Развитие половых клеток
Процесс формирования половых клеток — гамет – называется гаметогенез. Формирование яйцеклеток называют оогенезом, а сперматозоидов – сперматогенезом. Фазы гаметогенеза: 1. размножение; 2. рост; 3. созревание. В сперматогенезе выделают, заключительную фазу – фазу формирования.
При образовании сперматозоидов каждая из четырех дочерних клеток полноценна и способна оплодотворить яйцеклетку. Только одна из образовавшихся четырех клеток становится жизнеспособной яйцеклеткой.
Оплодотворение
То, что для оплодотворения яйцеклетки необходимы сперматозоиды, содержащиеся в семенной жидкости, доказал в ХVIII в. итальянский аббат Ладзаро Спаллацани. Он надевал на самцов жаб и лягушек в брачный период специальные шелковые штанишки. и семенная жидкость не могла оплодотворить яйцеклетки самок. Поэтому развития головастиков не происходило.
Спалланцани (Spallanzani) Ладзаро Родился 12. 1. 1729, Скандиано Умер 12. 2. 1799, Павия Итальянский натуралист. Окончил университет в Болонье. Профессор университетов в Реджо-нель-Эмилии (с 1755), Модене (с 1763), Павии (с 1769).
Оплодотворение – процесс слияния гамет, в результате хромосомы яйцеклетки и сперматозоида оказываются в одном ядре, образуется зигота — первая клетка нового организма. По месту прохождения оплодотворения различают два его типа: 1. Внешнее; 2. Внутреннее.
Внешнее оплодотворение происходит вне организма самки, обычно в водной среде. Оно характерно для рыб, земноводных, большинства моллюсков, некоторых червей.
Внутреннее оплодотворение при котором, встреча сперматозоида и яйцеклетки происходит в половых путях самки.
Двойное оплодотворение. Особый вид оплодотворения характеризует наиболее многочисленную и процветающую группу растений — покрытосеменные. Он получил название двойного оплодотворения.
Онтогенез – индивидуальное развитиеорганизма
Онтогенез – процесс индивидуального развития особи от начала ее существования до конца жизни. Онтогенез — это не просто рост маленькой особи до тех пор, пока она не превратится в большую.
Это цепь строго определенных сложнейших процессов на всех уровнях организма, в результате которых формируются присущие только особям данного вида особенности строения, жизненных процессов, способность к размножению. Заканчивается онтогенез процессами, закономерно ведущими к старению и смерти.
С генами родителей новая особь получает своего рода инструкции о том, когда и какие изменения должны происходить в организме, чтобы он мог успешно пройти весь жизненный путь. Таким образом, онтогенез представляет собой реализацию наследственной информации.
Типы онтогенеза у животных: q Личиночный; q Яйцекладный; q Внутриутробный.
Периоды онтогенеза Любой вид онтогенеза у многоклеточных животных принято делить на два периода: q Эмбриональный; q Постэмбриональный.
Эмбриональный период начинается с оплодотворения и представляет собой процесс формирования сложного многоклеточного организма, в котором представлены все системы органов. Заканчивается этот период выходом личинки из своих оболочек (при личиночном типе), выходом особи из яйца (при яйцекладом типе) или рождением особи (при внутриутробном типе онтогенеза).
Постэмбриональный период начинается с завершения эмбрионального. Он включает в себя половое созревание, взрослое состояние, старение и заканчивается смертью.
Карл Эрнст фон Бэр дата рождения: 17 февраля 1792 г. Эстляндская губерния Российская империя дата смерти: 16 ноября 1876 г. Дерпт, Лифляндская губерния, Российская империя Один из основоположников эмбриологии и сравнительной анатомии, академик Петербургской академии наук, президент Русского энтомологического общества.
Гомология (сходство) зародышевых листков большинства животных — одно из доказательств единства происхождения животного мира. Закон зародышевого сходства К. Бэра. Эмбрионы обнаруживают, на ранних стадиях развития, общее сходство в пределах типа. Сходство зародышей разных систематических групп свидетельствует об общности их происхождения.
