Биологическое значение и формы полового размножения. Биологическое значение размножения Каково биологическое значение размножения
1. Какие слова в предложениях пропущены и заменены буквами (а-в)?
"Воспроизведение живыми организмами себе подобных называется (а). Различают два типа размножения: (б) и (в)."
Буквами заменены следующие слова: а – размножением (самовоспроизведением), б, в – бесполое и половое.
2. Каково биологическое значение размножения организмов?
Размножение – неотъемлемое свойство всех живых организмов, обеспечивающее увеличение численности особей того или иного вида. При размножении происходит передача наследственной информации от родительских форм потомству, что обеспечивает воспроизведение признаков не только данного вида, но и конкретных родительских особей. Таким образом, размножение обеспечивает длительное существование биологических видов, сохраняя при этом преемственность между родителями и их потомками в ряду многих поколений.
3. Какими способами может осуществляться бесполое размножение у бактерий, протистов, грибов, растений и животных? Какие формы бесполого размножения основаны на явлении регенерации?
Бактерии размножаются делением клетки (а точнее – простым бинарным делением). Одноклеточные протисты могут размножаться делением клетки (например, амёбы, эвглены, инфузории) или с помощью спор (например, хлорелла). Основные способы бесполого размножения многоклеточных водорослей и грибов – фрагментация слоевища (или мицелия) и размножение с помощью спор. Бесполое размножение растений осуществляется при помощи спор, а также вегетативным способом. У примитивных животных (губок, кишечнополостных, некоторых червей) наблюдается почкование и фрагментация.
Вегетативное размножение и размножение путём фрагментации основаны на явлении регенерации.
4. Какие способы вегетативного размножения широко используются в сельском хозяйстве? Почему? Приведите примеры.
В сельском хозяйстве широко используется размножение культурных растений стеблевыми (смородина, виноград) и листовыми (узамбарская фиалка, бегония) черенками, отводками (крыжовник), видоизменёнными побегами – клубнями (картофель, топинамбур), луковицами (лук, чеснок, тюльпан, нарцисс), усами (земляника) и др. Эти способы размножения позволяют получать большое количество дочерних растений за сравнительно короткий срок.
В садоводстве распространено вегетативное размножение с помощью прививки. Этот способ позволяет быстро размножить ценные растения и обеспечивает их ускоренное развитие при полном сохранении сортовых качеств. Прививаемое культурное растение (привой) может получить такие ценные свойства подвоя (растения, на которое делают прививку), как морозоустойчивость, устойчивость к болезням, нетребовательность к плодородию почвы и др.
5. В чём заключаются особенности бесполого размножения растений и животных?
В цикле развития всех растений происходит строгое чередование двух поколений – гаметофита и спорофита и, соответственно, двух способов размножения – полового и бесполого. При этом у спорофита формируются особые органы (спорангии), в которых путём мейоза образуются специализированные клетки – споры. Они состоят из ядра и цитоплазмы с минимальным количеством питательных веществ. В благоприятных условиях споры прорастают и дают начало новым организмам.
Кроме того, многие растения способны к вегетативному размножению. При этом дочерние особи развиваются из вегетативных органов (или их частей) материнского растения.
Среди животных бесполое размножение наблюдается только у примитивных форм – губок, кишечнополостных, некоторых червей. Бесполое размножение этих животных осуществляется путём почкования или фрагментации.
6. При размножении растений одревесневшими черенками рекомендуют делать надрез в нижней части черенка для более быстрого укоренения. Как вы думаете, до какого слоя тканей нужно углубиться? Какой вид корней образуется на черенках?
Надрез нужно делать до камбия. Травмирование клеток образовательной ткани вызывает стимуляцию деления, что способствует ускорению процесса корнеобразования. Корни, которые образуются на черенках, называются придаточными.
7*. У хвощей наружная оболочка каждой споры образует две ленты, которые в сухом воздухе раскручиваются и объединяют споры друг с другом. Благодаря этому споры хвощей распространяются группами. У других растений, например у папоротника щитовника, споры разлетаются поодиночке. С чем связано наличие лент у спор хвощей и почему споры щитовника не имеют таких приспособлений?
Из спор хвощей и папоротников развиваются заростки (гаметофиты). У щитовника заростки обоеполые, а у хвощей – раздельнополые (на одних заростках формируются антеридии, на других – архегонии). Благодаря наличию лент споры хвощей распространяются группами, поэтому мужские и женские гаметофиты находятся в непосредственной близости друг к другу, что способствует оплодотворению.
* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.
Увеличение количества особей своего вида - важнейшая задача любого организма. Именно поэтому наряду с половым размножением появилось бесполое. Растения по-своему приспособились к эффективному распространению, используя для этого органы своего тела. В чем заключается биологическое значение Каковы преимущества и недостатки этого способа?
