Сущность жизни



жүктеу 12.9 Mb.
бет14/47
Дата04.09.2018
өлшемі12.9 Mb.
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   47

Бесполое размножение


  • Различают следующие основные типы бесполого размножения :

- деление

- споруляция



  1. фрагментация

  2. почкование

  3. вегетативное размножение

  4. клонирование

Деление

  • Самая простая форма бесполого размножения , свойственная одноклеточным организмам ( у многоклеточных организмов происходит рост и обновление тканей )

  • Исходная клетка делится митотически на две или несколько дочерних клеток , каждая из которых достигнув величины материнского организма , также подвергается делению

  • Монотомия деление материнской клетки , при котором образуются две дочерних клетки , объём каждой из которых будет вдвое меньше объёма исходной ( по мере роста объём дочерних клеток увеличивается до исходного )

  • Однако возможно , что за первым делением не следует рост и увеличение объёма дочерних клеток , а происходит повторное деление ; этом случае говорят о палинтомиии

  • Анизотомия ( гетеротомия ) – деление исходной материнской клетки на две неравные по величине клетки

  • Шизогония ,или множественное деление форма деления , при котором происходит многократное деление ядра ( кариокинез ) без деления цитоплазмы ( цитокинеза ) , а затем вся цитоплазма разделяется на участки вокруг ядер ( из одной клетки образуется много дочерних ) ; встречается , например у малярийного плазмодия

  • Эндогония – внутреннее почкование ( образуются две или более дочерних клеток , например у таксоплазмы )

Споруляция ( спорообразование )

  • Очень широко распространённый способ бесполого размножения , встречающийся практически у всех растений , грибов , некоторых простейших ( например , тип споровики ) , а также прокариот ( многие бактерии , сине-зелёные водоросли ) ; у голо- и покрытосеменных растений споры образуются , но непосредственно не участвуют в процессе размножения

  • Споры представляют собой одноклеточные образования из небольшого количества цитоплазмы , ядра и минимальных запасов питательных веществ ( главное достоинство – возможность быстрого размножения и расселения видов

  • Спора – одна из стадий жизненного цикла , служащая для размножения , « переживания » неблагоприятных факторов среды и расселения ; она состоит из гаплоидной клетки , покрытой защитной споровой оболочкой , устойчивой к неблагоприятным условиям внешней среды ( большинство спор неподвижны и расселяются во внешней среде пассивно , хотя некоторые водоросли и грибы образуют подвижные зооспоры , активно передвигающиеся с помощью жгутикового аппарата )

  • При благоприятных условиях споры прорастают , давая начало новому организму

  • У многих растений процесс образования спор ( спорогенез ) осуществляется в особых мешковидных структурах – спорангиях

  • Споры бактерий ( образуются после полового процесса ) служат не для размножения , а для переживания неблагоприятных условий и по своему биологическому значению отличаются от спор простейших и многоклеточных животных

  • Деление и споруляция характеризуются тем , что новый организм образуется за счёт деления одной клетки родительской особи

Вегетативное размножение многоклеточных животных

  • Формирование нового организма осуществляется из группы клеток , отделяющихся от материнского организма

  • Встречается лишь у наиболее примитивных из многоклеточных животных : губок , кишечнополостных , плоских и некоторых кольчатых червей

Почкование

  • Характерно для представителей типа кишечнополостных ( гидра , кораллы ) , а также оболочников ( класс асцидии )

  • Заключается в том , что на поверхности материнской особи образуется небольшой бугорок - почка , увеличивающийся в размерах , затем в нём появляются зачатки всех структур и органов , характерных для материнского организма , потом происходит отделение ( отпочковывание ) дочерней особи , которая растёт и достигает размеров исходного экземпляра

  • У многих морских кишечнополостных ( гидроидных и коралловых полипов ) молодые организмы , образующиеся в результате почкования не отделяются и сохраняют связь со старым и через определённое время сами начинают размножаться почкованием , образуя таким образом колонии

  • У губок бесполое размножение осуществляется посредством внутренних почек , которые называются геммулами

