Характеристика и виды полового размножения живых организмов

Половое размножение предполагает образование новых особей не из клеток тела или частей родительского организма, как при бесполом, а из зиготы, образующейся при слиянии мужской и женской половых клеток. Половое размножение в природе встречается у большинства видов и имеет преимущества перед бесполым, т. к. в ходе него происходит объединение наследственного материала родительских организмов и увеличение генетического разнообразия.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории, кандидатом биологических наук

Цветковым Сергеем Анатольевичем.

Опыт работы преподавателем — более 12 лет.

Конспект в схемах и таблицах

Размножение — способность живых существ воспроизводить себе подобных. При этом обеспечивается непрерывность и преемственность жизни.

Принято различать бесполое и половое размножение.

Сравнительная характеристика бесполого и полового размножения
Признак	Размножение
	бесполое	половое
Родители	Одна особь	Обычно две особи (разного пола)
Потомство	Генетически точная копия родителя (клон)	Генетически отличны от обоих родителей
Главный клеточный механизм	Митоз	Мейоз
Время возникновения	Раньше полового	Позже бесполого
Клеточные источники наследственной информации для развития потомка	Многоклеточные: одна или несколько соматических клеток родителя; одноклеточные: клетка-организм как целое	Родители образуют половые клетки (гаметы)
Эволюционное значение	Обеспечивает воспроизведение большого количества идентичных особей, поддерживает наибольшую приспособленность в маломеняющихся условиях обитания, способствует стабилизирующему естественному отбору. Более выгодно в относительно постоянных условиях	Обеспечивает биологическое разнообразие видов, возможность освоения разнообразных условий обитания, увеличивает эволюционные перспективы, способствует движущему естественному отбору. Более выгодно в изменяющихся условиях

Гермафродиты – виды, у которых одна и та же особь способна производить и женские, и мужские гаметы. Гермафродитизм считается самой примитивной формой полового размножения и свойственен примитивным организмам. Представляет собой приспособление к сидячему, малоподвижному, паразитическому образу жизни.

Бесполое размножение

Деление – способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерных клеток. Простое бинарное деление (прокариоты); митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли); множественное деление, или шизогония (малярийный плазмодий).

Почкование – новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи. Дочерние особи, отделяясь, переходят к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи) или могут оставаться прикрепленными, образуя колонии (коралловые полипы).

Фрагментация – новые особи образуются из фрагментов, на которые распадается материнская особь (ресничные, кольчатые черви, морские звезды, нитчатые водоросли). Этот способ основан на регенерации – способности организмов восстанавливать недостающие части тела.

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

Вегетативное размножение – новые особи образуются из частей вегетативного тела или из особых структур (корневище, клубень, луковицы, отводки, усы, листья и др.). Характерно для растений и используется в селекции.

Спорообразование – размножение за счет спор. Характерно для растений (водоросли, мхи, папоротники), грибов (пенициллум, шляпочные грибы), простейших (споровики).

Клонирование – 1) искусственный способ бесполого размножения с помощью клонов. Клон – генетически однородная группа особей. 2) появление естественным путём или получение нескольких генетически идентичных организмов путём бесполого (в том числе вегетативного) размножения

Половое размножение

Изогамия – примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две одинаковые по величине малые подвижные гаметы (некоторые водоросли, некоторые грибы).

Гетерогамия – примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две подвижные со жгутиками клетки разного размера (некоторые водоросли, некоторые грибы).

Оогамия – наиболее распространенная форма полового процесса, при котором женские гаметы – яйцеклетки – не подвижны и более крупные по сравнению с мужскими гаметами – сперматозоидами (многоклеточные животные, грибы, водоросли, высшие растения).

Конъюгация – процесс соединения двух особей, при котором происходит обмен наследственным материалом, в результате чего появляются особи, генетически отличные от родительских организмов, но увеличения числа особей не происходит (инфузория-туфелька).

