Определение

Бесполое размножение – это воспроизводство потомства с участием одного бесполого (не имеющего гаметы) организма. Всю генетическую информацию новый организм получает от одного родителя, поэтому в отсутствии мутаций становится его копией.

Особенностями бесполого размножения являются:

  • образование и развитие одноклеточного или многоклеточного организма посредством митоза;
  • отсутствие мейоза;
  • быстрое увеличение численности потомков.

Бесполое размножение характерно для всех одноклеточных организмов, грибов, примитивных многоклеточных животных, многих типов растений. Этот способ воспроизводства потомства появился намного раньше полового размножения. Условно переходными формами от бесполого к половому размножению являются:

  • партеногенез – развитие особи из материнской гаметы;
  • гермафродитизм – наличие признаков обоих полов у одного организма.

Гермафродитизм у улиток

Рис. 1. Гермафродитизм у улиток.

Виды

Существует несколько способов размножения бесполым путём. Особенности описаны в таблице “Виды бесполого размножения”.

Споры папоротника

Рис. 2. Споры папоротника.

Клонирование

Явление, при котором человек искусственно получает живой организм бесполым путём, называется клонированием. В природе встречается редко. Один из примеров естественного клонирования – однояйцевые или гомозиготные близнецы. Однако они идентичны только между собой и отличаются от родителей.

Метод воспроизводства идентичных потомков из клетки родителя применим даже к тем организмам, которые в природе размножаются половым путём. Хрестоматийный пример – овечка Долли. Клонирование осуществлялось путём переноса ядра соматической клетки родителя со всей генетической информацией в яйцеклетку донора.


Овечка Долли

Рис. 3. Овечка Долли.

Источник: obrazovaka.ru

Свойство организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни, называется размножением. Бесполое размножение характеризуется тем, что новая особь развивается из неполовых, соматических (телесных) клеток. В бесполом размножении участвует только одна исходная особь. В этом случае организм может развиться из одной клетки, а возникшие потомки по своим наследственным признакам идентичны материнскому организму. Бесполое размножение широко распространено среди растений и значительно реже встречается у животных. Многие простейшие размножаются путем обычногомитотического деления клетки ( путем деления материнской клетки пополам (бактерии, эвглены, амебы, инфузории)). Другим одноклеточным животным, например малярийному плазмодию (возбудителю малярии),свойственно спорообразование. Оно заключается в том, что клетка распадается на большое число особей, равное количеству ядер, заранее образованных в родительской клетке в результате многократного деления ее ядра. Многоклеточные организмы также способны к спорообразованию: у грибов, водорослей, мхов и папоротникообразных споры и зооспоры образуются в специальных органах — спорангиях и зооспорангиях.


Как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов способом бесполого размножения служит такжепочкование. Например, у дрожжевых грибов и некоторых инфузорий. У многоклеточных (пресноводная гидра) почка состоит из группы клеток обоих слоев стенки тела. У многоклеточных животных бесполое размножение осуществляется также путем деления тела на две части (медузы, кольчатые черви) или же путем фрагментации тела на несколько частей (плоские черви, иглокожие). У растений широко распространено веге-тативное размножение, т. е. размножение частями тела: участками слоевища (у водорослей, грибов, лишайников); с помощью корневища (у папоротникообразных и цветковых); участками стебля (усы у земляники, черники, у плодовых кустарников отводки у крыжовника, винограда); корнями (корневые отпрыски у малины) листьями (у бегонии). В процессе эволюции у растении образовались специальные органы вегетативного размножения:видоизмененные побеги (луковица, клубень картофеля) видоизмененные корни — корнеплоды (свекла, морковь) и корневые клубни (георгины).

ТАБЛИЦА (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000)

iv>
Способ размножения Особенности размножения Примеры организмов
Деление клетки надвое Тело исходной (родительской) клетки делится митозом на две части, каждая из которых дает начало новым полноценным клеткам Прокариоты. Одноклеточные эукариоты (саркодовые — амеба)
Множественное деление клетки Тело исходной клетки делится митотически на несколько частей, каждая из которых становится новой клеткой Одноклеточные эукариоты (жгутиковые, споровики)
Неравномерное деление клетки (почкование) На материнской клетке сначала формируется бугорок, содержащий ядро. Почка растет, достигает размера материнской, отделяется Одноклеточные эукариоты, некоторые инфузории, дрожжи
Спорообразование Спора — особая клетка, покрыта плотной оболочкой, защищающей от внешних воздействий Споровые растения; некоторые простейшие
Вегетативное размножение Увеличение числа особей данного вида происходит путем отделения жизнеспособных частей вегетативного тела организма Растения, животные
— у растений Образование почек, стеблевых и корневых клубней, луковиц, корневищ Лилейные, пасленовые, крыжовниковые и др.
— у животных Упорядоченное и неупорядоченное деление Кишечнополостные, морские звезды, кольчатые черви
^^^^»SB'»S8^saK;!i^^S^aa»^e»^’3ii^s^^

Характеристика форм размножения

>
Показатели Формы размножения
бесполое половое
Число родительских особей, дающих начало новому организму
Исходные клетки
Одна особь
Одна или несколько соматических неполовых клеток
Обычно две особи
Специализированные клетки, половые — гаметы; соединение мужских и женских гамет образует зиготу
Сущность каждой формы В наследственном материале потомков генетическая
информация является точной копией родительской
Объединение в наследственном материале потомков генетической информации из двух разных источников — гамет родительских организмов
Основной клеточный механизм образования клеток Митоз Мейоз
Эволюционное значение». Способствует сохранению наибольшей приспособленности в неменяющихся условиях среды, усиливает стабилизирующую роль естественного отбора Способствует генетическому разнообразию особей вида благодаря кроссинговеру и комбинативной изменчивости; создает предпосылки к освоению разнообразных условий обитания, обеспечивает эволюционные перспективы видов
Примеры организмов, обладающих разными формами размножения Простейшие (амебы, эвглена зеленая и др.); одноклеточные водоросли; некоторые растения; кишечнополостные Растения, водоросли, моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и семенные; все животные, грибы и пр.

