Общая характеристика размножения. Бесполое размножение

Размножение – свойство живых организмов производить себе подобных. Существует два основных способа размножения – бесполое и половое.

Бесполое размножение осуществляется при участии одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочерние особи образуются из одной или нескольких соматических клеток родителя, а также путем митотического деления. Потомство является генетическими копиями родительского организма. Наиболее широко распространено среди прокариот, грибов и растений. Биологическое значение бесполого размножения: усиливает роль стабилизирующего естественного отбора, способствует сохранению приспособляемости к постоянным условиям среды обитания.

Способы бесполого размножения:

1. Деление – характерно для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток.

Выделяют:

а) простое бинарное деление (прокариоты);

б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли);

в) множественное деление, или шизогония (малярийный плазмодий).

2. Почкование – новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи. Дочерние особи, отделяясь, переходят к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи) или могут оставаться прикрепленными, образуя колонии (коралловые полипы).

3. Фрагментация, или палинтомия – новые особи образуются из фрагментов, на которые распадается материнская особь (ресничные, кольчатые черви, морские звезды, спирогира).

4. Полиэмбриония – новые особи образуются из частей, на которые распадается эмбрион (броненосцы, монозиготные близнецы человека).

5. Вегетативное размножение – новые особи образуются из частей вегетативного тела или из особых структур (корневище, клубень, луковицы, отводки, усы, листья и др.). Может быть естественным и искусственным. Характерно для растений и используется в селекции (искусственное вегетативное размножение).

6. Спорообразование – размножение за счет образования спор. Характерно для растений (водоросли, мхи, папоротники), грибов, простейших (споровики).

7. Клонирование – искусственный метод размножения, который появился в начале 60-х гг. XX в. Основан на получении нового организма из одной клетки исходного. В основе образования клона лежит митоз. Для клонирования растений клетки образовательной ткани выращивают на специальных питательных средах (метод используется для получения новых сортов растений).

Половое размножение

Осуществляется при участии двух родительских особей, сопровождается половым процессом, при котором происходит слияние двух половых клеток (гамет). У новых особей сочетаются признаки двух родителей. Появившиеся потомки отличаются генетически друг от друга. Это приводит к появлению новых комбинаций генетического материала. Половое размножение делает организм более адаптированным к изменяющимся условиям окружающей среды. В процессе эволюции половое размножение более прогрессивно. Недостатки полового размножения: необходимо участие двух особей (кроме партеногенеза) и требуется больший промежуток времени, чем при вегетативном размножении, необходимый для полного формирования организма. В зависимости от особенности строения гамет выделяют следующие формы полового размножения:

1. Изогамия (от греч. isos – равный и gamos – брак) – сливаются две одинаковые по величине малые подвижные гаметы (равножгутиковые, водоросли, хитридиевые грибы).

2. Гетерогамия (от греч. heteros – другой, и gamos – брак) – сливаются две подвижные со жгутиками клетки разного размера (водоросли, хитридиевые грибы).

3. Оогамия(от греч. ооn – яйцо) – наиболее распространенная форма полового процесса, при котором женские гаметы – яйцеклетки – неподвижны и более крупные но сравнению с мужскими гаметами – сперматозоидами (многоклеточные животные, грибы, водоросли, все высшие растения).

4. Конъюгация (от лат. conjugatie – соединение) – процесс соединения двух особей, при котором происходит обмен наследственным материалом, в результате чего появляются особи, генетически отличные от родительских организмов (инфузории, кишечная палочка). В результате конъюгации не происходит увеличения числа особей.

5. Копуляция (от лат. copulatio – слияние) – половой процесс у одноклеточных организмов, при котором полностью сливаются копулирующие особи, выполняющие функции половых клеток (гамет). При этом происходит рекомбинация (обмен) наследственного материала (малярийный плазмодий).

6. Партеногенез (от греч. parthenos – девственница и genesis – рождение) – способ упрощенного полового размножения, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Источником наследственного материала для развития является ДНК яйцеклетки. Широко распространен у беспозвоночных (тли, осы, пчелы, дафнии), и у позвоночных животных (пресмыкающиеся, птицы).

7. Гермафродиты – виды, у которых одна и та же особь способна производить и женские, и мужские гаметы. Гермафродитизм считается самой примитивной формой полового размножения и свойственен примитивным организмам (простейшие, плоские, ленточные черви, улитки и др.).

Гаметогенез

Гаметогенез – это процесс формирования гамет, основным этапом которого является мейоз. Развитие гамет у многоклеточных животных происходит в половых железах (гонадах). Мужские половые клетки (сперматозоиды) образуются в семенниках, женские половые клетки (яйцеклетки) – в яичниках.

Гаметы – это высокодифференцированные клетки, имеющие гаплоидный набор хромосом. Процесс образования мужских половых клеток называется сперматогенез, а женских – овогенез.

Сперматогенез:

Подразделяется на четыре фазы:

1. В фазе размножения из клеток сперматогенной ткани (гоноцитов) в результате митоза образуются диплоидные сперматогонии (2n2с).

2. Фаза роста соответствует интерфазе I мейоза (подготовка клеток к делению), в которой происходит репликация ДНК. Сперматогонии увеличиваются в размерах, и из каждой клетки развивается сперматоцит I порядка (2n4с).

3. Во время фазы созревания клетки делятся мейозом. В результате I деления мейоза образуются две клетки сперматоциты II порядка (n2с), а после второго деления развиваются четыре одинаковые по величине клетки – сперматиды с гаплоидным набором хромосом (nc).

4. В фазе формирования происходит клеточная дифференцировка и образуются сперматозоиды с гаплоидным набором хромосом (nс).

Гормон, обеспечивающий сперматогенез, – тестостерон. Каждые 2-3 месяца сперматозоиды обновляются, и сперматогенез происходит непрерывно.

Оогенез:

Подразделяется на три фазы:

1. В фазе размножения из клеток оогенной ткани яичников (гоноцитов) в результате митоза образуются диплоидные оогонии (2n2c).

2. Фаза роста соответствует интерфазе I мейоза (подготовка клеток к делению), в которой происходит репликация ДНК. Оогонии увеличиваются в размерах, вследствие накопления питательных веществ в виде желтка, и из каждой клетки развивается ооцит I порядка (2n4с).

3. Во время фазы созревания перед овуляцией ооцит I порядка делится путем мейоза. В результате I деления мейоза образуются: более крупная клетка с питательными веществами и органеллами – ооцит II порядка (n2с) и одна мелкая клетка – первое полярное (редукционное, направительное) тельце, – в которой имеется только ядро. Второе деление мейоза доходит до стадии метафазы, но не продолжается дальше до тех пор, пока не произойдет оплодотворение, после которого ооцит II порядка завершает деление и образуется крупная клетка – яйцеклетка (nс), а также второе полярное тельце. Из первого полярного тельца образуются два мелких вторичных. Все они в дальнейшем разрушаются.

Овогенез происходит под контролем гормона прогестерона. В отличие от образования сперматозоидов процесс образования яйцеклеток у человека начинается в эмбриональном периоде и течет прерывисто. У зародыша полностью осуществляются фазы размножения, роста и начинается фаза созревания. К моменту рождения девочки в ее яичниках находятся сотни тысяч ооцитов I порядка. В период полового созревания мейоз возобновляется, и каждый месяц под действием половых гормонов один из ооцитов доходит до метафазы II мейоза.

Оплодотворение – это процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет), в результате которого образуется оплодотворенное яйцо, или зигота, дающая начало новому организму.