Копуляция – половой процесс у одноклеточных организмов, при котором полностью сливаются копулирующие особи, выполняющие функции половых клеток (гамет). При этом происходит рекомбинация (обмен) наследственного материала.

Партеногенез – способ упрощенного полового размножения, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (муравьи, тля).

Гиногенез – процесс, при котором развитие яйцеклетки происходит после воздействия на нее сперматозоидом, который после проникновения в яйцеклетку погибает (некоторые рыбы, круглые черви). Разновидность партеногенеза.

Андрогенез – процесс, при котором развитие яйцеклетки осуществляется после гибели ее ядра за счет генетического материала сперматозоида. Разновидность партеногенеза.

Общие понятия

Воспроизведение (или самовоспроизведение) — образование живым организмом нового, генетически подобного себе организма.

Размножение — увеличение числа особей данного вида, обусловленное их воспроизведением и обеспечивающее преемственность и непрерывность жизни в ряду поколений.

Преемственность означает, что при воспроизведении особей вся генетическая информация, заложенная в родительском поколении, передается дочернему поколению.

Непрерывность жизни означает неограниченно долгое, обусловленное сменой поколений существование видов и популяций организмов.

Жизненный цикл — совокупность этапов и фаз развития организма от момента образования зиготы и до наступления зрелости, характеризующейся способностью давать начало следующему поколению.

Типы жизненных циклов: простой и сложный.

Простой жизненный цикл полностью осуществляется в течение жизни одной особи и характеризуется сохранением общего плана строения организма.

Сложный жизненный цикл может выражаться в чередовании полового и бесполого поколений (у растений) или в явлении метаморфоза (у некоторых животных).

Типы размножения: бесполое и половое.

Половое размножение

Половое размножение — тип размножения, при котором в воспроизведении участвуют две родительские особи; новый организм развивается из зиготы, образующейся в результате слияния мужской и женской половых клеток — гамет.

Особенности полового размножения:
■ оно отличается наличием полового процесса;
■ обеспечивает обмен наследственной информацией между особями одного вида;
■ создает условия для возникновения наследственной изменчивости;
■ обеспечивает более разнообразное потомство;
■ повышает возможность организмов приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды;
■ создает условия для естественного отбора и эволюции;
■ дает малое количество потомков;
■ характерно для всех эукариот-,
■ преобладает у животных и высших растений.

Половой процесс — комплекс событий, обеспечивающих обмен наследственной информацией между особями одного вида и создающих условия для возникновения наследственной изменчивости.

❖ Основные формы полового процесса:
■ конъюгация,
■ копуляция (гаметогамия).

У бактерий наблюдаются также трансформация и трансдукция.

Конъюгация (характерна для инфузорий, некоторых бактерий, водорослей и грибов) — процесс оплодотворения путем обмена мигрирующими ядрами, которые перемещаются из клетки одной особи в клетку другой по образовавшемуся между ними цитоплазматическому мостику.

• При конъюгации количество особей не увеличивается; их размножение происходит бесполым путем (делением надвое).

Копуляция (или гаметогамия) — процесс слияния двух различающиеся по полу клеток (гамет) с образованием зиготы. При этом два ядра гамет образуют одно ядро зиготы.

■ Копуляцией также называются: половой процесс у животных, имеющих копулятивные органы, и соединение при половом размножении двух особей, не имеющих половых органов (например, дождевых червей).

❖ Формы полового размножения:
■ без оплодотворения;
■ с оплодотворением.

❖ Органы полового размножения:
■ у низших растений и многих грибов — гаметангии;
■ у высших споровых растений — антеридии (мужские органы) и архегонии (женские органы);
■ у семенных растений — пыльцевые зерна (мужские органы) и зародышевые мешки (женские органы);
■ у животных — половые железы (гонады): семенники (у самцов), яичники (у самок);
■ у губок и кишечнополостных отсутствуют; гаметы возникают из различных соматических клеток.

