эти клетки обладаютгаплоидным(одинарным) набором хромосом. Животным свойствен двойной набор хромосом в обычных (соматических) клетках, поэтому гаметообразование у животных происходит в процессемейоза. У многихводорослейи всех высших растений гаметы развиваются в гаметофите, уже обладающим одинарным набором хромосом, и получаются простым митотическим делением.

По сходству-различию возникающих гамет между собой выделяют несколько типов гаметообразования:

1. изогамия— гаметы одинакового размера и строения, со жгутиками

2. анизогамия— гаметы различного размера, но сходного строения, со жгутиками

3. оогамия— гаметы различного размера и строения. Мелкие, имеющие жгутики мужские гаметы, называютсясперматозоидами, а крупные, не имеющие жгутиков женские гаметы —яйцеклетками.

При слиянии двух гамет (в случае оогамии обязательно слияние разнотипных гамет) образуется зигота, обладающая теперьдиплоидным(двойным) набором хромосом. Из зиготы развивается дочерний организм, клетки которого содержат генетическую информацию от обеих родительских особей.

Партеногенез и апомиксис

Партеногенез — это особый вид полового размножения, при котором новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки, таким образом обмена генетической информацией не происходит, как и при бесполом размножении. Аналогичный процесс у растений называется апомиксис.

Вопрос №11. Обзор организации одноклеточных животных.

К одноклеточным, или простейшим относятся животные тело которых состоит из одной клетки, но эта клетка — целостный организм, ведущий самостоятельное существование.

Подавляющее большинство простейших микроскопически малы, однако есть крупные многоядерные и колониальные формы. Размеры одноклеточных колеблются от 3-4 до 50-150мк и более.

Основные компоненты клетки одноклеточных – ядро и цитоплазма.

В отличии от клеток многоклеточного организма, у одноклеточных есть органоиды специального назначения. Это органоиды движения, которые могут быть временными и постоянными.

У саркодовых ложноножки, псевдоподии – выросты цитоплазмы

Жгутиковые один или несколько жгутиков.

Инфузории – многочисленные реснички.

 Тип Саркожгутиконосцы. Класс саркодовые.

 Класс Жгутиконосцы.

 Тип Споровики.

 Тип Инфузории, или Ресничные.

1) Организм одноклеточного животного представлен одной клеткой, которая является целостным организмом.

2) Клетки одноклеточных организмов имеют органоиды специального назначения: ложноножки, жгутики, реснички, сократительная вакуоль, светочувствительный глазок, клеточная воронка, клеточный рот, глотка, или захватывание пищи фагоцитозом или пиноцитозом, органоид выделения порошица.

3)Обладают важной особенностью инцестирование

4) Размножаются бесполым и половым путем

5) Всовременной систематике разделяют типы.

6) Многие простейшие играют важную роль

7) Некоторые приносят вред

Вопрос №12. Сравнение типов движения и органоидов разных простейших.

В отличии от клеток многоклеточного организма, у одноклеточных есть органоиды специального назначения. Это органоиды движения, которые могут быть временными и постоянными.

У саркодовых ложноножки, псевдоподии – выросты цитоплазмы

Жгутиковые один или несколько жгутиков.

Инфузории – многочисленные реснички.

Половое размножение одноклеточных — Мегаобучалка

Половой процесс у одноклеточных можно объединить в две группы: 1 — коньюгация — в этом случае специализированные половые клетки не образуются; 2 — гаметическая копуляция — в этом случае формируются половые элементы, и происходит их попарно слияние.

Коньюгация — своеобразная форма полового процесса у инфузорий, характерной чертой является наличие двух ядер: макронуклеуса — большого ядра и микронуклеуса — маленького. При половом процессе — при коньюгации — инфузории сближаются попарно, между ними образуется мостик из протоплазмы. В это время в ядерном аппарате партнеров происходят сложные процессы — макронуклеус растворяется, а микронуклеус мейотически делится на стационарное и мигрирующее ядра, содержащие гаплоидный набор хромосом. Мигрирующее ядро переходит в цитоплазму партнера, в котором сливается с его стационарным ядром, образуя синкарион. Он содержит диплоидный набор хромосом. Из синкариона путем сложных перестроек формируются макро- и микронуклеусы.

