Лекція №8.

Розмноження організмів. Безстатеве і статеве розмноження. Репродуктивні органи. Гамети. Гаметогенез. Запліднення, його види та біологічна суть.

Розмноження або репродукція – одна з ознак живого; відтворення організмом нових подібних собі особин, що забезпечує неперервність і спадкоємність життя.

Розмноження тісно пов’язане з дискретністю. Адже цілісний організм утворений з дискретних одиниць – клітин. Клітинний цикл коротший за тривалість життя особини, тому існування особини підтримується розмноженням клітин. В той час кожен вид організмів також дискретний, тобто складається з окремих особин, індивідуальний розвиток яких закінчується смертю. Отже, існування виду підтримується розмноженням.

Нестатеве розмноження організмів відбувається за допомогою нестатевих клітин, при якому спадкова інформація передається майже точно, тому дочірні особини є генетичною копією батьків.

У одноклітинних організмів розрізняють такі форми нестатевого розмноження:

Поділ – процес утворення двох дочірніх клітин шляхом мітозу. Відбувається мітотичний поділ ядра, у цитоплазмі виникає перетяжка, яка ділить клітину на дві. Наявні в ній органели більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами, які живляться, ростуть і починають розмножуватися, досягаючи розмірів материнської.

Пупкування – це явище утворення на материнській клітині горбика - пупка, який містить дочірнє ядро, або нуклеоїд. Пупок росте, з часом досягає розмірів материнської особини і потім відокремлюється від неї. Характерно для бактерій, дріждів, інфузорій.

Ендогонія – внутрішнє пупкування: утворення двох дочірніх особин – ендодіогоній, наприклад, у токсоплазми.

Множинний поділ, шизогонія – це явище багаторазового поділу ядра без цитокінезу та розподіл цитоплазми на частинки навколо ядра. З однієї материнської клітини утворюється багато дочірніх. Така форма розмноження властива малярійному плазмодію.

Спорогенез – процес утворення спор. Спора, як одна із стадій життєвого циклу, складається із клітини з оболонкою, яка захищає від несприятливих умов зовнішнього середовища. У рослин і грибів спори утворюються всередині спеціалізованих органів –спорангіїв. У деяких водоростей і грибів спори можуть утворюватись у результаті мітозу. Спори, які здатні рухатись за допомогою джгутиків, називаються зооспорами.

Нестатеве розмноження багатоклітинних:

Вегетативне розмноження – тип нестатевого розмноження, при якому частини материнського організму утворюють ідентичні йому своїми спадковими ознаками нові особини. В основі вегетативного розмноження лежить здатність організмів відновлювати органи при мітотичному поділі клітин.

Відомі такі форми вегетативного розмноження:

Брунькування – один із способів нестатевого розмноження рослин і грибів. При брунькуванні на материнському організмі утворюється брунька –виріст, з якого розвивається нова особина.

Пупкування - відбувається в результаті утворення на тілі материнського організму чи на спеціальних виростах – сталонах, з якого буде розвиватись нова особина. А також шляхом відокремлення внутрішньої ділянки материнського організму з наступним утворенням з неї дочірньої особини. Нові особини відокремлюються від материнського організму або залишаються з’єднаними з ним, тоді виникають колонії.

Поліембріонія – спосіб нестатевого розмноження, при якому ембріон ділиться на кілька частин кожна з яких розвивається у самостійний організм. Наприклад, зустрічається у ссавців –броненосця, однояйцевих близнят у плацентарних.

Вегетативними органами можуть розмножуватись вищі рослини: коренями частинами –кореневища, бульби, цибулини, бруньки, вусики тощо.

Розрізняють також впорядкований і невпорядкований поділ тіла. При невпорядкованому поділі кількість і розміри частин, на які розпадається організм не рівноцінні. Характерний для безхребетних тварин (губки, кишковопорожнинні, плоскі та кільчасті черви, голкошкірі). Внаслідок впорядкованого поділу форма, кількість і розміри фрагментів різних організмів більш –менш стала (морська зірка, медузи, поліпи).

Біологічне значення нестатевого розмноження:

- цей тип у деяких організмів є єдиним способом розмноження;

- при ізоляції є види, які здатні до перехресного запліднення, і можуть продовжувати розмножуватись цим способом;

- види з коротким життєвими циклами можуть за сталий період значно збільшувати свою чисельність, так як нестатеве розмноження відбувається швидше в часі;

• внаслідок нестатевого розмноження спостерігається значно більше кількість нащадків, які генетично подібні до батьків.

