Размножение — это свойство живых организмов, которое заключается в способности производить подобных особей своего вида.

При бесполом размножении не происходит увеличение генетического разнообразия, которое может оказаться очень полезным при изменении условий существования вида.

По этой причине большинство живых организмов на Земле размножаются половым путём.

Сущность полового размножения заключается в слиянии генетической информации родителей, благодаря чему генетическое разнообразие в потомстве увеличивается.

Половой процесс возник очень давно. Самые простые его формы наблюдаются у простейших.

У одноклеточных организмов выделяют две формы полового размножения: конъюгацию и копуляцию.

Например, у инфузории-туфельки половой процесс получил название — конъюгации.

У инфузории туфельки имеется два разных по строению и функциям ядра полиплоидный макронуклеус (большое ядро) бобовидной формы и диплоидный микронуклеус (малое ядро) округлой формы.

В отличие от микронуклеуса макронуклеус содержит полный геном.

В ходе конъюгации две инфузории сближаются. Между ними образуется цитоплазматический мостик.

Затем макронуклеусы инфузорий разрушаются, а микронклеусы делятся путём мейоза. В результате образуются 4 ядра.

Три из которых погибают, а оставшаяся делится митозом.

В каждой инфузории теперь есть два гаплоидных ядра одно из них женское, а другое — мужское.

Инфузории обмениваются мужскими пронуклеусами, а женские остаются в «своей» клетке. Затем в каждой инфузории «свой» женский и «чужой» мужской пронуклеусы сливаются, образуя диплоидное ядро — синкарион. При делении синкариона образуется два ядра. Из двух имеющихся ядер, одно становится макронуклеусом, другое — микронуклеусом.

Конъюгация водоросли спирогиры проходит схожим образом.

При этом клетки двух соседних нитей различных типов соединяются между собой боковыми выростами. Затем между нитями образуется копуляционный канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с содержимым последней. Клетка, в которой произошло слияние (то есть зигота), закругляется, отделяется от нити и, одеваясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору.

Зигоспора перезимовывает и весной делится мейозом, давая 4 гаплоидные споры, три из которых отмирают, а одна прорастает в молодую нить. Все стадии, кроме зиготы и зигоспоры, — гаплоидны.

Биологическое значение конъюгации состоит в обновлении генетического материала и возможном появлении новых признаков, полезных для выживания в меняющихся условиях окружающей среды. Однако число особей при этом не увеличивается. Поэтому конъюгацию называют половым процессом, а не размножением.

У некоторых одноклеточных организмов наблюдается другая разновидность полового процесса — копуляция.

Процесс копуляции наблюдается в жизненном цикле одноклеточной зелёной водоросли хламидомонады.

Сначала образуются гаметы. Затем две различающиеся по полу клетки − гаметы — сливаются и образуют зиготу. При этом ядра гамет образуют одно ядро зиготы, которая содержит (2 n — два набора хромосом); Затем зигота прорастает при этом происходит мейоз и уменьшение числа хромосом вдвое, после чего из неё выходят вегетативные клетки, превращающиеся после размножения в гаметы.

При половом размножении особи каждого следующего поколения возникают в результате слияния двух специализированных гаплоидных клеток — гамет.

Различия между гаметами

В процессе эволюции степень различия гамет изменялась. Наиболее простым типом является изогамный половой процесс (изогамия).

Изогамия — это примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две одинаковые морфологически и по величине гаметы.

Такая форма размножения встречается у низших растений — например у одноклеточной водоросли хламидомонады.

Следующей ступенью является гетерогамный половой процесс (гетерогамия). При котором гаметы различны по форме и размеру.

Гетерогамия также может происходить у хламидомонады. При гетерогамии обе гаметы подвижны, имеют жгутики, но различаются величиной.

Одна из них, меньших размеров, отличается большей подвижностью и считается мужской гаметой.

Другая, несколько более крупная, менее подвижная. Она считается женской гаметой. В плазме её содержится некоторое количество запасных питательных веществ.

