Половое размножение осуществляется при участии двух родительских особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются специализированные клетки - гаметы . Процесс формирования гамет называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы - клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и женской гамет называется оплодотворением . Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.
Формы полового размножения у одноклеточных и многоклеточных организмов (конъюгация,
копуляция).
В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения : изогамию, гетерогамию и овогамию.
Изогамия (1) - форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.
Гетерогамия (2) - форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские - крупнее мужских и менее подвижны.
Овогамия (3) - форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками , мужские гаметы, если имеют жгутики, - сперматозоидами , если не имеют, - спермиями .
Овогамия характерна для большинства видов животных и растений. Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли). Кроме вышеперечисленных, у некоторых водорослей и грибов имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются: хологамия и конъюгация. При хологамии происходит слияние друг с другом одноклеточных гаплоидных организмов, которые в данном случае выступают в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота затем делится мейозом с образованием четырех гаплоидных организмов. При конъюгации (4) происходит слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после периода покоя также делится мейозом.
У эукариот половой процесс связан с образованием половых клеток — ГАМЕТ . Мужскими гаметами являются сперматозоиды, женскими — яйцеклетки. Новый организм возникает в результате оплодотворения, СЛИЯНИЯ ЯДЕР ЯЙЦЕКЛЕТКИ И СПЕРМАТОЗОИДА . Образуется ЗИГОТА .
Очевидно, что гаметы должны иметь в два раза меньшее число хромосом, чем соматические клетки, так как в противном случае число хромосом в каждом последующем поколении должно было бы удваиваться. Этого не происходит благодаря особому типу клеточного деления МЕЙОЗУ .
Биологическое значение полового размножения.
При половом размножении в популяции создается более высокая генетическая изменчивость. В результате целого ряда процессов, гены, носителями которых изначально были родители, оказываются в новой комбинации в потомках. Именно благодаря рекомбинации внутри помета обнаруживаются многочисленные генетические различия, что повышает адаптационный потенциал популяции и вида в целом.
Министерство общего и профессионального
образования Свердловской области
ГБОУ СПО СО
«ЕКАТЕРИНБУРГСКИЙ
КОЛЛЕДЖ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА»
Реферат
По дисциплине: Биология
Тема: «Половое размножение
и его биологическое значение
Специальность 270802 «строительство и эксплуатация городских зданий и сооружений»
Выполнил
Урванов Н.Н
Студент гр. ПГС-11
Проверила Сосновских
О.М
Содержание
2
Введение
3
1. Типы размножения
4
1.1 Бесполое размножение
5
1.2 Половое размножение
7
2. Индивидуальное развитие
организмов
11
2.1 Эмбриональный период
развития
12
2.2 Постэмбриональный период
развития
15
2.3 Общие закономерности
развития. Биогенетический закон
17
3. Биологическое значение
полового размножения
19
Заключение
21
Список литературы
22
Приложения
23
Введение
Способность размножаться,
т.е. производить новое поколение особей
того же вида, - одна из основных особенностей
живых организмов. В процессе размножения
происходит передача генетического материала
от родительского поколения следующему
поколению, что обеспечивает воспроизведение
признаков не только данного вида, но конкретных
родительских особей. Для вида смысл размножения
состоит в замещении тех его представителей,
которые гибнут, что обеспечивает непрерывность
существования вида; кроме того, при подходящих
условиях размножение позволяет увеличить
общую численность вида.
Каждая новая особь, прежде
чем достигнуть стадии, на которой
она будет способна к размножению,
должна пройти ряд стадий роста и
развития. Некоторые особи погибают,
не достигнув репродуктивной стадии
(или половозрелости) в результате
уничтожения хищниками, болезней и
разного рода случайных событий;
поэтому вид может сохраниться
лишь при условии, что каждое поколение
будет производить больше потомков,
чем было родительских особей, принимавших
участие в размножении. Численность
популяций колеблется в зависимости
от баланса между размножением и
вымиранием особей. Существует ряд
различных стратегий размножения,
каждая из которых имеет определенные
преимущества и недостатки; все они
будут описаны в этом реферате.
