Процесс размножения

Способность к размножению является одним из свойств живых систем. Благодаря размножению происходит передача генетического материала родителей следующему поколению, что обеспечивает воспроизведение признаков не только данного вида, но и конкретных родительских особей.

Для популяции и биологического вида смысл размножения состоит в замещении особей, которые гибнут. Это обеспечивает непрерывное существование вида. При подходящих условиях размножение позволяет увеличить общую численность особей данного вида.

Клональное микроразмножение

Достижения в области биотехнологии растений привели к возникновению нового метода вегетативного размножения, а именно клонального микроразмножения.

Клональное микроразмножение – получение неполовым путем (in vitro) растений, генетически идентичных материнскому экземпляру.

Слово in vitro («в стекле») означает выращивание в чашках Петри, колбах, пробирках растительных клеток, микробных клеток, а также животных клеток, то есть культивирование в искусственно созданных человеком условиях.

В основе этого метода лежит уникальная способность растительных клеток к тотипотентности. Тотипотентность – способность клетки путем деления дать начало любому клеточному типу организма.

Если вы возьмете любую часть растений, будь-то стебель или корень, и поместите эту часть в условия in vitro на определенную питательную среду, то из этого листочка может вырасти новое растение. Однако если вы возьмете кожу человека либо часть тела человека и поместите их в специальные условия, то не получите человечка. Клонирование животных и человека – процесс много более сложный.

Следовательно, у растений из дифференцируемых клеток можно получить маленькие растения, а из человеческих клеток нового человека получить невозможно. Исключением является рассмотренная выше полиэмбриония.

Основным преимуществом клонального микроразмножения является очень высокий коэффициент размножения. При вегетативном размножении от одного растения можно получить от 10 до 100 растений в год, а с помощью клонального микроразмножения от одного исходного растения можно получить от пяти тысяч до одного миллиона растений в год. При этом эти растения будут выращиваться на территории лаборатории (Рис. 13).

Рис. 1. Микроклональное размножение. Клетки растения помещают в пробирку, а затем выращивают в специальных условиях.

Клональное микроразмножение особенно выгодно при размножении элитных сортов, которые насчитывают всего несколько экземпляров в мире. Сегодня в таких странах, как Дания, Бельгия, Голландия, а также в Америке и Польше есть фирмы, специализирующиеся на микроклональном размножении.

Актиномицеты

Актиномицетами называют ветвящиеся бактерии, лучистые грибки, сочетающие признаки бактерий и грибов. Как бактерии они прокариоты, а как грибы имеют ветвящиеся нити, напоминающие мицелий (рис. 14).

Рис. 2. Нити актиномицетов

Эти нити могут достигать в длину несколько миллиметров, в диаметре они тоже довольно тонкие (0,5–1,5 мкм). Такое ветвление характерно для представителей царства грибов. Но актиномицеты размножаются спорами, которые характерны для грибов (рис. 15). Но клетку они имеют прокариотическую, поэтому к грибам их никак нельзя отнести.

Рис. 3. Споры актиномицетов

Актиномицеты широко распространены в почве, где они разлагают органические вещества, в том числе и трудноразлагаемые (хитин, лигнин, целлюлоза). Кроме этого, большинство из актиномицетов продуцируют антибиотики, которые широко используются в медицине.

Некоторые способы вегетативного размножения

Способы вегетативного размножения многочисленны и разнообразны. Некоторые растения размножаются с помощью усов или столонов (тонких стелящихся по земле побегов).

Ус несет пленчатые листья с пазушными почками, которые дают начало придаточным корням и новым растениям. После укоренения новых растений прежние усы разрушаются (рис 16).

Рис. 4. Земляника размножается при помощи видоизмененных стеблей – усов

В роли уса может выступать главный стебель, ус также может расти из нижних, пазушных почек на главном стебле. У земляники, например, пленчатые листья и пазушные почки есть у каждого узла.

Бесполое размножение

Существуют два основных типа размножения: бесполое и половое. Бесполое размножение происходит без формирования половых клеток – гамет. В нем участвует один организм. При бесполом размножении образуются идентичные потомки, при этом единственным источником генетической изменчивости могут быть случайные мутации.

С другой стороны, бесполое размножение позволяет быстро увеличить численность вида. Идентичные потомства, происходящие от одной потомственной клетки, называют клонами. Члены клона могут быть генетически различными только в случае возникновения случайных мутаций. Различают несколько типов бесполого размножения. Во-первых, это размножение простым делением (рис. 1).

Рис. 5. Прямое деление клетки прокариот: І – клетка, готова к делению; ІІ – репликация ДНК; ІІІ – образование дочерних клеток.  1 – клеточная стенка, 2 – плазматическая мембрана, 3 – нуклеоид (кольцевая молекула ДНК, в которой хранится наследственная информация прокариот), 4 – цитоплазма

У прокариот единственная кольцевая хромосома перед делением удваивается. Между дочерними клетками образуется либо перегородка, либо перетяжка, и клетка делится на две части.