После коньюгации инфузории расходятся, но благодаря обмену наследственной информацией оба партнера изменяются, что приводит к появлению новых комбинаций свойств и признаков.

Гаметическая копуляция —половой процесс у одноклеточных, при котором обе особи приобретают половые различия, т. е. превращаются в гаметы, полностью сливаются, образуя зиготу. В процессе эволюции степень различия гамет нарастает.

Хологамия — наблюдается у некоторых одноклеточных водорослей, не имеющих твердой оболочки. У них сливаются не специализированные гаметы, а целые одноклеточные организмы, внешне не отличающиеся друг от друга.

Изогамия — сливаются гаметы, одинаковые морфологически. Встречается у водорослей и немногих грибов. Гаметы свободно перемещаются в воде с помощью жгутиков.

Гетерогамия — сливаются подвижные гаметы разных размеров. Встречается у некоторых растений и грибов.

Оогамия — у многих низших и всех высших растений. Женская гамета, лишенная жгутиков, неподвижна, имеет значительные размеры и большой запас питательных веществ, ее называют яйцеклеткой. Мужская гамета маленькая, подвижная, имеет жгутик и называется сперматозоидом. Однако у большинства семенных растений в процессе эволюции мужские гаметы утратили жгутики, они носят специальные названия – спермии. Гаметангии, в которых образуются яйцеклетки, называются оогонии, а у высших – архегониями. Мужские гаметангии у всех растений называются антеридиями.

Биологическое значение оогамии:

Более крупные размеры яйцеклетки позволяют ей иметь необходимый запас питательных веществ для дальнейшего развития.

Неподвижность женской гаметы создала предпосылки для внутреннего оплодотворения и лучшей защиты зиготы в наземных условиях, что и определило наибольшее распространение оогамии у высших растений.

Большое число мужских гамет значительно повышает гарантию полового процесса и возможность передвижения их в небольших количествах воды.

Для многоклеточных животных при половом размножении характерна только оогамия.

Половое размножение многоклеточных.

Многоклеточные размножаются гаметами, которые у мужских особей развиваются в семенниках и называются сперматозоиды. У женских особей развиваются в яичниках и называются яйцеклетками. В целом развитие гамет у многоклеточных происходит в половых железах — гонадах.

Оплодотворение— это слияние двух гамет, в результате чего образуется зигота — начальная стадия развития нового организма. Оплодотворение включает две стадии: 1) активация яйца; 2)синкариогамия, т. е. образование диплоидного ядра зиготы в результате слияния гаплоидных ядер половых клеток, несущих генетическую информацию двух родительских организмов.

Гермафродитизм — это наличие женских и мужских гамет в одной особи. Такой организм называется гермафродитом. Гермафродитизм характерен для низших ступеней эволюции животного мира. В норме встречается у моллюсков, плоских и кольчатых червей. Как патологическое состояние может встречаться в других группах животных. У червей — гермафродитов есть приспособление, препятствующее самооплодотворению. У устриц организм в зависимости от преобладания белкового или углеводного питания продуцирует то яйцеклетки, то сперматозоиды.

Моноспермия и полиспермия.

В яйцеклетку проникает, как правило, один сперматозоид (моноспермия), однако у насекомых, рыб, птиц и ряда, млекопитающих в цитоплазму яйцеклетки попадает сразу несколько сперматозоидов, это явление называется полиспермией. Биологическая роль полиспермии не ясна. Четко установлено, что с ядром яйцеклетки сливается в норме ядро только одного сперматозоида. Другие сперматозоиды подвергаются разрушению. В передаче наследственной информации участвует только один спермий (Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений рассказать).

Партеногенез

Особую форму полового размножения представляют собой партеногенез (греч. parthenos — девственница и genos — рождение), т.е. развитие организма из неоплодотворенных яйцевых клеток. Это форма размножения была обнаружена в середине 18 века швейцарским натуралистом Ш.Бонне (1720-1793).

В настоящее время известен не только естественный, но и искусственный партеногенез.

Естественныйпартеногенез существует у ряда растений, червей, насекомых, ракообразных.