Типы размножения
Известны различные
формы размножения, но все они могут быть
объединены в два типа: половое и бесполое.
Половым размножением называют
смену поколений и развитие организмов
из специализированных – половых
– клеток, образуются в половых
железах. При этом новый организм
развивается в результате слияния
двух половых клеток, образованных
разными родителями. Однако у беспозвоночных
животных нередко сперматозоиды
и яйцеклетки формируются в теле
одного организма. Такое явление
- обоеполость - называют гермафродитизмом.
Цветковые растения также бывают
обоеполыми. У большинства видов
покрытосеменных (цветковых) растений
обоеполый цветок включает и тычинки,
образующие мужские половые клетки
- спермин, и пестики, содержащие
яйцеклетки. Примерно у четвертой
части видов мужскиe (тычиночные)
и женские (пестичные) цветки развиваются
независимо, т.е. у них цветки однополые.
Примером может служить конопля.
У некоторых растений - кукурузы,
березы - и мужские и женские
цветки возникают на одной особи.
У некоторых видов животных
и растений наблюдается развитие
неоплодотворенной яйцеклетки. Такое
размножение называют девственным или
партеногенетическим.
Бесполое размножение
характеризуется тем, что новая
особь развивается из неполовых,
соматических (телесных) клеток.
Бесполое размножение
При бесполом
размножении новый организм может возникнуть
из одной клетки или из нескольких неполовых
(соматических) клеток материнской особи.
В бесполом размножении участвует только
одна родительская особь. Поскольку клетки,
дающие начало дочерним организмам, возникают
в результате митоза, то все потомки окажутся
сходными по наследственным признакам
с материнской особью.
Рис. 1. Размножение эвглены зеленой
Многие простейшие (амебы,
эвглена зеленая и др.), одноклеточные
водоросли (хламидомонада) размножаются
путем митотического деления
клетки (рис. 1). Другим одноклеточным
- некоторым низшим грибам, водорослям
(хлорелла), животным, например возбудителю
малярии - малярийному плазмодию,
свойственно спорообразование. При
этом клетка распадается на большое
число особей, равное количеству ядер,
заранее образованных в родительской
клетке в результате многократного
деления ее ядра. Многоклеточные организмы
также способны к спорообразованию:
это мхи, высшие грибы, многоклеточные
водоросли, папоротникообразные и
некоторые другие.
Как у одноклеточных, так
и у многоклеточных организмов способом
бесполого размножения служит также
почкование. Например, у дрожжевых
грибов и некоторых инфузорий (сосущие
инфузории) при почковании на материнской
клетке первоначально образуется небольшой
бугорок, содержащий ядро, - почка.
Она растет, достигает размеров,
близких к размерам материнского
организма, и затем отделяется, переходя
к самостоятельному существованию.
У многоклеточных (пресноводная гидра)
почка состоит из группы клеток обоих
слоев стенки тела. Почка растет,
удлиняется, на переднем ее конце появляется
ротовое отверстие, окруженное щупальцами.
Почкование завершается образованием
маленькой гидры, которая затем отделяется
от материнского организма.
У многоклеточных животных
бесполое размножение осуществляется
таким же путем (медузы, кольчатые
черви, плоские черви, иглокожие). Из
каждой такой части развивается
полноценная особь.
У растений широко распространено
вегетативное размножение, т.е. частями
тела - черенками, усами, клубнями.
Так, картофель размножается видоизмененными
подземными частями стебля - клубнями.
У жасмина, ивы легко укореняются
побеги - черенки. С помощью черенков
размножают виноград, смородину, крыжовник.
Длинные ползучие стебли земляники
- усы - образуют почки, которые,
укореняясь, дают начало новому растению.
Немногие растения, например бегония,
могут размножаться листовыми черенками
(листовая пластинка и черешок). На
нижней стороне листа, в местах разветвления
крупных жилок, возникают корни,
на верхней – почки, а затем
побеги.
