Основные типы полового процесса

Изогамия, гетерогамия, оогамия – это все процессы полового слияния клеток. Изогамия является самой примитивной формой полового процесса, при котором мужские и женские клетки имеют одинаковые размеры и являются морфологически идентичными. Такое слияние присуще простейшим грибам и равножгутиковым зеленым водорослям.

Гетерогамия — это половой процесс, при котором сливаются абсолютно разные по размерам и морфологическому строению половые клетки (гаметы).

Оогамия — это на порядок иной процесс полового слияния клеток, при котором половые клетки очень сильно отличаются друг от друга. Данный вид полового процесса присущ людям, а также некоторым млекопитающим. Такого типа оплодотворение происходит между большой по размеру женской половой клеткой и маленькой, по сравнению с ней, мужской. Чаще всего женская клетка неподвижна, в то время как мужская активно передвигается. Этот процесс может происходить как внутри женского организма, так и за его пределами.

Пол организмов

Принято считать, что существует два пола: мужской и женский. При этом нужно отметить, как мы уже знаем, что в природе есть три вида полового размножения: изогамия, гетерогамия, оогамия. Во всех случаях образуются взаимодополняющие половые клетки, но только при оогамии формируются яйцеклетка и сперматозоид.

Типы определения половой принадлежности

Существует несколько типов определения пола будущего потомства. Наиболее часто используются три основных способа: программный, сингамный, метагамный. Самым точным из них считается программное определение пола будущего потомства. Данные исследования необходимо проводить до самого процесса оплодотворения (онтогенеза). Так, например, если брать исследование полового процесса коловраток, то у них есть способность, при которой образуются яйцеклетки разных размеров. Ученые установили, что из яйцеклеток крупных размеров развиваются особи женского пола, а из мелких — только мужского.

Определение пола непосредственно во время полового процесса оплодотворения является сингамным. Анализ проводится на основании выделения половых хромосом. Этот тип является наиболее распространенным. Гетерогамия – это главный половой процесс для сингамного типа определения будущего потомства.

Метагамный или же эпигамный тип определения пола не зависит ни от формы половых клеток, ни от их размера, ни даже от количества хромосом. Определяющими для данного вида исследования являются факторы окружающей среды, а также интенсивность их воздействия. Данный вид определения половой принадлежности может рассматриваться как модификационная изменчивость.

Примеры влияния внешних факторов

Самый простой и распространенный способ управления полом будущего потомства можно рассматривать на примере яиц крокодила. Как в природных условиях, так и при создании искусственных температурных условий, при определенной температуре рождаются либо самки, либо только самцы. Это зависит от температуры.

Также известны случаи, когда на пол будущего потомства влияют условия, в которых они развиваются. Bonellia viridis — это разновидность кольчатого морского червя, который имеет весьма специфические способности изменять пол в зависимости от среды обитания.

Различная степень влияния определенных факторов

На пол будущего организма практически в равной степени влияет как генотип, так и ряд внешних факторов. Однако у различных организмов степень влияния на пол внешних факторов и генотипа различна. Определяющим для будущего пола потомства у человека и большинства млекопитающих является генотип. К такому виду полового процесса, как гетерогамия, примеры которого были описаны ранее, в первую очередь относятся люди. Внешние факторы никак на этот процесс не влияют. В то время как те же Bonellia viridis (разновидность кольчатого морского червя), описанные ранее, или же рыбы, полностью зависимы от изменений внешней среды обитания.

Самка этих червей значительно превосходит в размере своего самца, имеющего микроскопические размеры. Проживает он прямо в половых путях самки. Личинки же бисексуальны, то есть имеют признаки обоих полов. Именно поэтому на пол будущего потомства в большей степени влияют факторы внешней среды. Так, личинка, свободно обитающая в толще воды, станет полноценной самкой крупного размера. Однако если она встретит самку, которая будет свободна от самца, она может зафиксироваться на ней и со временем превратиться в мужскую особь.