Источник: www.examen.ru

Если говорить о самой характерной особенности живых систем, которую можно было бы рассматривать как «сущность жизни», то это способность к самовоспроизведению, к продолжению своего вида. Даже мельчайшие вирусы, быть может не обладающие ни одним из других свойств живых организмов, способны воспроизводить себя, пусть с помощью клетки-хозяина. На молекулярном уровне процесс репродукции связан с уникальной способностью нуклеиновых кислот к самоудвоению, в основе которой лежит специфичность сравнительно слабых водородных связей между парами нуклеотидов.


уровне целого организма воспроизведение принимает весьма различные формы — от простого деления клеток у бактерий и других одноклеточных организмов (процесс, еще совсем не связанный с полом) до полового размножения высших растений и животных, неимоверно сложного в структурном, функциональном и поведенческом аспектах. У высших животных размножение не сводится к одним лишь генетическим процессам — к передаче генетической информации от одного поколения к другому; оно связано также с эндокринной регуляцией овогенеза, овуляции и сперматогенеза; со сложными формами поведения, обеспечивающими одновременное выделение мужских и женских гамет и их встречу, которая ведет к образованию оплодотворенного яйца, или зиготы, и, наконец, со сложнейшей цепью процессов развития и дифференцировки, в результате которых зигота превращается во взрослый организм.

Для сохранения каждого вида растений или животных необходимо, чтобы отдельные его представители размножались, производя новых особей для замены тех, которые погибли от хищников, паразитов или от старости. Процессы размножения у разных животных чрезвычайно разнообразны, хотя в общем существует два основных типа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится или почкуется, образуя две или большее число новых особей, идентичных по своим наследственным признакам родительской особи. Даже у высших животных встречается бесполое размножение; образование у человека однояйцовых близнецов при разделении одной оплодотворенной яйцеклетки — это тоже своего рода бесполое размножение.


половом размножении всегда участвуют две особи; каждая из них дает специализированную клетку — гамету (яйцо или сперматозоид), которые сливаются друг с другом, образуя зиготу, или оплодотворенное яйцо. Яйцо чаще всего представляет собой крупную неподвижную клетку, содержащую запас питательных веществ, которыми оно обеспечивает развивающийся организм, пока он не начнет получать пищу каким-нибудь иным способом. Сперматозоиды — это обычно очень мелкие клетки, снабженные длинным бичевидным хвостом, который позволяет им активно двигаться, приближаясь к яйцу. Биологическое преимущество полового размножения состоит в том, что при этом возможна перекомбинация лучших наследственных признаков обоих родителей, в результате чего потомство может оказаться более жизнеспособным, чем каждый из родителей. При половом размножении эволюция протекает значительно быстрее и эффективнее, чем при бесполом.

Бесполое размножение широко распространено во всех группах растений — у бактерий, водорослей, грибов, мхов и сосудистых растений, а среди животных — у простейших, кишечнополостных, мшанок и оболочников. Простейшая форма бесполого размножения состоит в том, что тело родительской особи расщепляется на две более или менее одинаковые части, каждая из которых дает новый целый и самостоятельный организм. Этот способ размножения, называемый делением, встречается главным образом у самых простых организмов — одноклеточных растений и животных. При этом клетка делится путем митоза.


Гидры и дрожжевые грибы размножаются почкованием: небольшая часть тела родительской особи отделяется (отпочковывается) и развивается в новую особь. Эта новая особь либо совсем порывает связь с родительской особью и начинает самостоятельное существование, либо остается прикрепленной к ней и становится более или менее независимым членом колонии.

Хвостатые амфибии, ящерицы, морские звезды и крабы обладают способностью отращивать новый хвост, новую конечность или какой-либо другой орган взамен утраченного. Когда эта способность достигает крайней степени развития, она становится способом размножения: тело родительской особи распадается на несколько частей, а затем каждая из них восстанавливает все недостающие части и превращается в целый организм. Такой способ размножения, называемый фрагментацией, обычен у плоских червей, а также у морских звезд: из одного луча звезды может регенерировать целая новая особь. Морских звезд нельзя уничтожать, разрубая их пополам и бросая обратно в море: таким путем можно лишь удвоить число этих животных, наносящих ущерб устричному хозяйству.

Почти все растения на определенной стадии жизненного цикла размножаются бесполым путем при помощи спор — особых клеток, обычно имеющих защитную оболочку и способных выдерживать холод, перегревание, высыхание и иные неблагоприятные условия. Простейшие, относящиеся к классу споровиков (Sporozoa), в фазе роста обычно существуют как внутриклеточные паразиты и размножаются спорами.


оровики вызывают ряд серьезных заболеваний, в частности малярию у человека и животных и кокцидиоз у кур. Спора, проникнув в клетку, становится трофозоитом (питающейся формой), созревает и путем множественного деления, или шизогонии, образует одноядерные новые клетки, каждая из которых заражает новую клетку того же хозяина и опять развивается как трофозоит. В конце концов некоторые трофозоиты превращаются в половые формы: женские особи становятся яйцеклетками, а мужские в результате ряда делений образуют сперматозоиды. После оплодотворения зигота растет и претерпевает множественное деление, образуя споры, способные заражать новых хозяев. У большинства споровиков споры заключены в капсулу, предохраняющую их от высыхания, но у форм, паразитирующих в крови (например, у малярийных плазмодиев), споры голые и должны быть непосредственно перенесены в кровяное русло нового хозяина. Развитие трофозоитов происходит обычно в одном хозяине, а образование яйцеклеток и сперматозоидов и развитие инфекционных спор — в другом; так, у малярийного плазмодия первым хозяином служит человек или обезьяна, а вторым — комар.