Для вегетативного размножения
используют также корень. В садоводстве
с помощью черенков из боковых
корней размножают малину, вишню, сливу,
розу. С помощью корневых клубней
размножаются георгины. Видоизменение
подземной части стебля - корневище
- также образует новые растения.
Например, осот с помощью корневища
может дать более тысячи новых
особей на 1 м2 почвы.
Половое размножение
Половое
размножение имеет очень большие эволюционные
преимущества по сравнению с бесполым.
Это обусловлено тем, что генотип потомков
возникает путем объединения генов, принадлежащих
обоим родителям. В результате повышаются
возможности организмов в приспособлении
к условиям окружающей среды. Так как новые
комбинации осуществляются в каждом поколении,
то приспособленными к новым условиям
существования может оказаться гораздо
большее количество особей, чем при бесполом
размножении. Появление новых комбинаций
генов обеспечивает более успешное и быстрое
приспособление вида к меняющимся условиям
обитания.
Таким образом, сущность полового
размножения заключается в объединении
в наследственном материале потомка
генетической информации из двух разных
источников - родителей.
В половых железах развиваются
половые клетки: мужские - сперматозоиды,
женские - яйцеклетки (или яйца).
В первом случае их развитие называют
сперматогенезом, во втором - овогенезом
(от лат. ово - яйцо).
В процессе образования половых
клеток выделяют ряд стадий. Первая
стадия - период размножения, в котором
первичные половые клетки делятся
путем митоза, в результате чего
увеличивается их количество.
Вторая стадия - период
роста. У незрелых мужских гамет
он выражен не резко. Их размеры увеличиваются
незначительно. Напротив, будущие яйцеклетки
- овоциты - увеличиваются
в размерах иногда в сотни, а чаще
в тысячи и даже миллионы раз. Рост
овоцитов осуществляется за счет веществ,
образуемых другими клетками организма.
Так, у рыб, амфибий и в большей
степени у рептилий и птиц основную
массу яйца составляет желток. Он синтезируется
в печени, в особой растворимой
форме переносится кровью в яичник,
проникает в растущие овоциты
и откладывается там в виде
желточных пластинок. Кроме того,
в самой будущей половой клетке
синтезируются многочисленные белки
и большое количество разнообразных
РНК: транспортных, рибосомных и информационных.
Желток - совокупность питательных
веществ (жиров, белков, углеводов, витаминов
и др.), необходимых для питания
развивающегося зародыша, а РНК обеспечивает
синтез белков на ранней стадии развития,
когда собственная бедственная
информация еще не используется.
Следующая стадия - период
созревания, или мейоз, - представлена
на рисунке 2. Клетки, вступающие в период
созревания, содержит диплоидный набор
хромосом и уже удвоенное количество
ДНК.
Рис. 2. Созревание половых клеток (мейоз)
Сущность мейоза состоит
в том, что каждая половая клетка
получает одинарный, гаплоидный, набор
хромосом. Однако вместе с тем мейоз
- это стадия, во время которой
создаются новые комбинации генов
путем сочетания разных материнских
и отцовских хромосом, рекомбинирование
наследственных задатков возникает, кроме
того в результате кроссинговера
- обмена участками между гомологичными
хромосомами в процессе мейоза.
Мейоз включает два последовательных
деления. Как и в митозе, в каждом
мейотическом делении выделяют четыре
стадии: профазу, метафазу, анафазу
и телофазу.
Первое (I) мейотическое деление.
Профаза I начинается спирализацией
хромосом. Как вы помните, каждая хромосома
состоит из двух хроматид, соединенных
в области центромеры. Затем гомологические
хромосомы сближаются, каждая точка
каждой хроматиды одной хромосомы
совмещается с соответствующей
точкой хроматиды другой, гомологичной
хромосомы. Этот процесс точного
и тесного сближения гомологичных
хромосом в мейозе называют конъюгацией.
В дальнейшем между такими хромосомами
может произойти кроссинговер -
обмен одинаковыми, или гомологичными,
т. е. содержащими одни и те же гены,
участками. К концу профазы между
гомологичными хромосомами возникают
силы отталкивания. Вначале они проявляются
в области центромер, а затем
в других участках.
