Реферат размножение организмов

Наш повседневный опыт печально свидетельствует о том, что все живое подвержено смерти Существа болеют, старятся и, наконец, умирают У многих жизнь еще более короткая их съедают хищники Чтобы жизнь на Земле не прекратилась, все существа наделены универсальным свойством способностью к размножению. Примечательно, что при всех формах бесполого размножения отделив шиеся дочерние особи полностью воспроизводят свойства родительского организма Повторять родительские качества своих дочерних организмах без изменения наследственных свойств, создавать многочисленное, но гене тически однородное потомство клон греч clon отпрыск, ветвь уни кальное свойство бесполого размножения Лишь попав разные условия ок ружающей среды, новые организмы могут проявить свои признаки иначе, глав ным образом изменить размеры, но это отличие не передаётся потомству. В живой природе рассмотренный вид размножения является самым распространенным и называется половым размножением поскольку нем принимают участие половые клетки яйцеклет ка и сперматозоид. Телофаза На этом последнем этапе митоза путем слияния пузырьков эндоплазматической сети формируется новая ядерная оболочка Хромосомы деспирализуются длинные тонкие нити, на которых образуются ядрышки Веретено деления разрушается Из составлявших его белков с центриолей начинают разрастаться микротрубочки нового цитоскелета. При митозе некоторых клеток сердечной мышцы и печени перетяжка не образуется, поэтому часть клеток этих органов двуядерные. Все известные способы размножения организмов природе сводятся к двум основным формам бесполой и половой. Бесполое размножение В бесполой форме размножение осуществляется родительской особью самостоятельно, без обмена наследственной информацией с другими особями Дочерний организм образуется путем отделения от родительской особи одной или нескольких соматических телесных клеток и дальнейшего их размножения посредством митоза Потомство наследует признаки родителя, являясь генетическом отношении его точной копией Различают несколько типов бесполого размножения. Простым делением размножаются амебы, инфузории, эвглены и другие простейшие Разделение происходит посредством митоза, поэтому дочерние организмы получают от родительских тот же набор хромосом.

Почкование Этот тип размножения используют как одноклеточные, так и некоторые многоклеточные организмы дрожжи низшие грибы, инфузории, коралловые полипы. Фрагментация Ряд плоских и кольчатых червей, иглокожие морские звезды могут размножаться посредством расчленения тела на несколько фрагментов, которые затем достраиваются до целостного организма В основе фрагментации лежит способность многих простых существ к регенерации утраченных органов Так, если от морской звезды отделить луч, то из него вновь разовьется морская звезда Гидра способна восстановиться из 1 200 части своего организма Обычно размножение фрагментацией происходит при повреждениях Самопроизвольную фрагментацию осуществляют только плесневые грибы и некоторые морские кольчатые черви. Многолетние дикорастущие травы размножаются корневищами осот дает до 1800 особей м2 почвы, земляника усами, а виноград, смородина и слива отводками Картофель и георгины используют для размножения клубни видоизмененные подземные участки корня Тюльпаны и лук размножаются луковицами У деревьев и кустарников укореняются с образованием нового растения побеги черенки, а у бегонии роль черенков способны выполнять листья Черенками размножают малину, сливу, вишню и розы На корнях и пнях деревьев образуется поросль, которая затем превращается самостоятельные растения. Одна из гомологичных хромосом соматической клетки достается от мамы, а другая от папы В результате части генетического материала родительских особей объединяются, и потомстве появляются новые комбинации генов Разнообразие генетического материала позволяет потомству успешнее приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям В обогащении наследственной информации состоит главное преимущество полового размножения, его основное биологическое значение. Развитие половых клеток Формирование половых клеток гаметогенез происходит половых железах Развитие женских гамет яйцеклеток происходит яичниках и лат ovum яйцо genesis происхождение Мужские носит название овогенеза гаметы сперматозоиды формируются семенниках процессе сперматогенеза Половые железы практически всех существ имеют трубчатое строение Гаметогенез происходит последовательно трех зонах размножения, роста и созревания Соответственно выделяют и три периода развития гамет. В начальный период размножения половые клетки имеют диплоидный набор хромосом и делятся посредством митоза Особенно интенсивно размножаются мужские гаметы У мужских особей половые клетки образуются практически всю жизнь Формирование яйцеклеток млекопитающих происходит только эмбриональный период, далее они сохраняются состоянии покоя. После того как гаметы вырастают до размеров взрослых половых клеток, они попадают зону созревания. Развитие организма начинается с единственной клетки зиготы, которая образуется от слияния специализированных половых клеток мужской и женской гамет В процессе слияния их ядра объединяются, и зиготе оказывается вдвое больше хромосом, чем каждой гамете Если бы половые клетки были диплоидными, то каждом следующем поколении количество хромосом клетках организма удваивалось бы Поэтому половые клетки несут вдвое меньший набор хромосом Таким образом, соматические телесные клетки организмов имеют диплоидный двойной набор хромосом и поддерживают его видовое постоянство посредством митотического деления, а половые гаплоидный, который восстанавливается до диплоидного процессе оплодотворения Рассмотрим основные фазы мейоза.

