Воспроизведение организмов.
Размножение, оплодотворение

Раздел ЕГЭ: 3.2. Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения. Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных. Внешнее и внутреннее оплодотворение

---

---

Воспроизведение организмов — способность производить новое поколение особей того же вида, одно из обязательных и важнейших свойств живых организмов.

Бесполое размножение

Бесполое размножение — форма размножения, при которой организм воспроизводит себя самостоятельно, без всякого участия другой особи (гаметы не образуются). При любой форме бесполого размножения наблюдается увеличение численности вида без повышения его генетического разнообразия: все дочерние организмы являются точной копией материнского. Новые признаки возникают только в результате мутаций.

Преимущества бесполого размножения: простота и эффективность (не нужно искать партнёра); потомство может оставить любая особь в любом месте; удачные сочетания генов не теряются

Недостатки бесполого размножения: если в определённом место обитании возникают изменения, вызывающие гибель отдельных особей, то погибнут все организмы, так как они генетически сходны.

Способы бесполого размножения:

• Простое деление (деление надвое). Характерно для одноклеточных эукариот. В результате такого типа размножения из одной клетки образуются две дочерние, каждая из которых становится новым организмом.
• Почкование. Характерно для кишечнополостных, растений, одноклеточных грибов (дрожжей). В результате почкования от родительской особи отделяется небольшой вырост (почка), и из группы клеток исходного организма образуется дочерний.
• Спорообразование. Встречается у водорослей, простейших (споровики) и некоторых групп бактерий, служит как для переживания неблагоприятных условий, так и для расселения: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку,
• Вегетативное размножение. Чаще всего встречается у растений и представляет собой размножение отдельными органами, частями органов или тела (побегами, черенками, луковицами или клубнями). В его основе лежит способность организмов к регенерации.

Половое размножение

Половое размножение характеризуется наличием полового процесса, который обеспечивает обмен наследственной информацией и создаёт условия для возникновения наследственной изменчивости. В нём, как правило, участвуют две особи — женская и мужская, которые образуют гаплоидные половые клетки — гаметы.

Формы полового процесса:

• Конъюгация — форма полового процесса, при которой осуществляется взаимообмен мигрирующими ядрами, перемещающимися из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику, образуемому двумя особями. При конъюгации обычно не происходит увеличения количества особей, но осуществляется обмен генетическим материалом между клетками, что обеспечивает перекомбинацию наследственных свойств.
• Копуляция (гаметогамия) — слияние двух одинаковых или разных по форме, подвижности и размерам половых клеток. Выделяют следующие формы гаметогамии.


• Изогамия. Образуются подвижные, морфологически одинаковые гаметы, различающиеся физиологически. Характерна для водорослей.
• Анизогамия. Формируются подвижные гаметы, различающиеся морфологически и физиологически. Характерна для водорослей.
• Оогамия. Гаметы сильно отличаются друг от друга, по строению и физиологическим свойствам делятся на мужские (подвижные — сперматозоиды, неподвижные — спермин) и женские (яйцеклетки). Характерна для животных, высших растений и многих грибов.
• Партеногенез (девственное развитие) — половой процесс, при котором оплодотворение не происходит, новый организм формируется из неоплодотворённой яйцеклетки. Встречается у дафний, пчёл, тараканов, некоторых ящериц, ряда растений.

Гаметогенез — последовательный процесс образования половых клеток. Центральное событие гамето-генеза — редукция диплоидного набора хромосом (в ходе мейоза) и формирование гаплоидных гамет. У человека и животных развитие яйцеклеток (оогенез) и сперматозоидов (сперматогенез) осуществляется в гонадах, или половых железах, — яичниках и семенниках соответственно.

Сперматогенез заканчивается стадией формирования сперматозоидов. В результате этого процесса каждая незрелая сперматида превращается в зрелый сперматозоид, приобретая все свойственные ему структуры.

При оогенезе из каждой последующей клетки оогония образуются одна крупная яйцеклетка с п набором хромосом и три редукционных тельца, которые не участвуют в оплодотворении, а служат для равномерного распределения хромосом в мейозе.

Стадии гаметогенеза:

Стадия размножения. Клетки, из которых в последующем образуются мужские и женские гаметы, называются сперматогониями и оогониями соответственно. Они несут 2n набор хромосом. На этой стадии первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их количество возрастает. Сперматогонии размножаются в течение всего репродуктивного периода в мужском организме, оогонии — главным образом в эмбриональном периоде.

Стадия роста. Клетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и ооциты I порядка (достигают особенно больших размеров в связи с накоплением питательных веществ в виде желтка и белковых гранул). Соответствует интерфазе I мейоза.

Стадия созревания. Происходят два последовательных деления — редукционное (мейоз I) и равное (мейоз II), которые вместе составляют мейоз. В результате этого один сперматоцит I порядка (мейоз I) даёт два сперматоцита II порядка (мейоз II) -» четыре сперматиды; один ооцит I порядка (мейоз I) даёт два ооцита II порядка (мейоз II) -> одна зрелая яйцеклетка (с большим количеством питательных веществ) и три редукционных тельца.