Статеве розмноження організмів

Статеве розмноження супроводжується статевим процесом. Статевий процес – це поєднання в одній клітині генетичного матеріалу двох різних особин, внаслідок злиття статевих клітин - гамет.

Статеві клітини, на відміну від соматичних мають гаплоїдний набір хромосом. Тому у життєвому циклі організмів є дві фази – гаплоїдна і диплоїдна. Тривалість цих фаз у життєвому циклі різних організмів неоднакова: у грибів, мохів та деяких найпростіших переважає гаплоїдна над диплоїдною, а у вищих рослин і багатоклітинних тварин –навпаки.

Статевий процес здійснюється у формах:

Кон’югація – це загальна назва кількох форм статевого процесу, характерна для бактерій, водоростей, грибів, деяких найпростіших - інфузорій. У бактерій під час тимчасового контакту дві клітини обмінюються фрагментами своїх молекул ДНК через цитоплазматичний місток.

У зелених, діатомових водоростей і грибів зливається вміст двох подібних безджгутикових клітин через цитоплазматичні вирости – канали. Вміст “чоловічої” клітини переходить у “жіночу”, як результат утворюється зигота, яка згодом мейотично ділиться.

У інфузорій наявні два ядра – велике (макронуклеус) та мале (мікронуклеус). Інфузорії розмножуються поділом. При статевому процесі клітини тимчасово сполучаються між собою і в певних ділянках їх цитоплазми з’єднуються. У ядерному апараті кожної з інфузорій макронуклеус розчиняється, а з мікронуклеуса мейотично утворюються чотири гаплоїдні ядра. Три з них гине, а четверте мітотично ділиться: з нього формуються стаціонарне та мігруюче гаплоїдні ядра. Мігруюче ядро переходить у цитоплазму іншої інфузорії, де зливається з стаціонарним і утворює синкаріон з диплоїдним набором хромосом. Після цього в результаті кількох поділів кожної з інфузорій відновлюється типовий ядерний набір: макронуклеус і мікронуклеус.

Біологічне значення кон’югації полягає в обміні спадкового матеріалу між особинами, що зумовлює комбінативну мінливість.

Копуляція (лат. соpulatio) –це злиття двох статевих клітин (гамет) і утворення зиготи.

Залежно від морфологічного диференціювання гамет розрізняють:

ізогамія – злиття двох однакових за будовою статевих клітин;

анізогамія – злиття двох відмінних за розмірами статевих клітин;

овогамія – злиття великої нерухомої та дрібної рухливої гамет (характерна для багатоклітинних тварин).

Гамети (від грец. γαμέτης-чоловік, γαμετή-дружина) – статеві, або репродуктивні, клітини тваринних і рослинних організмів; при злитті забезпечують розвиток нової особини та передачу спадкових ознак від батьків до потомства. Гамети мають одинарний гаплоїдний набір хромосом. Характеризуються низьким обміном речовин та перетворення енергії. За морфологічною будовою і походженням статеві клітини бувають:

ізогамети – однакові за будовою і розмірами;

анізогамети (гетерогамети) – відмінні за формою і розмірами.

Чоловічі статеві клітини значно менших розмірів ніж жіночі, містять незначну кількість цитоплазми, рухливі – сперматозоїди та нерухливі – спермії.

Чоловічі статеві клітини утворюються в дуже великій кількості. Наприклад, при статевому акті собака виділяє їх близько 60млн, баран –до 2млрд, жеребець –10млрд, людина –200млн. сперматозоїдів. Проте, їх розміри мікроскопічні: довжина становить від 10 до 800мкм. Наприклад, у тритона близько 500мкм, у свійських тварин від 40 до 75мкм, у людини коливається в межах 52-70мкм.

Сперматозоїди тварин відрізняються між собою, головним чином, за будовою головки. У амфібій головка сперматозоїда довга і загострена, у ссавців -сплющена.

Сперматозоїди мають здатність до активного руху за допомогою джгутика, який характерний для різних груп організмів (зелені, бурі водорості, папороті, плауни, хвощі, мохи, хордові тварини). У частини вищих рослин (голонасінні, покритонасінні), деяких водоростей (червоні) і грибів, а також у деяких тварин (аскарида, річковий рак) сперматозоїди джгутиків не мають. Форма їх може бути різною. Наприклад, у ракоподібних вони мають вирости у вигляді променів або відростків, у круглих червів мають форму кулястих або овальних тілець.