Следующей ступенью является оогамный половой процесс (оогамия). В этом случае гаметы резко различны по форме и по величине.

Одна из них — мужская — очень мелкая со жгутиком. Мужская гамета активно подвижна и называется сперматозоидом.

Женская гамета крупная и лишена подвижности. Она называется яйцеклеткой.

Оогамия свойственна как многим низшим растениям, так и высшим растениям.

А также всем многоклеточным животным включая и человека.

У животных и человека гаметы формируются в специальных органах гонадах.

Сперматозоиды формируются в мужских половых железах- семенниках. А яйцеклетки формируются в женских половых железах — яичниках.

Яйцеклетка — это округлая, относительно крупная клетка. Она состоит из ядра, которое содержит ДНК. Также яйцеклетка включает цитоплазму в которой имеется запас питательных веществ в виде желтка.

Яйцеклетку окружает оболочка, вокруг которой располагаются фолликулярные клетки.

По содержанию желтка яйцеклетки бывают:

Изолецитальными где желток распределён равномерно по цитоплазме. Такие яйцеклетки имеются у млекопитающих и человека. Желтка они почти не содержат, и будущий зародыш сможет питаться только за счёт материнского организма.

Телолецитальными − желток находится на одном из полюсов (вегетативном). Эти яйцеклетки характерны для земноводных, рептилий и птиц.

И центролецитальными − желток расположен вокруг ядра. По периферии находится свободная от желтка цитоплазма. Эти яйцеклетки характерны для насекомых.

Сперматозоид в отличии от яйцеклетки гораздо более мелких размеров. Он состоит из головки, которая почти полностью занята ядром и гаплоидным набором хромосом; Шейки, в которой находится митохондрии. Также сперматозоид содержит хвост, образованный микротрубочками. Хвост обеспечивает подвижность всего сперматозоида.

В передней части головки сперматозоида находится видоизменённый комплекс Гольджи, который называется акросомой. В акросоме запасается определённый фермент, который необходим для растворения оболочки яйцеклетки, без чего невозможно оплодотворение.

Развитие половых клеток

Процесс созревания половых клеток называется гаметогенезом.

Выделяют сперматогенез — процесс образования сперматозоидов.

И оогенез — процесс образования яйцеклетки.

В данных процессах созревания выделяют несколько фаз.

Фазу размножения, фазу роста и фазу созревания.

В фазу размножения первичные половые клетки (сперматогонии и оогонии) делаться митозом. Благодаря этому увеличивается количество будущих гамет.

При этом сохраняя диплоидный набор хромосом в ядрах. Сперматогонии превращаются в сперматоциты первого порядка. Оогоний становится ооцитом первого порядка.

У самцов млекопитающих (в том числе и у человека — мужчин) этот процесс идёт с момента наступления половой зрелости и до старости.

А у самок млекопитающих (а также человека -женщин) первичные половые клетки делятся только в период внутриутробного развития плода.

В фазу роста клетки увеличиваются в размерах.

Будущее сперматозоиды увеличиваются незначительно, а вот будущие яйцеклетки увеличиваются в несколько раз. Вспомните интерфазу делений.

Происходит репликация ДНК, запасаются вещества, которые пригодятся для последующих делений клетки.

Рассмотрим фазу созревания сперматозоидов. В эту фазу будущие гаметы делятся мейозом.  

В результате первого деления из одного сперматоцита первого порядка образуется два сперматоцита второго порядка.

После второго деления из каждого сперматоцита второго порядка возникают две гаплоидные клетки — сперматиды. Таким образом, из одной исходной клетки, вступившей в мейоз, образуются четыре гаплоидных сперматиды. Они имеют гаплоидный набор хромосом.

В сперматогенезе выделяют ещё одну, заключительную фазу — фазу формирования.

В этой фазе у сперматозоидов возникают жгутики, и они приобретают подвижность.

При образовании сперматозоидов каждая из четырёх дочерних клеток полноценна и способна оплодотворить яйцеклетку.