В ряду форм, начинающемся с бактерий и сине-зеленых водорослей, у которых половое размножение отсутствует или встречается редко, и включающем зеленые водоросли, мхи и, наконец, семенные растения, роль полового размножения в жизненном цикле постепенно возрастает; при этом все большую часть цикла занимает диплоидная фаза. Но даже семенные растения размножаются бесполым путем — при помощи столонов или усов (горизонтальных стеблей, растущих по поверхности земли), корневищ (таких же подземных стеблей) или клубней. Цветоводы и фермеры используют черенки и отводки для размножения многих культурных сортов деревьев, кустарников и травянистых растений. В эволюции растений наблюдается тенденция к прогрессивному развитию спорофита и редукции гаметофита в цикле чередования поколений. Это позволяет наземным растениям при размножении обходиться без водной пленки, необходимой плавающим сперматозоидам. Перенос сперматозоидов к яйцеклетке совершается при помощи пыльцевой трубки. Оплодотворенная яйцеклетка может развиваться за счет собственных запасов питательных веществ, пока у зародыша не образуются листья и он не станет самостоятельным растением.

Кишечнополостным и некоторым другим животным свойственно чередование полового и бесполого поколений, внешне напоминающее жизненный цикл растений, но у кишечнополостных оба поколения диплоидные. Большинство животных обычно размножается только половым путем и имеет постоянные половые органы. У некоторых простейших, например у парамеций, наблюдается сложный процесс полового размножения (конъюгация), при котором две диплоидные особи соединяются оральными поверхностями тела (поверхностями, на которых расположен рот), сливаются и обмениваются ядерным материалом. Исходный микронуклеус каждой особи делится путем мейоза, и три из четырех получающихся при этом ядер дегенерируют. Оставшееся гаплоидное ядро делится митотически, и одно из двух дочерних ядер переходит по цитоплазматическому мостику в другую особь, где сливается с одним из ее гаплоидных ядер. Таким образом, происходит два акта оплодотворения, и оба новых ядра идентичны друг другу. После этого инфузории расходятся и происходит еще одно деление ядер и цитоплазмы, в результате чего образуются четыре особи, каждая из которых имеет один микронуклеус и один макронуклеус.

Все губки, по-видимому, диплоидны, и у них происходят обычные процессы овогенеза и сперматогенеза. Образующиеся яйцеклетки лежат непосредственно под слоем хоаноцитов и оплодотворяются сперматозоидами, приносимыми током воды. У губок нет специальных гонад, и половые клетки образуются у них из хоаноцитов, амебоцитов или из недифференцированных клеток, находящихся в основном веществе.

Гермафродитизм. Многие низшие животные являются гермафродитами, т. е. у одной и той же особи имеются одновременно и яичники и семенники и она производит как яйца, так и сперму (слово «гермафродит» происходит от имен бога мужской красоты Гермеса и богини женской красоты Афродиты у древних греков). Некоторые гермафродитные животные, например паразитические ленточные черви, способны к самооплодотворению. Поскольку в организме хозяина часто живет лишь одна особь паразита, эта способность имеет важное значение для сохранения вида. Для большинства гермафродитных форм, однако, характерно не самооплодотворение, а соединение двух особей в процессе копуляции, причем каждая особь оплодотворяет другую; так обстоит дело у дождевых червей. У других видов самооплодотворению препятствует развитие семенников и яичников в разные сроки; у устриц семенники и яичники образуют гаметы не одновременно, что также исключает возможность самооплодотворения.

Партеногенез. Довольно редкую разновидность полового размножения, характерную для пчел, ос и некоторых других членистоногих, представляет партеногенез (девственное размножение), т. е. развитие взрослого животного из неоплодотворенного яйца. Некоторые виды членистоногих состоят, по-видимому, только из самок, размножающихся этим способом. У других видов в течение нескольких поколений наблюдается партеногенез, а затем появляются самцы, которые спариваются с самками и оплодотворяют яйца. У медоносной пчелы самец осеменяет самку (матку) лишь один раз в течение всей ее жизни — во время «брачного полета». Полученная сперма сохраняется у матки в небольшом мешочке, соединенном с половым трактом и закрывающемся при помощи мышечного клапана. При откладке яиц матка может либо открыть этот клапан, позволяя сперматозоидам выходить и оплодотворять яйца, либо оставить его закрытым, так что яйца развиваются партеногенетически. Оплодотворение обычно происходит осенью, и оплодотворенные яйца проводят зиму в состоянии покоя. Из оплодотворенных яиц выводятся самки — матки и рабочие пчелы; неоплодотворенные яйца дают самцов (трутней). У некоторых видов ос наблюдается чередование партеногенетических поколений и поколений, развивающихся из оплодотворенных яиц.

У тех видов, у которых в нормальных условиях не бывает партеногенеза, можно искусственно побуждать яйца к развитию без оплодотворения, изменяя температуру, pH или соленость окружающей воды, а также путем химической или механической стимуляции; яйцо лягушки можно стимулировать, уколов его тонкой иглой. Были получены искусственным путем партеногенетические особи лягушек, тритонов и различных морских беспозвоночных. Удалось даже стимулировать к развитию неоплодотворенные яйца кролика; такие яйца начинают дробиться, а для того, чтобы они могли завершить развитие, их помещают затем в матку крольчихи, которую подготовили к этому введением соответствующих гормонов.

