Занятие 7

Тема: Размножение организмов.

Цель: Познакомиться с особенностями бесполого, полового и вегетативного размножения организмов, их биологической сущностью.

Задание для самоподготовки

1. Размножение, его формы и значение.

2. Вегетативное размножение.

3. Собственно бесполое размножение.

4. Половое размножение с оплодотворением.

5. Процесс оплодотворения.

6. Половое размножение без оплодотворения.

7. Биологическая роль полового размножения.

8. Чередование гаплоидной и диплоидной фазы в жизненных циклах растений и животных.

9. Половой диморфизм, гермафродитизм.

10. Заполнить таблицы 18, 19 (см. Приложение 2).

Размножение
Половое		Бесполое
С оплодотворением (одно- и многоклеточные организмы)	Без оплодотворения (одно- и многоклеточные организмы)	Собственно бесполое (одно- и многоклеточные организмы)	Вегетативное размножение (многоклеточные организмы)
1. Изогамия	1. Партеногенез	1. Спорообразование	1. черенками
2. Оогамия	2. Конъюгация	2. Шизогония	2. Усами
3. Гетерогамия (анизогамия)		3. Почкование	3. Корневищами
			4. Луковицами
			5. Клубнелуковицами
			6. Отводками

Размножение – это свойство организмов воспроизводить себе подобных, или способность организмов к самовоспроизведению. Биологическое значение размножения заключается в обеспечении непрерывности и преемственности жизни в ряду поколений.

В основе классификации размножения лежит тип деления клеток: митотический (при бесполом размножении) и мейотический (при половом размножении). Различают два основных способа. Бесполое размножение – размножение, осуществляющееся с участием лишь одной особи. Генотипы дочерних организмов совершенно идентичны родительским. Бесполое размножение позволяет быстро увеличить число особей. Различают собственно бесполое и вегетативное размножение.

Вегетативное размножение осуществляется частями тела или группой соматических клеток. Оно широко представлено у растений в природе и активно используется в сельском хозяйстве (корневища, клубни, луковицы, усы, черенки, отводки) и биотехнологии (культура тканей).

Полиэмбриония – особая форма вегетативного размножения. На определенной стадии развития эмбрион делится на несколько частей, каждая из которых развивается в самостоятельный организм. Потомство – монозиготные близнецы (насекомые, млекопитающие).

Фрагментация – заключается в распаде тела многоклеточного организма на части, которые далее превращаются в самостоятельные особи. Этому, как правило, предшествует механическое воздействие (плоские черви, иглокожие, водоросли, лишайники).

Собственно бесполое размножение свойственно простейшим животным (корненожки, инфузории, жгутиконосцы), у которых оно осуществляется в результате митотического деления клеток. Из многоклеточных животных бесполое размножение характерно для сидячей формы – полипов, образующих колонии (кораллы). У растений и грибов при бесполом размножении образуются споры и зооспоры. Споры (они неподвижны) обычно характерны для сухопутных растений; зооспоры (подвижные и имеющие жгутики) – для водных. Спора – одна из стадий жизненного цикла, служащая для размножения, состоит из клетки, покрытой оболочкой. Чаще споры образуются после полового процесса. Иногда споры бактерий и одноклеточных водорослей служат для переживания неблагоприятных условий. Споры образуются двумя способами: эндогенно (внутри спорангиев) и экзогенно (открыто, на поверхности тела). Размножение при помощи спор называется спорообразованием.

Почкование характерно для дрожжевых грибов и бактерий. На материнской особи появляется почка, которая растет и достигает размеров материнской, а затем отделяется от нее. У многоклеточных организмов (губок и гидры) на теле образуются выпячивания (почки). Постепенно увеличиваясь, на почке образуются щупальца, и она отделяется от материнской особи.

Шизогония (множественное деление) – форма размножения, встречающаяся у возбудителя малярии – малярийного плазмодия. При шизогонии происходит многократное деление ядра без цитокинеза (деления цитоплазмы), а затем и вся цитоплазма разделяется вокруг ядер.

Половое размножение происходит с участием двух особей, как правило, в результате слияния специальных половых клеток – гамет. В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале генетической информации родителей. Дочерние особи генетически отличаются от родительских особей, что обусловливает значительную комбинативную изменчивость, позволяющую новым организмам быстрее и лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.

