При половом размножении два родителя передают гены своему потомству, что приводит сочетанию унаследованных черт. Эти гены передаются через процесс, называемый оплодотворением. Во время оплодотворения мужские и женские половые клетки сливаются и образовывают одну клетку, называемую зиготой. Зигота растет и развивается посредством митозом в полностью функционирующий новый организм. Существует два способа, с помощью которых может происходить оплодотворение.
Первый способ — это внешнее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется вне тела), а второй — внутреннее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется в репродуктивном тракте самки). В то время как оплодотворение необходимо для организмов, которые размножаются половым путем, особи, размножающиеся бесполым путем не нуждаются оплодотворении. Эти организмы производят генетически идентичные копии самих себя посредством бинарного деления, почкования, фрагментации, партеногенеза или других форм бесполого размножения.
Содержание
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.
- Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии
наружного (внешнего) оплодотворения
- гаметы (сперматозойды и яйцеклетки) сливаются во внешней среде ( зачастую в водной);
- количество гамет, образуемых организмами, очень велико (от сотни до млн штук)
- бОльшая часть гамет погибает из-за неблагоприятных условий — не все икринки оплодотворяются, зародыши, личинки и мальки могут погибнуть как из-за абиотических факторов, так и из-за хищников;
- гаметы имеют очень небольшой размер, запас питательных веществ в них также очень мал, поэтому зачастую зародыш развивается с метаморфозом
- у животных с наружным оплодотворением очень редко проявляется забота о потомстве
Наружное или внешнее оплодотворение наблюдается у водных беспозвоночных, рыб и у земноводных.
В яичниках самок рыб развивается икра, состоящая из отдельных икринок. В парных семенниках самцов образуется семенная жидкость (молоки), содержащая сперматозоиды. В период нереста самки через половое (которое находится около анального) отверстие выбрасывают (выметывают) в воду икру. Находящиеся рядом самцы рым поливают икру семенной жидкостью. Подвижные сперматозоиды достигают икринок (яйцеклеток) и происходит оплодотворение, в результате которого образуется зигота.
Нерестом называют поведение рыб в период размножения. В основе нереста лежат инстинкты.
Деление зиготы приводит к формированию личинки рыбы. Сначала она развивается в икринке, позже выходит из нее. При этом личинка продолжает питаться за счет запаса питательных веществ, находящихся в желточном мешке, которые находится на брюшной стороне личинки.
Когда личинка начинает питаться самостоятельно (обычно мелкими взвешенными в воде организмами — планктоном) и становится похожа на взрослую рыбу (но маленькую), она называется мальком.
Защита о потомстве есть у рыб с внешним оплодотворением, но у таких видов количество икринок гораздо меньше.
Родители защищают свое потомство от неблагоприятных факторов внешней среды и большинство мальков выживает
Внутреннее оплодотворение
Слияние гамет происходит внутри родительского (женского) организма. Соответственно, развитие зародыша тоже происходит внутри.
- уже не требуется такое большое количество гамет (обычно все ограничивается несколькими десятками), т.к. во-первых, вероятность оплодотворения намного выше,
- зародыш защищен и его развитие не зависит от окружающей среды,
- питание зародыша осуществляется за счет материнского организма
Такой тип оплодотворения характерен для всех хрящевых рыб, некоторых костных рыб, но, в основном, конечно, это признак наземных организмов — как беспозвоночных ( червей и членистоногих) , так и для хордовых — рептилий, птиц, млекопитающих.
Преимущество внутреннего оплодотворения очевидны — независимость от водной среды и более надежное развитие зародыша. Поэтому такой вид оплодотворения считается ароморфозом, связанным с выходом живых организмов на сушу.
- Разное
Половое размножение
В этом способе воспроизведения участвуют половые клетки — гаметы, которые сливаются в одну клетку — зиготу. Зигота дает начало новому организму. Перед слиянием необходимо предварительное уменьшение числа хромосом в гаметах в 2 раза, чтобы в момент оплодотворения их число снова стало диплоидным.
Рис. 4 Два вида половых клеток
В процессе мейоза из одной диплоидной клетки возникают четыре с гаплоидным набором хромосом. Оплодотворение способствует восстановлению и поддержанию постоянства кариотипа.
Партеногенез — особая форма полового размножения. Новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Другое название этого процесса — «девственное развитие». Наблюдается у дафний, пчел, некоторых ящериц.