Исключения

Случается, что на пол потомства некоторых млекопитающих влияют внешние факторы. У крупного рогатого скота идентичные близнецы появляются в результате гетерогамии. Даже в том случае, когда у коровы одновременно развиваются разнополые близнецы, бычок при этом будет нормально развит, а у телочки могут проявляться как мужские, так и женские половые признаки. Данная особенность связана с тем, что мужские половые гормоны выделяются раньше женских и поэтому могут влиять на пол своего близнеца. На этом примере четко видно влияние внешних факторов на будущий пол потомства.

Из вышеперечисленного следует, что базой и биологической основой любого изменения, в том числе и половой принадлежности, является изначальная бисексуальность генетического кода организма. Именно эта особенность и доказывает тот факт, что пол может изменяться уже в результате развития организма. И гетерогамия — это одно из главных подтверждений данного утверждения.

Источник: FB.ru

Конъюгация

Особой формой полового процесса является конъюгация, характерная для некоторых нитчатых водорослей. Отдельные гаплоидные клетки нитевидных талломов, расположенных близко друг от друга, начинают образовывать выросты. Они растут навстречу друг другу, соединяются, перегородки в месте

стыка растворяются, и содержимое одной клетки (мужской) переходит в другую (женскую). В результате конъюгации образуется диплоидная зигота.

Изогамия

При изогамии (равный брак) гаметы морфологически сходны между собой, то есть одинаковы по форме и размерам, но физиологически они разнокачественны. Данный половой процесс характерен для многих водорослей и некоторых грибов. Изогамия происходит только в воде, для передвижения в которой гаметы снабжены жгутиками. Они очень похожи на зооспоры, но имеют меньшие размеры.

Гетерогамия

При гетерогамии (разный брак) происходит слияние подвижных половых клеток, сходных по форме, но различающихся размерами. Женская гамета в несколько раз больше мужской и менее подвижна. Гетерогамия характерна для тех же групп организмов, что и изогамия, и также происходит в воде.

Оогамия

Характерна для некоторых водорослей и всех высших растений. Женская гамета — яйцеклетка— крупная и неподвижная. У низших растений образуется в одноклеточных гаметангиях —оогониях, у высших растений (исключая покрытосеменные) — в многоклеточныхархегониях. Мужская гамета (сперматозоид) мала и подвижна, образуется у грибов и водорослей в одноклеточных, а у высших растений (исклю-

чая покрытосеменные) — в многоклеточных гаметангиях — антеридиях. Сперматозоиды способны передвигаться только в воде. Поэтому наличие воды — обязательное условие для оплодотворения у всех растений, за исключением семенных. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называютсяспермиями.

Глава 5. Генеративные органы

Генеративные, илирепродуктивные, органы выполняют функцию полового размножения.

5.1. Цветок

Цветок— это видоизмененный, укороченный, ограниченный в росте, неразветвленный побег, предназначенный для образования спор и гамет и полового процесса, завершающегося образованием семян и плода. Таким образом, цветок является органом полового и бесполого размножения покрытосеменных растений.

5.1.1. Морфология цветка

У цветка различают цветоножку, цветоложе, околоцветник, образованный чашечкой из чашелистиков и лепестками венчика, тычинки и один или несколько пестиков (рис. 40).

У некоторых цветков отдельные части могут отсутствовать.

П

Рис. 40. Строение цветка:

1 — цветоножка; 2 — цветоложе; 3 — чашелистики; 4 лепесток; 5 — пестик; 6 — тычинка

оскольку цветок — это видоизмененный побег, у него различают части, имеющие стеблевое и листовое происхождение. Укороченной стеблевой частью цветка являетсяцветоложе, находящееся на конце междоузлия —цветоножки. Остальные части цветка можно рассматривать как видоизмененные листья.

Цветки могут иметь различную симметрию, которая определяется, главным образом, венчиком (рис.41). В зависимости от типа симметрии различают:

• правильныецветки — цветки, через которые можно провести несколько плоскостей симметрии (капуста, гвоздика, лилия, ландыш);

• неправильныецветки — цветки, через которые можно провести одну плоскость симметрии (горох, астра);

• несимметричныецветки — цветки, не имеющие ни одной плоскости симметрии (валериана, канна).

