СПОСОБЫ И ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ
Лекция № 4
Тема «Размножение. Оплодотворение»
План:
1. Способы и формы размножения.
2. Чередование поколений с бесполым и половым размножением.
3. Основные типы деления эукариотических клеток.
4. Жизненный цикл клетки.
5. Гаметогенез.
6. Развитие половых клеток.
7. Строение и функции яйцеклеток.
8. Строение и функции сперматозоида.
9. Биологическое значение митоза и мейоза.
Среди многообразных проявлений жизнедеятельности (питание, обустройство местообитания, защита от врагов) размножению принадлежит особая роль. В известном смысле существование организма является подготовкой к выполнению им главной биологической задачи — участию в размножении. В основе способности организмов к размножению лежат определенные клеточные механизмы.
Продолжительность жизни особи короче продолжительности существования вида, к которому она принадлежит. Поэтому история вида — это история сменяющихся поколений организмов. Очередное (дочернее) поколение образуется в результате размножения особей предшествующего (родительского) поколения. Способность к размножению является неотъемлемым свойством живых существ. С его помощью сохраняются во времени биологические виды и жизнь как таковая. Биологическая роль размножения состоит в том, что оно обеспечивает смену поколений. Различия, закономерно проявляющиеся в фенотипах особей разных поколений, делают возможным естественный отбор и, следовательно, эволюцию жизни.
Размножение возникло в ходе исторического развития органического мира на самом раннем этапе вместе с клеткой. В процессе биологического размножения наряду со сменой поколений и поддержанием достаточного уровня внутривидовой изменчивости решаются также задачи увеличения числа особей, сохранения складывающихся в эволюции типов структурно-физиологической организации (путем воспроизведения себе подобного). Последнее связано с тем, что при размножении осуществляется передача в ряду поколений генетического материала (ДНК), т.е. определенной, специфичной для данного вида биологической информации.
В зависимости от характера клеточного материала, используемого в целях размножения, выделяют различные способы и формы последнего. Различают два способа размножения: бесполое и половое.
Деление надвое приводит к возникновению из одного родительского организма двух дочерних. Оно является преобладающей формой у прокариот и простейших, но встречается и у многоклеточных: продольное у медуз, поперечное у кольчатых червей. Множественное деление (шизогония) встречается среди простейших, в том числе паразитов человека (малярийный плазмодий). При размножении почкованием потомок формируется первоначально как вырост на теле родителя с последующей его отшнуровкой (гидра). Фрагментация заключается в распаде тела многоклеточного организма на части, которые далее превращаются в самостоятельных особей (плоские черви, иглокожие). У видов, размножающихся спорами, дочерний организм развивается из специализированной клетки-споры.
Хотя в процессе развития жизни бесполое размножение возникло первым, половое размножение существует на Земле уже более 3 млрд. лет. Оно обнаруживается в жизненных циклах всех основных групп организмов. Распространенность полового размножения объясняется тем, что оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, фенотипическую изменчивость потомства. Этим достигаются большие эволюционные и экологические (расселение в разные среды) возможности.
В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале для развития потомка генетической информации от двух разных источников — родителей. Представление о половом процессе дает явление конъюгации, например инфузорий. Он заключается во временном соединении двух особей с целью обмена (рекомбинации) наследственным материалом. В результате появляются особи, генетически отличные от родительских организмов. В дальнейшем они осуществляют бесполое размножение. Поскольку количество инфузорий после конъюгации остается неизменным, говорить о размножении в прямом смысле нет оснований. У простейших половой процесс может осуществляться в виде копуляции, которая заключается в слиянии двух особей в одну, объединении и рекомбинации наследственного материала.
Различают несколько форм копуляции:
1.Гологамия, хологамия (от греч. hólos — весь и gámos — брак), простейший тип полового процесса у одноклеточных организмов. При Г. не образуются специальные половые клетки — гаметы, а сливаются целые особи. Г. наблюдается у немногих зелёных водорослей (из семейства полиблефаридовых), у ряда низших грибов (из архимицетов).
2.Мерогамия - процесс оплодотворения у простейших, при котором копулируют не целые особи, а образовавшиеся в результате их деления гаметы.
· Изогамия (от изо... и греч. gámos — брак), тип полового процесса, при котором сливающиеся (копулирующие) гаметы не различаются морфологически. И. широко распространена у водорослей, а также у низших грибов и у многих простейших (корненожки, радиолярии, низшие грегарины), но отсутствует у многоклеточных животных. При И. копулируют гаметы, различающиеся биохимическими и физиологическими свойствами.
· Анизогамия (от греч. ánisos — неравный и gáмоs — брак), тип полового процесса, при котором происходит слияние (копуляция) половых клеток (гамет),различающихся по размеру, форме или поведению при копуляции. Пример А.: слияние различающихся по размеру подвижных мужских и женских гамет у водоросли эударины (иногда этот процесс называется гетерогамией). Высшей степени А. достигает у многоклеточных растений и животных: оплодотворение неподвижной яйцеклетки подвижным сперматозоидом.
· Оогамия (от греч. ōón — яйцо и gámos — брак), тип полового процесса, при котором в ходе оплодотворения сливаются, образуя зиготу, резко различные по размеру, форме и поведению половые клетки — гаметы. Женская гамета — яйцеклетка — крупная, неподвижная, без жгутиков. Мужская — значительно мельче, обычно подвижна. Оогамия свойственна всем многоклеточным животным, многим низшим и всем высшим растениям.
Иногда дочерний организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Это явление называется партеногенезом.
Гиногенез часто встречается в природе у членистоногих. В этом случае развитие нового организма происходит благодаря наследственному материалу яйцеклетки. Восстановление диплоидного набора происходит чаще всего при слиянии ядра яйцеклетки и редукционного тельца.
Андрогенезв природе не встречается, получен впервые лабораторным путем на тутовом шелкопряде. В этом случае развитие потомка идет из клетки с цитоплазмой яйцеклетки и ядром сперматозоида. Ядро женской гаметы в случае андрогенеза погибает.
Партеногенез обеспечивает рост численности особей в условиях, затрудняющих встречу партнеров противоположного пола.