Значение полового размножения в том, что оно обеспечивает появление пусть и небольшого числа потомков, но они имеют новые комбинации генов и признаков родителей, позволяющие* им приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды.

---

---

Оплодотворение у цветковых растений.
Внешнее и внутреннее оплодотворение

Оплодотворение у цветковых растений — двойное оплодотворение, в результате которого происходит слияние одного спермия с яйцеклеткой (развивается зародыш), а другого — с центральной клеткой зародышевого мешка (вторичный эндосперм семени, содержащий питательные вещества). Семяпочка у покрытосеменных не запасает питательных веществ впрок. Питательные ткани активно формируются уже после оплодотворения. Поэтому семяпочка развивается гораздо быстрее, чем у других отделов растений.

Способы оплодотворения у животных:

• Наружное (внешнее) — мужские и женские гаметы выделяются в воду,
• Внутреннее — сперматозоиды в спермальной жидкости переносятся из тела самца в тело самки, где и происходит оплодотворение.

 

Источник: uchitel.pro

Бесполое размножение

Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах. Различают следующие способы бесполого размножения: деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, споро­образование, вегетативное размножение.

Деление — способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить: а) простое бинарное деление (прокариоты), б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли), в) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время деления парамеции (1) микронуклеус делится митозом, макронуклеус — амитозом. Во время шизогонии (2) сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.

Почкование — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи (3). Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).

Фрагментация (4) — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.

Полиэмбриония — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).

Вегетативное размножение — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение).

 

Вегетативный орган	Способ вегетативного размножения	Примеры
Корень	Корневые черенки	Шиповник, малина, осина, ива, одуванчик
	Корневые отпрыски	Вишня, слива, осот, бодяк, сирень
Надземные части побегов	Деление кустов	Флокс, маргаритка, примула, ревень
	Стеблевые черенки	Виноград, смородина, крыжовник
	Отводки	Крыжовник, виноград, черемуха
Подземные части побегов	Корневище	Спаржа, бамбук, ирис, ландыш
	Клубень	Картофель, седмичник, топинамбур
	Луковица	Лук, чеснок, тюльпан, гиацинт
	Клубнелуковица	Гладиолус, крокус
Лист	Листовые черенки	Бегония, глоксиния, колеус

 

Спорообразование (6) — размножение посредством спор. Споры — специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.

Клонирование — комплекс методов, используемых человеком для получения генетически идентичных копий клеток или особей. Клон — совокупность клеток или особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. В основе получения клона лежит митоз (у бактерий — простое деление).

Половое размножение

Половое размножение осуществляется при участии двух родительских особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются специализированные клетки — гаметы. Процесс формирования гамет называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и женской гамет называется оплодотворением. Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.

В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения: изогамию, гетерогамию и овогамию.

Изогамия (1) — форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.

Гетерогамия (2) — форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские — крупнее мужских и менее подвижны.

Овогамия (3) — форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками, мужские гаметы, если имеют жгутики, — сперматозоидами, если не имеют, — спермиями.

Овогамия характерна для большинства видов животных и растений. Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли). Кроме вышеперечисленных, у некоторых водорослей и грибов имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются: хологамия и конъюгация. При хологамии происходит слияние друг с другом одноклеточных гаплоидных организмов, которые в данном случае выступают в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота затем делится мейозом с образованием четырех гаплоидных организмов. При конъюгации (4) происходит слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после периода покоя также делится мейозом.

 

Источник: licey.net

Бинарное деление

Почти все прокариоты размножаются бинарным делением. Этот вид размножения очень похож на процесс митоза эукариот. Однако, поскольку ядра нет, а ДНК прокариот обычно находится только в одном кольце, этот процесс не такой сложный, как митоз. Бинарное деление начинается с одной клетки, которая копирует ее ДНК и затем делится на две идентичные клетки.

Это очень быстрый и эффективный способ создания потомства для бактерий, и подобных типов клеток. Однако, если бы в процессе размножения происходила мутация ДНК, это могло бы изменить генетику потомства, и они больше не были бы идентичными клонами.

Почкование

Другой вид бесполого размножения называется почкованием. Почкование происходит когда новый организм или потомство вырастает со стороны родителя через часть, называемую почкой. Потомок остается привязан к предку, пока не достигнет зрелости и не станет независимым организмом. У одного родителя может быть много почек и много потомков одновременно.

С помощью почкования могут размножаться как одноклеточные организмы, такие как дрожжи, и многоклеточные, такие как гидры. Опять же, потомство является клоном родителя, если не происходит какая-либо мутация во время копирования ДНК или размножения клеток.

Фрагментация

Некоторые виды организмов имеют множество жизнеспособных частей, которые могут жить независимо от одной особи. Эти виды способны размножаться бесполым способом размножения, известном как фрагментация. Она происходит, когда часть индивидуума отделяется, и из нее образуется совершенно новый организм. Исходный организм также восстанавливает часть тела, которая отделилась. Эта часть может оторваться естественным путем или во время травмы, либо другой ситуации, угрожающей жизни.