О

Рис. 41. Симметрия цветка:

1 — правильный; 2 — неправильный; 3 — асимметричный

сновная масса цветков имеет и тычинки, и пестики (свыше 70%). Их называютобоеполыми (вишня, горох). Некоторые цветки —однополые:

• пестичные (женские) имеют только пестики;

• тычиночные (мужские) имеют только тычинки.

В зависимости от распределения однополых цветков на растениях различают:

• однодомные растения (5-8%) — растения, у которых на одних и тех же экземплярах располагаются и женские, и мужские цветки (огурец, кукуруза, дуб);

• двудомные растения (около 3-4%) — растения, у которых на одних экземплярах располагаются женские, а на других — мужские цветки (крапива двудомная, конопля, облепиха);

• многодомные растения (10-20%) — растения, у которых на одних и тех же экземплярах встречаются как обоеполые, так и однополые цветки в различных количественных соотношениях (гречиха, некоторые виды ясеня, клена).

Источник: StudFiles.net

Гетерогамия (греч. «гетерос» у другой, разный, «гамия» — половой процесс) — примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две подвижные со жгутиками клетки разного размера — одна крупнее, другая мельче. Характерна для водорослей и хитридиевьхх грибов.

Зигогамия (греч. «зигон» — пара и «гамия» — половой процесс) — тип полового процесса у грибов. Его особенность заключается в отсутствии гамет, поскольку в многоядерном протопласте дифференцировки не происходит. Характерно для гриба мукора, у которого концы гиф многоядерного мицелия (+) и (-) сливаются, отделяются от остального мицелия и покрываются толстой оболочкой — образуется зигота. После некоторого периода покоя ядра тоже сливаются.

Оогамия (греч. «оон» — яйцо, «гамия» — половой процесс) — наиболее распространенная форма полового процесса, при котором гаметы четко различаются — яйцеклетка крупная, с запасом питательных веществ, неподвижная, сперматозоид — значительно мельче, подвижный, со жгутиками. Оогамия свойственна всем многоклеточным животным, некоторым грибам, водорослям и всем высшим растениям.

Изогамия (греч. «изос» — равный) — примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две одинаковые по величине подвижные гаметы (+) и (-). Характерно для равножгутиковых зеленых водорослей и хитридиевых грибов.

Партеногенез (греч. «партенос» — девственница, «генезис» — рождение) –  способ упрощенного полового размножения, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (происходит девственное рождение). Это явление широко распространено у беспозвоночных (тли, осы, пчелы, некоторые ракообразные – дафнии) и позвоночных животных (пресмыкающиеся, птицы). Партеногенез можно вызвать искусственно у животных, которым он в природе не свойствен. Для этого достаточно стимулировать яйцеклетку механическими и химическими воздействиями. Партеногенез распространен и у растений, например у злаковых и сложноцветных.

Апогамия (греч. «апо» — из, от, без и «гамия» — половой процесс) – половой процесс у растений без участия гамет. Их роль выполняют антиподы или синергиды у цветковых растений, а у высших споровых — клетки заростка. Зародыш формируется гаплоидный или диплоидный (некоторые представители семейства злаковых, сложноцветных, розоцветных, пасленовых, рутовых (цитрусовых).

Гаметангиогамия (греч. «гаметес» — супруг, «гамия» — половой процесс) — особая форма полового процесса, при котором в органах полового размножения (гаметангиях) не происходит образование гамет, поскольку происходит многократный кариокинез (деление ядра) без цитокинеза (деления цитоплазмы). Образуется многоядерный протопласт. Два протопласта сливаются, а затем сливаются ядра (у мукора), а у сумчатых грибов сначала ядра объединяются парами (дикарионы), и лишь позднее половой процесс завершается.

Гологамия (греч. «голос», «холос» — цельный, весь и «гамия» — половой процесс) — примитивная форма полового процесса у одноклеточных организмов, при котором гаметы не образуются, а сливаются целиком особи. Характерна для равножгутиковых зеленых водорослей и хитридиевых грибов.