Закон зародышевого сходства К. Бэра Эмбрионы всех позвоночных животных на ранних стадиях развития более сходны друг с другом, чем на более поздних. Рыба Черепаха Крыса Саламандра Человек Зародышевое сходство у позвоночных животных
Постэмбриональный период начинается с завершения эмбрионального. Он включает в себя половое созревание, взрослое состояние, старение и заканчивается смертью.
Постэмбриональное развитие начинается с выхода новой особи из яйцевых оболочек или (при живорождении) из организма матери. Оно подразделяется на три периода: q Ювенильный; q Пубертатный; q Старения.
Периоды постэмбрионального развития 1. Ювенильный Продолжается до окончания полового созревания. Развитие организма в этот период может протекать по двум различным путям.
Прямое развитие происходит, если из яйца или из организма матери выходит особь, похожая на взрослую, но меньшая по размерам и с несформированной половой системой. Другой тип развития называется непрямым и проходит с метаморфозом. Ювенильный период практически всегда сопровождается ростом организма.
С одной стороны, процесс роста запрограммирован генетически, а с другой — зависит от условий существования. В маленьком аквариуме рыбы никогда не достигнут тех размеров, до которых они вырастают в природных условиях.
При этом если во время ювенильного периода рыб из маленького аквариума пересадить в большой, то такие рыбы вырастут больше, чем те, которые остались в маленьком аквариуме.
У человека рост контролируется целым рядом гормонов, выделяемых гипоталамусом, гипофизом, щитовидной и половыми железами.
Периоды постэмбрионального развития 2. Пубертатный Т. е. период зрелости. У большинства позвоночных животных он занимает, как правило, большую часть жизни.
Периоды постэмбрионального развития 3. Старение — это общебиологическая закономерность, свойственная живым организмам. В определенном для каждого вида возрасте в организме начинаются изменения, снижающие возможности этого организма к приспособлению к изменяющимся условиям существования.
Улучшение условий жизни, снижение уровня детской смертности, победа над многими заболеваниями — все это вместе приводит к постоянному возрастанию продолжительности жизни. Если в ХVI— ХVII вв.
этот показатель равнялся всего 30 годам, то сейчас в благополучных странах он составляет 75 лет для мужчин и 80 лет для женщин. Очевидно, что это далеко не предел, и победа над сердечно-сосудистыми и онкологическими болезнями продлит жизнь человека до 120 -140 лет.
Для этого конечно же необходимо, чтобы люди вели здоровый образ жизни, перестали отравлять себя алкоголем и никотином.
Самая старая жительница планеты – 131 -летняя Сархат Ибрагимовна Рашидова. Представитель местной власти рассказал, что в день своей смерти (в понедельник, 15 января), Рашидова гостила у своего 80 летнего сына Гаджифетдина в городе Дагестанские Огни.
131 -летняя женщина умерла сидя за столом. Перед этим она не жаловалась на самочувствие. Сархат Рашидова никогда не болела, не принимала никаких лекарств. До преклонного возраста она работала в колхозе. Вести хозяйство Рашидова перестала только несколько лет назад.
Женщина жила одна – ей помогала соседка.
Смерть — это прекращение жизнедеятельности организма. Однако смерть необходима для эволюционного процесса. Без смерти не происходила бы смена поколений — одна из основных движущих сил эволюции.
Процесс старения запрограммирован генетически, однако до сих пор единой теории, объясняющей старение. Одни исследователи считают, что старение является следствием работы группы генов, которая осуществляет некую «программу старения» .
Эту точку зрения подтверждает существование редчайшего заболевания человека прогерии. У ребенка больного прогерией, проявляются явные, нарастающие признаки старости. и в 10 -12 лет он выглядит как очень пожилой человек.
Доказано также, что ДНК в любом организме постоянно повреждается различными химическими и физическими воздействиями. В молодом возрасте в организме активно работают специальные ферменты.
восстанавливающие нормальное строение ДНК, однако в старости эти ферменты функционируют все слабее, и накопление «ошибок» в структуре ДНК ведет к онкологическим заболеваниям, нарушениям обмена веществ и др.
У этого человека прогерия. На самом деле это подросток, который скоро умрет от старости. Он – единственный из восьми миллионов здоровых детей страдает синдром Хадчинсона Гилфорда. Эту болезнь называют ещё детской старостью. В мире зарегистрированы лишь 48 аналогичных случаев.