Конъюгация — форма полового размножения, при которой особи сначала обмениваются фрагментами генетического материала, затем происходит бесполое размножение. Конъюгация — половой процесс у инфузорий.
Самец или самка
Важно отметить, что не все животные строго делятся на самцов и самок. Животные, такие как морские анемоны, могут иметь как мужские, так и женские репродуктивные структуры; Они известны как гермафродиты. Некоторые гермафродиты способны к самооплодотворению, но большинство нуждается в партере для размножения. Поскольку обе вовлеченные стороны становятся оплодотворенными, этот процесс удваивает количество потомства, которое появится на свет. Гермафродитизм — хорошее решение проблемы нехватки потенциальных половых партнеров. Другим решением является способность менять пол от самца к самке (протэндри) или от самки к самцу (протогиния). Определенные виды рыб, например, губановые могут изменяться от самки к самцу в процессе перехода во взрослую жизнь.
Существует два типа оплодотворения: наружное и внутреннее. При наружном типе оплодотворение происходит в воде, и развитие зародыша также происходит в водной среде ( , ). При внутреннем типе оплодотворение происходит в половых путях самки, а развитие может происходить или во внешней среде ( , птицы), или внутри организма матери в особом органе – матке ( , человек).
При оплодотворении в яйцеклетку может проникать один или несколько . Если в яйцеклетку проникает один сперматозоид, то такое явление называют моноспермией. Если проникает несколько сперматозоидов, то это полиспермия. Как правило, моноспермия характерна для яйцеклеток, не имеющих плотных оболочек, полиспермия – для яйцеклеток с плотными оболочками. В случае полиспермии также происходит только одним сперматозоидом, остальные растворяются и принимают участие в разжижении желтка.
Успех оплодотворения зависит и от внешних условий. Основным условием является наличие жидкой среды с определенной концентрацией. Среда должна обладать нейтральной или слегка щелочной реакцией, в кислой среде оплодотворение не происходит. Процесс оплодотворения мы рассмотрим на примере морского ежа.
Для морского ежа характерна моноспермия. Сперматозоид проникает через студенистую оболочку, после чего начинается изменение поверхностных слоев яйца, называемое кортикальной реакцией. Она заключается в том, что происходит распад кортикальных гранул и их содержимое сливается с желточной оболочкой. В результате образуется оболочка оплодотворения. Вначале оболочка оплодотворения плотно прижата к поверхности яйца, затем отделяется от нее, и между ними образуется перивитиллиновое пространство, заполненное жидкостью. Оболочка оплодотворения защищает яйцо от проникновения других сперматозоидов. Соприкосновение яйца и сперматозоида составляет I-ую фазу оплодотворения и называется активацией яйца. В яйцеклетку проникает головка и шейка сперматозоида, хвостик остается снаружи. У некоторых животных, например, моллюсков, в яйцеклетку проникает весь сперматозоид, в этом случае хвостик растворяется в цитоплазме.
Внутри головка сперматозоида начинает продвижение к ядру, это движение осуществляется центриолью вперед. Ядра сперматозоида и яйцеклетки набухают. Ядро сперматозоида называют мужским пронуклеусом, а ядро яйцеклетки – женским пронуклеусом. В дальнейшем происходит их слияние, в результате которого образуется диплоидное ядро зиготы, начинающее митотически делиться. Слиянием ядер сперматозоида и яйцеклетки и образованием ядра зиготы заканчивается процесс оплодотворения.
Оплодотворение сопровождается существенными изменениями физических и физиологических свойств яйца: увеличивается вязкость цитоплазмы и ее проницаемость, резко изменяется обмен аминокислот, возрастает активность ферментов цитоплазмы. Все эти изменения указывают на то, что оплодотворение приводит к усилению обмена веществ, который в половой клетке до оплодотворения находился на значительно более низком уровне.
Черты сходства и различия полового и бесполого размножения
Бесполое размножение способствует сохранению, в процессе естественного отбора, признаков наибольшей приспособленности. Половой процесс создает и сохраняет генетическое разнообразие. Возникают предпосылки для появления новых признаков, которые могут помочь оказаться полезными в изменившихся условиях существования.
Это интересно: Мангровые заросли
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.
 (Пока оценок нет) Загрузка... |