Конъюгация (лат. «конъюгацио» ч соединение) — форма полового процесса без участия гамет. Характерна для кишечной палочки (отдел Бактерии), инфузории-туфельки (тип Простейшие), у которых сближаются две одноклеточные особи и через цитоплазматический мостик обмениваются генетическим материалом.
результате конъюгации у бактерий не происходит увеличение числа особей. У зеленой водоросли спирогиры конъюгация происходит по-другому: две многоклеточные нити (+) и (-) встают параллельно друг другу, образуют встречные цитоплазматические мостики, по которым протопласт физиологически мужской особи перетекает в женскую нить. В результате образуется множество зигот.

Конидиеспоры, конидии (греч. «кония» — пыль, «эйдос» — вид) — споры бесполого размножения у грибов, отличающиеся от обычных спор тем, что они образуются не в спорангиях, а на выростах мицелия — открыто. Характерны для сумчатых (пеницилл, спорынья), базидиальных (ржавчинные, головневые) и несовершенных грибов.

Шизогония (греч. «шизо» — разделяю, расщепляю и «гония» — порождаю) — множественное бесполое размножение у простейших (споровики). Ядро материнской особи многократно делится путем митоза, а затем разросшаяся многоядерная клетка распадается на множество одноядерных клеток.

Размножение организмов — воспроизведение себе подобных. Это свойство характерно только для живых организмов, чем они коренным образом отличаются от неживой природы. Способность воспроизводить себе подобных осуществляется в ходе размножения и последующего индивидуального развития. В процессе эволюции сначала возникло бесполое размножение, а лишь позднее — половое. При бесполом размножении новое поколение образуется при участии только одной родительской особи, которая полностью передает ему свои наследственные качества и особенности через споры или части тела. Этот способ размножения встречается в природе у большинства растений, из животных — у простейших и используется в хозяйстве: в микробиологической промышленности — при размножении бактерий и дрожжей; в сельском хозяйстве — при вегетативном размножении растений и в технологии культуры тканей. В половом размножении участвуют два родителя, которые передают свою наследственную информацию, как правило, через гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки). Образующаяся при слиянии гамет зигота несет признаки обоих родителей, причем эти признаки могут находиться в различных сочетаниях. Такой способ размножения дает новую комбинацию наследственных признаков (что создает благоприятные условия для естественного и искусственного отбора) и широко распространен в растительном и животном мире. Используется в практике сельского хозяйства.

Бесполое размножение — размножение, осуществляющееся с участием лишь одной особи. Различают собственно бесполое и вегетативное размножение. Собственно бесполое размножение свойственно простейшим животным (амеба, инфузория-туфелька, эвглена зеленая), у которых оно осуществляется в результате митотического деления клеток. Из многоклеточных животных бесполое размножение характерно для сидячей формы полипов, образующих колонии. У растений при бесполом размножении образуются споры и зооспоры. Споры обычно характерны для сухопутных растений, зооспоры, имеющие жгутики, — для водных. Бесполым путем размножаются грибы, водоросли, при этом из спор может вырасти такая же особь. У высших споровых растений из спор образуются заростки.

Вегетативное размножение — размножение частями тела или группами клеток; при этом участвует только одна родительная особь. У растений это широко распространенный способ размножения (корневищами, клубнями, луковицами), который наблюдается в природе, а также используется в сельском хозяйстве. Растения размножают черенками, отводками, делением куста, клубнями, усами, луковицами. В новой технологии возделывания растений применяется еще один метод вегетативного размножения — метод культуры тканей, при котором из одной или нескольких клеток в стерильных условиях выращивают целое растение. Он применяется для размножения картофеля, овощных, лекарственных и декоративных растений, при этом эффект размножения очень высокий — из одной почки получают до 10 млн зачатков растений, свободных от болезней и хранящихся в замороженном состоянии длительное время. В нашей стране создана коллекция клеточных культур растительных и животных организмов.

