Лекция 3: размножение организмов.
1. Понятие размножения. Способы формы эволюции
Под Размножением, репродукция или самовоспролизводством понимается способность организмов воспроизводить себе подобных
Биологическая роль размножения:
1. обеспечивает смену поколения
2. сохраняются во времени биологические виды и жизнь, как таковая
3. поддерживается внутривидовая изменчивость
4. увеличивается число особей
В основе классификации форм размножения лежит тип деления клеток: митотический — при бесполом и мейотический — при половом.
Характеристики бесполого размножения:
1. начало новому организму дает ОДИН родительский организм, потомство точная генетическая копия родителя
2. полового процесса нет, отсутствует обмен генетической информацией
3. отсутствуют специальные половые клетки
4. клеточный материал для развития потомка: а) несколько соматических клеток многоклеточного родителя б) целый организм, если это простейшее
5. клеточный механизм образования потомка: митоз.
6. Из одной клетки образуется идентичное потомство — клон.
7. В эволюционном плане бесполое размножение поддерживает и усиливает влияние стабилизующего отбора.
Формы бесполого размножения — самостоятельно!
У многоклеточных особая форма - полиэмбриония, при которой эмбрион делится на несколько частей, каждая из которых развивается в самостоятельный организм (Ex. Бесполая форма у человека однояйцевые близнецы)
Значение Полового (возникла более 2 миллиадов лет назад) размножения:
1. обеспечивает генетическое разнообразие, чем поддерживается фенотипическая изменчивость потомства
2. достигаются большие эвоюционные и экологические (расселение в разные среды) возмножности
Характеристика полового размножения:
1. в основе половой процесс, сущость которого в объединении, в наследственном материале, для развития потомка, генетической информации от двух разных источников — родителей.
2. Происходит с участием гамет с гаплоидным набором хромосом
3. родитель представлен в потомке исходно одной клеткой.
4. Требуется встреча ОБЫЧНО 2 особей разного пола
5. потомство ГЕНЕТИЧЕСКИ ОТЛИЧНО от обоих родителей, новые комбинации признаков. Способствует движущей силе естественного отбора
6. клеточный механизм образования потока — мейоз.
Эволюция форм полового размножения — самостоятельно!!!
2. Мейоз. Цитологическая и цитогенетическая характеристика
Мейоз — процесс деления СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ диплоидных клеток половых желез (2n2c), приводящий к образованию гаплоидных гамет (nc). При последующем оплодотворении гаметы формируют организм нового поколения с диплоидным кариотипом. Мейоз происходит:
1) в процессе созревания гамет в гонадах у животных
2) в процессе спорообразования в спрогониях у растений
Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим БЕЗ ПЕРЕРЫВА делений. 1 деление — редукционное (мейоз 1) предшествует подготовка в виде интерфазы, а значит и удвоение ДНК. Мейоз 1 приводит к образованию из диплоидных клеток (2n2c), гаплойдных клеток (2nc), благодаря особенностям профазы 1.
2 деление — эквационное или мейоз 2. ПЕРЕД НИМ НЕТ ПОДГОТОВКИ. Промежуток между делениями — интеркинез, когда происходит накопление АТФ. УДВАЕНИЕ ДНК НЕТ! В результате содержание генетического материала в фромосомах образовавшихся клеток будет соотвтествовать их однонитчатой структуре (nc). Каждое деление формируется на базе митоза и включает аналогичные фазы (ПМАТ). Мейоз — видоизмененный митоз. В процессе мейоза происходят три рекомбинации наследственного материала: профаза 1, анафаза 1 и анафаза 2.
Мейоз 1. Профаза 1 (2n4c) — самая продолжительная. Включает 5 стадий. В результате формируются БИВАЛЕНТЫ, пары гомологичных хромосом. Каждый бивалент состоит из 4 хромотид (тетрад), Включая 4 молекулы ДНК. В результате конъюгации (зигонема) хромосомы обмениваются участками. Метафаза 1 (2n4c) — БИВАЛЕНТЫ выстраиваются на экваторе. Анафаза 1 (n2c). Происходит расхождение бивалентов. Происходит 2 рекомбинация, которая приводит к случайному сочетанию генетического материала. Телофаза 1(n2c) . Формируются две гоплойдные клетки содержащие в хромосоме лишние хроматиды. Интеркинез (Накопление АТФ). Метафаза 2. Все как в митозе. На экваторе хроматиды. Профаза 2. (n2c). Хроматиды в клубке, очень короткая. Анафаза 2 (nc) — происходит расхождение хроматид и 3 рекомбинация. Телофаза 2 (nc). Формирование 4 клеток с гаплойдным набором хромосом.