Соматические клетки содержат по две гомологичных хромосомы одинаковых по форме и размеру, несущих одинаковые группы генов одну от отцовского организма, другую от материнского В половых клетках из двух гомологичных хромосом остается какаято одна, их хромосомы не имеют гомологов они одиночные, поэтому и набор гаплоидный Если при митозе количество генетической информации сохраняется, то при мейозе сокращается вдвое. Партеногенез Некоторые животные дафнии, скальные ящерицы, часть рыб, тли и растения одуванчики определенные периоды способны размножаться без слияния мужской и женской гамет Развитие происходит из неоплодотворенной яйцеклетки Диплоидность, например, у скальных ящериц достигается слиянием яйцеклетки с полярным тельцем При этом, как правило, образуются особи только женского пола Эта разновидность полового размножения называется партеногенезом. Пчелиная матка откладывает два вида яиц оплодотворенные диплоидные и неоплодотворенные гаплоидные Из неоплодотворенных яиц развиваются трутни, а из оплодотворенных самки, из которых при хорошем кормлении вырастают матки, а при создаваемом недостатке питания получаются рабочие пчелы. Иногда партеногенез можно вызвать искусственно, воздействуя светом, кислотами, высокой температурой и другими агентами Если, например, уколоть иголочкой неоплодотворенную яйцеклетку лягушки, то эта яйцеклетка может, не оплодотворившись, начать деление и развиться во взрослую особь Самопроизвольно партеногенез у лягушек не происходит Деление яйцеклетки некоторых рыб может начаться после поверхностного контакта со сперматозоидом близких видов рыб Оплодотворения не происходит, но яйцеклетка начинает делиться. Второе оплодотворение с образованием и развитием эндосперма происходит только после того, как оплодотворится яйцеклетка Этот универсальный для всех покрытосеменных растений половой процесс носит название двойного оплодотворения Он открыт 1898 известным русским ботаником С Г Навашиным.

Размножение, или репродукция, присущая всем живым существам функция воспроизведения себе подобных В отличие от всех других жизненно важных функций организма, размножение направлено не на поддержание жизни отдельной особи, а на сохранение ее генов потомстве и продолжение рода тем самым на сохранение генофонда популяции, вида, семейства и В ходе эволюции у разных групп организмов сформировались во многих случаях независимо разные пути и стратегии размножения, и тот факт, что эти группы выжили и существуют, доказывает эффективность разных способов осуществления данного процесса. Все разнообразие способов размножения можно разделить на два основных типа бесполое его вариант вегетативное размножение и половое размножение. Крайняя простота этого способа размножения, связанная с относительной простотой организации одноклеточных организмов, позволяет размножаться очень быстро Так, благоприятных условиях количество бактерий может удваиваться каждые 30 60 минут Размножающийся бесполым путем организм способен бесконечно воспроизводить себя, пока не произойдет спонтанное изменение генетического материала мутация Если эта мутация благоприятна, она сохранится потомстве мутировавшей клетки, которое будет представлять собой новый клеточный клон. Другой вариант бесполого размножения осуществляется путем отделения от организма его части, состоящей из большего или меньшего числа клеток Из них развивается взрослый организм Примером может служить почкование у губок и кишечнополостных или размножение растений побегами, черенками, луковицами или клубнями Такая форма бесполого размножения обычно называется вегетативным размножением В своей основе оно аналогично процессу регенерации Вегетативное размножение играет важную роль практике растениеводства Так, может случиться, что высеянное растение например, яблоня обладает некой удачной комбинацией признаков У семян данного растения эта удачная комбинация почти наверняка будет нарушена, так как семена образуются результате полового размножения, а оно связано с рекомбинацией генов Поэтому при разведении яблонь обычно используют вегетативное размножение отводками, черенками или прививками почек на другие деревья. Большинству животных свойственна оогамия крупная неподвижная яйцеклетка яйцо и мелкий подвижный сперматозоид, за счет активных движений которого происходит его контакт с яйцом, ведущий к оплодотворению. Уже у некоторых червей и моллюсков дополнение к гонадам сформировались половые протоки семяпроводы и яйцеводы Гонады и половые протоки составляют основные функциональные части внутренних половых органов, и они имеются у всех более высокоорганизованных животных. У саламандры, например, самка захватывает выделенный самцом сперматофор своей клоакой, куда открываются половые протоки самцы многих паукообразных с помощью своих клешневидных хелицер первой пары головных конечностей переносят сперматофор прямо половое отверстие самки самец головоногих моллюсков захватывает сперматофор особым видоизмененным щупальцем и переносит его мантийную полость самки Но любом случае оплодотворение происходит внутри тела самки, обычно яйцеводах Оплодотворенные яйца откладываются во внешнюю среду у большинства видов или же развиваются внутриутробно Внутреннее осеменение свойственно ряду водных животных и всем наземным Оно появилось уже на очень ранней ступени эволюции, а именно у плоских червей. Переход к внутреннему осеменению и оплодотворению сопровождался усложнением половой системы и формированием дополнительных половых органов Так, образовались железы, например выделяющие жидкость, которой находятся сперматозоиды и которая необходима им для движения, или у самок формирующие наружную оболочку яиц У плоских червей и ряда других животных, особенно у насекомых, развились семяприемники для хранения поступающей при осеменении спермы Поскольку сперматозоиды могут длительно сохранять них жизнеспособность, наличие семяприемников делает оплодотворение менее зависимым от встречи партнеров многие насекомые успешно размножаются, спариваясь единственный раз жизни Соответственно и время между спариванием и откладкой яиц может варьировать широких пределах.