Сет Кук Оури Барнетт
12 -летний Сет Кук выглядит как 80 -летний старик. У него нет волос, зато есть полный набор заболеваний, которыми страдают пожилые люди. Поэтому каждый день мальчик принимает аспирин и другие лекарства, разжижающие кровь. При росте в 3 фута (чуть более метра) Сет весит 25 фунтов (11, 3 кг).
Оури Барнетт родился 16 апреля 1996 года. Уже в пятилетнем возрасте у бедняги Оури началась ишемическая олезнь ердца. б с Приступы следовали один за другим. Малыш нередко попадал в больницу, но лечить его приходилось теми средствами, что обычно предписывают пожилым людям.
Самый известный случай прогерии, описанный в российской прессе — история Альвидаса Гуделяускаса, который внезапно стал стареть, уже будучи 20 -летним парнем. Буквально за считанные месяцы Альвидас на глазах превратился в 60 -летнего старика. И только после пластической операции он стал походить на зрелого мужчину.
Хусейн Хан со своей семьей в этом смысле уникальны: это единственный известный науке случай, когда прогерией страдает более одного члена семьи. И благодаря этой семье ученые сумели сделать настоящий прорыв в понимании природы болезни.
Размножение и индивидуальное развитие организмов #51
Р Размножение и индивидуальное развитие организмов является неотъемлемой частью существования живых организмов на Земле. Способность воспроизводить себе подобных и индивидуальное развитие является необходимым условием эволюции в целом.
Размножение и его типы
Размножение – способность живых организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивая непрерывность и преемственность жизни в ряду поколений.
Существование организмов поддерживается делением его составляющих клеток, а существование вида размножением составляющих его особей. Размножение обеспечивает длительное сохранение видов и непрерывность самой жизни.
Различают два основных вида размножения: бесполое и половое.
При бесполом размножении в воспроизведении себе подобного участвует только одна родительская особь, поэтому генотипы дочерних организмов идентичны родительскому. Оно позволяет быстро увеличивать число особей. Бесполое размножение может осуществляться вегетативными органами и спорообразованием.
Вегетативное размножение осуществляется частями тела. У одноклеточных (бактерии и протисты) – это деление клеток на две или множество (шизогония) частей. У многоклеточных возможно развитие нового организма при делении нити (водоросли), мицелия (грибы), слоевища (лишайники). Одним из способов вегетативного размножения является почкование (дрожжи, гидра).
У цветковых растений новые особи могут образовываться из частей вегетативных органов: стебля (ива, смородина) и его видоизменений – клубней (картофель), луковиц (лук, тюльпан), корневищ (пырей, ландыш), усов (земляника), листьев (фиалка, бегония), корней (вишня) и др.
Вегетативное размножение у животных вследствие высокой специализации клеток наблюдается реже и происходит путем почкования – новая особь образуется в виде выроста на теле родительской особи, а затем отделяется от нее (Гидра) или фрагментации – деления исходной особи на несколько частей (молочная планария, кольчатые черви).
Спорообразование – это вид бесполого размножения, характерный преимущественно для растений (мхи, хвощи, папоротники), при котором на материнском организме образуются специализированные клетки – споры, прорастающие в новые особи. У протистов спорогония с образованием спорозоитов происходит у представителей класса споровиков (малярийный плазмодий).
Половое размножение и половые клетки
При половом размножении происходит объединение генетической информации двух родительских организмов в одной особи, что обусловливает значительную комбинативную изменчивость.
В основе полового размножения лежит половой процесс, т.е. обмен генетической информацией между особями одного вида (конъюгация) или объединение ее (копуляция).
Исторически сначала появился половой процесс, который в процессе эволюции объединился с размножением.
Типичный половой процесс (конъюгация) протекает у инфузорий и бактерий.
Две особи инфузорий сближаются, между ними образуется цитоплазматический мостик, и после сложного преобразования микронуклеусов происходит обмен мигрирующими ядрами, содержащими генетическую информацию.