Что такое бесполое размножение?
Одна из целей существования живого организма - воспроизведение себе подобных. Для решения этой задачи растения, животные, бактерии и другие представители биологического мира нашли свои способы для увеличения численности. Не зря размножение относят к одному из параметров всего живого наряду с ростом, обменом энергии, постоянством внутренней среды и т. д.
Бесполое размножение - это способ, при котором участие половых клеток не требуется. Гаметы играют исключительную роль в образовании нового генетического материала зародыша, однако, не всегда существует возможность перейти на половой способ репродукции. В чем состоит биологическое значение бесполого размножения?
Для некоторых организмов, например, бактерий - это единственный способ увеличения численности популяции. Для остальных же представителей животного и растительного мира бесполое и половое размножение нужны в равной степени. Если первое используется для количественного увеличения численности, то второе - для качественного (то есть изменение генетического материала).
Виды бесполого размножения
Воспроизведение себе подобных с большой скоростью - вот в чем заключается биологическое значение бесполого размножения организмов. Этот тип репродукции является более древним, и поэтому пик его доминирования приходится на низко развитые организмы. Далее будут представлены виды бесполого размножения, которые могут встречаться у разных таксономических групп.
- Бинарное деление. Такой тип размножения характерен для большинства представителей прокариот и простейших. Клетка образует поперечную перегородку, которая делит ее пополам, тем самым образуя две дочерние клетки.
- Шизогония. Этот способ можно считать улучшенной версией бинарного деления, когда из одной клетки развивается сразу несколько дочерних. Сначала делится ядро, а затем - сама клетка. Такой тип размножения можно наблюдать в жизненном цикле споровиков (например, а также некоторых водорослей.
- Почкование. Несмотря на простоту бинарного деления и шизогонии, не для всех организмов эти способы размножения могут быть эффективны. Для таких примитивных многоклеточных животных, как Кишечнополостные, характерно почкование - образование нового организма в виде выроста, который сначала соединен с родительской особью, а затем отрывается. Если такая «почка» не отсоединяется, образуются колонии из нескольких организмов. Почкование также характерно для дрожжей.
- тип размножения основан на способности организма к регенерации. Он характерен для планарий, немертин, губок, некоторых нитчатых водорослей. При механическом повреждении родительская особь может разделяться на несколько частей, каждая из которых дает начало новому организму.
- Споруляция, или спорообразование. Самый прогрессивный тип бесполого размножения, поскольку при происходит обмен генетической информацией. В итоге генотип потомков несколько отличается от такового у родительской особи. Спорообразование можно наблюдать у грибов, водорослей, хвощей, папоротников, плаунов, мхов.
В чем заключается биологическое значение бесполого размножения растений?
Царство Растения условно делится на споровые и семенные. К первым относятся мхи, а ко вторым - голосеменные и покрытосеменные. Бесполое размножение споровых растений заключается преимущественно в образовании спор. У голосеменных и покрытосеменных спорообразование осталось как промежуточный этап в появлении гамет (микроспоры и мегаспоры). Воспроизводство с помощью органов тела - вот в чем заключается биологическое значение бесполого размножения у растений.
Характерно только для высокоразвитых представителей флоры, и оно же является единственным типом бесполого размножения. У споровых подобный способ встречается крайне редко. Вот, собственно, еще один аспект, в чем заключается биологическое значение бесполого размножения у растений.
Каким образом осуществляется репродукция особей вегетативно?
- Видоизменения стебля. Сюда относят луковицы, клубнелуковицы, корневища, столоны, клубни, усы. На таких органах растения образуются зачаточные почки, из которых вырастают новые побеги. Этот способ размножения можно встретить у тюльпана, нарцисса, лука, ежевики, ириса, земляники, картофеля и т. д.
- Корневые клубни (корнеклубни). Эти органы представляют собой придаточные корни, в которых запасаются питательные вещества. Корнеклубнями размножаются фиалка, топинамбур, георгина.
- Черенками. Черенок - это любая часть стебля, которая содержит хотя бы один узел с придаточными почками. Иногда для размножения хватает просто листа без стебля. Примеры растений: бегония, фуксия, драцена и т. д.
Биологическая роль бесполого размножения растений
Процесс образования гамет зависит от множества факторов. Зачастую бесполое размножение может быть эффективнее, ведь его можно осуществить без участия гамет. Для споровых растений это и вовсе является главной составляющей жизненного цикла. Для семенных - это вегетативное размножение, при котором можно легко увеличить численность особей.
В чем заключается биологическое значение бесполого размножения? Это не только быстрота, но и легкость в осуществлении процесса. Если для полового размножения необходимы оптимальные условия среды, зрелость самого растения, то бесполое может наблюдаться практически в любое время жизни особи.