А вот при созревании яйцеклеток мейотическое деление протекает иначе: цитоплазма между дочерними клетками распределяется неравномерно.

После цитокинеза первого мейоза получается одна крупная клетка, содержащая практически всю цитоплазму (ооцит второго порядка), другая — мелкая, состоящая по существу из ядра с минимальным количеством цитоплазмы. Эту клетку называют 1-м редукционным тельцем.

После второго деления мейоза, появляется крупная яйцеклетка и 2-е редукционное тельце. Первое редукционное тельце, как правило, тоже делится. Таким образом, возникают четыре гаплоидные клетки.

В отличие от сперматогенеза, где образующиеся в ходе мейоза клетки равноценны друг другу, при формировании женских половых клеток результатом мейоза является одна готовая к оплодотворению яйцеклетка и три редукционных тельца, которые со временем разрушаются.

Смысл образования редукционных телец заключается в осуществлении мейоза при сохранении максимума питательных веществ в яйцеклетки.

Значит в процессе сперматогенеза из диплоидных сперматогониев содержащих двойной набор хромосом 2n (два эн) образуются 4 гаплоидные сперматиды. Из них формируются сперматозоиды, которые также содержат гаплоидный набор хромосом.

В процессе оогенеза, из оогонии (содержащей двойной набор хромосом), образуется ооцит, а затем и гаплоидная яйцеклетка.

Как мы уже сказали оогенез начинается ещё на эмбриональных стадиях развития. И к моменту рождения в организме девочки уже имеется полный набор клеток. Однако яйцеклетками они будут становиться, только после полового созревания. До этого времени клетки находятся в покоящимся состоянии.

После полового созревания под действием гормонов зрелая яйцеклетка ежемесячно выходит в просвет яйцеводов и продвигается к матке. Именно в этот период может произойти оплодотворение яйцеклетки. Естественно при наличии сперматозоидов.

Источник: videouroki.net

Гаметы

Половые клетки, или гаметы отличаются по строению от других клеток тела.

Органы, в которых происходит развитие половых клеток (гаметогенез), у растений называются гаметангиями. Само растение, на котором развиваются гаметы называют гаметофитом.

Женские гаметы называются яйцеклетками, а мужские – спермиями или сперматозоидами (при наличии жгутика).

Рис. 1. Половые клетки.

У животных мужского пола гаметы развиваются в половых железах, называемых семенниками, а женского пола – яичниками.

Гаметы у разных видов различаются по размерам и способности двигаться. У млекопитающих и людей яйцеклетки крупные и неподвижные, а сперматозоиды мелкие и подвижные.

Оплодотворение

Созревшие гаметы могут соединяться с гаметами другого пола. Этот процесс называется оплодотворением и у разных животных осуществляется в двух формах:

• внешнее оплодотворение, осуществляющееся за пределами тела (земноводные, рыбы);
• внутреннее, когда гаметы встречаются внутри тела самки.

Раздельнополость и гермафродитизм

У некоторых видов растений и животных и мужские, и женские гаметы развиваются в теле одной особи. Такие виды называют гермафродитами.

Примерами гермафродитных видов являются:

• морской окунь;
• большой прудовик;
• дождевой червь;
• бычий цепень.

Если у вида есть отдельно мужские и женские организмы, что и бывает в большинстве случаев, то говорят, что эти животные раздельнополые.

Когда мужские и женские организмы одного вида имеют заметные различия во внешнем строении или окраске, говорят, что для данного вида характерен половой диморфизм.

Рис. 2. Половой диморфизм.

Виды полового размножения

Кроме собственно полового размножения со слиянием половых клеток встречаются другие виды:

• партеногенез;
• слияние одноклеточных организмов;
• конъюгация.

При партеногенезе потомство развивается из неоплодотворённых яйцеклеток.

Встречается партеногенез у

• муравьёв;
• тлей;
• пчёл;
• карася и др.

При партеногенезе нет обмена наследственным материалом и всё потомство похоже на материнский организм.