У самок ряда насекомых стрекоз, цикад, кузнечиков, наездников и др образовался такой дополнительный половой орган, как яйцеклад, служащий для откладки яиц ячейки, землю либо ткани растений или животных. Возникли также копулятивные совокупительные органы как приспособление для внутреннего осеменения У разных групп животных они формировались разным путем у многих из них из нижнего отдела полового протока, но, например, у ракообразных путем видоизменения одной пары ножек, у мух и других двукрылых насекомых из конечных сегментов брюшка, у живородящих рыб из выростов плавников Однако у ряда животных, например многих птиц, специальные копулятивные органы отсутствуют. Многим животным свойственна забота о сохранности яиц одни откладывают их ил, землю и разные укромные места, другие частности, некоторые ракообразные и офиуры, среди рыб морская игла и морской конек, среди земноводных жабыповитухи и пипы носят яйца на себе, и количество яиц этом случае много меньше, чем при выметывании их воду Еще дальше этой стратегии пошли яйцеживородящие. Своеобразную стратегию размножения избрали общественные насекомые, например муравьи и общественные пчелы Они строят гнезда, оберегают яйца и обеспечивают питанием личинок, но оставляют функцию размножения только одной у пчел или нескольким у муравьев самкам сообществе Размножающаяся самка, называемая маткой или царицей, откладывает многочисленные яйца Самцы появляются лишь на короткое время и после спаривания погибают. В заключении, хотелось бы подчеркнуть тот факт, что размножение, направлении от бесполых форм к половым, от изогамии к анизогамии, Гаметы от участия всех клеток размножении к разделению клеток на соматические и половые, от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием и заботой о потомстве все виды большей своей части схожи лишь тем, что обеспечивают заботу о своем потомстве, такую необходимую, при размножении. Формы бесполого размножения митотическое деление, шизогония множественное деление, размножение спорами споруляция, почкование, фрагментация, вегетативное размножение, клонирование Способность к размножению или самовоспроизведению.

Бесполое, вегетативное, половое размножение организмов Партеногенез и полиэмбриония Способы вегетативного размножения почкование, упорядоченное или неупорядоченное деление тела Процесс развития нескольких зародышей из одной оплодотворенной яйцеклетки. Размножение это свойство живых организмов воспроизводить себе подобных, основе которого лежит передача наследственной информации от родителей потомству Размножение обеспечивает преемственность между поколениями, увеличение численности особей популяции и их расселение на новые территории, существование вида целом Размножение это свойство живых организмов воспроизводить себе подобных, основе которого лежит передача наследственной информации от родителей потомству Размножение обеспечивает преемственность между поколениями, увеличение численности особей популяции и их расселение на новые территории, существование вида целом Половое размножение осуществляется при помощи специализированных половых решеток В отличие от соматических клеток тела, половые клетки гаметы, имеют гаппоидный одинарный набор хромосом При слиянии двух половых клеток восстанавливается диплоидный двойной набор хромосом Половое размножение имеет очень большое эволюционное преимущество перед бесполым, к основано на новых комбинациях генов, обеспечивающих приспособление вида к меняющимся условиям среды Оплодотворение это процесс слияния половых клеток с образованием зиготы диплоидной клетки, с которой начинается индивидуальное развитие организма У особей разных видов существуют свои особенности оплодотворения Мхам и папоротникам для оплодотворения необходима водная среда У животных оплодотворение может быть внешним и внутренним При внешнем оплодотворении гаметы выделяются водную среду большом количестве, к большая их часть гибнет Внутреннее оплодотворение обеспечивает большую вероятность встречи родительских гамет Graphics. Женские гаметы яйцеклетки, образуются половых органах женских особей У цветковых растений яйцеклетка образуется семяпочках завязи, у голосеменных семенных зачатках женских шишек Яйцеклетки крупнее сперматозоидов, к содержат запас питательных веществ, необходимых для зародыша Они неподвижны В процессе созревания яйцеклетки покрываются оболочками Их функция защита яйцеклетки и зародыша от внешних неблагоприятных воздействий Женские гаметы яйцеклетки, образуются половых органах женских особей У цветковых растений яйцеклетка образуется семяпочках завязи, у голосеменных семенных зачатках женских шишек Яйцеклетки крупнее сперматозоидов, к содержат запас питательных веществ, необходимых для зародыша Они неподвижны В процессе созревания яйцеклетки покрываются оболочками Их функция защита яйцеклетки и зародыша от внешних неблагоприятных воздействий Мужские гаметы сперматозоиды, образуются семенниках мужских половых железах Их функции состоят доставке яйцеклетке генетической информации и стимуляции ее развития После завершения мейоза мужская половая клетка подвергается изменениям аппарат Гольджи на переднем конце головки преобразуется акросому, выделяющую ферменты для растворения мембраны яйца митохондрии группируются вокруг жгутика, образуя шейку Graphics. Бесполое размножение почкование на блюдается у гидры благоприятный пе риод жизни, когда достаточно пищи Поскольку основным клеточным меха низмом, лежащим основе бесполого размножения, является митоз, то дочер нее поколение оказывается точной копией материнской особи Таким образом, бла гоприятных условиях, условиях, к которым вид приспособлен, бесполое размножение дает возможность быстро увеличить численность вида, причем осо бями, для которых данные условия также благоприятны С другой стороны, они бы стро растут, питаются той же пищей, что и родители, и способны сразу же соста вить им конкуренцию Выдержать эту конкуренцию можно только при благо приятных условиях. Вегетативное размножение высших рас тений может осуществляться стеблем, ко торый укладывают горизонтально и при жимают к земле Получаются отводки, ими легко размножать смородину и кры жовник Частью стебля черенком размножают большую часть комнатных растений, таких как традесканция, фук сия, фикус и др Клубнику размножают усами, картофель и топинамбур клубня ми, ирис корневищами, тюльпаны, нар циссы, лук луковицами Усы, корневи ща, луковица, клубень видоизменения стебля Материал с сайта. Характеристика простейших, их строение, жизненный цикл, биологическая особенность к инцистированию, способы передвижения, выделение продуктов диссимиляции, бесполое размножение и широкое всесветное распространение Описание основных видов и классов.