Однако вегетативное размножение обладает своими недостатками. Например, при таком типе репродукции не происходит обмен генетической информацией. Это значит, что растение не приспосабливается в ряду поколений к новым условиям среды, и это может привести к потере популяции полученных клонов.
Применение бесполого размножения растений человеком
Процесс репродукции активно используется в хозяйственной деятельности. позволяет засеивать огромные участки земли картофелем, луком, свеклой, морковью, земляникой, клубникой и т. д.
Также вегетативное размножение дает возможность увеличивать количество ценных кормовых, овощных, декоративных культур, усиливать стойкость растения к неблагоприятным условиям среды с помощью прививок.
Министерство общего и профессионального
образования Свердловской области
ГБОУ СПО СО
«ЕКАТЕРИНБУРГСКИЙ
КОЛЛЕДЖ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА»
Реферат
По дисциплине: Биология
Тема: «Половое размножение
и его биологическое значение
Специальность 270802 «строительство и эксплуатация городских зданий и сооружений»
Выполнил
Урванов Н.Н
Студент гр. ПГС-11
Проверила Сосновских
О.М
Содержание
2
Введение
3
1. Типы размножения
4
1.1 Бесполое размножение
5
1.2 Половое размножение
7
2. Индивидуальное развитие
организмов
11
2.1 Эмбриональный период
развития
12
2.2 Постэмбриональный период
развития
15
2.3 Общие закономерности
развития. Биогенетический закон
17
3. Биологическое значение
полового размножения
19
Заключение
21
Список литературы
22
Приложения
23
Введение
Способность размножаться,
т.е. производить новое поколение особей
того же вида, - одна из основных особенностей
живых организмов. В процессе размножения
происходит передача генетического материала
от родительского поколения следующему
поколению, что обеспечивает воспроизведение
признаков не только данного вида, но конкретных
родительских особей. Для вида смысл размножения
состоит в замещении тех его представителей,
которые гибнут, что обеспечивает непрерывность
существования вида; кроме того, при подходящих
условиях размножение позволяет увеличить
общую численность вида.
Каждая новая особь, прежде
чем достигнуть стадии, на которой
она будет способна к размножению,
должна пройти ряд стадий роста и
развития. Некоторые особи погибают,
не достигнув репродуктивной стадии
(или половозрелости) в результате
уничтожения хищниками, болезней и
разного рода случайных событий;
поэтому вид может сохраниться
лишь при условии, что каждое поколение
будет производить больше потомков,
чем было родительских особей, принимавших
участие в размножении. Численность
популяций колеблется в зависимости
от баланса между размножением и
вымиранием особей. Существует ряд
различных стратегий размножения,
каждая из которых имеет определенные
преимущества и недостатки; все они
будут описаны в этом реферате.
Типы размножения
Известны различные
формы размножения, но все они могут быть
объединены в два типа: половое и бесполое.
Половым размножением называют
смену поколений и развитие организмов
из специализированных – половых
– клеток, образуются в половых
железах. При этом новый организм
развивается в результате слияния
двух половых клеток, образованных
разными родителями. Однако у беспозвоночных
животных нередко сперматозоиды
и яйцеклетки формируются в теле
одного организма. Такое явление
- обоеполость - называют гермафродитизмом.
Цветковые растения также бывают
обоеполыми. У большинства видов
покрытосеменных (цветковых) растений
обоеполый цветок включает и тычинки,
образующие мужские половые клетки
- спермин, и пестики, содержащие
яйцеклетки. Примерно у четвертой
части видов мужскиe (тычиночные)
и женские (пестичные) цветки развиваются
независимо, т.е. у них цветки однополые.
Примером может служить конопля.
У некоторых растений - кукурузы,
березы - и мужские и женские
цветки возникают на одной особи.
У некоторых видов животных
и растений наблюдается развитие
неоплодотворенной яйцеклетки. Такое
размножение называют девственным или
партеногенетическим.
Бесполое размножение
характеризуется тем, что новая
особь развивается из неполовых,
соматических (телесных) клеток.
Бесполое размножение
При бесполом
размножении новый организм может возникнуть
из одной клетки или из нескольких неполовых
(соматических) клеток материнской особи.
В бесполом размножении участвует только
одна родительская особь. Поскольку клетки,
дающие начало дочерним организмам, возникают
в результате митоза, то все потомки окажутся
сходными по наследственным признакам
с материнской особью.
Рис. 1. Размножение эвглены зеленой
Многие простейшие (амебы,
эвглена зеленая и др.), одноклеточные
водоросли (хламидомонада) размножаются
путем митотического деления
клетки (рис. 1). Другим одноклеточным
- некоторым низшим грибам, водорослям
(хлорелла), животным, например возбудителю
малярии - малярийному плазмодию,
свойственно спорообразование. При
этом клетка распадается на большое
число особей, равное количеству ядер,
заранее образованных в родительской
клетке в результате многократного
деления ее ядра. Многоклеточные организмы
также способны к спорообразованию:
это мхи, высшие грибы, многоклеточные
водоросли, папоротникообразные и
некоторые другие.