В дальнейшем инфузории расходятся и начинают размножаться бесполым путем (поперечным делением). Таким образом, при конъюгации две особи обмениваются генетической информацией, но увеличения их числа не происходит.
При копуляции (у протистов) наблюдается объединение генетической информации двух особей (слияние половых клеток, в которые преобразуются на определенном этапе развития особи). В дальнейшем происходит увеличение количества особей за счет бесполого размножения.
При половом размножении (у многоклеточных) происходит образование специализированных половых клеток (гамет) и последующее их слияние, т.е. половой процесс и половое размножение совмещаются. В некоторых случаях возможно развитие организма из яйцеклетки без оплодотворения – партеногенез (у пчел, скальных ящериц).
При слиянии половых клеток образуется зигота, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь продуцирует гаметы, которые дают начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений.
Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Формирование сперматозоидов (сперматогенез) происходит в мужских половых железах – семенниках, яйцеклеток (овогенез) – в женских половых железах – яичниках.
Образование сперматозоидов начинается в период полового созревания организма с интенсивного митотического деления первичных половых клеток – сперматогоний, содержащих диплойдный набор хромосом. Далее сперматогонии вступают в стадию роста (незначительно увеличиваются их размеры) и превращаются в сперматоциты 1 порядка (2n2хр).
Затем наступает стадия созревания – мейотическое деление. В результате первого деления образуются два сперматоцита 2 порядка (1n2хр), а в результате второго – 4 сперматиды. Сперматиды – это гаплоидные клетки, каждая хромосома которых содержит одну хроматиду (1n1хр).
Сперматиды в стадии формирования преобразуются в зрелые половые клетки – сперматозоиды.
Сперматозоиды меньше яйцеклеток и подвижны. В типичном случае сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. В головке находится ядро с гаплоидным набором хромосом (1n1хр) и небольшое количество цитоплазмы с комплексом Гольджи. В цитоплазме шейки сосредоточены центросома и митохондрии, вырабатывающие энергию для движения сперматозоида.
Овогенез протекает, сходно со сперматогенезом, однако имеет и определенные особенности. При овогенезе менее интенсивно и менее продолжительно идет размножение первичных половых клеток, так как яйцеклеток образуется значительно меньше, чем сперматозоидов.
При овогенезе лучше выражена стадия роста (накопление желтка), вследствие чего величина яйцеклеток значительно превышает размеры сперматозоидов. В стадии созревания (мейоз) при овогенезе в отличие от сперматогенеза из одной исходной клетки (овоцита 1 порядка) образуется одна яйцеклетка и три направительных (редукционных) тельца.
Последние содержат ядро и небольшое количество цитоплазмы. Они «забирают» на себя излишки генетической информации и в дальнейшем погибают. Стадия формирования при овогенезе не выражена.
Яйцеклетка обычно крупная, округлая и неподвижная, имеет большое количество цитоплазмы с органоидами и ядро. В цитоплазме содержатся питательные вещества в виде желтка, необходимые для развития зародыша.
У млекопитающих и человека яйцеклетки содержат мало желтка, так как развитие зародыша идет в матке за счет питательных веществ материнского организма.
У рыб, земноводных, пресмыкающихся и птиц развитие зародыша происходит во внешней среде, и их яйцеклетки содержат относительно большое количество желтка.
Оплодотворение и развитие зародыша у животных
Процесс, обеспечивающий встречу сперматозоидов и яйцеклеток, называется осеменением. У большинства первичноводных животных (рыб и земноводных) осеменение наружное. Для наземных животных (пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) характерно внутреннее осеменение, при котором самцы с помощью копулятивных органов вводят сперматозоиды в половые пути самки.
После осеменения происходит оплодотворение, т.е. слияние мужской и женской гамет с образованием диплоидной зиготы: 1n1хр+1n1хр –> 2n1хр.
Индивидуальное развитие (онтогенез) – это совокупность процессов развития организма с момента образования зиготы и до смерти. Онтогенез подразделяют на периоды: эмбриональный (с момента оплодотворения яйцеклетки и до рождения или выхода из яйцевых оболочек) и постэмбриональный (от рождения или выхода из яйцевых оболочек и до смерти).