  • Наблюдается почкование и у одноклеточных организмов ( при этом на поверхности материнской клетки выделяется выпячивание с дочерним ядром , которое впоследствии , достигнув размера материнского организма отделяется от неё ) ; эта форма размножения наблюдается у дрожжевых грибов , а изодноклеточных животных – у сосущих инфузорий

Фрагментация

  • Фрагментация – разделение особи на две или несколько частей , каждая из которых растёт и достраивает до целого организма

  • В основе фрагментации лежит способность некоторых организмов восстанавливать утраченные органы или части тела ( явление регенерации ) ; встречается у кишечнополостных , губок , плоских и некоторых кольчатых червей

  • Иногда способность к регенерации развита настолько хорошо , что некоторые виды животных способны восстановить целый организм из чрезвычайно незначительного фрагмента тела ( так , морские звёзды восстанавливают целый организм из одного луча , пресноводная гидра – из 1/200 своего тела) иногда часть целого материнского организма начинает превращаться в молодые организмы до разделения его на части

  • Ресничные и кольчатые черви делятся перетяжками на несколько частей ; в каждой из них восстанавливаются недостающие органы , так может образоваться цепочка особей

  • У некоторых кишечнополостных встречается размножение стробиляцией , заключающейся в том , что полип интенсивно растёт и затем делится поперечными перетяжками на дочерние особи , напоминая при этом стопку тарелок , а образовавшиеся особи - гидромедузы отрываются и ведут самостоятельную жизнь

Полиэмбриоия ( вегетативное размножение зародышей млекопитающих )

  • При полиэмбрионии эмбрион делится на несколько частей , каждая из которых развивается в самостоятельный организм ( от 4 до 8 особей )

  • Распространена у ос ( наездники ) , ведущих паразтический образ жизни в личиночном состоянии , из млекопитающих – у броненосца ; к этой категории явлений относится образование однозиготных близнецов у человека и других млекопитающих

Вегетативное размножение у растений

  • Происходит за счёт частей вегетативных органов или специально предназначенных для этой цели структур – луковиц , корневищ , клубней , клубнелуковиц , почек и др. ( принципиально практически не отличается от фрагментации или почкования у животных )

  • Чрезвычайно широко распространено у растений в связи с чрезвычайно высокой их способностью к регенерации

  • Разновидностью вегетативного размножения является прививка , то есть пересадка части тела одного организма ( привой ) на другой организм ( подвой ) ; делается это в случае необходимости сохранения полезных для человека свойств растений , не закреплённых на генетическом уровне и не передающихся по наследству при половом размножении ( например , при получении межвидовых или межродовых химерных форм , прививки кактусов , сортов яблонь , абрикосов и др. )

Клонирование

  • Это искусственный способ размножения , не встречающийся в естественных условиях ( получил распространение в хозяйственных целях только в последние 20-30 лет в связи с развитием биотехнологии – особой отрасли биологических знаний и производства )

Клон – генетически идентичное потомство , полученное от одной особи в результате того или иного способа бесполого размножения ( существует ряд методик позволяющих клонировать некоторые растения и животных )

  • Из отдельных клеток или кусочков тканей на искусственных питательных средах , содержащих гормоны , стимуляторы роста и другие биологически активные вещества , удаётся получить целые , нормально развитые организмы , обладающие всеми свойствами донорского организма


Половое размножение


  • Носит универсальный характер , т. е. свойственно практически всем живым организмам ( возможно что у организмов , не размножающихся половым путём , этот процесс просто неизвестен исследователям , хотя и существует реально )

  • Предполагают , что в процессе эволюции половому размножению , которое существует уже более 3 млрд. лет предшествовало бесполое , которое возникло раньше полового


Биологическое значение полового размножения :

  1. увеличение числа особей ( самовоспроизведение ) ; особи при этом имеют перекомбинированные наследственные свойства и признаки двух родителей и поэтому чрезвычайно разнообразны

  2. обеспечение биологического разнообразия , наследственной изменчивости особей одного вида , что даёт материал для естественного отбора , прогрессивной эволюции , адаптациогенеза )

  • Складывается из четырёх основных процессов :

  1. гаметогенез – образование половых клеток ( гамет )

  2. оплодотворение (половой процесс ) – слияние гамет и их ядер и образование зиготы