Биологическое значение:
1. обеспечивает комбинативную форму генетической изменчивости
2. способствует формированию гаплойдных клеток, что важно при половом размножении, поскольку в зиготе вновь восстанавливается диплойный набор, свойственный данному виду.
3. ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ ВИДА
3. Гаметогенез. Морфофункциональные особенности гамет.
В основе полового размножения многоклеточных лежит гаметическая копуляция (слияние гамет).
Гаметы — высокодеференциированные клетки, специализированные к обеспечению генеративной функции. Процесс формирования гамет — гаметогенез. У многоклеточных развитие гамет происходит в половых железах — гонадах. Два типа половых клеток: мужские сперматозоиды, развиваются в семенниках; женские яйцеклетки развиваются в яичниках.
Строение гамет — самостоятельно!
Гаметогенез подразделяется на 3 стадии при овогенезе и 4 при сперматогенезе. ПЕРВЫЕ ТРИ СТАДИИ ПО МЕХАНИЗМУ ОБРАЗОВАНИЯ ОДИНАКОВЫ!
1 стадия — размножения (митоз). Диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называются: мужские — сперматогонии, а женские — овогонии. В результате последовательных МИТОЗОВ число клеток возрастает.
Сходства (Ex. Человек) механизм образования — митоз, все клетки диплоидны, процесс начинается в эмбриональных гонадах.
Отличия: 1) по продолжительности: сперматогонии образуется на протяжении всего периода половой зрелости, овогонии — в период эмбриогенеза (max до 3 лет). 2) По числу клеток: сперматогенез — образуются миллиарды клеток, овогенез — тысячи.
2 стадия — роста (интерфаза). Происходит увеличение клеточных размеров и превращение сперматогоний и овогоний в сперматоциты и овоциты 1 порядка.
Сходства: 1. механизм удвоения ДНК в гаметоцитах при неизменном числе хромосом.2. Называются гаметоциты 1 порядка.
Отличия: овоциты увеличиваются больше в размерах.
Стадия 3 — созревания (мейоз). Основные события — два последовательных деления: редукционное и эквационное. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты 2 порядка (n2c). А после 2 деления: сперматиды и яйцеклетка (nc).
Сходства: механизм образования — мейоз.
Различия: 1. неравномерное распределние между клетками в овогенезе. 2 каждый сперматоцит первого порядка дает 4 сперматида, тогда как каждый овоцит 1 порядка дает одну полноценную яйцеклетку и 3 редукциооных тельца, которые в размножении не участвуют.
Роль редукционных телец: 1. выносят избыток генетической информации. 2. обеспечивают нормальный ход мейоза. 3. в яйцеклетке концентрируется максимальное количество желтка (питательного материала).
Стадия формрования — только в сперматогенезе. Сперматидам необходимо проеобрести соответствующую форму для выполнения своей функции.
Особенности гамет:
1. гаплойдность
2. низкий уровень обменных процессов
3. у сперматозоида высокий индекс ЯЦО (3,5), у яйцеклетки — низкий (1/5-1/8)
4. вступают в митоз только яйцеклетки только в случае оплодотворения
5. только у яйцеклетки имеется защитная белковая оболочка.
6. Только у сперматозоида клеточный центр который передается в яйцелкетку
7. сперматозоид подвижен
Функции гамет:
1. у яйцеклетки давать развитие в зиготу и далее в случае оплодотворения
2. у сперматозоида — транспорт наследственного материала
4. Оплодотворение и биологические аспекты репродукции человека. - самостоятельно!
Оплодотворение — слияние гамет, которому предшествует особые условия, называемые осеменением.
Осеменение бывает наружное — в воде, у низших растений и большинства животных, и внутреннее — у высших позвоночных, форма защиты от высыхания.
При оплодотворении:
1) сближение гамет
2) активация яйцеклетки, побуждение ее к развитию
3) ряд процессов в результате которых формируется синкарион.