Большинство водных животных просто выделяют свои яйца и сперму в воду, так что гаметы соединяются по воле случая. Этот примитивный и довольно ненадежный способ соединения гамет называют наружным оплодотворением. У животных с таким типом оплодотворения обычно не бывает никаких дополнительных половых структур, кроме протоков, выводящих гаметы из организма наружу.

Другие животные, в особенности наземные. имеют придаточные половые органы для переноса спермы из тела самца в тело самки, где и происходит оплодотворение. Этот способ, называемый внутренним оплодотворением, требует согласованных действий самца и самки, и у многих видов выработались сложные формы поведения, обеспечивающие встречу особей разного пола, их спаривание в определенное время и заботу о потомстве. Возникли также разнообразные вторичные половые признаки, которые служат для привлечения особей другого пола и вызывают реакции, необходимые для спаривания.

Самец тритона взбирается на самку, обхватывает ее лапами и трется подбородком об ее нос; затем он слезает с самки и откладывает перед ней сперматофор — мешочек, содержащий сперму. Самка переносит сперматофор в свою клоаку; здесь он разрывается и освобождает сперму, оплодотворяющую яйца.

У некоторых видов размножение связано с опасностью или даже с гибелью животных; например, лососевые рыбы поднимаются для нереста на сотни километров вверх по рекам и, отметав икру, погибают; у пауков самка часто съедает самца, после того как он совершит акт осеменения. Однако во всех этих случаях гибель отдельных особей обеспечивает сохранение вида.

Процесс оплодотворения — это не только проникновение сперматозоида в яйцо, но также слияние ядер обеих гамет и активация яйца к дроблению и развитию. Сперматозоид может проникнуть в яйцо, находящееся на любой стадии созревания — от овоцита первого порядка до зрелой яйцеклетки; однако слияние ядер может произойти только после того, как ядро яйцеклетки проделает два мейотических деления и превратится в зрелое яйцо. У некоторых видов важным компонентом студенистой оболочки, окружающей яйцо, является фертилизин, выделяемый яйцеклеткой. Под действием фертилизина сперматозоиды склеиваются и прилипают к поверхности яйца. Из студенистой оболочки яйца выделены также вещества (возможно, идентичные фертилизину), которые стимулируют дыхание и подвижность сперматозоидов и позволяют им дольше сохранять жизнеспособность.

У некоторых видов после проникновения сперматозоида в яйцеклетку вокруг нее образуется так называемая оболочка оплодотворения, преграждающая доступ в яйцо другим сперматозоидам. Это предотвращает полиспермию, в результате которой с ядром яйцеклетки могли бы слиться два или больше ядер мужских гамет; присутствие лишнего мужского ядра может привести к образованию трехполюсных веретен деления и к нарушению нормального развития.

У всех птиц, большинства насекомых и многих водных беспозвоночных самки откладывают яйца, из которых впоследствии выводится потомство; таких животных называют яйцекладущими. Мелкие яйца млекопитающих развиваются в матке, и зародыш получает питательные вещества из крови матери, пока организм не достигнет такой стадии развития, когда сможет существовать самостоятельно; таких животных называют живородящими. Самки акул, ящериц и некоторых насекомых и змей относятся к категории яйцеживородящих; их крупные, наполненные желтком яйца после оплодотворения довольно длительное время остаются в половых путях самки. Развивающийся эмбрион обычно не имеет тесной связи со стенкой яйцевода или «матки» и не получает никаких питательных веществ из материнской крови.

chel-o-vek.ru

Источник: scisne.net

Формы бесполого размножения

Учёные классифицируют бесполое размножение по следующим категориям: почкование, деление, фрагментация, спорообразование, вегетативное размножение. Но, так как не все виды живых организмов, обитающих на Земле, до конца изучены учеными, возможно открытие нового метода бесполого размножения в дальнейшем.

Бесполое размножение у человека

Деление имеет значение преимущественно для одноклеточных организмов. Простейшие используют особенности своих телец для раздвоения с последующим зарождением жизни в каждой половине. Одна особь в итоге превращается в два полноценных организма.

Фрагментация в чем-то имеет сходство с делением: существо дробится на несколько простых частей, становящихся новыми представителями вида.

Почкование характерно для примитивных видов. Оно подразумевает формирование новой особи из выступов (их называют почками) на теле материнского организма. Отпочковавшиеся существа начинают полноценный жизненный цикл.

Палинтомия — процесс беспорядочно быстрого деления без прохождения стадий роста и развития.

Спорообразование

Споры — это репродуктивные покоящиеся клетки, отличающиеся ничтожно низким уровнем метаболизма и высочайшей резистентностью.

Бесполое размножение у человека

Размножение спорами предусматривает развитие спор в вегетативных клетках в исключительно благоприятных условиях. В основном встречается у бактерий и растений.

Способы вегетативного размножения

Размножение растений развитием отдельных частей называется вегетативным.

Бесполое размножение у человека

Различают несколько основных типов:

  1. Искусственное. Достигается путем антропогенного воздействия на процесс размножения вида.
  2. Естественное. Обусловлено природным протеканием процедуры продолжения рода.

Такое бинарное размножение позволяет увеличить вероятность успешного выживания царств организмов в условиях агрессивной среды.

Биологическая роль бесполого размножения

В сравнении с половым, бесполое размножение характеризуется следующими преимуществами:

  • занимает меньше времени, благодаря чему быстрее происходит процесс продления рода;
  • позволяет родительским особям передавать младшему поколению основные качества своих организмов без изменения основного генотипа;
  • ввиду своей примитивности, облегчает процесс размножения более низшим формам жизни.