Оплодотворение — процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет). В результате оплодотворения образуется зигота.

Зигота — оплодотворенная диплоидная (2n1хр) яйцеклетка, несущая наследственные задатки обоих родителей, т.е. клетка, образующаяся в результате слияния гамет разного пола. Из зиготы развивается новый дочерний организм; иногда (у некоторых водорослей и грибов) зигота покрывается плотной оболочкой и превращается в зигоспору.

Яйцеклетка — женская половая клетка (обычно имеет сферическую форму, значительно крупнее соматических клеток, неподвижна, содержит много питательных веществ в виде желточных зерен и белка).

Сперматозоид — мужская половая клетка (мелкая, очень подвижная клетка, перемещающаяся с помощью одного или нескольких жгутиков; имеется у самцов животных, некоторых грибов и многих растений, половое размножение которых обеспечивается наличием водной среды). Состоит из головки, шейки и хвоста. В головке находится ядро с гаплоидным набором хромосом (lnlxp), в шейке — митохондрии, вырабатывающие энергию для движения, и центриоль, обеспечивающая колебания жгутика.

Спермин — не имеющие жгутиков мужские половые клетки покрытосеменных и голосеменных растений; доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки.

❖ Гаметогенез — процесс образования и развития половых клеток.

■ Сперматогенез — процесс формирования мужских половых клеток (мужских гамет); происходит в семенниках.

■ Оогенез — процесс формирования яйцеклеток (женских гамет); происходит в яичниках.

❖ Стадии гаметогенеза:

■размножение: митотическое деление первичных половых диплоидных клеток (сперматогоний у самцов и оогоний у самок) ткани семенных канальцев семенников (у самцов) или яичников (у самок); у самок млекопитающих эта стадия реализуется во время эмбрионального развития организма, у самцов — с момента полового созревания особи;

■ рост (на интерфазе клеточного цикла): увеличение в размерах сперматогоний и оогоний за счет роста в них количества цитоплазмы; репликация ДНК и формирование второй хроматиды; образование из сперматогоний (у самцов) сперматоцитов I порядка и из оогоний (у самок) — ооцитов I порядка (2n2хр);

■ созревание — мейотическое деление:

— результат первого мейотического деления: у самцов — образование двух сперматоцитов II порядка (1n2хр) из одного сперматоцита I порядка, у самок — образование одного ооцита II порядка (1n2хр) и вторичного (редукционного) тельца из одного ооцита I порядка;

— результат второго мейотического деления: у самцов образование четырех гаплоидных однохроматидных сперматид (lnlxp), у самок — одной гаплоидной однохроматидной яйцеклетки (lnlxp) и трех вторичных телец; вторичные тельца в дальнейшем погибают;

■ формирование: сперматиды не делятся; из каждой из них образуется сперматозоид (у женских гамет эта стадия отсутствует).

❖ Партеногенез (или девственное размножение) — развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки.

Типы партеногенеза (в зависимости от набора хромосом в яйцеклетке):
■ гаплоидный (пчелы, муравьи и др.):
■ диплоидный (низшие ракообразные, некоторые ящерицы и др.).

Гаметы

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

Гаметы имеют уменьшенное вдвое количество наследственной информации (число хромосом). Это достигается при мейозе – особом виде деления, характерном для развивающихся гамет.

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.

ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой

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

Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных

По наличию гамет растительные организмы относят к двудомным и однодомным. Первые — это мужские и женские особи. У однодомных есть и мужские, и женские цветки на одном растении, как у огурца. Двудомные — растения, несущие либо только женские, либо только мужские цветки, как у тополя, облепихи, ивы.

Встречаются двуполые(гермафродитные) организмы. У простейших, кишечнополостных, плоских червей, дождевого червя, некоторых рыб, моллюсков, ящериц, одна и та же особь производит мужские и женские половые клетки. Также, к гермафродитным организмам относятся многие цветковые растения.