  3. эмбриогенез ( дробление зиготы , формирование и развитие зародыша )

  4. постэмбриогенез ( рост и развитие организма в послезародышевый период )


Половые клетки ( гаметы )

Гаметы это специализированные к выполнению репродуктивной функции половые клетки , при слиянии которых образуется зигота , из которой развивается новая особь ( женские половые клетки называют яйцеклетками мужские – сперматозоидами , сперматозоонами , спермиями )

  • Гаметы – высокодифференцированные клетки , отличающиеся следующими признаками :

  1. имеют гаплоидный набор хромосом в ядрах , что обеспечивает восстановление в зиготе типичного для данного вида диплоидного набора хромосом

  2. низкий уровень обменных процессов , близким к состоянию анабиоза

  3. изменённые ядерно- плазматические отношения ( отношения объёма ядра к цитоплазме )

  4. не способны к митотическому делению

  • У большинства организмов половые клетки делятся на материнские ( яйцеклетки ) и отцовские ( сперматозоиды ) , которые отличаются рядом структурных и функциональных признаков ( половой диморфизм )




  1. ЯйцеклеткиСперматозоиды ( сперматозооны )Неподвижна , не имеет специальных органов активного движения ( у человека преодолевает расстояние до полости матки , равное 10 см., за 4 –7 суток )

  2. Имеют крупные размеры ( большой объём цитоплазмы ); у млекопитающих имеет размер около100 – 200 мкм , наибольшая яйцеклетка у сельдевой акулы – более 29 см.

  3. Очень низок уровень обмена веществ (близок к анабиозу)

  4. Имеют дополнительные оболочки , выполняющие защитные функции и способствуют внедрению (имплантации) зародыша в стенку матки у плацентарных животных

  5. Образуют и накапливают в цитоплазме желток и пигменты в виде гранул ( запас питательных веществ )

  6. Имеют множество митохондрий и пластид ( у растений )

  7. Не имеют акросомы



  1. Характерна цитоплазматическая сегрегация после оплодотворения в ещё не дробящемся яйце происходит закономерное перераспределение цитоплазмы , определяющее направление развития тканей зародыша

  2. Имеют полярность , вследствие возникновения анимального и вегетативного полюсов

  3. Имеют шарообразную или слегка вытянутую форму



  1. .Не несут заряда



  1. Образуются в незначительных , по сравнению со сперматозоидами , количествах

  2. Окружены жидкостью , имеющей кислую среду



  1. Образуются у животных в яичниках ( у растений в архегониях )

  2. Имеют сниженные ядерно – плазматические отношения , т. к. имеют большой объём цитоплазмы

16. Способность вступать в митотический цикл восстанавливается при оплодотворении

17.Отсутствует

18.Протоплазма имеет коллоидное состояние

19.Мало устойчивы к неблагоприятным факторам среды



  1. Подвижны , имеют аппарат активного движения в виде жгутика ( у человека развивает скорость до 5 см\ч ); спермии растений даже без жгутика тоже подвижны

  2. Очень мелкие , очень небольшое количество цитоплазмы ( у человека - 50 -70мкм , крокодила – 20мкм) ; главная задача – транспортировка ДНК особи к яйцеклетке

  3. Обмен веществ протекает очень активно

  4. Не имеют дополнительных оболочек



  1. Не образуют желтка и пигментов , не имеют запаса питательных веществ

  2. Сперматозоиды растений не имеют пластид

  3. Имеют акросомный аппарат ( акросома ) – видоизменённый аппарат Гольджи , содержащий ферменты для растворения оболочки яйцеклетки при оплодотворении

  4. Цитоплазматическая сегрегация не происходит



  1. Не полярны



  1. Имеют головку ( акросома и ядро ) , шейку ( центриоль и спиральная нить , образованная из митохондрий ) и хвост ( осевая нить жгутика

  2. Все сперматозоиды несут одноимённый отрицательный заряд , что препятствует их склеиванию

  3. У животных образуется колоссальное число(1071010штук при каждом половом акте у человека выделяеся 200 млн.)