Все организмы потенциально способны к неограниченному размножению и расселению, даже виды, ведущие прикрепленный образ жизни, имеют хотя бы одну фазу развития, на которой способны к активному или пассивному распространения Но несмотря на это, видовой состав организмов, которые живут разных климатических зонах, почти не меняется для каждой из них характерен определенный набор видов животных, растений и грибов Это объясняется тем, что способность организмов к размножению и расселению ограничена определенными географическими препятствиями моря, горные хребты, пустыни и, климатическими факторами температура, влажность и др, А также взаимосвязями между организмами разных видов. В отдельную группу экологических факторов относятся различные формы хозяйственной деятельности человека антропогенные факторы, которые изменяют состояние среды обитания различных видов живых существ, том числе и самого человека За относительно короткий период существования человека как биологического вида ее деятельности коренным образом изменила облик нашей планеты и с каждым годом это влияние все более возрастает. Каждый из живых организмов постоянно приспосабливается ко всему комплексу экологических факторов, к среде обитания, регулируя свои процессы жизнедеятельности соответствии с их изменений При этом к действию каждого из них он приспосабливается независимо от других Организмы, которые оказываются неспособными приспособиться к изменениям окружающей среды, исчезают с определенной экосистемы или планеты вообще Прист вания к определенной среде возникают не сразу, а формируются течение исторического развития вида В этом и проявляется принцип единства организмов и среды их обитания организмы приспособлены именно к той среде, которой они обитают. Для живых существ характерно чрезвычайное разнообразие способах размножения Тем не менее, различают два основных способа размножения бесполое и половое Бесполое размножение, или апомиксис от греч аро без, mixis смешение, представляет собой процесс, котором участвует лишь один родитель клетка или многоклеточный организм Напротив, половом размножении участвует два родителя, каждый из которых имеет собственную репродуктивную систему и продуцирует половые клетки гаметы, которые после слияния образуют зиготу оплодотворенное яйцо, дифференцирующуюся затем эмбрион Следовательно, при половом размножении имеет место смешение наследственных факторов, процесс, называемый амфимиксисом от греч amphi с обеих сторон, mixis смешение. Применительно к другим организмам, размножающимся бесполым путем, различают вегетативное размножение и размножение спорообразованием. Вегетативное размножение это размножение, при котором из части, отделившейся от материнского организма, развивается новый организм Этот вид размножения характерен как для одноклеточных, так и многоклеточных организмов, но имеет у них разное проявление. У одноклеточных организмов вегетативное размножение представлено такими формами, как деление, множественное деление и почкование Деление путем простой перетяжки с образованием при этом из одного родительского организма двух дочерних присуще бактериям и синезеленым водорослям цианобактериям Напротив, размножение делением бурых и зеленых водорослей, а также одноклеточных животных саркодовых, жгутиковых и инфузорий происходит путем митотического деления ядра с последующей перетяжкой цитоплазмы. Размножение спорообразованием связано с образованием специализированных клеток спор, которые содержат ядро, цитоплазму, покрыты плотной оболочкой и способны к длительному существованию неблагоприятных условиях, что способствует, кроме того, и их расселению Наиболее часто такое размножение встречается у бактерий, водорослей, грибов, мхов, папоротникообразных. У некоторых зеленых водорослей из отдельных клеток могут формироваться так называемые зооспоры.