Оплодотворением называют процесс слияния мужской клетки и женской, с образованием зиготы. В отличие от гамет, она имеет диплоидный набор хромосом. Зигота делится, из нее развивается зародыш.

Для оплодотворения необходимы следующие условия:

• одновременное созревание мужских и женских половых клеток;
• доставка созревших мужских гамет к женским;
• биологическая совместимость половых клеток.

У растений может происходить оплодотворение мужскими гаметами, произведенными одной особью, женских половых клеток, созревших на другой особи. Возможно, и проникновение собственных сперматозоидов при самоопылении.

Оплодотворение начинается в момент сближения и проникновения сперматозоида в яйцеклетку. Происходит слияние ядер двух половых клеток. Формируются нити веретена первого деления. Образуются две первые клетки нового организма.

Двойное оплодотворение у растений

Опыление — перенос пыльцы, содержащей мужские гаметы (спермии), на рыльце пестика. Только после этого возможно оплодотворение.

Рис. 5 Двойное оплодотворение в цветке

Этапы:

• Пыльца прорастает. Образуется пыльцевая трубка, которая удлиняется в сторону завязи пестика. По этому каналу два спермия передвигаются к зародышевому мешку.
• Один спермий сливается с яйцеклеткой. Образуется зигота, имеющая диплоидный набор хромосом. Впоследствии из зиготы развивается зародыш.
• Второй спермий сливается с центральной, уже диплоидной клеткой. В результате образуется эндосперм — запасающая ткань.

Протекание этапов оплодотворения изучил С.Г. Навашин в 1898 г. Процесс назвали двойным оплодотворением. Участвуют два спермия и одна яйцеклетка. Второй и третий этапы двойного оплодотворения протекают в завязи пестика, где расположен зародышевый мешок с семязачатком.

После оплодотворения происходят митотические деления зиготы, образуется зародыш. Питательные вещества для роста и развития находятся в эндосперме.

Оплодотворение у животных

У позвоночных сближение гамет возможно при синхронизации их выведения из мужского и женского организмов. Облегчает оплодотворение выделение яйцеклеткой особых химических факторов, «направляющих» сперматозоид в пространстве.

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит когда мужские и женские гаметы сливаются для оплодотворения, в то время как яйцеклетка все еще находится внутри материнского организма. Обычно это требует какого-то полового акта между разнополыми организмами. Сперма попадает в женскую репродуктивную систему, а затем внутри матери образовывается зигота.

То, что происходит дальше, зависит от вида. Некоторые представители птиц и пресмыкающихся, откладывают яйца, которые пройдут естественный процесс инкубации, пока детеныши не вылупятся. Другие животные, такие как млекопитающие, вынашивают оплодотворенное яйцо внутри материнского организма, пока детеныш не станет жизнеспособным для живого рождения.

Понятие онтогенеза

Онтогенез — это совокупность процессов индивидуального развития организма с момента образования зиготы (оплодотворения яйцеклетки) до конца жизни особи.

❖ Периоды онтогенеза:
■ эмбриональный — с момента образования зиготы до прорастания семян (у растений) или рождения молодой особи (у животных);
■ постэмбриональный — от прорастания семян (у растений) или рождения (у животных) до смерти организма.

Раздельнополость и гермафродитизм

У некоторых видов растений и животных и мужские, и женские гаметы развиваются в теле одной особи. Такие виды называют гермафродитами. При этом самооплодотворение происходит только у некоторых видов паразитических червей.

Примерами гермафродитных видов являются:

• рыба-клоун;
• 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.

Фрагментация деление тела

Некоторые организмы могут размножаться делением тела на несколько частей, причём из каждой части вырастает полноценный организм, во всём сходный с родительской особью плоские и кольчатые черви, иглокожие.