Половое размножение — воспроизведение себе подобных, происходящее, как правило, с участием двух особей в результате слияния гамет, т. е. копуляции яйцеклетки и сперматозоида. Яйцеклетки образуются у особей женского пола (материнский организм), сперматозоиды — у особей мужского пола (отцовский организм). Половое размножение свойственно как растительным, так и животным организмам. У растений яйцеклетки образуются в специальных органах — архегониях, сперматозоиды — в антеридиях. У животных яйцеклетки формируются в яичниках, сперматозоиды — в семенниках. Разница заключается в том, что у животных образованию половых клеток (гамет) предшествует мейоз, а у растений мейоз происходит перед образованием спор, из которых развиваются заростки. На них формируются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами. Таким образом, у любых организмов — растений или животных – гаметы обязательно гаплоидные, а зигота диплоидная, из нее формируется диплоидный зародыш, половина хромосом которого от материнского организма, а половина от отцовского.

Равновеликое бинарное поперечное деление — деление клетки у бактерий, при котором материнская клетка дает начало двум дочерним клеткам. Осуществляется в три стадии:
1) репликация молекулы ДНК кольцевой хромосомы, присоединенной к мезосоме, которая так же делится на две части;
2) разведение с помощью мезосом двух дочерних кольцевых хромосом;
3) разделение цитоплазмы поперечной перегородкой, которая образуется от периферии к центру клетки.

Оплодотворение — процесс слияния яйцеклетки со сперматозоидом. Яйцеклетка — женская гамета (половая клетка) — у животных образуется в яичниках. Она формируется в результате оогенеза и содержит гаплоидный набор однохроматидных хромосом (nc). Яйцеклетка млекопитающих открыта в 1828 г. русским ученым К. М. Бэром. Она покрыта наружной клеточной мембраной с многочисленными ворсинками, имеет цитоплазму, ядро и запасные питательные вещества. Икринка рыбы, яйцо птицы — это крупные яйцеклетки, покрытые прочными покровами и содержащие запасы питательных веществ. Но у большинства животных яйцеклетки остаются в яичниках и внутренних половых органах (их размер 50-180 мкм), где они оплодотворяются и проходят дальнейшее развитие. Сперматозоид — мужская гамета (половая клетка) всех организмов. Сперматозоиды были открыты в 1677 г. голландским естествоиспытателем А. Левенгуком. Он же ввел этот термин (от греч. «сперма» — семя, «зоон» — животное, т. е. живое семя, живчик). Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза в семенниках. Содержат гаплоидный набор однохроматидных хромосом (nc). У человека и млекопитающих сперматозоиды определяют пол будущего организма, так как половина их несет половую Х-хромосому, а половина — У-хромосому. У птиц, некоторых рыб, бабочек все сперматозоиды несут одинаковые половые хромосомы и на пол не влияют. Сперматозоиды — очень маленькие подвижные клетки размером 3-10 мкм. Они состоят из головки и жгутикоподобного хвостика. В головке находится клеточное ядро, а в передней части цитоплазмы головки — комплекс Гольджи (акросома). В переходной части между головкой и хвостиком имеются две центриоли и спиралевидные митохондрии. Благодаря волнообразным сокращениям хвостика сперматозоиды активно передвигаются. В яйцеклетку сперматозоиды проникают через мембрану. Несмотря на то что у яйцеклетки оказывается сразу несколько сперматозоидов, с ядром сливается только один; цитоплазмы половых клеток также сливаются. В результате оплодотворения в зиготе получается набор парных хромосом; половина хромосом отцовского, половина — материнского происхождения. В зиготе заложены новые комбинации генов.

Чередование поколений — смена полового и бесполого поколений в цикле развития некоторых животных (кишечнополостные, некоторые Членистоногие) и растений, различающихся способом размножения. У животных, например некоторых медуз, половое поколение представлено свободноплавающими одиночными медузами, а бесполое — сидячими полипами, образующими колонии, от которых путем почкования отделяются новые особи. У большинства растений одно поколение имеет гаплоидный набор хромосом в клетках (это обычно половое поколение, дающее гаметы, — гаметофит), а другое — диплоидный (обычно это бесполое поколение, дающее споры, — спорофит). У водорослей, папоротников — это различные организмы; у мхов, голосеменных и покрытосеменных половое и бесполое поколения находятся на одной особи.



Источник: biofile.ru