изогамия – сливаются две одинаковые по величине подвижные гаметы. Такой тип размножения характерен для равножгутиковых зеленых водорослей, хитридиевых грибов, жгутиконосцев, корненожек.

Гетерогамия (анизогамия) – сливаются две подвижные гаметы разного размера (одна крупнее, другая мельче). Характерна для водорослей, хитридиевых грибов, колониальных жгутиконосцев.

Оогамия – наиболее распространенная форма полового процесса, при котором гаметы четко различаются: яйцеклетка крупная, неподвижная, с запасом питательных веществ, а сперматозоид (спермий у высших растений) значительно мельче, подвижный или неподвижный (у высших растений). Характерна для всех многоклеточных животных, некоторых грибов, водорослей и высших растений.

Процесс слияния половых клеток, приводящий к формированию зиготы и последующему развитию нового организма называется оплодотворением. Оплодотворение может быть наружным (что характерно для водных обитателей) и внутренним (характерно для животных суши). Процесс оплодотворения состоит из двух основных процессов: активации яйцеклетки и синкариогамии (образование диплоидного ядра).

У некоторых организмов яйцеклетки могут развиваться без оплодотворения. Такое развитие называется партеногенезом. Партеногенез (девственное развитие) – развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Это явление широко распространено у беспозвоночных (тли, осы, пчелы, некоторые ракообразные) и позвоночных животных (пресмыкающиеся, птицы), а также у некоторых растений.

Различают естественный и искусственный партеногенез. Естественный партеногенез существует в природе у некоторых растений, червей, насекомых, ракообразных. У некоторых животных любое яйцо может развиваться как без оплодотворения, так и после него. Это факультативный (необязательный) партеногенез. Он встречается у пчел и муравьев, у которых из оплодотворенных яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворенных – самцы. У этих организмов партеногенез возник как приспособление для регулирования численного соотношения полов. При облигатном (обязательном) партеногенезе яйцеклетки развиваются всегда без оплодотворения (тли, дафнии, скальные ящерицы). Такой партеногенез исторически развивался у тех видов организмов, которые погибали в большом количестве или у которых была затруднена встреча особей различного пола.

Искусственный партеногенез вызывается в лабораторных условиях внешним воздействием на яйцеклетку химических, физических или механических агентов.

Андрогенез – развитие организма из клетки с цитоплазмой яйца и ядром сперматозоида.

Гиногенез – своеобразная форма размножения, при которой сперматозоид вступает в яйцеклетку и активирует ее, но ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки. Гиногенез встречается у нематод и рыб.

У некоторых организмов при половом размножении гаметы не образуются, но половой процесс имеет место.

Конъюгация – форма полового процесса без участия гамет. Характерна для кишечной палочки, инфузории-туфельки, у которых сближаются две особи и через цитоплазматический мостик обмениваются генетическим материалом, но увеличения численности особей не происходит. У зеленой нитчатой водоросли спирогиры конъюгация происходит по-другому: две многоклеточные нити (+) и (–) встают параллельно друг другу, образуют встречные цитоплазматические мостики, по которым протопласт физиологически мужской особи перетекает в женскую нить. В результате образуется множество зигот, каждая из которых после мейоза дает начало четырем новым нитям водорослей.

Чередование поколений – смена полового (гаплоидной фазы) и бесполого (диплоидной фазы) поколений различающихся способом размножения в цикле развития некоторых животных и растений. Смена происходит регулярно или через неодинаковые промежутки времени. Первичное чередование поколений заключается в смене полового размножения спорообразованием (споровики, жгутиконосцы, кишечнополостные, растения). У животных (медузы) половое поколение представлено свободноплавающими одиночными особями, а бесполое – сидячими полипами, образующими колонии, от которых путем почкования отделяются новые особи. У большинства растений одно поколение имеет гаплоидный набор хромосом в клетках (это обычно половое поколение, дающее гаметы, – гаметофит), а другое – диплоидный (обычно это бесполое поколение, дающее споры, – спорофит). Вторичное чередование поколений заключается в переходе от полового размножения к партеногенезу (черви, членистоногие).

Половой диморфизм – различия между самками и самцами в строении тела, окраске, инстинктах и ряде других признаков. Эти различия направлены на увеличение вероятности встречи разнополых особей одного вида и на препятствие скрещивания с представителями других видов.

Гермафродитизм – образование гамет обоих видов в одном организме, имеющем мужские и женские железы. Гермафродитами являются плоские и кольчатые черви, моллюски и др.