Многие одноклеточные водоросли, такие как хламидомонада или же эвглена зеленая, размножаются с помощью митоза. С помощью митоза могут размножаться и простейшие. При этом образуются две дочерние клетки.

Множественное деление

Множественное деление, во время которого за повторными делениями ядра происходит и деление самой клетки на множество дочерних клеток, наблюдается у простейших, у споровиков.

Рассмотрим шизогонию на примере кокцидии (рис. 2).

Рис. 6. Рост шизонта и шизогония кокцидий: 1 – молодой шизонт, ядро еще не приступило к делению; 2–4 – увеличение числа ядер путем деления и рост шизонта; 5 – распад шизонта на мерозоиты

У малярийного плазмодия также стадия, на которой происходит множественное деление, называется шизонтом, а сам процесс – шизогонией (рис. 3).

Рис. 7. Жизненный цикл малярийного плазмодия. Шизогония происходит на стадии 3 (бесполое размножение в клетках печени)

У плазмодия шизогония непосредственно следует за заражением хозяина, когда паразит поражает печень. При этом сразу образуется около тысячи дочерних клеток, каждая из которых способна проникнуть в эритроциты.

Такая высокая плодовитость компенсирует большие потери и трудности, связанные со сложным жизненным циклом.

Размножение спорами

Следующий тип бесполого размножения – размножение спорами. Споры – специализированные гаплоидные клетки у грибов и растений, служащие для размножения и расселения. Нельзя путать споры бактерий и споры грибов и растений, поскольку у бактерий они служат для защиты при неблагоприятных условиях.

У грибов и низших растений споры образуются в результате митоза, у высших растений – в процессе мейоза. У семенных растений споры потеряли свою функцию расселения и являются одним из этапов цикла воспроизведения.

Почкование

Следующий тип бесполого размножения – почкование. В этом случае новая особь образуется в результате выроста или почки на теле родительской особе, затем она отделяется и начинает самостоятельную жизнь. Почкование наблюдается в разных группах живых организмов.

 
  

Рис. 8. Примеры размножения почкованием. Слева направо: у животных (гидра пресноводная), грибов (дрожжи) и растений (каланхоэ).

Почкование встречается у животных, например у кишечнополостных (гидра), у одноклеточных грибов, у дрожжей, бактерий (рис. 4). Необычная форма почкования встречается у каланхоэ (бриофиллюма), которое часто выращивают в качестве комнатного растения. По краям его листьев из почек образуются миниатюрные растения с корешками, которые затем отпадают и превращаются в маленькие самостоятельные растения.

Фрагментация

Следующий тип бесполого размножения – это фрагментация. Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых дает начало новому организму. Этот процесс основан на регенерации.

Что такое регенерация? Это способность организма восстанавливать утраченные части. Так, например, фрагмент тела дождевого червя дает начало новой особе (рис. 5).

 

Рис. 9. Фрагментация у кольчатых червей

Однако следует учитывать, что в природных условиях фрагментация встречается редко. В частности, у многощетинковых червей, плесневых грибов и некоторых водорослей, например у спирогиры.

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение широко представлено у растений. Это способ размножения специализированными органами или отдельными частями тела (рис. 6).

 

Рис. 10. Вегетативное размножение растений

Суть его состоит в том, что от материнского экземпляра, отделяется большая хорошо сформированная часть, которая впоследствии дает начало новому организму, или же образуются структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения: луковицы, клубнелуковицы, корневища (рис. 7).

Рис. 11. Органы вегетативного размножения растений

Принципиально вегетативное размножение ничем не отличается от фрагментации или почкования, но этот термин традиционно применим именно к растениям и лишь иногда к животным, в отличие от фрагментации или почкования.

Рис. 12. Вегетативные органы растений

Давайте приведем конкретные примеры вегетативного размножения. Во-первых, это размножение растений частями вегетативных органов: часть слоевища, черенок стебля, черенок корня, или специальными видоизменениями побегов (Рис. 9).

Рис. 13. Видоизменения побегов растений, участвующие в вегетативном размножении

Источник: interneturok.ru

Виды бесполого размножения

В природе существует несколько вариантов того, как живые организмы могут воспроизводить себе подобных. Способы бесполого размножения достаточно разнообразны. Все они заключаются в том, что клетки начинаются делиться и воспроизводить дочерние особи. У одноклеточных простейших весь организм разделяется на две части. У многоклеточных размножение начинается с деления одной или нескольких клеток одновременно.

