55. Размножение как универсальное свойство живого

Размножение – одно из основных универсальных свойств живого, обеспечивающее воспроизведение себе подобных, в основе которого лежит передача генетической информации из поколения в поколение. Размножение на молекулярном уровне – это репликация (самоудвоение) ДНК , на субклеточном уровне – удвоение некоторых органоидов, на клеточном – амитоз, митоз (деление клеток). Клеточное деление лежит в основе размножения организмов.

Формы размножение организмов

Наиболее древний способ – бесполое размножение организмов. У паразитов бесполое размножение является средством расселения и быстрого увеличения численности вида.

Вегетативное размножение одноклеточных:

1. деление надвое – ядро делится митотически, затем перетяжкой на две части делится цитоплазма; продольное деление – у эвглены, поперечное – у инфузории;

2. шизогония – множественное деление – ядро делится на много частей, затем – цитоплазма (у малярийного плазмодия);

3. почкование – на материнской клетке образуется выступ с ядром (почка); почка растет и отделяется от материнской особи (у дрожжевых грибков и у сосущих инфузорий).

Вегетативное размножение у многоклеточных:

1. У растений – вегетативными органами: корнем, стеблем, листьями.

2. У животных:

1. почкование (у гидры);

2. фрагментация – деление тела перетяжками на несколько частей (ресничные и кольчатые черви);

3. полиэмбриония – деление зародыша на несколько частей, каждая из которых образует целый организм (сосальщики).

Спорообразование: специально образуемые клетки – споры – дают начало новому организму (у водорослей, грибов, мхов, плаунов, хвощей и папоротников). У растений споры образуются в специальных органах – спорангиях.

Эволюция полового процесса

Основу полового размножения составляет половой процесс. Он может проходить как конъюгация (обмен генетической информацией между двумя клетками) или как копуляция – объединение генетической информации двух клеток. Конъюгация характерна для инфузорий и бактерий. Во время конъюгации инфузории соединяются цитоплазматическим мостиком и обмениваются частями микронуклеуса. После этого они расходятся и размножаются бесполым способом.

В определенный период жизненного цикла особи протистов выполняют функцию гамет. Они сливаются (происходит копуляция) и после этого размножаются делением. Если происходит слияние одинаковых по величине и подвижности клеток, процесс называется изогамия (пример: раковинные амебы). Процесс называется анизогамия, если одна клетка более крупная и неподвижная, вторая – более мелкая и подвижная (пример: малярийный плазмодий).

Копуляция при половом размножении многоклеточных называется гаметической. В гонадах (половых железах) образуются специальные клетки – гаметы. Женские гаметы образуются в яичниках, мужские гаметы образуются в семенниках.

56. Гаметогенез. Строение половых клеток

Яйцеклетки имеют округлую или слегка овальную форму. Их размеры от 60 мкм до нескольких сантиметров в диаметре. Они неподвижны.

Яйцеклетки содержат органоиды и запас питательных веществ (желток). Их цитоплазма видоспецифична. Яйцеклетки покрыты различными оболочками, у млекопитающих – еще и клетками фолликулярного эпителия.

Типы яйцеклеток:

Яйца изолецитальные: желтка мало, он распределен в клетке равномерно. Дробление таких яиц полное равномерное синхронное (человек).

Яйца умеренно телолецитальные: умеренное содержание желтка на полюсе, который называется вегетативным. Полюс, где расположена цитоплазма с ядром, называется анимальным. Дробление полное неравномерное (земноводные).

Яйца резко телолецитальные: большое количество желтка расположено на вегетативном полюсе. Дробится зародышевый диск – небольшой участок цитоплазмы с ядром. Дробление называется дискоидальным (птицы).

Яйца центролецитальные: центр клетки занимает желток, цитоплазма образует периферический слой, в котором происходит дробление. Оно называется поверхностным (насекомые).

Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Подвижен. Имеет небольшие размеры (40-500 мкм). Размеры сперматозоида человека – 52-70 мкм. Но конце головки расположена акросома – видоизмененный комплекс Гольджи. Она обеспечивает проникновение сперматозоида в яйцеклетку.

Основную часть головки занимает ядро, окруженное тонким слоем цитоплазмы. В шейке находятся центросома и спиральная нить, которая состоит из митохондрий. Они продуцируют энергию для движения хвоста (рисунок 32).

Процесс формирования гамет называется гаметогенез (таблица 3): овогенез – формирование яйцеклеток, сперматогенез – формирование сперматозоидов. При гаметогенезе из диплоидных соматических клеток половых желез образуются гаплоидные гаметы.

Особенности гаметогенеза у человека

1. Митотическое деление овогоний заканчивается до рождения организма. Митоз сперматогоний начинается с периода полового созревания.

2. При овогенезе значительно выражена зона роста, при сперматогенезе зона роста почти не выражена.

3. При овогенезе первое деление мейоза останавливается на стадии диакинеза профазы до полового созревания. Второе деление мейоза останавливается на стадии метафазы и завершается после оплодотворения.

4. При овогенезе зона формирования не выражена, при сперматогенезе зона формирования выражена значительно.

Родившаяся девочка имеет в яичниках около 30 000 ооцитов, достигают зрелости 300-600 (примерно по 13 клеток в год). За период половой жизни мужской организм продуцирует до 500 млрд. сперматозоидов (несколько миллиардов на один овоцит II порядка).

В настоящее время последние стадии овогенеза воспроизводятся вне организма и дают возможность «зачатия» в пробирке. На стадии 8-16 бластомеров зародыш переносится в матку женщины-реципиента.

У низших животных половые клетки вырабатываются в течение всей жизни, у высших – в период половой активности.

Основное преимущество полового размножения перед бесполым – увеличение генетического разнообразия видов и популяций (таблица 4).

По наличию и функционированию половых желез в организме различают гермафродитизм и раздельнополость.

Гермафродит – организм, у которого имеются мужские и женские гонады, образующие половые клетки у одной особи. Это – истинный гермафродитизм. Разновидностью его может быть гермафродитизм, в зависимости от возраста и условий существования, периодически продуцирует то мужские, то женские гаметы. В случае ложного гермафродитизма у одной особи развиваются наружные половые органы и вторичные признаки обоих полов, а гонады – одного пола (мужские или женские). У человека могут быть признаки ложного гермафродитизма.

Раздельнополые организмы имеют или женские или мужские гонады. Половые органы у них закладываются в эмбриогенезе. Самцы и самки характеризуются признаками полового диморфизма: различия по размерам тела, по окраске, по строению, по голосовым данным, по поведению и другим признакам. Признаками полового диморфизма у человека являются: особенности костно-мышечной системы; распределение подкожной жировой клетчатки; степень развития волосяного покрова; тембр голоса; особенности нервной системы и поведения и др.