У организмов многих видов бесполое размножение может чередоваться с половым размножением. Половое размножение встречается как у одноклеточных, так и у многоклеточных растений и животных. У многоклеточных организмов растений и животных половое размножение связано с образованием зародошевых или половых клеток гамет, оплодотворением и образованием зигот. Половое размножение является значительным эволюционным приобретением организмов С другой стороны, оно способствует пересортировке генов, появлению разнообразия организмов и повышению их конкурентоспособности непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. Одной из распространенных форм полового размножения у одноклеточных животных, например, у паразитических споровиков, является копуляция Половое размножение у них заключается слиянии двух особей, которые являются гаметами, одну, являющуюся споровой формой, из которой затем развивается новый организм Независимо от способа слияния генетического материала у одноклеточных организмов существенной особенностью этого слияния является то, что оно сопровождается генетической рекомбинацией. У многоклеточных растений и животных половое размножение происходит через образование женских и мужских половых клеток яйцеклеток и сперматозоидов, последующее оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом и образование зиготы У растений половые клетки продуцируются специализированных репродуктивных структурах, у животных они продуцируются половых железах, называемых гонадами от греч gone семя. Кроме того у этих растений мейоз происходит также специализированных клетках пыльников, которые также развиваются споры, продуцирующие конечном итоге пыльцу с двумя мужскими гаметами У земляных червей, которые являются гермафродитами и содержат мужские половые органы одном сегменте тела, а женские другом и которые характеризуются способностью к перекрестному оплодотворению между разными особями, имеется способность одновременно к сперматогенезу и овогенезу. У млекопитающих мейоз осуществляется специализированных клетках семенников и яичников, которых продуцируются мужские и женские гаметы соответственно Выявлены белки индукторы мейоза. В процессе мейоза дипдоидное число хромосом 2п, которое характерно для соматических клеток клеточных ядер и незрелых зародышевых клеток, изменяется до гаплоидного числа In, характерного для зрелых зародышевых клеток Таким образом, результате гаметогенеза половые клетки получают лишь половину хромосом соматических клеток. В процессе гаметогенеза происходит также дифференциация яйцеклеток овогенез и сперматозоидов сперматогенез, являющаяся пререквизитом их функций Будучи высокоспециализированными структурами, яйцеклетки животных намного крупнее сперматозоидов, обычно неподвижны и содержат питательный материал, который обеспечивает развитие эмбриона начальном периоде после оплодотворения Сперматозоиды большинства животных обладают жгутиком, обеспечивающим независимость их движения.

Сперматогенез это процесс образования зрелых мужских половых клеток Сперматозоиды развиваются мужских половых железах семенниках, или тестисах из специализированных соматических клеток Такими специализированными клетками служат так называемые примордиальные зародышевые клетки, которые мигрируют к тестисам раннем периоде эмбриогенеза мужского индивидуума Следовательно, примордиальные клетки являются прародителями предшественниками зрелых половых клеток У млекопитающих после достижения половой зрелости сперматозоиды образуются практически всю жизнь. Семенники человека состоят из многочисленных канальцев, стенки которых сформированы слоями клеток, которые находятся на разных стадиях развития сперматозоидов Наружный слой канальцев образован крупными клетками, называемыми сдерматогониями Эти клетки содержат диплоидный набор хромосом и являются тестисах потомками примордиальных зародышевых клеток. В период половой зрелости индивида часть сперматогоний перемещается во внутренний слой канальцев, где результате мейоза они развиваются клетки, получившие название сперматоцитов первого порядка сперматоцитов I, затем сперматоциты второго порядка сперматоциты II и, наконец, сперматиды, являющиеся гаплоидными зародышевыми клетками, дифференцирующимися конечном итоге зрелые сперматозоиды Таким образом, обобщенном виде можно сказать, что сперматогенез инициируется диплоидных соматических клетках сперматогониях, после чего следует период созревания зародышевых клеток, котором происходит два деления ядер путем мейоза, приводящего к образованию сперматид. На стадии пахинемы, которая является наиболее долгой во времени стадией мейотической профазе, происходит конденсация бивалентов и разделение каждой хроматиды надвое, результате чего каждый бивалент представляет собой сложную спиральную структуру, состоящую из четырех сестринских хроматид тетрад В конце этой стадии начинается разделение спаренных хромосомбивалентов Теперь гомологичные хромосомы могут наблюдаться рядом Поэтому некоторых препаратах можно видеть четыре хромосомы, которые образуются результате дупликации каждого гомолога, формирующего сестринские хроматиды На этой стадии происходят обмены между гомологами и формирование хиазм. На стадии диплонемы происходит укорачивание, утолщение и взаимное отталкивание сестринских хроматид, результате чего хроматиды биваленте почти разъединены Разделение является неполным по той причине, что каждой паре хромосом еще не расщеплена центромера Что касается бивалентов, то они удерживаются на различных местах вдоль их длины с помощью хиазм, которые являются структурами, сформированными между гомологичными хроматидами результате предыдущего кроссинговера между синаптически связанными гомологами В хороших препаратах можно наблюдать от одной до нескольких хиазм зависимости от длины бивалента Каждая наблюдаемая на этой стадии хиазма представляет собой результат обмена, который встречался между несестринскими хроматидами течение стадии пахинемы Поскольку сжатие и отталкивание бивалентов усиливается, хиазмы двигаются к концам хромосом, происходит терминализация хромосом В конце диплонемы наступает деспирализация хромосом гомологи продолжают отталкиваться друг от друга. В анафазе I начинается движение противоположных центромер к противоположным полюсам клетки В результате этого происходит разделение гомологичных хромосом Каждая хромосома состоит теперь из двух хроматид, удерживаемых центромерой, которая не делится и остается интактной Этим анафаза I мейоза отличается от анафазы митоза, при котором центромера подвергается разделению Важно заметить, что благодаря кроссинговеру каждая хроматида является генетически различной. Итак, первое мейотическое деление сперматоцитов I порядка приводит к образованию двух вторичных сперматоцитов II порядка Обе хроматиды структур, образующиеся результате редукционного деления, являются сестринскими хроматидами Последние возникают результате репликации, предшествующей первому мейотическому делению Второе мейотическое деление каждого вторичного сперматоцита приводит к образованию четырех сперматидов Таким образом, типичном мейозе клетки делятся дважды, тогда как хромосомы только один. У большинства взрослых сексуально зрелых мужских особей животных сперматогенез происходит семенниках постоянно или периодически сезонно Например, у насекомых для завершения цикла сперматогенеза требуется лишь несколько дней, тогда как у млекопитающих этот цикл затягивается на недели и даже месяцы У взрослого человека сперматогенез проходит течение всего года Время развития примитивных сперматогоний В зрелые сперматозоиды составляет около 74 дней.