Эмбриональное развитие начинается с дробления зиготы, которое происходит путем митоза. Деление бластомеров называется дроблением, так как размеры бластомеров прогрессивно уменьшаются. Яйцеклетки у всех животных в большей или меньшей степени обладают полярностью.
На одном полюсе (анимальном) желтка мало, а на другом (вегетативном) – много. Тип дробления яйца зависит от количества желтка и характера его распределения. Различают полное дробление, когда дробится вся яйцеклетка, и неполное, когда дробится только ее часть.
Полному дроблению подвергаются зиготы ланцетника и млекопитающих, так как они содержат мало желтка и он распределен относительно равномерно. Полное, но неравномерное дробление идет у яиц с умеренным содержанием желтка (лягушка).
В яйцах пресмыкающихся и птиц на вегетативном полюсе содержится очень, много желтка, который препятствует дроблению, поэтому идет неполное дробление – дробится только диск цитоплазмы с ядром.
Образующиеся в результате дробления клетки называются бластомерами. При полном дроблении у ланцетника на стадии 32-ух бластомеров зародыш имеет вид ягоды малины и называется морулой.
Примерно на стадии 64-ех бластомеров в нем образуется полость, а бластомеры располагаются вокруг нее в один слой.
Эта стадия называется бластулой (однослойный зародыш), стенка ее – бластодермой, а находящаяся внутри полость – бластоцелем (первичная полость тела).
Далее происходит гаструляция – образование двухслойного зародыша. Гаструла имеет два слоя клеток: наружный – эктодерму и внутренний – энтодерму. Ее полость называется гастроцелем (первичная кишка), а вход в гастроцель получил название бластопора, или первичного рта.
У взрослых червей, моллюсков и членистоногих бластопор выполняет функции рта. Их называют первичноротые. В процессе развития иглокожих и хордовых, бластопор превращается в анальное отверстие, а рот образуется на противоположном конце тела. Их называют вторичноротыми.
У всех типов животных (кроме кишечнополостных) между экто- и энтодермой образуется третий зародышевый листок – мезодерма. Зародышевые листки – это отдельные пласты клеток, из которых в дальнейшем развиваются все ткани (гистогенез) и системы органов (органогенез).
Далее у зародышей хордовых формируется комплекс осевых органов. Эктодерма на спинной стороне зародыша прогибается, образуя продольный желобок, края которого смыкаются, формируя нервную трубку, которая погружается под эктодерму. Из клеток эктодермы образуются также кожный эпителий и органы чувств.
Спинная часть энтодермы, расположенная под нервной трубкой, постепенно обособляется и формирует эластичный тяж – хорду. Из остальной части энтодермы образуются эпителий кишечной трубки, пищеварительные железы, органы дыхания. Из мезодермы развиваются все виды соединительной ткани (кости, хрящи, сухожилия, подкожная клетчатка и др.
), мышцы, кровеносная, выделительная и половая системы.
Постэмбриональное развитие
Схема эмбрионального развития ланцетника: 1 — дробление зиготы; 2 — бластула; 3 — двухслойная гаструла; 4 — формирование осевых органов: А — нервная трубка; Б — хорда; В — кишечная трубка; Г — мезодерма.
Постэмбриональное развитие может быть прямым и непрямым (с метаморфозом).
При прямом развитии (неличиночном, внутриутробном) появившийся на свет организм похож на взрослую особь, но отличается от нее малыми размерами и недоразвитием некоторых систем органов (например, половой).
Постэмбриональное развитие в этом случае сводится в основном к росту и половому созреванию.
Такой тип развития наблюдается у животных, яйцеклетки которых содержат большое количество желтка (пресмыкающиеся, птицы), или при внутриутробном развитии (млекопитающие).
Непрямое развитие характерно для организмов, яйцеклетки которых содержат относительно малое количество желтка (плоские и кольчатые черви, моллюски, членистоногие). Оно подразделяется на развитие с неполным и полным метаморфозом.
При неполном метаморфозе из яйцевых оболочек выходит личинка, морфологически и физиологически отличающаяся от взрослого животного. Личинка питается, растет, органы ее разрушаются и формируются органы взрослого животного. При полном метаморфозе из яйца выходит личинка, которая превращается в куколку.