  4. У млекопитающих локализуются в семенной жидкости , имеющей щелочную среду

  5. Образуются у животных в семенниках ( у растений в антеридиях )

  6. Имеют высокие ядерно- плазматические отношения благодаря малому количеству цитоплазмы

  7. Не вступают в митотический цикл



  1. Обладают положительным хемотаксисом ( активно двигаются против тока жидкости в направлении яйцеклетки )

  2. Протоплазма головки имеет жидкокристаллическое состояние

  3. Более устойчивы к неблагоприятным условиям среды

  • У однодомных растений и гермафродитных животных яйцеклетки и сперматозоиды развиваются в одном организме


Организация яйцеклеток животных

  • В зависимости от количества желтка и характера его распределения в цитоплазме различают несколько типов яйцеклеток :

  • Алецитальные имеют микроскопически малые размеры , желтка очень мало или совсем лишены его и распределён он в цитоплазме неравномерно ( у млекопитающих , человека и плоских червей )

  • Гомолецитальные – имеют много желтка и он равномерно распределён , заполняя весь объём цитоплазмы ( у иглокожих )

  • Телолецитальные крупные яйцеклетки , имеющие много желтка и распределён он неравномерно , образуя в яйцеклетке два полюса

  1. вегетативный полюс – сосредотачивает основную массу желтка

  2. анимальный полюс – содержит ядро , большую часть органоидов и очень мало желтка

  • Умеренно телолецитальные яйцеклетки – содержат среднее количество желтка ( осетровые рыбы , амфибии – имеют размер – 1,5 - 2 мм )

  • Резко телолецитальные яйцеклетки – содержат очень много желтка , занимающего весь объём цитоплазмы ( на анимальном полюсе находится зародышевый диск с активной , лишённой желтка цитоплазмой ) ; размеры этих яиц крупные – 10 – 15 мм и более ( некоторые рыбы , рептилии , птицы , яйцекладущие млекопитающие )

  • Изолецитальные – имеют мелкие размеры с небольшим количеством желка , распределённого равномерно ( у червей , двустворчатых и брюхоногих моллюсков , ланцетника )

  • Центролецитальные – желток концентрируется вокруг ядра , расположенного в центре , а переферические слои цитоплазмы лишены питательных веществ и пигментов ( у насекомых )


Оболочки яйцеклеток

  • Выполняют следующие функции :

  1. связь зародыша с окружающей средой

  2. механическая защита и защита от проникновения микроорганизмов , обезвоживания

  3. терморегуляция , газообмен

  • Оболочки по их происхождению делят на первичные , вторичные и третичные

  • Первичная оболочка – представляет собой производное цитоплазмы и носит название желточной оболочки ( характерна для всех яйцеклеток животных )

  • Вторичные оболочки – образуются за счет деятельности клеток , питающих яйцеклетку – хитиновые оболочки яиц насекомых и других членистоногих

  • Третичные оболочки- возникают в результате деятельности половых путей – это скорлуповая , подскорлуповая и белковая оболочки яйца птиц и рептилий , студенистая оболочка яйцеклеток земноводных

Гаметогенез у животных
Гаметогенез – процесс образования и развития половых клеток ( гамет ) протекающий в половых железах ( гонадах )

  • Разделяется на :

Сперматогенез'>Сперматогенез – образование зрелых мужских гамет ( сперматозоидов ) в мужских гонадах ( семенниках )

Овогенез ( оогенез ) процесс образования и развития женских гамет ( яйцеклеток или ооцитов ) в яичниках

  • Условно обе формы гаметогенеза делят на несколько фаз : размножения , роста , созревания и выделяемую только при сперматогенезе фазу формирования ( каждая фаза протекает в одноимённой зоне гонад )

Фаза размножения

  • Характеризуется многократными митотическими делениями диплоидных соматических клеток стенки семенника или яичника ( гонадоцитов или гоноцитов 2n2c )

  • В результате образуются многочисленные мелкие диплоидные клетки - предшественники гамет – сперматогонии и овогонии2n2c

Фаза роста

  • Происходит увеличение объёма цитоплазмы клеток , накопление ряда веществ , необходимых для дальнейших делений , репликация ДНК и удвоение хромосом ( клеточная формула 2n4с )