У некоторых животных любое яйцо способно развиваться как без оплодотворения, так и после него. Это так называемый факультативный партеногенез. Он встречается у пчел, муравьев, коловраток, у которых из оплодотворенных яиц развиваются самки, а из неоплодотворенных — самцы. У этих животных партеногенез возник как приспособление для регулирования численного соотношения полов.

При облигатном (лат. obligatio — обязательство), т.е. обязательном, партеногенезе яйца развиваются без оплодотворения. Этот вид партеногенеза известен, например, у кавказской скальной ящерицы. У многих видов партеногенез носит циклический характер. У тлей, дафний, коловраток в летнее время существуют лишь самки, размножающиеся партеногенетически, а осенью партеногенез сменяется размножением с оплодотворением (это явление получило название гетерогении). Облигатный и циклический партеногенез исторически развивался у тех видов животных, которые погибали в большом количестве (тли, дафнии) или у которых была затруднена встреча особей различного пола (скальные ящерицы). Вид кавказской скальной ящерицы сохранился лишь благодаря появлению партеногенеза, так как встреча двух особей, обитающих на скалах, отделенных глубокими ущельями, затруднена. в настоящее время все особи этого вида представлены лишь самками, размножающимися партеногенетически.

Установлено существование партеногенеза у птиц. У одной из пород индеек многие яйца развиваются партеногенетически; из них появляются только самцы.

В ядрах соматических клеток особей, развившихся из неоплодотворенных яиц, в ряде случаев имеется гаплоидный набор хромосом (таковы самцы коловраток), в других — диплоидный (тли, дафнии). Восстановление диплоидного набора хромосом достигается различными способами. Иногда одно из редукционных телец возвращается в яйцо или даже не выделяется, а его ядро сливается с ядром яйца; это имеет место у пресноводного рачка артемии. Иногда при овогенезе второго мейотического деления не происходит, в результате чего восстанавливается диплоидный набор хромосом (тли, дафнии).

Искусственныйпартеногенез обнаружен в 1886 году А.А. Тихомировым (1850-1931), он добился развития не оплодотворенных яиц тутового шелкопряда, раздражая их тонкой кисточкой или обрабатывая в течение нескольких секунд концентрированной серной кислотой.

В конце 19 и в начале 20 века многочисленными исследователями была доказана возможность искусственного партеногенеза у иглокожих, червей, моллюсков и других животных. Классические работы в этой области выполнены американским ученым Ж.Лебом (1850-1924).

Тот факт, что дробление яйца начинается только после его оплодотворения, получил объяснение благодаря опытам с искусственным партеногенезом, которые показали, что для развития яйца необходима активация. Она является следствием тех сдвигов в обмене веществ, которые сопутствуют оплодотворению. В естественных условиях эти сдвиги происходят после проникновения сперматозоида в яйцеклетку, но в эксперименте могут быть вызваны разнообразными воздействиями: химическими, механическими, термическими и др. Все они, так же как проникновение сперматозоида, влекут за собой обратимые повреждения протоплазмы яйца, что изменяет метаболизм и оказывает активирующие воздействие.

Оказалось, что сравнительно легко поддаются активации яйца млекопитающих. Извлеченные из тела неоплодотворенные яйца кролика были активированы воздействием пониженной температуры. После пересадки в матку другой крольчихи они развились в нормальных крольчат. Предпринимались опыты по активированию неоплодотворенного яйца человека; но удалось получить только ранние стадии развития зародыша, затем он погибал. Б.Л.Астауров (1904-1974) в 1940-1960 гг. разработал промышленный способ получения партеногенетического потомства у тутового шелкопряда.

Андрогенез(греч.andros — мужчина и genesis — рождение). При андрогенезе развитие яйца происходит лишь с мужским ядерным материалом, а материнское ядро устраняется, от яйца остается лишь цитоплазма.