Как у одноклеточных, так
и у многоклеточных организмов способом
бесполого размножения служит также
почкование. Например, у дрожжевых
грибов и некоторых инфузорий (сосущие
инфузории) при почковании на материнской
клетке первоначально образуется небольшой
бугорок, содержащий ядро, - почка.
Она растет, достигает размеров,
близких к размерам материнского
организма, и затем отделяется, переходя
к самостоятельному существованию.
У многоклеточных (пресноводная гидра)
почка состоит из группы клеток обоих
слоев стенки тела. Почка растет,
удлиняется, на переднем ее конце появляется
ротовое отверстие, окруженное щупальцами.
Почкование завершается образованием
маленькой гидры, которая затем отделяется
от материнского организма.
У многоклеточных животных
бесполое размножение осуществляется
таким же путем (медузы, кольчатые
черви, плоские черви, иглокожие). Из
каждой такой части развивается
полноценная особь.
У растений широко распространено
вегетативное размножение, т.е. частями
тела - черенками, усами, клубнями.
Так, картофель размножается видоизмененными
подземными частями стебля - клубнями.
У жасмина, ивы легко укореняются
побеги - черенки. С помощью черенков
размножают виноград, смородину, крыжовник.
Длинные ползучие стебли земляники
- усы - образуют почки, которые,
укореняясь, дают начало новому растению.
Немногие растения, например бегония,
могут размножаться листовыми черенками
(листовая пластинка и черешок). На
нижней стороне листа, в местах разветвления
крупных жилок, возникают корни,
на верхней – почки, а затем
побеги.
Для вегетативного размножения
используют также корень. В садоводстве
с помощью черенков из боковых
корней размножают малину, вишню, сливу,
розу. С помощью корневых клубней
размножаются георгины. Видоизменение
подземной части стебля - корневище
- также образует новые растения.
Например, осот с помощью корневища
может дать более тысячи новых
особей на 1 м2 почвы.
Половое размножение
Половое
размножение имеет очень большие эволюционные
преимущества по сравнению с бесполым.
Это обусловлено тем, что генотип потомков
возникает путем объединения генов, принадлежащих
обоим родителям. В результате повышаются
возможности организмов в приспособлении
к условиям окружающей среды. Так как новые
комбинации осуществляются в каждом поколении,
то приспособленными к новым условиям
существования может оказаться гораздо
большее количество особей, чем при бесполом
размножении. Появление новых комбинаций
генов обеспечивает более успешное и быстрое
приспособление вида к меняющимся условиям
обитания.
Таким образом, сущность полового
размножения заключается в объединении
в наследственном материале потомка
генетической информации из двух разных
источников - родителей.
В половых железах развиваются
половые клетки: мужские - сперматозоиды,
женские - яйцеклетки (или яйца).
В первом случае их развитие называют
сперматогенезом, во втором - овогенезом
(от лат. ово - яйцо).
В процессе образования половых
клеток выделяют ряд стадий. Первая
стадия - период размножения, в котором
первичные половые клетки делятся
путем митоза, в результате чего
увеличивается их количество.
Вторая стадия - период
роста. У незрелых мужских гамет
он выражен не резко. Их размеры увеличиваются
незначительно. Напротив, будущие яйцеклетки
- овоциты - увеличиваются
в размерах иногда в сотни, а чаще
в тысячи и даже миллионы раз. Рост
овоцитов осуществляется за счет веществ,
образуемых другими клетками организма.
Так, у рыб, амфибий и в большей
степени у рептилий и птиц основную
массу яйца составляет желток. Он синтезируется
в печени, в особой растворимой
форме переносится кровью в яичник,
проникает в растущие овоциты
и откладывается там в виде
желточных пластинок. Кроме того,
в самой будущей половой клетке
синтезируются многочисленные белки
и большое количество разнообразных
РНК: транспортных, рибосомных и информационных.
Желток - совокупность питательных
веществ (жиров, белков, углеводов, витаминов
и др.), необходимых для питания
развивающегося зародыша, а РНК обеспечивает
синтез белков на ранней стадии развития,
когда собственная бедственная
информация еще не используется.
Следующая стадия - период
созревания, или мейоз, - представлена
на рисунке 2. Клетки, вступающие в период
созревания, содержит диплоидный набор
хромосом и уже удвоенное количество
ДНК.
Рис. 2. Созревание половых клеток (мейоз)
Сущность мейоза состоит
в том, что каждая половая клетка
получает одинарный, гаплоидный, набор
хромосом. Однако вместе с тем мейоз
- это стадия, во время которой
создаются новые комбинации генов
путем сочетания разных материнских
и отцовских хромосом, рекомбинирование
наследственных задатков возникает, кроме
того в результате кроссинговера
- обмена участками между гомологичными
хромосомами в процессе мейоза.
Мейоз включает два последовательных
деления. Как и в митозе, в каждом
мейотическом делении выделяют четыре
стадии: профазу, метафазу, анафазу
и телофазу.
Первое (I) мейотическое деление.
Профаза I начинается спирализацией
хромосом. Как вы помните, каждая хромосома
состоит из двух хроматид, соединенных
в области центромеры. Затем гомологические
хромосомы сближаются, каждая точка
каждой хроматиды одной хромосомы
совмещается с соответствующей
точкой хроматиды другой, гомологичной
хромосомы. Этот процесс точного
и тесного сближения гомологичных
хромосом в мейозе называют конъюгацией.
В дальнейшем между такими хромосомами
может произойти кроссинговер -
обмен одинаковыми, или гомологичными,
т. е. содержащими одни и те же гены,
участками. К концу профазы между
гомологичными хромосомами возникают
силы отталкивания. Вначале они проявляются
в области центромер, а затем
в других участках.
В метафазе I спирализация хромосом
максимальна. Конъюгированные хромосомы
располагаются по экватору, причем
центромеры гомологичных хромосом обращены
к разным полюсам клетки. К ним
прикрепляются нити веретена деления.
В анафазе I плечи гомологичных
хромосом окончательно разделяются, и
хромосомы расходятся к различным
полюсам. Следовательно, из каждой пары
гомологичных хромосом в дочернюю клетку
попадает только одна. Число хромосом
уменьшается в два раза, хромосомный
набор становится гаплоидным. Однако
каждая хромосома состоит из двух
хроматид, т. е. по-прежнему содержит удвоенное
количество ДНК.
В телофазе I на непродолжительное
время образуется ядерная оболочка.
Во время интерфазы между первым
и вторым делениями мейоза редупликации
ДНК не происходит. Клетки, образовавшиеся
в результате первого деления
созревания, различаются по составу
отцовских и материнских хромосом
и, следовательно, по набору генов.
Например, все клетки человека,
в том числе первичные половые
клетки, содержат 46 хромосом. Из них 23 получены
от отца и 23 - от матери. При образовании
половых клеток после первого
мейотического деления в сперматоциты
и овоциты также попадает по 23
хромосомы. Однако вследствие случайности
расхождения отцовских и материнских
хромосом в анафазе I образующиеся клетки
получают самые разнообразные комбинации
родительских хромосом. Например, в
одной из них может оказаться
3 отцовских и 20 материнских хромосом,
в другой - 10 отцовских и 13 материнских,
в третьей - 20 отцовских и 3 материнских
и т. д. Число возможных комбинаций
очень велико. Если учесть еще обмен
гомологичными участками хромосом
в профазе первого деления
мейоза, то вполне очевидно, что каждая
образующаяся половая клетка генетически
уникальна, так как несет свой
неповторимый набор генов.
Следовательно, мейоз -
основа комбинативной генотипической
изменчивости.
Второе (II) мейотическое деление.
Второе деление мейоза в общем
протекает так же, как обычное
митотическое деление, с той лишь
разницей, что делящаяся клетка гаплоидна.
В анафазе II центромеры, соединяющие сестринские
хроматиды в каждой хромосоме, делятся,
и хроматиды, как и в митозе, с этого момента
становятся самостоятельными хромосомами.
С завершением телофазы II заканчивается
и весь процесс мейоза: из исходной первичной
половой клетки образовались четыре гаплоидные
клетки.
У особей мужского пола все
они преобразуются в гаметы -
сперматозоиды. У особей женского пола
вследствие неравномерного мейоза лишь
из одной клетки получается жизнеспособное
яйцо. Три другие дочерние клетки гораздо
мельче, они превращаются в так
называемые направительные, или редукционные,
тельца, вскоре погибающие. Образование
только одной яйцеклетки и гибель
трех генетически полноценных направительных
телец с биологической точки
зрения обусловлено необходимостью
сохранения в одной клетке всех запасных
питательных веществ, которые понадобятся
для развития будущего зародыша.
Период формирования состоит
в приобретении клетками определенной
формы и размеров, соответствующих
их функции.
Женские половые клетки в
процессе созревания покрываются оболочками
и готовы к оплодотворению непосредственно
после завершения мейоза. Во многих
случаях, например у пресмыкающихся,
птиц и млекопитающих, за счет деятельности
клеток, окружающих яйцеклетку, вокруг
нее возникает ряд дополнительных
оболочек. Их функция заключается
в защите яйцеклетки и развивающегося
зародыша от внешних неблагоприятных
воздействий. Сперматозоиды могут
иметь различные размеры и
форму.
Функция сперматозоидов состоит
в доставке в яйцеклетку генетической
информации и стимуляции ее развития.
Сформированный сперматозоид содержит
митохондрии, аппарат Гольджи, выделяющий
ферменты, растворяющие мембрану яйца
при оплодотворении, т. е. при слиянии
сперматозоида и яйцеклетки. Возникающая
при этом диплоидная клетка носит
название зиготы.
Индивидуальное развитие
организмов
Индивидуальным
развитием, или онтогенезом, называют
весь период жизни особи - с момента слияния
сперматозоида с яйцом и образования зиготы
до гибели организма. Онтогенез делится
на два периода: 1) эмбриональный - от образования
зиготы до рождения или выхода из яйцевых
оболочек; 2) постэмбриональный - от выхода
из яйцевых оболочек или рождения до смерти
организма.
Наука, изучающая закономерности
индивидуального развития организмов
на стадии зародыша, называется эмбриологией
(от греч. эмбрион - зародыш).
Эмбриональный период развития
У большинства многоклеточных животных,
независимо от сложности их организации,
стадии эмбрионального развития, которые
проходит зародыш, едины. В эмбриональном
периоде выделяют три основных этапа:
дробление, гаструляцию и первичный органогенез.
Дробление. Развитие организма
начинается со стадии одной клетки.
Оплодотворенное яйцо - это клетка
и одновременно уже организм на самой
ранней стадии его развития. В результате
многократных делений одноклеточный
организм превращается в многоклеточный.
Возникшее при оплодотворении путем
слияния сперматозоида и яйцеклетки
диплоидное ядро через несколько
минут начинает делиться, вместе с
ним делится и цитоплазма. Образующиеся
клетки с каждым делением уменьшаются
в размерах, поэтому процесс деления
носит название дробления. В период
дробления накапливается клеточный
материал для дальнейшего развития.
Завершается дробление образованием
многоклеточного зародыша - бластулы.
Бластула имеет полость, наполненную
жидкостью, так называемую первичную
полость тела.
В тех случаях, когда в
цитоплазме яйцеклетки желтка мало (как
у ланцетника) или относительно немного
(как у лягушки), дробление бывает
полным, т. е. яйцеклетка делится целиком.
Иначе протекает период дробления
у птиц. Свободная от желтка цитоплазма
составляет всего 1% от общего объема яйцеклетки
курицы; вся остальная цитоплазма
яйцеклетки, а следовательно и
зигота, заполнена массивом желтка.
Если присмотреться к куриному яйцу,
на одном из его полюсов непосредственно
на желтке можно увидеть маленькое
пятнышко - бластулу, или зародышевый
диск, образовавшийся в результате
дробления свободного от желтка участка
цитоплазмы, содержащего ядро. В
таких случаях дробление называют
неполным. Неполное дробление свойственно
и некоторым рыбам и рептилиям.
Во всех случаях - и
у ланцетника, и у амфибий, и
у птиц, а также у других животных
- общий объем клеток на стадии
бластулы не превышает объема зиготы.
Другими словами, митотическое деление
зиготы не сопровождается ростом образовавшихся
дочерних клеток до объема материнской,
и размеры их в результате ряда
последовательных делений прогрессивно
уменьшаются. Эта особенность митотического
деления клеток в ходе дробления
наблюдается при развитии оплодотворенных
яиц у всех животных.
Некоторые другие черты дробления
также свойственны различным
видам животных. Например, все клетки
в бластуле имеют диплоидный набор
хромосом, одинаковы по строению и
отличаются друг от друга главным
образом количеством содержащегося
в них желтка. Такие клетки, лишенные
признаков специализации для
выполнения определенных функций, называют
неспециализированными (или недифференцированными)
клетками. Другая особенность дробления
- чрезвычайно короткий митотический
цикл бластомеров по сравнению с
клетками взрослого организма. Во время
очень короткой интерфазы происходит
только удвоение ДНК.
Гаструляция. Бластула, как
правило, состоящая из большого числа
бластомеров (например, у ланцетника
из 3000 клеток), в процессе развития переходит
в новую стадию, которую называют
гаструлой (от греч. гастер - желудок).
Зародыш на этой стадии состоит из
отчетливо различимых пластов клеток
- так называемых зародышевых
листков: наружного, или эктодермы (от
греч. эктос - находящийся снаружи),
и внутреннего, или энтодермы (от
греч. энтос - находящийся внутри).
Совокупность процессов, приводящих к
образованию гаструлы, называют гаструляцией.
У ланцетника гаструляция
осуществляется путем впячивания одного
из полюсов бластулы внутрь, по направлению
к другому, у других животных -
либо путем расслоения стенки бластулы,
либо путем обрастания массивного вегетативного
полюса мелкими клетками анимального
полюса.
У многоклеточных животных,
кроме кишечнополостных, параллельно
с гаструляцией или, как у ланцетника,
вслед за ней возникает и третий
зародышевый листок - мезодерма
(от греч. мезос - находящийся
посередине), которая представляет
собой совокупность клеточных элементов,
расположенных между экто- и энтодермой
в первичной полости тела -
бластоцеле. С появлением мезодермы
зародыш становится трехслойным.
Таким образом, сущность процесса
гаструляции заключается перемещении
клеточных масс. Клетки зародыша практически
делятся и не растут. Однако на этой
стадии начинается использование генетической
информации клеток зародыша, появляются
первые признаки дифференцировки.
Дифференцировка, или дифференцирование,
- это процесс ее возникновения
и нарастания структурных и функциональных
различий между отдельными клетками
и частями зародыша. С морфологической
точки зрения дифференцирование
выражается в том, что образуются
несколько сотен типов клеток
специфического строения, отличающихся
друг от друга. Из неспециализированных
клеток бластулы постепенно возникают
клетки эпителия кожи, эпителия кишечника,
легких, появляются нервные, мышечные
клетки и т.д. С биохимической
точки зрения специализация клеток
заключается в способности синтезировать
определенные белки, свойственные только
данному типу клеток. Лимфоциты синтезируют
защитные белки - антитела, мышечные
клетки - сократительный белок миозин.
Каждый тип клеток образует «свои»,
свойственные только ему белки. Биохимическая
специализация клеток обеспечивается
избирательной - дифференциальной
активностью генов, т. е. в клетках
разных зародышевых листков -
зачатков определенных органов и
систем - начинают функционировать
разные группы генов.
У разных видов животных
одни и те же зародышевые листки
дают начало одним и тем же органам
и тканям. Это значит, что они
гомологичны. Так, из клеток наружного
зародышевого листка - эктодермы - у
членистоногих, хордовых, в том числе у
рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих,
формируются кожные покровы и их производные,
а также нервная система и органы чувств.
Гомология зародышевых листков подавляющего
большинства животных - одно из доказательств
единства животного мира.
Органогенез. После завершения
гаструляции у зародыша образуется
комплекс осевых органов: нервная трубка,
хорда, кишечная трубка. У ланцетника
осевые органы формируются следующим
образом: эктодерма на спинной стороне
зародыша прогибается по средней
линии, превращаясь в желобок, а
эктодерма, расположенная справа и
слева от него, начинает нарастать
на его края. Желобок - зачаток
нервной системы - погружается
под эктодерму, и края его смыкаются.
Образуется нервная трубка. Вся остальная
эктодерма - зачаток кожного
эпителия.
Спинная часть энтодермы,
располагающаяся непосредственно
под нервным зачатком, обособляется
от остальной энтодермы и сворачивается
в плотный тяж - хорду. Из оставшейся
части энтодермы развиваются
мезодерма и эпителий кишечника.
Дальнейшая дифференцировка клеток
зародыша приводит к возникновению
многочисленных производных зародышевых
листков - органов и тканей.
В процессе специализации клеток,
входящих в состав зародышевых листков,
из эктодермы образуются нервная
система, органы чувств, эпителий кожи,
эмаль зубов; из энтодермы - эпителий
кишки, пищеварительные железы -
печень и поджелудочная железа, эпителий
жабр и легких; из мезодермы -
мышечная ткань, соединительная ткань,
в том числе рыхлая соединительная
ткань, хрящевая и костная ткани,
кровь и лимфа, а также кровеносная
система, почки, половые железы.
Общие закономерности развития.
Биогенетический закон
Все многоклеточные
организмы развиваются из оплодотворенного
яйца. Развитие зародышей у животных, относящихся
к одному типу, во многом сходно. У всех
хордовых животных в эмбриональном периоде
закладывается осевой скелет - хорда,
возникает нервная трубка, в переднем
отделе глотки образуются жаберные щели.
План строения хордовых животных также
одинаков. На ранних стадиях развития
зародыши позвоночных очень похожи (рис.
3). Эти факты подтверждают справедливость
сформулированного К. Бэром закона зародышевого
сходства: «Эмбрионы обнаруживают, уже
начиная с самых ранних стадий, известное
общее сходство в пределах типа». Сходство
зародышей разных систематических групп
свидетельствует об общности их происхождения.
В дальнейшем в строении зародышей проявляются
признаки класса, рода, вида и, наконец,
признаки, характерные для данной особи.
Расхождение признаков зародышей в процессе
развития называется эмбриональной дивергенцией
и отражает эволюцию той или иной систематической
группы животных, историю развития данного
вида.
Рис. 3. Зародышевое сходство
у позвоночных: 1 – однопроходные
(ехидна), 2 – сумчатые (кенгуру), 3 –
парнокопытные (олень), 4 – хищные (кошка),
5 – приматы (мартышка), 6 – человек
Большое сходство зародышей
на ранних стадиях развития и по
явление различий на более поздних стадиях
имеют свое объяснение.
Организм подвержен изменчивости на протяжении
всего развития.
Мутационный процесс затрагивает гены,
обусловливающие особенности строения
и обмена веществ у самых молодых эмбрионов.
Но возникающие у них структуры (древние
признаки, свойственные далеким предкам)
играют весьма важную роль в процессах
дальнейшего развития. Как указывалось,
зачаток хорды индуцирует образование
нервной трубки, а его утрата приводит
к прекращению развития. Поэтому изменения
на ранних стадиях обычно приводят к недоразвитию
и гибели особи. Напротив, изменения на
поздних стадиях, затрагивая менее значительные
признаки, могут быть благоприятны для
организма и в таких случаях подхватываются
естественным отбором.
Появление в эмбриональном
периоде развития современных животных
признаков, свойственных их далеким
предкам, отражает эволюционные преобразования
в строении органов.
В своем развитии организм
проходит одноклеточную стадию (стадия
зиготы), что може
и т.д.................
Половое размножение предполагает образование новых особей не из 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. при нём происходит объединение наследственного материала родительских организмов.
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 статьи которые 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
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.
Оплодотворённая яйцеклетка (зигота) имеет полный набор хромосом, где половина получена от отцовской, а половина от материнской особи.
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.
Средняя оценка: 4 . Всего получено оценок: 225.
Половое размножение существует на Земле уже более 3 млрд. лет
Половое размножение - процесс у большинства эукариот, связанный с развитием новых организмов из половых клеток (у одноклеточных эукариот при конъюгации функции половых клеток выполняют половые ядра).
Формы ПР
Одноклеточные:
- копуляция - слиянии двух особей в одну, объединении и рекомбинации наследственного материала. Далее такая особь размножается делением.
- коньюгация - во временном соединении двух особей с целью обмена (рекомбинации) наследственным материалом. В результате появляются особи, генетически отличные от родительских организмов. В дальнейшем они осуществляют бесполое размножение. Поскольку количество инфузорий после конъюгации остается неизменным, говорить о размножении в прямом смысле нет оснований
Схема конъюгации у инфузорий: 1 - микронуклеус (ми) и макронуклеус (ма); 2 - первое деление микронуклеусов, видны 4 хромосомы в каждом; 3 - второе деление, при котором число хромосом редуцируется до 2; 4 - по 3 из образовавшихся микронуклеусов уплотняются и гибнут; 5 - третье деление микронуклеуса; 6 и 7 - обмен ядрами (♂ - подвижное ядро, ♀ - остающееся в клетке ядро; при их слиянии восстанавливается двойной набор хромосом); 8 - 10 - образование нового макронуклеуса за счёт деления микронуклеуса.
Многоклеточные:
С оплодотворением
При наружном типе оплодотворение происходит в воде, и развитие зародыша также происходит в водной среде (ланцетник, рыбы, земноводные).
При внутреннем типе оплодотворение происходит в половых путях самки, а развитие зародыша может происходить или во внешней среде (рептилии, птицы), или внутри организма матери в особом органе – матке (плацентарные млекопитающие, человек).
Без оплодотворения
Партеногенез - так называемое «девственное размножение», одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослый организм без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не предусматривает слияния мужских и женских гамет, партеногенез все равно считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. Считается, что партеногенез возник в процессе эволюции у раздельнополых форм.
Андрогене́з - развитие яйцеклетки с мужским ядром, привнесённым в неё спермием в процессе оплодотворения.
Андрогенез наблюдается у отдельных видов животных (шелкопряд) и растений (табак, кукуруза) в тех случаях, когда материнское ядро погибает до оплодотворения, которое при этом является ложным, то есть женское и мужское ядра не сливаются (Псевдогамия) и в дроблении участвует только мужское ядро.
Гиногенез - частный случай партеногенеза, особая форма полового размножения, при которой после проникновения спермия в яйцеклетку их ядра не сливаются, и в последующем развитии участвует только ядро яйцеклетки, либо не происходит оплодотворения. При этом нет объединения наследственного материала родителей посредством слияния ядер их половых клеток (пчелы, муравьи)
Биологическое значение
Оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие
Фенотипическую изменчивость потомства.
Большие эволюционные и экологические (расселение в разные среды) возможности
Объединение в наследственном материале потомка генетической информации из двух разных источников – родителей.
Возникающие организмы могут сочетать полезные признаки отца и матери.
Такие организмы более жизнеспособны