  • В фазе роста клетки получают название сперматоцитов и овоцитов I порядка

  • Фаза роста более выражена в овогенезе , поскольку овоциты I порядка накапливают значительные количества питательных веществ ( ооциты при этом увеличиваются в размерах в сотни и даже в тысячи раз

Фаза созревания

  • Осуществляется мейоз – два последовательных деления созревания редукционное ( мейоз I ) и эквационное ( мейоз II )

  • После первого мейотического деления ( редукционного ) образуются сперматоциты и овоциты II порядка , имеющие редуцированное вдвое число хромосом ( формула клетки n2c )

  • После второго мейотического деления ( эквационного ) из сперматоцитов II порядка образуются гаплоидные сперматиды , а из овоцита II – зрелая яйцеклетка ( клеточная формула nс )

  • В результате делений на стадии созревания ( мейоза ) из каждого сперматоцита I порядка образует ся 4 гаплоидных сперматиды

  • Каждый овоцит I порядка в результате мейоза образует только одну полноценную яйцеклетку и три редукционных ( направительных ) тельца – мелких клетки , которые погибают и не участвуют в размножении


Сперматогенез

Сперматогенез это процесс образования зрелых мужских половых клеток ( сперматозоидов )

  • Происходит в мужских половых железах – семенниках ( постоянно или периодически , сезонно )

Фаза размножения

  • Специализированные соматические диплоидные клетки стенки семенника (2n4c) примордиальные клетки , которые мигрируют к семенникам в раннем эмбриогенезе , многократно делятся путём митоза , что приводит к образованию многочисленных сперматогониев (2n2c)

  • Сперматогонии размножаются ( делятся ) на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи ( фаза размножения у мужчин начинается с наступлением половой зрелости и продолжается постоянно в течение почти всей жизни )

Фаза роста

  • Увеличение сперматогониев в размерах и образование из них сперматоцитов I порядка

  • Происходят процессы интерфазы I мейоза (репликация ДНК) , клетки приобретают формулу (2n4c )

Фаза созревания

  • Мейоз ( два деления созревания – редукционное и эквационное ) сперматоцитов I порядка

  • После первого мейотического деления ( редукционного ) из каждого сперматоцита I порядка образуются два одинаковых гаплоидных сперматоцита II порядка( nc)

  • После второго мейотического деления ( эквационного ) из каждого сперматоцита II образуется две гаплоидные сперматиды ( nc)

  • В результате мейоза из каждого диплоидного сперматоцита I порядка образуется четыре гаплоидных сперматиды ( 2n4c --> nc )

Фаза формирования ( или спермиогенеза )

  • Конечный этап сперматогенеза , связанный с дифференцировкой сперматидов :

  1. ядра сперматидов уплотняются вследствие гиперспирализации хромосом , которые становятся функционально инертны

  2. комплекс Гольджи перемещается к одному из полюсов , образуя акросому

  3. центриоли занимают место у другого плюса , от одной из них отрастает жгутик , у основания которого в виде спирального чехлика располагаются митохондрии

  4. отторгается почти вся цитоплазма , т. ч. головка зрелого сперматозоида практически лишена её ; плотная упаковка и отсутствие цитоплазмы делают сперматозоид устойчивым к неблагоприятным воздействиям внешней среды ( сперма животных с выдающимися признаками может быть заморожена и храниться приочень низкой температуре в жидком азоте , сохраняясь на очень долгое время , а потом использоваться для получения высокопродуктивного потомства )

  • Фаза формирования продолжается у человека почти четыре недели

  • Сперматогенез отличается высокой производительностью , за время половой жизни мужчина продуцирует не менее 500 млрд. сперматозоидов

  • У взрослого человека сперматогенез осуществляется в течение всего года

  • Время развития примитивных сперматогониев в зрелые сперматозоиды составляет около 74 дней


Овогенез

Овогенез ( оогенез )процесс формирования женских гамет ( яйцеклеток )

  • Происходит в женских половых железах ( яичниках )

  • Обеспечивает специализацию клетки , гаплоидный набор хромосом в ядре яйцеклетки и снабжение зиготы питательными веществами