Ядро яйцеклетки может быть убито, например, ионизирующим излучением. Но если в яйцеклетку с убитым ядром проникает лишь один сперматозоид, несущий гаплоидный набор хромосом, то «зигота», остающаяся гаплоидной, оказывается, как правило, нежизнеспособной. Если же при полиспермии в яйцо проникает несколько сперматозоидов, то благодаря слиянию двух мужских ядер восстанавливается диплоидный набор хромосом и «зигота» развивается. Андрогенетические особи получены у тутового шелкопряда и некоторых ос; несмотря на наличие у них материнской цитоплазмы, все они несут лишь отцовские признаки. Феномен андрогенеза используется для изучения роли ядра и цитоплазмы в явлениях наследственности, для управления полом, например у тутового шелкопряда, при необходимости получения только особей мужского пола.

Гиногенез(греч.gyne — женщина) — своеобразная форма размножения, при которой ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки; последующее развитие идет за счет наследственной информации только материнского организма. Гиногенез встречается у некоторых видов рыб, например у серебристого карася, обитающего на Дальнем Востоке. Яйца этой рыбы лишь активируются сперматозоидами, а слияния ядер (синкариогамия) после оплодотворения не происходит. При отсутствии самцов своего вида яйца серебристого карася активируются (т.е. побуждаются к развитию) сперматозоидами многих других видов рыб. При гиногенезе у рыб потомство состоит из одних самок. У тутового шелкопряда, некоторых рыб и хвостатых амфибий удалось экспериментально вызвать гиногенез действием различных повреждающих факторов (радиевые и рентгеновы лучи, химические агенты).

Чередование поколений

Диплоидная зигота, из которой посредством митотического деления формируется новый организм, образуется в результате полового процесса. Следовательно, сливающиеся гаметы должны быть гаплоидными, а значит, в организме время от времени (перед половым процессом) должно уменьшаться число хромосом в формирующихся гаметах, что предотвращает прогрессирующее удвоение числа хромосом в ряду последовательных поколений. Таким механизмом является частный случай деления клеточного ядра – мейоз. Таким образом, оплодотворение и мейоз – это две стороны одного жизненного процесса. Образование в диплоидном организме гамет называется чередованием ядерных фаз.

Многие растения характеризуются чередованием не только гапло- и диплофаз, но и более сложным процессом смены поколений гапло- и диплобионтов. В этом случае каждое последующее поколение отличается от предыдущего не только числом хромосом, но нередко и внешним видом, размерами и способом размножения. Эта закономерная смена в жизненном цикле организмов генераций и называется чередованием поколений (рассказать про папоротник). Спорофит папоротника – многолетнее растение с хорошо развитыми вегетативными органами, приспособленное к наземной жизни, а гаметофит – маленькое растение, живущее недолго и осуществляющее половой процесс в приземном слое воды (без воды оплодотворение не может произойти).

У большинства видов, размножающихся бесполым путем, обычно встречается чередование поколений. Вслед за одним или несколькими поколениями, возникшими бесполым путем, наступает половое размножение. У некоторых видов чередование поколений происходит регулярно, у других — через определенные периоды. В последнем случае это явление находится в тесной зависимости от условий существования.

Различают первичную и вторичную смену поколений. Первичная смена поколений встречается у организмов, которые в процессе эволюции приобрели способность к половому размножению, но сохранили и более низшую форму — бесполое размножение. Она встречается у ряда водорослей, всех высших растений и простейших, относящихся к классу споровиков (Sporozoa). Первичная смена поколений заключается в правильном чередовании поколений, размножающихся половым путем с бесполым размножением.

Вторичная смена поколений сводится к чередованию типичного полового размножения с партеногенезом или со вторично приобретенным бесполым размножением. У животных встречается как первичная, так и вторичная смена поколений.

Первичную смену поколений мы рассмотрим на примере жизненного цикла малярийного плазмодия (Plasmodium vivax) — возбудителя трехдневной малярии. Часть жизненного цикла малярийный плазмодий проходит в теле комара рода анофелес, другую часть — в теле человека. В тех стадиях, которые протекают в теле человека, плазмодий размножается бесполым путем (шизогония). После нескольких поколений размножения шизогонией у плазмодия образуются половые особи (гаметоциты). Созревание гаметоцитов и половое размножение плазмодия происходит в теле комара.

Вторичная смена поколений встречается в форме метагенеза и гетерогонии.