Для простейших организмов, растений, грибов и некоторых видов животных характерно бесполое размножение. Способы размножения могут быть такими: деление, спорообразование. Отдельно отмечают формы появления потомства, при которых оно образовывается из группы клеток материнской особи. Их называют вегетативным размножением. Отдельно выделяют почкование, фрагментацию. Это распространенные способы бесполого размножения. Таблица дает возможность понять, чем они отличаются.

Метод размножения	Особенности	Виды организмов
деление	Клетка разделяется на 2 части, образуя 2 новые особи	Сине-зеленые водоросли, бактерии, простейшие
Спорообразование	В специальных отделах организма (спорганиях) образуются споры	Некоторые растения, грибы, отдельные простейшие
Вегетативное	Из нескольких клеток родительской особи образуется дочерний организм	Кольчатые черви, кишечнополостные организмы, растения

Особенности простейшего размножения

У всех организмов, которые способны получать потомство путем деления, кольцевая хромосома предварительно удваивается. Ядро делится на две части. Из одной родительской клетки образуются две дочерние. В каждой из них содержится идентичный генетический материал. Между двумя образовавшимися дочерними клетками появляется перетяжка, по которой родительская особь разделяется на две клетки. Это простейшее бесполое размножение.

Способы размножения могут быть и другими. Но эвглены зеленые, хламидомонады, амебы, инфузории используют именно деление. Полученное потомство ничем не отличается от родительских особей. У него точно такой набор хромосом. Этот метод размножения позволяет в короткие сроки получить большое количество одинаковых организмов.

Спорообразование

Некоторые грибы и растения размножаются с помощью специальных гаплоидных клеток. Они называются спорами. У многих грибов и низших растений данные клетки образуются в процессе митоза. А у высших растительных организмов их образованию предшествует мейоз. Особенностью данного процесса является то, в спорах таких растений содержится гаплоидных набор хромосом. Они в состоянии дать начало новому поколению, которое отличается от материнского. Оно сможет размножаться уже половым путем. При этом не стоит забывать за их уникальную особенность. Способы полового и бесполого размножения у таких растений чередуются.

У большинства грибов и растений образованные споры – это клетки, которые защищены специальными оболочками. Они могут определенное время сохраняться в неблагоприятных условиях. При их изменении оболочки раскрываются, а клетка начинает активно делиться путем митоза. В результате образуется новый организм.

Вегетативное самовоспроизведение

Большинство высших растений использует иные способы бесполого размножения. Таблица позволяет разобраться, какие существуют виды вегетативной репродукции.

Метод вегетативного размножения	Особенности
Отделение корней, черенков, луковиц, усов, клубней, корневищ	Для репродукции необходимо хорошо сформированная часть материнского организма, из которой начнет развиваться дочерний
Фрагментация	Родительская особь делится на несколько частей, из каждой развивается отдельный самостоятельный организм
Почкование	На родительском теле образуется почка, из которой формируется новый полноценный организм

При вегетативном размножении у растений могут образовываться специальные структуры. Например, картофель и георгины создают потомство клубнями. Так называются корневые либо стеблевые утолщения. Вздутое основание стебля, из которого образуется потомство, называется клубнелуковицей.

Корневищами размножаются такие растения, как астра и валериана. Также называют горизонтально растущие подземные стебли, из которых появляются почки и листья.

Клубника, земляника образует потомство с помощью усов. Они отрастают достаточно быстро, из них появляются новые листья и почки. Все эти способы бесполого размножения организмов называются вегетативными. К ним также относят репродукцию с помощью черенков стеблей, корней, части слоевищ.

Фрагментация

Этот вид репродукции характеризуется тем, что при разделении материнского организма на несколько частей, из каждого из них образуется новая особь. Некоторые кольчатые и плоские черви, иглокожие (морские звезды) используют такое бесполое размножение. Способы размножения путем фрагментации основываются на том, что некоторые организмы могут восстанавливаться путем регенерации.

Например, если от морской звезды оторвать луч, то из него сформируется новая особь. То же самое произойдет и с дождевым червем, разделенным на несколько частей. Гидра, кстати, может восстанавливаться из 1/200 части, отделенной от ее организма. Обычно такое воспроизведение наблюдается при повреждениях. Самопроизвольная фрагментация наблюдается у плесневых грибов и некоторых морских червей.

Почкование

Способы бесполого размножения позволяют воспроизводить точные копии родительских организмов. В ряде случаев дочерние особи формируются из специальных клеток – почек. Такой способ самовоспроизведения характерен для некоторых грибов, животных (губок, простейших, кишечнополостных, ряда червей, крыложаберных особей, оболочников), печеночных мхов.

Для кишечнополостных, например, характерно такое бесполое размножение. Способы размножения их достаточно любопытны. На теле материнской особи появляется вырост, который увеличивается. Как только он достигает размеров взрослой особи, то происходит его отделение.

Источник: FB.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)

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