Образование половых клеток, как правило, связано с прохождением мейоза на какой-либо стадии жизненного цикла организма. В большинстве случаев, половое размножение сопровождается слиянием половых клеток, или гамет, при этом восстанавливается удвоенный, относительно гамет, набор хромосом. В зависимости от систематического положения эукариотических организмов, половое размножение имеет свои особенности, но как правило, оно позволяет объединять генетический материал от двух родительских организмов и позволяет получить потомков с комбинацией свойств, отсутствующей у родительских форм.

Эффективности комбинирования генетического материала у потомков, полученных в результате полового размножения способствуют:
случайная встреча двух гамет

случайное расположение и расхождение к полюсам деления гомологичных хромосом при мейозе

кроссинговер между хроматидами.

Такая форма полового размножения как партеногенез, не предусматривает слияния гамет. Но так как организм развивается из половой клетки ооцита, партеногенез все равно считается половым размножением.
Во многих группах эукариот произошло вторичное исчезновение полового размножения, или же оно происходит очень редко. В частности, в отдел дейтеромицетов грибы объединяет обширную группу филогенетических аскомицетов и базидиомицетов, утративших половой процесс. До 1888 года предполагалось, что среди наземных высших растений половое размножение полностью утрачено у сахарного тростника. Утеря полового размножения в какой-либо группе многоклеточных животных не описана. Однако известны многие виды низшие ракообразные — дафнии, некоторые типы червей, способные в благоприятных условиях размножаться партеногенетически в течение десятков и сотен поколений. Например, некоторые виды коловраток на протяжении миллионов лет размножаются только партеногенетически, даже образуя при этом новые виды!.
У ряда полиплиодных организмов с нечётным числом наборов хромосом половое размножение играет малую роль в поддержании генетической изменчивости в популяции в связи с образованием несбалансированых наборов хромосом в гаметах и у потомков.
Возможность комбинировать генетический материал при половом размножении имеет большое значение для селекции модельных и хозяйственно важных организмов.

Одно из свойств живого — способность к самовос-произведению — обеспечивает непрерывность и наследственность жизни.

Животные, так же, как и растения или грибы, могут размножаться бесполым
, вегетативным
или половым
способами.

При бесполом размножении
новая особь животных развивается из одной неполовой клетки. Наиболее распространенный способ бесполого размножения — деление материнской клетки пополам, с
образованием двух дочерних, одинаковых размеров (рис. 32. 1).

В других случаях наблюдают почкование клетки или ее множествен-ное деление. При почковании
от материнской клетки отделяется более мелкая почка (например, у некоторых инфузорий). При множественном делении
одна материнская клетка дает начало многим дочерним.

У многоклеточных животных (например, у морских звезд, коралло-вых полипов) возможно и вегетативное размножение
. При этом от ма-теринского организма отделяются многоклеточные части (рис. 32. 2, 3).
Со временем из них развиваются самостоятельные организмы.

Бесполое и вегетативное размножение позволяют видам быстро уве-личивать свою численность. При этом потомки являются точной копией материнского организма. Материал с сайта

Животные могут размножаться различными способами:

• бесполым (с помощью отдельных неполовых клеток);
  
• вегетативно (отделением от материнского организма многоклеточных частей);
  
• половым (с помощью специализированных половых клеток) способом.
  

На этой странице материал по темам:

Вопросы по этому материалу:

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Мурад Кадыров

  9/10

Оценка доклада

Средняя оценка: 4. Всего получено оценок: 655.

Чередование поколений

Среди растений всегда наблюдается чередование поколений, образованных разными способами. Половые и бесполые формы называются гаметофиты и спорофиты, соответственно. У высших растений гаметофиты редуцируются и не могут существовать самостоятельно, без спорофитов. С точки зрения эволюции это нужно для защиты и распространения семян.

У голосеменных и покрытосеменных растений женский гаметофит редуцирован, причем у цветковых это выражено сильнее. Пыльца — мужской гаметофит — доставляет гаметы к яйцеклетке при помощи пыльцевой трубки. Из полученной зиготы вырастает спорофит: дерево, кустарник, трава и т. д.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...