В метафазе I спирализация хромосом
максимальна. Конъюгированные хромосомы
располагаются по экватору, причем
центромеры гомологичных хромосом обращены
к разным полюсам клетки. К ним
прикрепляются нити веретена деления.
В анафазе I плечи гомологичных
хромосом окончательно разделяются, и
хромосомы расходятся к различным
полюсам. Следовательно, из каждой пары
гомологичных хромосом в дочернюю клетку
попадает только одна. Число хромосом
уменьшается в два раза, хромосомный
набор становится гаплоидным. Однако
каждая хромосома состоит из двух
хроматид, т. е. по-прежнему содержит удвоенное
количество ДНК.
В телофазе I на непродолжительное
время образуется ядерная оболочка.
Во время интерфазы между первым
и вторым делениями мейоза редупликации
ДНК не происходит. Клетки, образовавшиеся
в результате первого деления
созревания, различаются по составу
отцовских и материнских хромосом
и, следовательно, по набору генов.
Например, все клетки человека,
в том числе первичные половые
клетки, содержат 46 хромосом. Из них 23 получены
от отца и 23 - от матери. При образовании
половых клеток после первого
мейотического деления в сперматоциты
и овоциты также попадает по 23
хромосомы. Однако вследствие случайности
расхождения отцовских и материнских
хромосом в анафазе I образующиеся клетки
получают самые разнообразные комбинации
родительских хромосом. Например, в
одной из них может оказаться
3 отцовских и 20 материнских хромосом,
в другой - 10 отцовских и 13 материнских,
в третьей - 20 отцовских и 3 материнских
и т. д. Число возможных комбинаций
очень велико. Если учесть еще обмен
гомологичными участками хромосом
в профазе первого деления
мейоза, то вполне очевидно, что каждая
образующаяся половая клетка генетически
уникальна, так как несет свой
неповторимый набор генов.
Следовательно, мейоз -
основа комбинативной генотипической
изменчивости.
Второе (II) мейотическое деление.
Второе деление мейоза в общем
протекает так же, как обычное
митотическое деление, с той лишь
разницей, что делящаяся клетка гаплоидна.
В анафазе II центромеры, соединяющие сестринские
хроматиды в каждой хромосоме, делятся,
и хроматиды, как и в митозе, с этого момента
становятся самостоятельными хромосомами.
С завершением телофазы II заканчивается
и весь процесс мейоза: из исходной первичной
половой клетки образовались четыре гаплоидные
клетки.
У особей мужского пола все
они преобразуются в гаметы -
сперматозоиды. У особей женского пола
вследствие неравномерного мейоза лишь
из одной клетки получается жизнеспособное
яйцо. Три другие дочерние клетки гораздо
мельче, они превращаются в так
называемые направительные, или редукционные,
тельца, вскоре погибающие. Образование
только одной яйцеклетки и гибель
трех генетически полноценных направительных
телец с биологической точки
зрения обусловлено необходимостью
сохранения в одной клетке всех запасных
питательных веществ, которые понадобятся
для развития будущего зародыша.
Период формирования состоит
в приобретении клетками определенной
формы и размеров, соответствующих
их функции.
Женские половые клетки в
процессе созревания покрываются оболочками
и готовы к оплодотворению непосредственно
после завершения мейоза. Во многих
случаях, например у пресмыкающихся,
птиц и млекопитающих, за счет деятельности
клеток, окружающих яйцеклетку, вокруг
нее возникает ряд дополнительных
оболочек. Их функция заключается
в защите яйцеклетки и развивающегося
зародыша от внешних неблагоприятных
воздействий. Сперматозоиды могут
иметь различные размеры и
форму.
Функция сперматозоидов состоит
в доставке в яйцеклетку генетической
информации и стимуляции ее развития.