Куколка неподвижна, самостоятельно не питается, а под ее покровом происходит перестройка всех органов и тканей, заканчивающаяся выходом взрослой особи.
В процессе постэмбрионального развития постепенно наступают половое созревание и размножение особей, а затем старение и смерть. Старение характеризуется многими морфологическими и физиологическими изменениями, приводящими к снижению уровня обменных процессов и устойчивости организма к воздействиям факторов внешней среды. Смерть завершает индивидуальное развитие.
1. Биология для абитуриентов. Авторы: Давыдов В.В. , Бутвиловский В.Э. , Рачковская И. В. , Заяц Р.Г.
РАЗМНОЖЕНИЕ, РОСТ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Размножение — это свойство организмов производить потомство или способность организмов к самовоспроизведению. Являясь важнейшим свойством живого, размножение обеспечивает непрерывность жизни, продолжение видов
Процесс размножения исключительно сложен и связан не только с передачей генетической информации от родителей к потомству, но и с анатомическими и физиологическими свойствами организмов, с их поведением, гормональным контролем. Размножение организмов сопровождается процессами их роста и развития.
Для живых существ характерно чрезвычайное разнообразие в способах размножения. Тем не менее различают два основных способа размножения — бесполое и половое (рис. 77). Бесполое размножение, или апомиксис (от греч. аро — без, mixis — смешение), представляет собой процесс, в котором участвует лишь один родитель (клетка или многоклеточный организм).
Напротив, в 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 в эмбрион. Следовательно, при половом размножении имеет место смешение наследственных факторов, т. е. процесс, называемый амфимикси-сом (от греч.
amphi — с обеих сторон, mixis — смешение).
Бесполое размножение
Бесполое размножение характерно для организмов многих видов как растений, так и животных. Оно встречается у вирусов, бактерий, водорослей, грибов, сосудистых растений, простейших, губок, кишечнополостных, мшанок и оболочников.
Наиболее простая форма бесполого размножения характерна для вирусов. Их репродуктивный процесс связан с молекулами нуклеиновых кислот, со способностью этих молекул к самоудвоению и основан на специфичности относительно слабых водородных связей между нуклеотидами.
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 сине-зеленым 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 путем множественного деления (шизогонии) заключается в делении ядра с последующим разделением цитоплазмы на части. В результате такого деления из одной клетки образуется несколько дочерних организмов.
Примером множественного деления является размножение малярийного плазмодия (Р. vivax) в эритроцитах человека. В этом случае у плазмодиев происходит повторяющееся много раз деление ядра без цитокинеза, после чего следует и цитокинез.
В результате этого один плазмодий дает начало 12-24 дочерним организмам.
У многоклеточных растительных организмов вегетативное размножение путем деления осуществляется черенками, луковицами, листьями, корневищами. Но это по существу искусственное размножение, используемое в сельскохозяйственной практике.
Размножение высших растений в искусственных условиях возможно и из одной клетки. Организмы, развивающиеся из одной клетки, обладают всеми свойствами исходного многоклеточного организма. Это размножение получило название клонального микроразмножения.
В качестве одной из форм вегетативного размножения могут служить прививки, или трансплантации, многих культурных растений, заключающиеся в пересадке почки или части побега от одного растения к другому.
Конечно, это тоже способ размножения, который в природе не встречается, но в сельском хозяйстве используется очень широко.
У многоклеточных животных вегетативное размножение происходит путем фрагментации их тела на части, после чего каждая часть развивается в новое животное.
Такое размножение характерно для губок, кишечнополостных (гидр), немертин, плоских червей, иглокожих (морских звезд) и некоторых других организмов.
Близкой формой к вегетативному размножений животных фрагментацией является полиэмбриония животных, заключающаяся в том, что на определенной стадии развития эмбрион разделяется на несколько частей, каждая из которых развивается в самостоятельный организм.
Полиэмбриония встречается у броненосцев. Однако последние размножаются половым путем. Поэтому полиэмбриония является скорее своеобразной стадией в половом размножении, а потомство, возникающее в результате полиэмбрионии, представлено монозиготными близнецами.