Метагенезомназывается чередование полового размножения с вегетативным, гетерогонией— чередование типичного полового размножения с партеногенезом. Метагенез встречается у некоторых морских кишечно-полостных и выражается в правильном чередовании полипоидного и медузоидного поколений. Полипоидное поколение размножается стробиляцией, медузоидное — половым путем, из оплодотворенных яиц развиваются полипы.

Гетерогония. Эта смена поколений свойственна многим видам животных. В виде правильного чередования типичного полового размножения и партеногенеза она встречается у всех представителей класса сосальщиков (Trematodes) из типа плоских червей (Plathelminthes).

Гетерогония нашла широкое распространение и в типе членистоногих (Arthropoda). Переход от одной формы размножения к другой у них зависит от внешних условий — сезона года, температуры, питания. Так, у дафний в летние месяцы размножение партеногенетическое, а осенью с оплодотворением. В специальных опытах на этих ракообразных показано, что смена форм размножения обусловлена понижением температуры. Так, при 24 градусах они размножаются только партеногенетически, при 16 градусах отмечается появление самцов и оплодотворенных яиц, при 8 градусах количество самцов еще больше возрастает. В пересыхающих водоемах дафнии также переходят к размножению с оплодотворением.

Метагенез и гетерогония развились из форм типичного полового размножения. Появление их связано с возможностью более быстрого получения многих особей путем бесполого размножения и партеногенеза. Однако полностью половое размножение обычно не утрачивается в связи с его важной биологической ролью.

4. Половой диморфизм

Под половым диморфизмом понимаются различия между самцами и самками в строении тела, окраске, инстинктах и ряде других признаков. Половой диморфизм проявляется уже на ранних ступенях эволюции. У круглых червей самки крупнее самцов. У многих из них, например, у аскариды, самец имеет спикулы и загнутый в брюшную стенку задний конец тела.

У представителей всех классов членистоногих половой диморфизм ярко выражен. Для большинства представителей этого типа характерно то, что самки крупнее самцов. Самцы и самки бабочек, как правило, различно окрашены. Самцы у жуков (например, жук-носорог, жук-олень и др.) обладают специальными органами.

Хорошо выражен половой диморфизм у многих видов позвоночных. У некоторых видов рыб он проявляется в величине, особенностях строения тела и окраске. Из земноводных он ярко выражен у тритонов. Самцы этих животных в брачный период имеют яркую окраску брюха и зубчатый гребень на спине.

У большинства видов птиц самцы существенно отличаются от самок, особенно в брачный период. Так, самец болотного кулика турухтана в обычном оперении мало отличается от самки, но весной в его оперении появляются украшения, резко отличающие его от самки и характеризующиеся удивительно большим разнообразием, как формы, так и окраски.

5. Биологическая роль полового размножения

Еще К.А.Тимирязев (1843-1920) и А.Вейсман (1834-1914) отмечали, что половое размножение дает неиссякаемый источник изменчивости, обусловливающий широкие возможности приспособления организмов к среде обитания. В этом преимущество полового размножения перед вегетативным и спорообразованием, при которых организм имеет только одного родителя и почти целиком повторяет его особенности. При половом размножении благодаря рекомбинации наследственных свойств обоих родителей появляются разнообразные потомки. Могут отмечаться и неудачные комбинации наследственных признаков: эти организмы гибнут в результате естественного отбора. С другой стороны, наблюдаются и такие комбинации, которые делают организм хорошо приспособленным к условиям существования. Кроме того, с каждым поколением выживают организмы, имеющие наиболее благоприятные комбинации наследственных свойств, что ведет к прогрессивной эволюции.

Благодаря этой биологической роли половое размножение нашло широкое распространение и занимает доминирующее положение в природе, несмотря на определенные сложности его осуществления. Для полого размножения у большинства видов организмов требуется встреча двух особей разного пола. Даже у истинных гермафродитов обычно существует перекрестное оплодотворение. Встреча двух особей подчас связана с трудностями, поэтому в процессе естественного отбора появились сложные приспособления в строении организмов, развились эндокринные и рефлекторные механизмы, направленные в конечном итоге на обеспечение встречи гамет.