13. Формы размножения организмов.
Половое и бесполое размножение. Многообразие способов бесполого размножения (вегетативное, почкование, спорообразование). Образование половых клеток. Мейоз. Особенности образования и строения мужских и женских половых клеток. Оплодотворение. Развитие половых клеток и двойное оплодотворение у цветковых растений.
Размножение - это способность всех организмов воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность и приемлемость жизни. Основные способы размножения представлены:
Бесполое размножение
Бесполое размножение характеризуется тем, что дочерние клетки по содержанию наследственной информации, морфологическим, анатомическим и физиологическим особенностям полностью идентичны родительским. Бесполое размножение осуществляется с помощью отдельных (бесполых) клеток (различные способы деления, спорообразование), из которых образуются дочерние клетки или развиваются многоклеточные организмы.
Вегетативное размножение обеспечивается отделением от материнского многоклеточного организма многоклеточных участков (корня, листа, побега, черенка, отводка, а также видоизмененного подземного побега — клубня, луковицы, корневища у растений и участков тела, «почек» — У животных).
Биологическое значение бесполого и вегетативного размножения в том, что за короткий период можно значительно увеличить численность вида.
Половое размножение
Половое размножение характеризуется обменом генетической информации между женскими и мужскими особями через особые гаплоидные половые клетки — гаметы.
Гаметогенез — процесс образования гамет.
Половое размножение существует почти у всех растений и животных. Созревшие высокоспециализированные половые клетки — гаметы: женские — яйцеклетки, мужские — сперматозоиды — при слиянии образуют зиготу, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь производит гаметы, дающие начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений.
Митоз и мейоз
Гаметы формируются, из диплоидных клеток путем специального типа клеточного деления — мейоза.
Процесс мейоза состоит из двух последовательных делений — мейоза и мейоза.
|
Ход мейоза | |
|
Фазы |
Процессы |
|
Первое деление мейоза | |
|
Профаза I
|
Спаривание гомологичных хромосом (одна из них — материнская, другая — отцовская). Образование аппарата деления. Набор хромосом n |
|
Метафаза I
|
Расположение гомологичных хромосом по экватору, n хромосом |
|
Анафаза I
|
Разделение пар хромосом (состоящих из двух хроматид) и перемещение их к полюсам |
|
Телофаза I
|
Образование дочерних клеток Набор хромосом n |
|
Второе деление мейоза | |
|
Профаза II |
Возникшие в телофазе I дочерние клетки проходят митотическое деление |
|
Метафаза II Анафаза II
|
Центромеры делятся, хроматиды хромосом обеих дочерних клеток расходятся к полюсам. Набор хромосом n |
|
Телофаза II
|
Образование четырех гаплоидных ядер или клеток (образование спор у мхов и папоротников) |
Главная особенность мейоза заключается в уменьшении числа хромосом в 2 раза.
Сравнивая митоз и мейоз» можно отметить следующее их сходство и отличие:
|
Сравнительная характеристика митоза и мейоза | ||
|
Сходство и отличие |
Митоз |
Мейоз |
|
Сходство |
| |
|
Отличие |
Одно деление |
Два сменяющих друг друга деления |
|
В метафазе по экватору выстраиваются удвоенные хромосомы |
По экватору выстраиваются пары гомологичных хромосом | |
|
Нет конъюгации хромосом |
Гомологичные хромосомы конъюгируют | |
|
Между делениями происходит удвоение молекул ДНК (хромосом) |
Между 1-м и 2-м делением нет интерфазы и удвоения молекулы ДНК (хромосом) | |
|
Образуются две дочерние клетки |
Образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом | |
В процессе формирования половых клеток у животных уменьшение числа хромосом происходит на последнем этапе овогенеза и сперматогенеза (образования женских и мужских половых клеток).
Сливаясь, гаметы образуют зиготу (оплодотворенную яйцеклетку), которая несет задатки обоих родителей, благодаря чему резко увеличивается наследственная изменчивость потомков. В этом заключается преимущество полового размножения над бесполым.
Разновидности размножения
Разновидностью полового размножения являются партеногенез (от лат. «партенос» — девственница + гр. «генезис» — рождение), при котором развитие нового организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки (у пчел). Конъюгация — две особи сближаются и обмениваются наследственным материалом (инфузория).
Копуляция — слияние в одну двух равных по размерам клеток (колониальные жгутиковые и др.)
У высших растений мейоз осуществляется не при формировании гамет, а на более раннем этапе развития — при образовании спор (у покрытосеменных — при образовании пыльцы и зародышевого мешка).
Для покрытосеменных растений характер процесс двойного оплодотворения, открытый С. Г. Навашиным в 1898 г.
Особенность оплодотворения у цветковых растений в отличие от животных состоит в том, что в нем участвует не один, а два спермин, в связи с чем оно получило название двойного оплодотворения. Сущность его заключается в том, что один сперматозоид сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральной диплоидной клеткой, из которой дальше развивается эндосперм.
В природе широко распространено размножение с чередованием полового и бесполого поколений у растений и некоторых животных (кишечнополостные). Этот тип размножения подробно описан в первой части пособия.