Лекция размножение. Лекция размножение организмов

Скачать 51.5 Kb.

Название	Лекция размножение организмов
Анкор	Лекция размножение.doc
Дата	13.12.2017
Размер	51.5 Kb.
Формат файла
Имя файла	Лекция размножение.doc
Тип	Лекция #12112

ЛЕКЦИЯ: «РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ»

Одним из основных свойств живого и важнейшим механизмом в поддержании генофонда биологического вида является размножение. Оно обеспечивает наличие у дочерних организмов набора генов, характерных для данного вида.

Выделяют два основных способа размножения – половое и бесполое.

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:

Одной клеткой (моноцитогенное).
1. Деление родителя надвое (прокариоты, саркодовые).
2. Множественное деление – шизогония (характерна для жгутиковых и споровиков).
3. Спорообразование – характерно для грибов, а также спорофитов растений, у которых споры образуются путем мейоза.
4. Почкование, или неравномерное деление (сосущие инфузории).
Группой клеток (полицитогенное).
1. Почкование – характерно для некоторых грибов (дрожжи), кишечнополостных, губок, кольчатых червей.
2. Размножение при помощи вегетативных органов (вегетативное) – почками, клубнями, луковицами и т.д. Характерно для растений.
3. Фрагментация (распад тела многоклеточного организма на части, из которых затем формируются полноценные особи). Характерен для колониальных организмов, а также некоторых водорослей, плоских червей.
4. Упорядоченное деление – радиальносимметричное (медузы) или поперечное (кольчатые черви).

В процессе развития жизни бесполое размножение возникло раньше полового. Но 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:

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.
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.
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.
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.
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. Описан у серебристого карася и некоторых тритонов, в потомстве только одни самки.
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.

ГАМЕТОГЕНЕЗ

Процесс образования зрелых половых клеток называется гаметогенезом: мужских – сперматогенезом, женских – оогенезом. В основе указанного процесса лежит редукционное деление – мейоз. В обоих случаях процесс делится на 3 фазы: размножения, роста, созревания. В сперматогенезе выделяют еще 4 фазу: формирования. Процесс сперматогенеза начинается в мужских половых железах после полового созревания, образование яйцеклеток у женщин начинается еще до их рождения и завершается для каждой яйцеклетки после ее оплодотворения.

Гаметогенез отличается высокой производительностью: за время половой зрелости мужчина продуцирует не менее 500 млрд. сперматозоидов. У женщин от момента полового созревания до прекращения оогенеза в яичниках созревает 300-400 ооцитов.

РАЗВИТИЕ СПЕРМАТОЗОИДОВ (СПЕРМАТОГЕНЕЗ)

Сперматозоиды образуются в результате последовательных клеточных делений, называемых в совокупности сперматогенезом. Процесс образования спермия занимает примерно 70 дней. В фазу размножения происходит процесс деления клеток зачаткового эпителия, в результате образуются многочисленные сперматогонии. В фазу роста сперматогонии увеличиваются в размерах и становятся сперматоцитами первого порядка. Сперматоциты первого порядка в результате первого деления мейоза образуют сперматоциты второго порядка. Затем происходит второе деление мейоза, и формируются сперматиды. Из них на стадии формирования образуются зрелые сперматозоиды. Как высокоспециализированная клетка, сперматозоид у человека и млекопитающих состоит из головки, шейки и жгутика. На переднем конце головки имеется акросома, обладающая хеморецепторами к веществам яйцеклетки и вакуоли с ферментами, растворяющими оболочку яйцеклетки. Головка содержит гаплоидный набор хромосом. В шейке расположены центриоль и множество митохондрий, которые обеспечивают энергией для движения жгутика.

РАЗВИТИЕ ЯЙЦЕКЛЕТОК (ООГЕНЕЗ)

Оогенез у человека начинается еще во внутриутробном периоде жизни, когда первичные половые клетки многократно делятся митоза, образуя множество крупных клеток, называемых оогониями. Оогонии на стадии роста образуют ооциты первого порядка, которые остаются на стадии профазы почти до самой овуляции (выхода яйцеклетки из яичника). Перед овуляцией ооцит первого порядка осуществляет первое деление мейоза, образуя гаплоидный ооцит второго порядка и так называемое первое редукционное тельце (n2c). Оно обычно делится, образуя два других редукционных тельца (nc), которые вскоре погибают. Второе деление мейоза доходит только до стадии метафазы. Анафаза второго деления начинается только тогда, когда ооцит сливается со спермием. После оплодотворения ооцит второго порядка заканчивает мейоз, образуя крупную клетку – яйцо – и второе редукционное тельце (nc), также погибающее. Редукционные тельца представляют собой мелкие клетки, назначение которых заключается в поддержании гаплоидного набора хромосом.

Яйцеклетка человека достаточно крупная неподвижная клетка с двумя плотными оболочками (желточной и белковой) и сложным рецепторным аппаратом. Цитоплазма содержит много питательных веществ, ее химический состав очень разнообразен и значительно отличается в различных участках клетки. Это играет важную роль при реализации генотипа на ранних стадиях развития.

ЗНАЧЕНИЕ МЕЙОЗА

У организмов, размножающихся половым путем, в результате мейоза образуются гаплоидные клетки, хромосомные наборы которых сливаются, формируя диплоидный набор зиготы. Если бы не было мейоза, слияние гамет приводило бы к удвоению числа хромосом в каждом новом поколении, полученном половым путем.

Мейоз создает также возможности для возникновения в гаметах новых комбинаций генов, что является причиной появления новых признаков у потомства. Этому способствуют:

Случайное слияние яйцеклетки и сперматозоида при оплодотворении.
Кроссинговер в профазе первого деления мейоза.
Независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе первого деления мейоза.
Независимое расхождение хроматид в анафазе второго деления мейоза.

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

Это процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, при котором восстанавливается диплоидный набор хромосом. Этапы его следующие:

1. Сближение гамет. Гаметы вырабатывают особые гормоны – гамоны, которые стимулируют движение сперматозоидов по направлению к яйцеклетке. По мере движения сперматозоиды активизируются, приобретая оплодотворяющую способность (капацитация).

2. Контакт гамет. В этот момент происходит акросомная реакция, ферменты акросомы растворяют оболочки яйцектетки, центриоль и ядро сперматозоида проникают внутрь.

3. Активация яйцеклетки. Вещества сперматозоида приводят с ложным физико-химическим процессам внутри яйцеклетки, отслоению и отвердеваниию желточной оболочки (кортикальная реакция). Это в предотвращает проникновение в яйцеклетку нескольких сперматозоидов (полиспермии). Тем временем яйцеклетка завершает мейоз, и начинается быстрый синтез белков.

4. Стадия двух пронуклеусов. Ядерная ДНК сперматозоида и яйцеклетки удваиваются, ядра приобретают генетическую характеристику n2c и сближаются.

5. Синкарион. Оба пронуклеуса сливаются, образуется ядро с генетической характеристикой 2n4c, т.е. появляется зигота, которая вскоре делится, образуя два бластомера с генетической характеристикой 2n2c.