Конъюгация – это половое размножение без образования половых клеток. Характерно, например, для водорослей. Клетки разных особей на время срастаются и обмениваются генетическим материалом.

У одноклеточных водорослей встречается слияние целых родительских клеток с последующим делением на 4 клетки.

Рис. 3. Половое размножение водорослей.

У растений половое размножение обычно сочетается с вегетативным. К примеру, лук обычно размножают побегами – луковицами, но для лука характерно и половое размножение, он цветёт и после опыления образует семена.

Вегетативное размножение осуществляется быстрее и важно для захвата территории.

Источник: obrazovaka.ru

Свойство организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни, называется размножением.

Половым называется размножение, при котором преемственность поколений в увеличение численности особей осуществляется с помощью специализированных половых клеток — гамет: женских — яйцеклеток и мужских — сперматозоидов. Созревшие половые клетки при слиянии образуют зиготу, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь производит гаметы, которые дают начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений. Половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информация из двух разных источников — родителей. При партеногенезе, когда развитие нового организма происходит только из яйцеклетки, в ней возникает новая комбинация генов в результате кроссинговера и независимого комбинирования хромосом.

Развитие половых клеток (гаметогенез)

В половых железах развиваются половые клетки — гаметы. Мужские гаметы созревают в мужских половых железах — семенниках; этот процесс называется сперматогенезом. Женские гаметы созревают в яичниках в процессе овогенеза. В процессе образования половых клеток -как сперматозоидов, так и яйцеклеток — выделяют ряд стадий: зону размножения, зону роста и зону созревания; в зоне созревания гаметы окончательно формируются путем мейоза..

Период размножения

Первичные половые клетки делятся путем митоза, в результате чего увеличивается их количество.

Период роста

У незрелых мужских гамет он выражен нерезко. Их размеры увеличиваются незначительно. Овоциты увеличиваются в размерах иногда в сотни, а чаще в тысячи и даже миллионы раз. В конце периода роста — винтерфазе-1 — происходит редупликация ДНК (2n4с).

Период созревания или мейоз.
Мейоз происходит в результате двух последовательных делений родоначальной диплоидной клетки. Каждое из них включает четыре фазы. Все фазы первого мейотического деления обозначают цифрой I, а все фазы второго деления — цифрой II. Передпрофазой I в клетках, удваивается ДНК и в мейоз клетки вступают с хромосомным набором 2n4с.
В профазе I хромосомы вначале имеют вид тонких нитей, а затем утолщаются. Гомологичные хромосомы сближаются, в пунктах касания они перекрещиваются и обмениваются гомологичными участками- этот процесс называется кроссинговером (и представляет один из источников генотипической комбинативной изменчивости). Каждая хромосома в результате самоудвоения состоит из двух хроматид и называется унивалентой, а после сближения двух гомологичных хромосом (двух унивалент) образуются тетрады (биваленты). Как и в профазе митоза, в клетке в этот период формируется веретено деления, центриоли отходят к полюсам, оболочка ядра распадается, а тетрады движутся к центру клетки.
В метафазе I тетрады выстраиваются в плоскости экватора, гомологичные хромосомы в области центромер отходят друг от друга, оставаясь соединенными в области плеч. Нити веретена прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом. Клетка вступает в третью фазу — анафазу I, во время которой нити веретена увлекают униваленты к противоположным полюсам. При этом одна из двух гомологичных хромосом случайно оказывается на одном полюсе, вторая — на другом. Именно в этот период происходит уменьшение вдвое (редукция) числа хромосом и их случайное перераспределение в будущих гаметах. В заключительной фазе клетка вступает в телофазу I. Таким образом, в итоге мейоза образуются две клетки, содержащие лишь по одной из двух гомологичных хромосом, каждая из которых состоит из двух хроматид. Хромосомы в результате кроссинговера обмениваются своими участками и несут, таким образом, перекомбинированный наследственный материал. Телофаза I длится недолго, и клетка переходит в интерфазу (краткую по времени), после которой наступает второе мейотическое деление. Во время интерфазы в отличие от митоза в клетках не происходит синтеза ДНК.
В профазе II по периферии ядра располагаются нитевидные хромосомы — униваленты, образуется веретено деления, хромосомы, приближаются к плоскости экватора и клетка вступает метафазу II. В анафазе II хроматиды расходятся и увлекаются нитями веретена от плоскости экватора к противоположным полюсам. Вслед за этим наступает телофаза II, во время которой хромосомы истончаются, образуя нити, и у полюсов формируются ядра дочерних клеток. В итоге из двух клеток мейоза I в телофазе мейоза II образуются четыре дочерние зрелые гаметы, жаждая из которых несет гаплоидное число хромосом. Описанный процесс типичен для формирования мужских гамет. Образование женских половых клеток идет аналогично, но при овогенезе развивается лишь одна зрелая яйцеклетка, а три мелких редукционных тельца впоследствии отмирают.
Перериод формирования
Формирование характерно только, для сперматогенеза и состоит в образовании сперматозоида. Сущность образования сперматозоида заключается в приобретении клеткамиопределенной формы и размеров, соответствующихих специфической функции.
функция сперматозоидов состоит в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим после завершения мейоза половая клетка подвергается и глубокой перестройке. Аппарат Гольджи располагается на передаем конце головки, пре-образуясь в концевое тельце — акросому. выделяющую ферменты, растворяющие мембрану яйца.
Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. Сформированный сперматозоид содержит также центриоль.