Наиболее известным организмом, который подвергается фрагментации, является морская звезда. Морские звезды могут отделить от тела любую из своих пяти рук, которые затем станут их потомством. Это в основном связано с их радиальной симметрией. У них центральное нервное кольцо посередине, которое разветвляется на пять лучей или рук. Каждая рука имеет все элементы, необходимые для создания совершенно новой особи путем фрагментации. Губки, некоторые плоские черви и грибы также могут размножаться с помощью фрагментации.

Партеногенез

Чем сложнее организмы, тем более вероятно, что они будут подвергаться половому, а не бесполому размножению. Однако есть некоторые сложные животные и растения, которые способны размножаться через партеногенез, когда это необходимо. Это не является предпочтительным методом размножения для большинства этих видов, но он может стать единственным способом оставить после себя потомство по разным причинам.

Партеногенез — это вид размножения, когда потомство появляется из неоплодотворенного яйца. Отсутствие доступных партнеров, непосредственная угроза жизни самки или другие подобные ситуации могут привести к тому, что партеногенез будет необходим для сохранения вида. Разумеется, это не будет идеальным вариантом, потому что потомок станет клоном матери.

Некоторые животные, которые могут размножатся с помощью партеногенеза, включают насекомых (пчелы и кузнечики), ящериц (комодский варан), и очень редко встречаются у птиц.

Источник: NatWorld.info



Вопрос 1. Сравните бесполое и половое размножение. В чём их основные отличия?

Вопрос 2. Что такое бесполое размножение? Какой процесс лежит в его основе?

Бесполое размножение — один из способов размножения, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток — гамет.

Вопрос 3. У каких организмов встречается бесполое размножение?

Многие простейшие (амебы, эвглена зелёная и др.), одноклеточные водоросли (хламидомонада) размножаются путём митотического деления клетки. Другим одноклеточным – некоторым низшим грибам, водорослям (хлорелла), животным (малярийный плазмодий) свойственно спорообразование. При этом клетка распадается на большое число особей, равное количеству ядер, заранее образованных в ней в результате многократного деления её ядра. Многоклеточные организмы также способны к спорообразованию: это мхи, высшие грибы, многоклеточные водоросли, папоротникообразные и некоторые другие.

Вопрос 4. Составьте схему, иллюстрирующую многообразие способов бесполого размножения. Приведите примеры.

Выделяют следующие виды бесполого размножения:

— размножение делением;

— размножение спорами;

— вегетативное размножение.

Наиболее простая форма бесполого размножения характерна для вирусов. Их репродуктивный процесс связан с молекулами нуклеиновых кислот, со способностью этих молекул к самоудвоению и основан на специфичности относительно слабых водородных связей между нуклеотидами.

Применительно к другим организмам, размножающимся бесполым путем, различают вегетативное размножение и размножение спорообразованием.

Вегетативное размножение — это размножение, при котором из части, отделившейся от материнского организма, развивается новый организм. Этот вид размножения характерен как для одноклеточных, так и многоклеточных организмов, но имеет у них разное проявление. У одноклеточных организмов вегетативное размножение представлено такими формами, как деление, множественное деление и почкование. Деление путем простой перетяжки с образованием при этом из одного родительского организма двух дочерних присуще бактериям и сине-зеленым водорослям (цианобактериям). Напротив, размножение делением бурых и зеленых водорослей, а также одноклеточных животных (саркодовых, жгутиковых и инфузорий) происходит путем митотического деления ядра с последующей перетяжкой цитоплазмы.

Почкование заключается в том, что на материнской клетке образуется бугорок (вырост) с ядром, который затем отделяется и становится самостоятельным организмом. Почкование встречается как у одноклеточных растений, например, у дрожжей, так и у одноклеточных животных, например, инфузорий отдельных видов.

Размножение спорообразованием связано с образованием специализированных клеток — спор, которые содержат ядро, цитоплазму, покрыты плотной оболочкой и способны к длительному существованию в неблагоприятных условиях, что способствует, кроме того, и их расселению. Наиболее часто такое размножение встречается у бактерий, водорослей, грибов, мхов, папоротникообразных.

У некоторых зеленых водорослей из отдельных клеток могут формироваться так называемые зооспоры.

Среди животных размножение спорообразованием отмечается у споровиков, в частности, у малярийного плазмодия.

Вопрос 5. Почему при бесполом размножении потомки генетически сходны между собой и с родительской особью?

При бесполом размножении новый организм может возникнуть из одной клетки или из нескольких неполовых (соматических) клеток материнской особи. В размножении участвует только одна родительская особь. Поскольку клетки, дающие начало дочерним организмам, возникают в результате митоза, то все потомки сходны по наследственным признакам с материнской особью.

Вопрос 6. Обсудите на уроке, какое значение для выживания организмов имеет их способность к бесполому размножению.

Бесполое размножение является древнейшим и самым простым способом размножения и широко распространено у одноклеточных организмов (бактерии, сине-зелёные бактерии, хлореллы, амёбы, инфузории). 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.

Источник: resheba.me

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