Способы бесполого размножения в таблице

Одноклеточные Многоклеточные Животные
Почкование — процесс создания младшей особи из нароста на теле родителя.

Спорообразование — размножение клеточными спорами.

Митоз: сюда входят деление и фрагментация.

Вегетативное — в основном встречается у грибов и растений.

Фрагментация — дробление тела на несколько частей, каждая из которых вырастает в полноценную особь.

Строгиляция.

Спорообразование.  Встречается у растений и грибов.

Полиэмбриония.

Вегетативное — это единственный способ размножения у животных бесполым методом.

Почкование — характерно исключительно для губок.

Практическое использование этих методов возможно, но на практике как правило не осуществляется.

Сравнение полового и бесполого размножения

В отличие от полового, бесполое размножение является более примитивным, а потому относится к более низшим.

Бесполое размножение у человека

Оно также почти не присуще животным, у человека практически не встречается. У низших форм наблюдается преобладание данного способа.

Также в половом размножении участвует две особи одного вида, для бесполого размножения необходима лишь одна.

Соматические клетки задействованы в бесполом продлении рода, для полового характерны половые.

Преимущества бесполого размножения

Главное достоинство оного — быстрое увеличение численности особей до конкретного вида. Это позволяет гарантированно выживать в условиях меняющейся среды.

Бесполое размножение у человека

Ещё одно главное достоинство — передача почти всех родительских качеств детским особям.

Отсутствие надобности в двух участниках биологического процесса также характерно для бесполого размножения.

Особенности бесполого размножения

Сюда относятся:

  • митоз в основе бесполого размножения как основное отличие от полового метода;
  • осуществление процесса без участия половых клеток;
  • увеличение численности особей в геометрической прогрессии.

Источник: 1001student.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Кемеровский государственный университет

Биологический факультет

Кафедра клеточной биологии

ФОРМЫ БЕСПОЛОГО РАЗМНОЖЕНИЯ

Выполнил: студент группы Б-013(1)

Лютиков С. С.

Проверил: Волков А. Н.

Кемерово, 2003

Содержание:

1. Введение.

2. Формы бесполого размножения:

а) митотическое деление;

б) шизогония (множественное деление);

в) размножение спорами (споруляция);

г) почкование;

д) фрагментация;

е) вегетативное размножение;

з) клонирование.

3. Заключение.

4. Литература.

3

3

4

7

8

8

9

9

10

12

13

Введение.

Размножение – это увеличение количества особей вида посредством воспроизведения. Способность к размножению, или самовоспроизведению, является одним из обязательных и важнейших свойств живых организмов. Размножение поддерживает длительное существование вида, обеспечивает преемственность между родителями и их потомством в ряду многих поколений. Оно приводит к увеличению численности особей вида и способствует его расселению. У растений, подавляющее большинство которых ведет прикрепленный образ жизни, расселение в процессе размножения — единственный способ занять большую территорию обитания. У большинства многоклеточных организмов часть клеток специализировалась на выполнении функции размножения, возникли репродуктивные органы. В них образуются клетки, способные дать начало новому организму. Если новый организм возникает из половых клеток, то говорят о половом размножении. Если же образование нового организма связано с соматическими клетками, то такой способ размножения называют бесполым.

Бесполое размножение характеризуется тем, что в нем участвует одна особь. Бесполого размножения нет у первичнополостных червей, моллюсков и редко отмечается в типах членистоногих и редко отмечается в типах членистоногих и хордовых. В некоторых случаях для воспроизводства потомства образуются специализированные клетки — споры, каждая из которых прорастает и дает начало новому организму. Спорообразование встречается у простейших (малярийный плазмодий), грибов, водорослей и лишайников.

Формы бесполого размножения.

Бесполое размножение широко распространено в природе. Наиболее распространено оно у одноклеточных, но часто встречается и у многоклеточных. Характерны следующие особенности: в размножении принимает участие только одна особь; осуществляется без участия половых клеток; в основе размножения лежит митоз; потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи. Преимущество бесполого размножения — быстрое увеличение численности. Наиболее распространенными видами бесполого размножения являются следующие:

1.Бинарное деление – митотическое деление, при котором образуются две равноценные дочерние клетки (например, у амебы);

2.Множественное деление, или шизогония. Материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток (малярийный плазмодий);

3.Споруляция. Размножение посредством спор — специализированных клеток грибов и растений. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада). Интересно, что если споры образуются с помощью митоза, то они имеют одинаковый генетический материал, если же они образуются с помощью мейоза, то они имеют генетический материал только одного организма, но генетически такие споры неравноценны;

4.Почкование. На материнской особи происходит образование выроста — почки, из которого развивается новая особь (дрожжи, гидра);

5.Фрагментация — разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. У растений (спирогира), и у животных (кольчатые черви). В основе фрагментации лежит свойство регенерации;

6.Вегетативное размножение. Характерно для многих групп растений. При вегетативном размножении новая особь развивается либо из части материнской, либо из особых структур (луковица, клубень и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения;

7.Клонирование. Искусственный способ бесполого размножения. В естественных условиях встречается редко. Клон — генетически идентичное потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа беспологоразмножения.

Митоз.