Почкование заключается в том, что на материнской клетке образуется бугорок (вырост) с ядром, который затем отделяется и становится самостоятельным организмом. Почкование встречается как у одноклеточных растений, например, у дрожжей, так и у одноклеточных животных, например, инфузорий отдельных видов.
Размножение спорообразованием связано с образованием специализированных клеток — спор, которые содержат ядро, цитоплазму, покрыты плотной оболочкой и способны к длительному существованию в 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.
Среди животных размножение снорообразованием отмечается у споровиков, в частности, у малярийного плазмодия.
У организмов многих видов бесполое размножение может чередоваться с половым размножением (см. § 31).
Размножение и индивидуальное развитие организма
Одно из главных отличий живой материи от неживой природы – это способность к воспроизводству себя. Ведь любой живой организм рано или поздно отмирает. Если бы не было способности к воспроизводству, жизнь прекратила бы свое существование, как форма материи.
Определение 1
Размножение – это свойство живых организмов к воспроизводству себе подобных.
К размножению способны все живые организмы – от вирусов и бактерий до человека. Само существование любого вида живых организмов, передача качественных признаков из поколения в поколение невозможно без размножения.
На уровне молекул примером размножения может послужить уникальная способность молекулы ДНК к редупликации. В клетках с помощью деления способны размножаться митохондрии и хлоропласты.
Но основу процесса размножения на организменном уровне составляет процесс размножения клеток. Рассмотрим его детальнее.
Деление клеток как основа размножения
Клетки живых организмов размножаются с помощью деления. Существует несколько вариантов механизма этого процесса.
Весь период времени от начала одного деления клетки до следующего называется клеточным циклом.
Некоторые простейшие организмы размножаются прямым делением клеток. Клетка удлиняется, ее содержимое расходится к разным полюсам, ядро вытягивается и разделяется, формируется мембрана между дочерними клетками.
Основным способом деления клеток эукариот является митоз. Состоит митоз из четырех последовательных фаз:
- профазы,
- метафазы,
- анафазы,
- телофазы.
Период между делениями клетки называется интерфазой. Сам процесс митоза у разных организмов может длиться от нескольких минут до нескольких часов.
Начинается процесс митоза с уплотнения хроматина в профазе. Нити хроматина сокращаются, спирализируются, образуя хромосомы. Ядерная оболочка исчезает (точнее – распадается на фрагменты). Хромосомы попадают в толщу цитоплазмы. В это время в клетке начинает формироваться веретено деления. Его нити протягиваются между центромерами и хромосомами.
Во время метафазы хромосомы располагаются в центральной части клетки, в одной плоскости. Затем хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга.
В анафазе хромосомы расходятся к разным полюсам клетки. Так как в каждой хромосоме находится только одна нитка хроматиды, то происходит одинаковое, равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками.
С наступлением телофазы происходит деспирализация хромосом (они перестают быть видимыми в световой микроскоп). В дочерних клетках исчезает веретено деления и формируется ядерная оболочка. Митоз завершается образованием двух дочерних клеток с одинаковым набором хромосом.
Определение 2
Мейоз – это особый способ деления клеток эукариотических организмов, в результате которого происходит уменьшение хромосомного набора в два раза.
Во время мейоза происходит два последовательных деления, между которыми практически отсутствует интерфаза. Каждое из этих делений имеет, как и митоз четыре фазы.
В профазе первого деления происходит конъюгация хромосом. В это время может происходить кроссинговер. Через некоторое время хромосомы начинают расходиться. Каждая хромосома при этом состоит из двух нитей хроматид.
Гомологические хромосомы располагаются не в одной плоскости (как при митозе), а одна над другой. С помощью веретена деления гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам клетки.
Телофаза $І$ завершается формированием двух дочерних клеток с половинным набором хромосом по сравнению с материнской клеткой.
Так как интерфаза между двумя последовательными делениями в мейозе практически отсутствует, то после окончания телофазы $І$ начинается новое деление – профаза $ІІ$. Механизм деления напоминает предыдущий процесс, но в анафазе$ ІІ$ к полюсам клетки расходятся уже нити хроматид.