Овогенез это процесс формирования яйцеклеток Его функциями являются обеспечение гаплоидного набора хромосом ядре яйцеклетки и обеспечение питательных потребностей зиготы Овогенез своем проявлении основном сопоставим со сперматогенезом. Вторичное мейотическое деление у человека наступает, когда вторичный овоцит развивающаяся яйцеклетка проходит из яичника фаллопиеву трубу Однако это деление не завершается до тех пор, пока во вторичный овоцит не проникает ядерное содержимое сперматозоида, что происходит обычно фаллопиевой трубе Когда ядро сперматозоида проникает во вторичный овоцит, то последний делится, результате чего образуется овотида зрелая яйцеклетка с пронуклеусом, содержащим одиночный набор из 23 материнских хромосом У некоторых других видов образуются яйцеклетки, определяющие как мужской пол, так и женский Важно подчеркнуть, что здесь происходит также расщепление и рекомбинация генов, основу которой создает расхождение хромосом Другая клетка, образующаяся результате второго мейотического деления у человека, является вторым полярным тельцем, не способным к дальнейшему развитию В это время подвергается делению надвое и полярное редукционное тельце Таким образом, развитие одного овоцита первого порядка сопровождается образованием одной овотиды и трех редукционных телец В яичниках таким путем на протяжении жизни обычно созревает 300400 овоцитов, но месяц созревает лишь один овоцит В течение дифференциации яйцеклеток формируются мембраны, уменьшается размере их ядро. Яйцеклетки млекопитающих имеют овальную или несколько вытянутую формуи характеризуются типичными чертами клеточного строения Они содержат все структуры, характерные для соматических клеток, однако внутриклеточная организация яйцеклетки очень специфична и определяется тем, что яйцеклетка является также и средой, которая обеспечивает развитие зиготы Одна из характерных особенностей яйцеклеток заключается сложности строения их оболочек У очень многих животных различают первичную, вторичную и третичную оболочки яйцеклеток Первичная оболочка внутренняя формируется еще на стадии овоцита Представляя собой поверхностный слой овоцита, она имеет сложную структуру, к пронизана выростами прилегающих к ней фолликулярных клеток Вторичная средняя оболочка полностью сформирована фолликулярными клетками, а третичная наружная образована веществами, представляющими собой продукты секреции желез яйцеводов, через которые проходят яйцеклетки У птиц, например, третичными оболочками яйцеклеток служат белковая, подскорлуповая и скорлуповая оболочки Для яйцеклеток млекопитающих характерно наличие двух оболочек Структура внутриклеточных компонентов яйцеклеток специфична видовом отношении, а иногда имеет даже индивидуальные особенности. У человека оплодотворение происходит верхней части фаллопиевой трубы, причем оплодотворении, как и у других млекопитающих, участвует лишь один сперматозоид, ядерное содержимое которого поступает яйцеклетку Иногда фаллопиевой трубе может оказаться не одна, а две или более яйцеклеток, результате чего возможно рождение двоен, троен и Например, XVIII зарегистрирован случай рождения России одной матерью женой крестьянина Федора Васильева 16 двоен, 7 троен и 4 четверней всего 69 детей. В результате оплодотворения оплодотворенной яйцеклетке восстанавливается диплоидный набор хромосом Яйцеклетки способны к оплодотворению течение примерно 24 часов после овуляции, тогда как оплодотворяющая способность сперматозоидов сохраняется до 48 часов. В механизмах оплодотворения многое еще остается неясным Предполагают, что проникновение яйцеклетку ядерного материала лишь одного из множества сперматозоидов связано с изменениями электрических свойств плазматической мембраны яйцеклетки По вопросу о причинах активации сперматозоидом метаболизма яйцеклетки существует две гипотезы Одни исследователи считают, что связывание сперматозоида с внешними рецепторами на поверхности клеток представляет собой сигнал, который через мембрану поступает внутрь яйцеклетки и активирует там инозитолтрифосфат и ионы кальция Другие полагают, что сперматозоиды содержат специальный инициирующий фактор.

У растений также известны случаи, когда зародыш развивается из не оплодотворенной яйцеклетки Как отмечено выше, это явление получило название апомикса Оно очень широко встречается у многих покрытосеменных растений, у культивируемых, таких, как свекла, хлопчатник, лен, табак и другие. Известна форма партеногенеза, получившая название андрогенеза от греч andros мужчина, genesis рождение Если яйцеклетке инактивировать ядро и если после этого нее проникнет несколько сперматозоидов, то из такой яйцеклетки результате слияния мужских сперматозоидных ядер развивается мужской организм Широко известны эксперименты В Л Астаурова 19041974, который показал андрогенез на тутовом шелкопряде Эти опыты заключались следующем В яйцеклетках шелкопряда одного вида Bombyx mandarina с помощью высокой температуры инактивировали ядра, а затем такие яйцеклетки оплодотворяли сперматозоидами шелкопряда другого вида В mori Проникнув яйцеклетки, последние сливались между собой, что давало начало новым организмам, которые по своим свойствам оказались отцовскими организмами В mori Скрещивания этих организмов с самками В mori давало потомство, принадлежащее к. Как было отмечено выше, оплодотворение у цветковых покрытосеменных имеет существенную отличительную особенность виде двойного оплодотворения С Г Навашин, 1896, которое сводится к тому, что зародышевом мешке гаплоидная яйцеклетка и диплоидная центральная клетка оплодотворяются спермиями, результате чего образуется диплоидный зародыш и триплоидная клетка, развивающаяся клетки эндосперма. Организмам, размножающимся только половым путем, характерно чередование гаплоидной и диплоидной фаз их развитии У многих организмов, включая млекопитающих, это чередование имеет регулярный характер, и на нем основано сохранение видовых признаков организмов Диплоидия способствует накоплению разных аллелей Напротив, для организмов, которые могут размножаться как половым, так и бесполым путем, характерно чередование смена поколений, когда одно или несколько бесполых поколений организмов сменяется поколением организмов, размножающихся половым путем. Различают первичное и вторичное чередование поколений Первичное чередование поколений отмечается у организмов, развивших ходе эволюции половой прогресс, но сохранивших способность к бесполому размножению, и заключается регулярном чередовании полового и бесполого поколений Оно встречается у животных простейших, у водорослей и у всех высших растений У простейших классическим примером первичного чередования поколений является бесполое размножение малярийного плазмодия организме человека шизогония и половое организме малярийного комара У растений половое поколение представлено гаметофитом, бесполое спорофитом Механизм первичного чередования заключается том, что на растениях спорофитного поколения развиваются споры, которые на основе мейоза дают гаплоидные мужские и женские гаметофиты На последних развиваются спермии и яйцеклетки Оплодотворение яйцеклетки дает начало диплоидному спорофиту Таким образом, клетки гаметофита содержат гаплоидный набор хромосом, а спорофита диплоидный набор, у растений чередование поколений связано со сменой гаплоидного и диплоидного состояний. Если проследить за соотношением между спорофитом и гаметофитом у растений разного уровня организации, то можно увидеть, что ходе эволюции развитию подвергался спорофит, тогда как для гаметофиты была характерной редукция Например, у мхов преобладающим является гаметофит гаплоидное поколение, на котором живет спорофит Но уже у папоротникообразных преобладающим является спорофит диплоидное поколение виде хорошо развитого растения со стеблями и корнями, а гаметофит представлен слоем клеток, которые образуют пластину, прикрепляющуюся к почве с помощью ризоидов Далее, у голосеменных гаметофит уменьшается до небольших количеств клеток, а у покрытосеменных мужской гематофит представлен лишь двумя клетками, женский семью, тогда как спорофитом у голосеменных являются деревья сосна, ель и другие, а покрытосеменных деревья, кустарники, травы. Между гаметофитом и спорофитом могут быть как сходства по морфологии и продолжительности жизни, так и различия по этим признакам В первом случае это называют изоморфным чередованием поколений, во втором гетероморфным. Вторичное чередование поколений широко встречается у животных Оно отмечается формах гетерогонии и метагенеза Гетерогония заключается первичном чередовании полового процесса и партеногенеза Например, у трематод половое размножение регулярно сменяется партеногенезом У многих других организмов гетерогония зависит от сезона Так, коловратки, дафнии и тли осенью размножаются путем зигогенеза путем оплодотворения яйцеклеток и образования зигот, а летом путем партеногенеза Метагенез заключается чередовании полового размножения и вегетативного бесполового Например, гидры размножаются обычно почкованием, но при понижении температуры образуют половые клетки У кишечнополостных на некоторых стадиях развития происходит переход от полового размножения к вегетативному У некоторых морских кишечнополостных полипоидное поколение правильно чередуется с медузоидным Для полипоидного поколения характерно размножение так называемой стробиляцией поперечными перетяжками, для медузоидного половым путем оплодотворение яиц, образование личинок и развитие полипов. Для мужских и женских особей животных характерны различия специфических фенотипических чертах размеры, строение тела, окраска и другие свойства, а также поведении Различия между самками и самцами по их свойствам называют половым диморфизмом У животных он встречается уже на низших ступенях эволюционного развития, например у круглых гельминтов, членистоногих, и достигает наибольшего выражения у позвоночных животных, у которых внешние различия между самцами и самками очень выразительны У растений тех видов, для которых характерно наличие мужских и женских особей, также имеет место половой диморфизм, однако выражен он очень незначительно. Гермафродитизм у человека представляет одно из патологических состояний Что касается растений, то знания об их гермафродитизме чрезвычайно важны для практики сельского хозяйства.

Онтогенез от греч ontos существо, genesis развитие это полная история цикл развития индивидуального организма животного или растения, начинающаяся с образования давших ему начало половых клеток и заканчивающаяся его смертью Представления об онтогенезе индивидуальной истории развития организма основаны на данных о росте организма, дифференцировке его клеток и морфогенезе Следовательно, онтогенез есть категория индивидуальная. Изучение фундаментальных основ онтогенеза имеет важное значение для понимания биологии и эволюции организмов Однако, чтобы лучше узнать современное состояние учения об онтогенезе, рассмотрим вначале, как понимали рост и развитие организма прошлые времена на примере организма человека. Первые представления о росте и развитии восходят ко временам античного мира Еще Гиппократ 460377 гг до предполагал, что яйцеклетки уже содержат полностью сформированный организм, но очень уменьшенном виде Это представление затем нашло продолжение учении о преформизме от лат preformatio предобразование, которое особенно популярным оказалось XVII XVIII вв Сторонниками преформизма были Гарвей, Мальпиги и многие другие видные биологи и медики того времени Для преформистов спорный вопрос заключался лишь том, каких половых клетках преформирован организм женских или мужских Тех, кто отдавал предпочтение яйцеклеткам, называли овистами, а тех, кто большое значение придавал мужским половым клеткам, называли анималькулистами Преформизм это метафизическое учение от начала до конца, ибо оно отрицало развитие Решающий удар преформизму нанес Ш Бонне 17201793, который открыл 1745 партеногенез на примере развития тлей из неоплодотворенных яиц После этого преформизм уже не мог оправиться и стал терять свое значение. Понятия о росте организмов размножении клеток, дифференцировке клеток и о морфогенезе позволяют сформулировать заключение о развитии как основополагающей особенности онтогенеза. Для проэмбрионального периода характерно также то, что этот период гаметах происходят метаболические процессы, связанные с накоплением интенсивно синтезируемых молекул. Зигота У млекопитающих зигота образуется результате оплодотворения, начинающегося с того, что одна из мужских половых клеток достигает яйцеклетки и инициирует ее развитие В активированной мужской половой клеткой яйцеклетке происходит ряд физических и химических процессов, включая перемещение протоплазмы, что ведет к установлению билатеральной симметрии яйцеклетки, а также перестройку плазматической мембраны, что исключает слияние с яйцеклеткой других дополнительных мужских половых клеток Затем следует слияние плазматических мембран яйцеклетки и спермия с последующим разрушением ядерных мембран, что обеспечивает слияние ядер двух клеток Ядра клеток сливаются, при этом восстанавливается диплоидный набор хромосом Оплодотворение яйцеклетки сопровождается активированием ней синтеза белков Таким образом, образуется по существу одноклеточный организм. Стадию морулы проходят все многоклеточные животные, размножающиеся половым путем В зависимости от видовой принадлежности деление идет поразному Различают радиальное позвоночные, иглокожие, билатеральное грибневики, некоторые хордовые и спиральное дробление немертины, кольчатые черви, многие моллюски, причем эти формы дробления зависят от плоскостей дробления Поэтому их морулы состоят из разного количества клеток Кроме того, из части клеток образуется структура, называемая трофобластом, клетки которого питают зародыш, а благодаря ферментам обеспечивают также внедрение последнего стенку матки У человека прикрепление морулы к стенке матки происходит на 7й день после оплодотворения Позднее клетки трофобласта отслаиваются от зародыша и образуют пузырек, который заполняется жидкостью тканей матки. Развитие двух зародышевых листков характерно для губок и кишечнополостных Однако для хордовых период гаструляции характерно развитие третьего зародышевого листка мезодермы от греч mesos средний, образующегося между эктодермой и энтодермой. Гаструляция является необходимым пререквизитом для последующих стадий развития, поскольку она приводит клетки положение, открывающее возможность формировать органы Дифференцированный на три эмбриональных закладки зародышевый материал дает начало всем тканям и органам развивающегося зародыша. У восьминедельного зародыша человека при длине его около 40 мм и весе около 5 появляются почти все структуры тела Органогенез заканчивается к концу эмбрионального периода В это время эмбрион по внешнему виду приобретает черты сходства с человеком.

Для обеспечения связи зародыша со средой у него развиваются так называемые провизорные органы, которые существуют временно В зависимости от типа яйцеклеток провизорными органами являются разные структуры У рыб, рептилий и птиц провизорным органом является желточный мешок У млекопитающих желточный мешок закладывается начале эмбриогенеза, но не развивается Позднее он редуцируется В ходе эволюции у рептилий, птиц и млекопитающих развились зародышевые оболочки, обеспечивающие защиту и питание эмбрионов рис 91 У млекопитающих, у человека, эти зародышевые оболочки являются листками ткани, развивающимися из тела эмбриона Существуют три такие оболочки амнион, хорион и аллантоис Наружная оболочка эмбриона называется хорионом Она врастает матку Место наибольшего врастания матку называется плацентой Зародыш с плацентой связан через пуповину или пупочный канатик, котором имеются кровеносные сосуды, обеспечивающие плацентарное кровообращение Амнион развивается из внутреннего листка, а аллантоис развивается между амнионом и хорионом В пространстве между эмбрионом и амнионом, которое называется амниотической полостью, содержится жидкость амниотическая В этой жидкости находится эмбрион, а затем и плод до самого рождения Метаболизм плода обеспечивается через плаценту.

 

© Copyright 2017-2018 - academy-schools-7.ru