Деление клеток лежит в основе развития и роста организмов, их размножения, а также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни организма и восстановление их целостности после повреждения.
Наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток у живых организмов — непрямое деление, или митоз (рис. 1.). Для митоза характерны сложные преобразования ядра клетки, сопровождающиеся формированием специфических структур — хромосом. Хромосомы постоянно присутствуют в клетке, но в период между двумя делениями — интерфазе — находятся в деспирализованном состоянии и потому не видны в световой микроскоп. В интерфазе осуществляется подготовка к митозу, заключающаяся главным образом в удвоении (редупликации) ДНК. Совокупность процессов, происходящих в период подготовки клетки к делению, а также на протяжении самого митоза, называется митотическим циклом. После завершения деления клетка может вступить в период подготовки к синтезу ДНК, обозначаемый символом G1. В это время в клетке усиленно синтезируются РНК и белки, повышается активность ферментов, участвующих в синтезе ДНК. Затем клетка приступает к синтезу ДНК. Две спирали старой молекулы ДНК расходятся, и каждая становится матрицей для синтеза новых цепей ДНК. В результате каждая из двух дочерних молекул обязательно включает одну старую спираль и одну новую. Новая молекула абсолютно идентична старой. В этом заключается глубокий биологический смысл: таким путем в бесчисленных клеточных поколениях сохраняется преемственность генетической информации.
Продолжительность синтеза ДНК в разных клетках неодинакова и колеблется от нескольких минут у бактерий до 6—12 ч в клетках млекопитающих. После завершения синтеза ДНК — фазы S митотического цикла — клетка не сразу начинает делиться. Период от окончания синтеза ДНК и до начала митоза называется фазой G2. В этот период клетка завершает подготовку к митозу: накапливается АТФ, синтезируются белки ахроматинового веретена, удваиваются центриоли.

Процесс собственно митотического деления клетки состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

В профазе увеличивается объем ядра и клетки в целом, клетка округляется, снижается или прекращается ее функциональная активность (например, амебоидное движение у простейших и у лейкоцитов высших животных). Часто исчезают специфические структуры клетки (реснички и др.). Центриоли попарно расходятся к полюсам, хромосомы спирализуются и вследствие этого утолщаются, становятся видимыми. Считывание генетической информации с молекулДНК становится невозможным: синтез РНК прекращается, ядрышко исчезает. Между полюсами клетки протягиваются нити веретена деления — формируется аппарат, обеспечивающий расхождение хромосом к полюсам клетки. На протяжении всей профазы продолжается спирализация хромосом, которые становятся толстыми и короткими. В конце профазы ядерная оболочка распадается, и хромосомы оказываются беспорядочно рассеянными в цитоплазме.
В метафазе спирализация хромосом достигает максимума, и укороченные хромосомы устремляются к экватору клетки, располагаясь на равном расстоянии от полюсов. Образуется экваториальная, или метафазная, пластинка. На этой стадии митоза отчетливо видна структура хромосом, их легко сосчитать и изучить их индивидуальные особенности.

В каждой хромосоме имеется область первичной перетяжки — центромера, к которой во время митоза присоединяются нить веретена деления и плечи. На стадии метафазы хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой только в области центромеры.
Во всех соматических клетках любого организма содержится строго определенное число хромосом. У всех организмов, относящихся к одному виду, число хромосом в клетках одинаково: у домашней мухи — 12, у дрозофилы — 8, у кукурузы — 20, у земляники садовой — 56, у рака речного — 116, у человека — 46, у шимпанзе, таракана и перца — 48. Как видно, число хромосом не зависит от высоты организации и не всегда указывает на филогенетическое родство. Число хромосом, таким образом, не служит видоспецифическим признаком.Носовокупность признаков хромосомного набора (кариотип) — форма, размеры и число хромосом — свойственна только одному какому-то виду растений или животных.
Число хромосом в соматических клетках всегда парное. Это объясняется тем, что в этих клетках находятся две одинаковые по форме и размерам хромосомы: одна происходит от отцовского, другая — от материнского организма. Хромосомы, одинаковые по форме и размерам и несущие одинаковые гены, называются гомологичными. Хромосомный набор соматической клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару, носит название двойного, или диплоидногонабора, и обозначается 2n. Количество ДНК, соответствующее диплоидному набору хромосом, обозначают как 2с. В половые клетки из каждой пары гомологичных хромосом попадает только одна, поэтому хромосомный набор гамет называется одинарным или гаплоидным.

Изучение деталей строения хромосом метафазной пластинки имеет очень большое значение для диагностики заболеваний человека, обусловленных нарушениями строения хромосом.
В анафазе вязкость цитоплазмы уменьшается, центромеры разъединяются, и с этого момента хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, тянут хромосомы к полюсам клетки, а плечи хромосом при этом пассивно следуют за центромерой. Таким образом, в анафазе хроматиды удвоенных еще в интерфазе хромосом точно расходятся к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два диплоидных набора хромосом (4n4с).
В заключительной стадии — телофазе хромосомы раскручиваются, деспирализуются. Из мембранных структур цитоплазмы образуется ядерная оболочка. У животных клетка делится на две меньших размеров путем образования перетяжки. У растений цитоплазматическая мембрана возникает в середине клетки и распространяется к периферии, разделяя клетку пополам. После образования поперечной цитоплазматической мембраны у растительных клеток появляется целлюлозная стенка. Так из одной клетки формируются две дочерние, в которых наследственная информация точно копирует информацию, содержавшуюся в материнской клетке. Начиная с первого митотического деления оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) все дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз — это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками. В результате митоза обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Митоз тормозитсявысокой температурой, высокими дозами ионизирующей радиации, действием растительных ядов. Один из таких ядов — колхицин — применяют в цитогенетике: с его помощью можно остановить митоз на стадии метафазной пластинки, что позволяет подсчитать число хромосом и дать каждой из них индивидуальную характеристику, т. е. провести кариотипирование.

В приведенной ниже таблице показаны особенности митоза у растений и у животных:

Растительная клетка Животная клетка
Центриолей нет Центриоли имеются
Звезды не образуются Звезды образуются
Образуется клеточная пластинка Клеточная пластинка не образуется
При цитокинезе не образуется борозды (перетяжки) Борозда при цитокинезе образуется
Митозы происходят главным образом в меристемах Митозы происходят в различных тканях и участках организма

Шизогония.

Шизогония стадия бесполого размножения в жизненном цикле спорозойных (простейших паразитов), обитающих в печени или эритроцитах. Также характерна для одноклеточных, простейших (радиолярий, некоторых водорослей) и для отдельных грибов. При этом делении ядро материнской клетки претерпевает несколько последовательных митозов, образуя шизонт, содержащий множество мерозоитов. Вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы. Оболочка материнской клетки разрывается, освобождая мерозоиты. Окончательное высвобождение мерозоитов малярийного паразита рода Plasmodium из клеток крови приводит к развитию у больного сильной лихорадки.

Споруляция.

Спора — это одноклеточная репродуктивная единица обычно микроскопических размеров, состоящая из небольшого количества цитоплазмы и ядра. Образование спор наблюдается у бактерий, простейших, у представителей всех групп зеленых растений и всех групп грибов. Споры могут быть различными по своему типу и функции и часто образуются в специальных структурах. Нередко споры образуются в больших количествах и имеют ничтожный вес, что облегчает их распространение ветром, а также животными, главным образом насекомыми. Вследствие малых размеров спора обычно содержит лишь минимальные запасы питательных веществ; из-за того, что многие споры не попадают в подходящее место для прорастания, потери спор очень велики. Главное достоинство таких спор-возможность быстрого размножения и расселения видов, в особенности грибов. Споры бактерий служат, строго говоря, не для размножения, а для того, чтобы выжить при неблагоприятных условиях, поскольку каждая бактерия образует только одну спору. Бактериальные споры относятся к числу наиболее устойчивых: так, например, они нередко выдерживают обработку сильными дезинфицирующими веществами и кипячение в воде.

Почкование.

Почкованием называют одну из форм бесполого размножения, при которой новая особь образуется в виде выроста (почки) на теле родительской особи, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный организм, совершенно идентичный родительскому. Почкование встречается в разных группах организмов, особенно у кишечнополостных, например, у гидры, и у одноклеточных грибов, таких как дрожжи. При почковании одноклеточных на материнской клетке формируются вырост. В дальнейшем ядро делится митозом и одно из образовавшихся ядер перемещается в почку. Почка растет и, достигнув размеров, близких к материнской клетке, отшнуровывается.

У многоклеточных организмов почка формируется как многоклеточная структура в особой зоне – зоне почкования. Причем у кишечнополостных формирующийся организм может отделяться от материнского или оставаться связанным с ним всю жизнь (в результате образуется колония).

Необычная форма почкования описана у суккулентного растения бриофиллум — ксерофита, часто выращиваемого в качестве декоративного комнатного растения: по краям его листьев развиваются миниатюрные растеньица, снабженные маленькими корешками (см. рис.); эти «почки» в конце концов, отпадают и начинают существовать как самостоятельные растения.

Размножение фрагментами (фрагментация).

Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых растет и образует новую особь. Фрагментация происходит, например, у нитчатых водорослей, таких как спирогира.

Нить спирогиры может разорваться на две части в любом месте. Фрагментация наблюдается также у некоторых низших животных, которые в отличие от более высокоорганизованных форм сохраняют значительную способность к регенерации из относительно слабо дифференцированных клеток. Например, тело немертин (группа примитивных червей, главным образом морских) особенно легко разрывается на много частей, каждая из которых может дать в результате регенерации новую особь. В этом случае регенерация — процесс нормальный и регулируемый; однако, у некоторых животных (например, у морских звезд) восстановление из отдельных частей происходит только после случайной фрагментации.

Животные, способные к регенерации, служат объектами для экспериментального изучения этого процесса; часто при этом используют свободноживущего червя планарию. Такие эксперименты помогают понять процесс дифференцировки.

Вегетативное размножение.

Вегетативное размножение представляет собой одну из форм бесполого размножения, при которой от растения отделяется относительно большая, обычно дифференцированная, часть и развивается в самостоятельное растение. По существу вегетативное размножение сходно с почкованием. Нередко растения образуют структуры, специально предназначенные для этой цели: луковицы, клубнелуковицы, корневища, столоны и клубни. Некоторые из этих структур служат также для запасания питательных веществ, что позволяет растению пережить периоды неблагоприятных условий, таких как холода или засуха. Запасающие органы позволяют растению переживать зиму и давать в следующем году цветки и плоды (двулетние растения) или выживать в течение ряда лет (многолетние растения). К таким органам, называемым зимующими, относятся луковицы, клубнелуковицы, корневища и клубни. Зимующими органами могут быть также стебли, корни или целые побеги (почки), однако во всех случаях содержащиеся в них питательные вещества создаются главным образом в процессе фотосинтеза, происходящего в листьях текущего года. Образовавшиеся питательные вещества переносятся в запасающий орган, а затем обычно превращаются в какой-либо нерастворимый резервный материал, например крахмал. При наступлении неблагоприятных условий надземные части растения отмирают, а подземный зимующий орган переходит в состояние покоя. В начале следующего вегетационного периода запасы питательных веществ мобилизуются с помощью ферментов: почки пробуждаются, и в них начинаются процессы активного роста и развития за счет запасенных питательных веществ. Если прорастает более одной почки, то можно считать, что осуществилось размножение. В ряде случаев образуются специальные органы, служащие для вегетативного размножения. Таковы видоизмененные части стебля — клубни картофеля, луковицы лука, чеснока, луковички в лиственных пазухах мятлика, откидыши молодила и др. Земляника размножается «усами» (см. рис.). В узлах побегов формируются придаточные корни, а из пазушных почек — побеги с листьями. В дальнейшем междоузлия отмирают, а новое растение утрачивает связь с материнским. В практике сельского хозяйства вегетативное размножение растений используется довольно широко.