  • Механизм овогенеза в основных чертах сопоставим со сперматогенезом

  • У млекопитающих и человека овогенез начинается ещё до рождения

Фаза размножения

  • Соматические диплоидные клетки стенки яичников – гоноциты (2n4c) многократно делятся путём митоза , что приводит к формированию многочисленных мелких клеток с крупным ядром - овогониев (2n2c) , которые локализуются в фолликулах яичников

  • Размножение овогоний человека начинается в эмбриогенезе и завершается на 3-м году жизни ( наиболее интенсивно протекает между 3-м и 7-м месяцами эмбриогенеза ; на 5-м месяце в зачатке женской половой железы насчитывается 6 000 000 клеток–предшественниц яйцеклеток – овогоний , часть из них погибает и к 7-летнему возрасту их остаётся около 300 000

Фаза роста

  • Увеличение размеров овогониев и превращение их в овоциты I порядка ( первичные овоциты )

  • Первичные овоциты питаются , увеличиваются в размерах , образуют и распределяют характерным для каждого вида образом желточные и пигментные гранулы , происходит цитоплазматическая сегрегация , происходит репликация ДНК ( клеточная формула – 2n4c )

  • У человека первичные овоциты формируются уже на 3-м месяце внутриутробного развития , после чего вступают в профазу первого мейотического деления ( редукционного )

Фаза созревания

  • Первичные овоциты претерпевают мейоз ( два последовательных деления созревания – редукционное и эквационное )

  • Ко времени рождения девочки все первичные овоциты уже находятся в профазе первого мейотического деления

  • Первичные овоциты остаются в профазе редукционного деления ещё в течение многих лет , вплоть до наступления половой зрелости женского организма , когда фолликулы яичника созревают

  • После созревания фолликулов яичников профаза первого мейотического деления в первичных овоцитах возобновляется

  • В результате первого мейотического деления ( редукционного деления ) из каждого первичного овоцита образуется две неравные по объёму цитоплазмы и желтка дочерние клетки :

  1. овоцит или ооцит II порядка ( вторичный овоцит ) – относительно крупная клетка ( n2c)

  2. первичное редукционное ( направительное , полярное ) тельце I полоцит – очень мелкая клетка (n2c)

  • Во второе мейотическое деление ( эквационное деление ) вступают и вторичный овоцит и I полярное тельце ( полоцит I )

  • В результате второго мейотического деления из вторичного овоцита образуется овотида ( зрелая яйцеклетка ) с клеточной формулой (nc) и вторичное полярное тельце ( полоцит II ) , а из I полярного тельца – ещё два полярных , направительных тельца (nc)

  • Полярные тельца не способны к дальнейшему развитию , не становятся половыми клетками , не участвуют в размножении и в дальнейшем рассасываются ( биологический смысл образования полярных , направительных телец заключается в необходимости сохранения в яйцеклетке максимального количества желтка , т. к. сами содержат его очень мало )

  • Очень существенным отличием овогенеза от сперматогенеза является наличие в ней специальной стадии – диктиотены ; на этой стадии , которая наступает в профазе I , мейоз I в первичных овоцитах прерывается на многие годы и возобновляется лишь после созревания фолликулов яичника

  • Второе мейотическое деление и образование яйцеклетки у млекопитающих и человека начинается и доходит до стадии метафазы II только , когда овоцит II порядка проходит ( овулирует ) из яичника в фаллопиеву трубу и заканчивается , только после проникновения сперматозоида внутрь вторичного овоцита ( это событие происходит в в фаллопиевой трубе – яйцеводе ) ; в случае , если сперматозоид не проникнет во вторичный овоцит , второе мейотическое деление не завершается и яйцеклетка не образуется ( однако , по традиции для удобства яйцеклеткой называют овоцит вторго порядка , готовый к взаимодействию со сперматозоидом )




  • Таким образом из одного первичного овоцита в результате двух мейотических делений образуется одна овотида ( зрелая яйцеклетка ) и 3 редукционных ( полярных ) тельца , которые не участвуют в размножении и вскоре погибают




  • В яичниках человека на протяжении жизни обычно созревают 300 – 400 вторичных овоцитов ( впоследствии , возможно , яйцеклеток ) , но в месяц лишь один овоцит II (процесс выхода вторичного овоцита из яичника в яйцевод называется овуляцией и имеет определённую цикличность )




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   47


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет