Вопрос 27. Бесполое и половое размножение

Размножение - это процесс воспроизведения себе подобных, необходимый для обеспечения непрерывности и преемственности жизни. Процесс размножения связан не только с передачей наследственной информации, но и с анатомо-физиологическими особенностями организма, с поведением и гормональным контролем

Различают бесполое и половое размножение.

При бесполом размножении родителем является одна особь. Этой особью могут быть в многоклеточных организмах одна или несколько соматических клеток родителя, а также клетка-организм простейшего.

К типичным формам бесполого размножения относятся:

1. Вегетативное

a) деление надвое - продольное (характерно для медуз), поперечное (кольчатые черви),

b) множественное деление - шизогония (характерна для жгутиковых и споровиков),

c) спорообразование - характерно для грибов, а также спорофитов растений, у которых споры образуются путем мейоза,

d) размножение при помощи вегетативных органов (участков организма) - характерно для грибов и растений

2. Почкование - неравномерное деление - характерно для сосущих инфузорий, некоторых грибов (дрожжи) и кишечнополостных.

3. Фрагментация (распад тела многоклеточного организма на части, из которых затем формируются полноценные особи). Характерен для колониальных организмов, а также некоторых водорослей и плоских червей.

Бесполое размножение обеспечивает воспроизведение большого количества генетически идентичных особей и выгодно для особей, обитающих в постоянных, не изменяющихся условиях. В процессе развития жизни бесполое размножение возникло раньше полового. Однако, половое размножение распространено больше, что объясняется тем, что оно обеспечивает большое генетическое разнообразие, а, следовательно, фенотипическую изменчивость потомства.

В основе полового размножения лежит объединение наследственного материала двух разных источников - родителей. Для осуществления полового размножения у многоклеточных организмов необходимо наличие половых клеток - гамет, которые затем сливаются и дают начало новому организму.

К типичным способам полового размножения относятся:

1. Конъюгация. В этом процессе специализированные половые клетки не образуются. Две особи временно соединяются с целью обмена наследственным материалом, в результате чего образуются особи, генетически отличные от исходных. Процесс характерен для инфузорий и для бактерий.

2. Копуляция. При этом способе гамета образуется из всего родительского организма, затем гаметы сливаются, происходит объединение и рекомбинация наследственного материала. Процесс характерен для некоторых одноклеточных водорослей.

3. Образование зиготы (при слиянии женской и мужской половых клеток). Половые клетки - узкоспециализированные клетки, предназначенные для выполнения генеративной функции. У разных организмов половые клетки имеют особенности. Если гаметы одинаковы по размерам и подвижности, то в этом случае говорят об изогамии. Если гаметы несколько различаются по размерам и морфологии, то говорят о гетерогамии. У млекопитающих и человека гаметы резко различаются по форме, размерам, подвижности. Этот вариант называется оогамией. Образование гамет двух видов в одном организме, имеющем и мужские, и женские половые железы, называется гермафродитизмом.

4. Партеногенез (partenos - девственница) - процесс развития дочернего организма из неоплодотворенной яйцеклетки. В этом случае яйцеклетка может образоваться как митозом, так и мейозом. При митозе образуется диплоидная яйцеклетка, и из нее развиваются идентичные матери самки. Описанный вариант описан у тлей, дафний, некоторых рыб. У перепончатокрылых насекомых яйцеклетка образуется путем мейоза. Например, у пчел из оплодотворенных яйцеклеток развиваются матки или рабочие пчелы в зависимости от условий кормления. Они имеют диплоидный набор хромосом. Из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются трутни. Они имеют гаплоидный набор хромосом.

5. Гиногенез. Это процесс развития дочернего организма при участии генетического материала только одной яйцеклетки, причем она удваивает генетический материал. Стимулируют самоудвоение хромосом сперматозоиды (в том числе и других видов), которые проникают внутрь яйцеклетки, но истинного оплодотворения не происходит. Вещества, содержащиеся в ядре сперматозоида, инициируют дробление яйцеклетки. Гиногенез описан у серебристого карася и некоторых тритонов, в потомстве только одни самки.

6. Андрогенез. Это процесс развития дочернего организма при участии генетического материала только одного сперматозоида. В этом случае ядро яйцеклетки погибает, а ядро сперматозоида также удваивает генетический материал (или проникают сразу несколько сперматозоидов). Данный вариант в природе встречается редко, например, у тутового шелкопряда, некоторых паразитических ос, табака, кукурузы, реализован в искусственных условиях.

Половые клетки содержат гаплоидный набор хромосом, сливаясь, образуют зиготу. Половые клетки образуются в результате гаметогенеза, основной частью которого является мейоз (см. вопрос 13). Гаметогенез идет в специальных органах репродуктивной системы.

У позвоночных животных можно выделить следующие стадии гаметогенеза:

1. Размножения - митотическое деление гаметогенного эпителия.

2. Стадия роста - в результате этой стадии происходит накопление пластического и энергетического материала для последующих делений мейоза.

3. Стадия созревания соответствует двум делениям мейоза, в результате которых их диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных

4. Стадия формирования (присутствует только при сперматогенезе) - образование подвижной клетки – сперматозоида.

Сперматогенез - образование мужских половых клеток – сперматозоидов происходит в извитых семенных канальцах. На базальной мембране лежат клетки сперматогенного эпителия, находящиеся в стадии размножения (митотического деления). Сперматогонии - овальные клетки с крупным ядром. Сперматогонии прекращают делиться и вступают в период роста. В периоде роста сперматогонии значительно увеличиваются в объёме, постепенно превращаясь в сперматоциты I порядка. Во время созревания в результате первого деления мейоза образуютсясперматоциты II порядка, а в результате второго деления мейоза – сперматиды,которые больше не делятся, а вступают в стадию формирования. Превращение сперматиды в сперматозоид сопровождается образованием акросомы в зоне комплекса Гольджи, уменьшением в размерах и уплотнением ядра, смещением центриолей - из которой формируется жгутик.

Процесс образования яйцеклетки - овогенез - происходит в три стадии:

1. Период размножения

2. Период роста

3. Период созревания

Овогенез связан с развитием фолликулов. Период размножения осуществляется в период эмбрионального развития. Девочка рождается с 1 мл.клеток овогоний. Период роста протекает после полового созревания. Фолликул, содержащий ооцит достигший максимума своего развития, называется Граафов пузырек. Во время овуляции происходит разрыв стенки фолликула и выход овоцита I порядка в брюшную полость. Здесь быстро происходят два деления созревания (мейоз) и образуется зрелая яйцеклетка, готовая к оплодотворению, и направительные тельца. Различают следующие типы яйцеклеток: изолецитальные, телолецитальные, резкотелолецитальные и алицитальные.