Процессы сперматогенеза и овогенеза в принципе сходны, но между ними имеются и различия. В результате сперматогенеза образуется четыре сперматозоида, аовогенез завершается образованием одной яйцеклетки. Это обусловлено тем, что при первом и втором делениях созревания яйцеклетки не делятся пополам, а отделяют маленькие направительные, или редукционные, тельца. Направительные тельца несут полноценные хромосомные наборы, но практически лишены цитоплазмы и вскоре погибают. Биологический смысл образования этих телец заключается в необходимости сохранения в цитоплазме яйцеклетки максимального количества желтка, потребного для развития будущего зародыша.
Яйцекшетка имеет оболочку и цитоплазму с запасом питательного вещества — желтком. Его количество зависит от того, где будет в дальнейшем развиваться зигота. У млекопитающих и человека зародыш развивается в матке, и питательные вещества он получает от материнского организма через плаценту, поэтому их яйцеклетки бедны желтком. У рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и моллюсков зародыш развивается вне тела матери, поэтому в яйцеклетке желтка много, и он сконцентрирован на одномиз полюсов яйца — вегетативном. Яйцеклетка не имеет органоидов движения.
Сперматозоиды имеют малые размеры и состоят из головки, шейки, хвостовой части. Ядро и небольшой слой цитоплазмы сконцентрированы в головке, в цитоплазме шейки находятся аентросома, АТФ. Хвостовая часть служит для передвижения. Мужские половые клетки, лишенные хвостовой части, называются спермиями. Они характерны только для покрытосемеивых растений.

Таблица Схема образования половых клеток (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)

Источник: www.examen.ru

Главная | Обратная связь

Источник: studopedya.ru

Содержание урока  конспект уроку и опорный каркас   презентация урока   акселеративные методы и интерактивные технологии  закрытые упражнения (только для использования учителями)  оценивание   Практика  задачи и упражнения,самопроверка   практикумы, лабораторные, кейсы  уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный  домашнее задание   Иллюстрации  иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа  рефераты  фишки для любознательных  шпаргалки  юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты  Дополнения  внешнее независимое тестирование (ВНТ)  учебники основные и дополнительные   тематические праздники, слоганы   статьи   национальные особенности  словарь терминов   прочие   Только для учителей  идеальные уроки   календарный план на год   методические рекомендации   программы  обсуждения  

Источник: edufuture.biz

Полезные статьи по теме:

Какое размножение у бактерий Бесполое размножение кратко Способы размножения насекомых Размножение змей видео Размножение слонов Формы полового размножения