Клонирование.

Как уже говорилось, получение идентичных потомков при помощи бесполого размножения называют клонированием. В естественных условиях клоны появляются редко. Общеизвестный пример естественного клонирования, существующего в природе и имеющего место у человека – однояйцевые близнецы, развившиеся из одной яйцеклетки (Это обязательно дети одного пола). До шестидесятых годов двадцатого века клоны получали искусственным путем исключительно при вегетативном размножении растительных организмов, чаще всего для сохранения сортовых признаков и при получении культур микроорганизмов, используемых в медицине. В начале шестидесятых годов были разработаны методы, позволяющие успешно клонировать некоторые высшие растения и животных путем выращивания из отдельных клеток. Эти методы возникли в результате попыток доказать, что ядра зрелых клеток, закончивших свое развитие, содержат всю информацию, необходимую для кодирования всех признаков организма, и что специализация клеток обусловлена включением и выключением определенных генов, а не утратой некоторых из них. Первый успех был достигнут профессором Стюардом из Корнельского университета, который показал, что, выращивая отдельные клетки корня моркови (ее съедобной части) в среде, содержащей нужные питательные вещества и гормоны, можно индуцировать процессы клеточного деления, приводящие к образованию новых растений моркови.

Вскоре после этого Гёрдон, работавший в Оксфордском университете, впервые сумел добиться клонирования позвоночного животного. Позвоночные в естественных условиях клонов не образуют; однако, пересаживая ядро, взятое из клетки кишечника лягушки, в яйцеклетку, собственное ядро которой предварительно было разрушено путем облучения ультрафиолетом, Гёрдону удалось вырастить головастика, а затем и лягушку, идентичную той особи, от которой было взято ядро.

С семидесятых годов ученые предпринимали попытки клонирования млекопитающих. Крохотная овечка Долли – символ очередного этапа успешного развития биотехнологии.

Такого рода эксперименты не только доказывают, что дифференцированные (специализированные) клетки содержат всю информацию, необходимую для развития целого организма, но и позволяют рассчитывать, что подобные методы можно будет использовать для клонирования позвоночных, стоящих на более высоких ступенях развития, в том числе и человека. Техника клонирования сулит, в первую очередь, большие перспективы для животноводства, так как дает возможность получать от любого животного, обладающего ценными качествами, многочисленные генетически идентичные копии с теми же признаками. Клонирование нужных животных, например племенных быков, скаковых лошадей и т.п., может оказаться столь же выгодным, как и клонирование растений, которое, как было сказано, уже производится. Также одна из возможных областей применения данной технологии клонирование редких и исчезающих видов диких животных. Фактически появились реальные технические возможности для клонирования человека. Вот всего лишь несколько проблем, которые решаются таким образом:

1) Устранение генетических дефектов еще во внутриутробном периоде путем замены мутантного гена полноценным;

2) Лечение некоторых форм бесплодия, так как при использовании описанной методики выносить ребенка может не только биологическая, но и суррогатная мать;

3) Получение эмбрионов для запасных частей, используемых во время операций по пересадке органов (мгновенно устраняется проблема тканевой несовместимости – ведь эмбрион будет выращен из клетки самого больного).

Однако применение методов клонирования к человеку сопряжено с серьезными проблемами нравственного порядка. На первый взгляд может показаться, что таким образом можно было бы воспроизводить талантливых ученых или деятелей искусства. Однако надо помнить, что степень влияния, оказываемого на развитие средой, еще не вполне ясна, а между тем любая клонируемая клетка должна снова пройти через все стадии развития, т.е. в случае человека-стадии зародыша, плода, младенца и т.д. Поэтому достижения генной инженерии последних лет вызывают чрезвычайно сильную реакцию общественности и в особенности тех кругов, которые формируют общественное мнение (теологи, философы, журналисты). Генетики и врачи нередко подвергаются яростным нападкам, хотя они первыми забили тревогу, когда обнаружилась опасность экспериментов (в 1973 году у П. Берга из Стэнфорда созрела идея переноса ракового гена в кишечную палочку, что действительно могло создать непредсказуемую опасность). Ряд видных ученых продолжает беспокоиться по поводу возможных осложнений, связанных с межвидовым переносом ДНК. Также совершенно не разработано юридическое обеспечение большинства вопросов.

Заключение.

Размножение – одна из важнейших функций живых организмов. При бесполом размножении потомки происходят от одного организма, без слияния гамет. Мейоз в процессе бесполого размножения не участвует (если не говорить о растительных организмах с чередованием поколений), и потомки идентичны родительской особи. Идентичное потомство, происходящее от одной родительской особи, называется клоном. Образовавшиеся бесполым путем организмы могут быть генетически различными только в случае возникновения мутаций.

Литература:

1. Ясакова Н. Т., Валова Т. А. Биотехнология. – М.: Новосибирская государственная медицинская академия. – 2000. – с. 13-15.

2. shpora-da.narod.ru/biology-russian-025-036.htm#027

3. http :// lyceum 1. ssu . runnet . ru /~ dist / biology / textbook _1/05-06_03. html

4.www.examen.ru/Examine.nsf/Display?OpenAgent&Pagename=defacto.html&catdoc_id=4F74CB9E5FCD2338C3256A02003DEB74&rootid=BCD8A4FC42508700C3256A39005E8AE6

5. schools.keldysh.ru/school1413/bio/mazol/razmn/index.htm

Источник: www.ronl.ru