В ходе мейоза из одной материнской клетки образуется четыре дочерних клетки с вдвое меньшим числом хромосом, чем у материнской клетки. При мейозе происходит обмен наследственной информацией, комбинация генов в хромосомах.
Понятия филогенеза и онтогенеза
Определение 3
Весь путь развития живой природы от момента зарождения жизни и до настоящего времени называется филогенезом.
Определение 4
Период от слияния двух половых клеток и образования зиготы до момента смерти организма называется индивидуальным развитием (онтогенезом).
Онтогенез делится на зародышевое развитие (эмбриогенез) и постэмбриональное развитие. Эмбриогенез длится с момента оплодотворения яйцеклетки до момента рождения организма. А постэмбриональное развитие охватывает период от рождения организма до его смерти.
В постэмбриональном развитии человека выделяют такие этапы, как:
- детство,
- юность,
- зрелость,
- старость.
Индивидуальное развитие организмов. Биогенетический закон
Биогенетический закон.
Вопрос 1. Где происходит развитие зародыша человека?
Развитие зародыша человека происходит в матке женщины.
Вопрос 2. Как называется личинка бабочки? лягушки?
Гусеница — это личинка бабочки. Личинка лягушки — это головастик.
Вопрос 3. Приведите примеры животных, которые проводят большую часть жизни в личиночном состоянии.
Майский жук, цикада, жук — олень, подёнки, стрекоза (личинка стрекозы — нимфа, или наяда, превращается в стрекозу от 1 года до 3 лет, взрослая особь живет около 10 месяцев) (насекомые); аксолотль (земноводное).
Вопрос 4. У кого из млекопитающих плацента не образуется?
У яйцекладущих (ехидна и утконос). У сумчатых (Низшие звери) животных уже есть плацента, но она зачаточная и быстро рассасывается.
Вопрос 5. На какой стадии развития зародыша закладываются внутренние органы?
На стадии нейрулы у хордовых начинается формирование органов и тканей.
Вопрос 6. Какой процесс называют онтогенезом? Какие выделяют периоды онтогенеза?
- Онтогенез — индивидуальное развитие организма, совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом, от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до конца жизни.
- У многоклеточных организмов, размножающихся половым путём, и прежде всего у животных, в составе онтогенеза принято различать два периода (фазы):
- 1) эмбриональный — начинается с момента возникновения зиготы и длится до рождения или выхода из яйцевых оболочек;
- 2) постэмбриональный — начинается с выхода из яйцевых оболочек или рождения и продолжается до конца жизни особи.
У живородящих животных и человека эти периоды чаще всего называют иначе, выделяя пренатальный (до рождения) и постнатальный (после рождения) онтогенез. У семенных растений к эмбриональному периоду относят процессы формирования и развития зародыша, происходящие в семени.
Вопрос 7. Чем обычное деление клеток отличается от дробления?
1. Дробление характерно лишь для царства Животных. Процесс деления можно наблюдать у представителей всех царств живых организмов, существующих на Земле.
2. В результате дробления клетки не растут, а поэтому с каждым следующим делением становятся всё более мелкими, при этом увеличивается только их количество, а зародыш в целом не растет. Получающиеся при дроблении клетки мало дифференцированы и сравнительно однородны.
3. Процесс дробления запускается сразу после оплодотворения.
4. Дробление клеток проходит только на ранних стадиях эмбриогенеза. А деление клеток проходит на всех периодах человеческой жизни.
5. Дробление связано только с половым размножением. Деление — часть полового или собственно бесполое размножение.
Вопрос 8. Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), показывающую эмбриональное развитие организма.
Зигота → дробление → бластула → гаструла → ранняя нейрула→ нейрула → зародыш.
Вопрос 9. В XX в. многие учёные, критикуя биогенетический закон в формулировке Геккеля, говорили о том, что «в нём перепутались причина и следствие». Почему они так считали?
Да, в каком — то смысле в биогенетическом законе перепутаны причины и следствия. Филогенез есть последовательность онтогенезов, следовательно, изменения взрослых форм в ходе филогенеза могут основываться только на изменениях онтогенеза.
Вопрос 10. Какой биологический смысл в рождении близнецов?
Возможно, это позволяет быстро увеличить численность организмов, менее энергозатратно.
Загрузка...