Сформированный сперматозоид содержит
митохондрии, аппарат Гольджи, выделяющий
ферменты, растворяющие мембрану яйца
при оплодотворении, т. е. при слиянии
сперматозоида и яйцеклетки. Возникающая
при этом диплоидная клетка носит
название зиготы.
Индивидуальное развитие
организмов
Индивидуальным
развитием, или онтогенезом, называют
весь период жизни особи - с момента слияния
сперматозоида с яйцом и образования зиготы
до гибели организма. Онтогенез делится
на два периода: 1) эмбриональный - от образования
зиготы до рождения или выхода из яйцевых
оболочек; 2) постэмбриональный - от выхода
из яйцевых оболочек или рождения до смерти
организма.
Наука, изучающая закономерности
индивидуального развития организмов
на стадии зародыша, называется эмбриологией
(от греч. эмбрион - зародыш).
Эмбриональный период развития
У большинства многоклеточных животных,
независимо от сложности их организации,
стадии эмбрионального развития, которые
проходит зародыш, едины. В эмбриональном
периоде выделяют три основных этапа:
дробление, гаструляцию и первичный органогенез.
Дробление. Развитие организма
начинается со стадии одной клетки.
Оплодотворенное яйцо - это клетка
и одновременно уже организм на самой
ранней стадии его развития. В результате
многократных делений одноклеточный
организм превращается в многоклеточный.
Возникшее при оплодотворении путем
слияния сперматозоида и яйцеклетки
диплоидное ядро через несколько
минут начинает делиться, вместе с
ним делится и цитоплазма. Образующиеся
клетки с каждым делением уменьшаются
в размерах, поэтому процесс деления
носит название дробления. В период
дробления накапливается клеточный
материал для дальнейшего развития.
Завершается дробление образованием
многоклеточного зародыша - бластулы.
Бластула имеет полость, наполненную
жидкостью, так называемую первичную
полость тела.
В тех случаях, когда в
цитоплазме яйцеклетки желтка мало (как
у ланцетника) или относительно немного
(как у лягушки), дробление бывает
полным, т. е. яйцеклетка делится целиком.
Иначе протекает период дробления
у птиц. Свободная от желтка цитоплазма
составляет всего 1% от общего объема яйцеклетки
курицы; вся остальная цитоплазма
яйцеклетки, а следовательно и
зигота, заполнена массивом желтка.
Если присмотреться к куриному яйцу,
на одном из его полюсов непосредственно
на желтке можно увидеть маленькое
пятнышко - бластулу, или зародышевый
диск, образовавшийся в результате
дробления свободного от желтка участка
цитоплазмы, содержащего ядро. В
таких случаях дробление называют
неполным. Неполное дробление свойственно
и некоторым рыбам и рептилиям.
Во всех случаях - и
у ланцетника, и у амфибий, и
у птиц, а также у других животных
- общий объем клеток на стадии
бластулы не превышает объема зиготы.
Другими словами, митотическое деление
зиготы не сопровождается ростом образовавшихся
дочерних клеток до объема материнской,
и размеры их в результате ряда
последовательных делений прогрессивно
уменьшаются. Эта особенность митотического
деления клеток в ходе дробления
наблюдается при развитии оплодотворенных
яиц у всех животных.
Некоторые другие черты дробления
также свойственны различным
видам животных. Например, все клетки
в бластуле имеют диплоидный набор
хромосом, одинаковы по строению и
отличаются друг от друга главным
образом количеством содержащегося
в них желтка. Такие клетки, лишенные
признаков специализации для
выполнения определенных функций, называют
неспециализированными (или недифференцированными)
клетками. Другая особенность дробления
- чрезвычайно короткий митотический
цикл бластомеров по сравнению с
клетками взрослого организма. Во время
очень короткой интерфазы происходит
только удвоение ДНК.
Гаструляция. Бластула, как
правило, состоящая из большого числа
бластомеров (например, у ланцетника
из 3000 клеток), в процессе развития переходит
в новую стадию, которую называют
гаструлой (от греч. гастер - желудок).
Зародыш на этой стадии состоит из
отчетливо различимых пластов клеток
- так называемых зародышевых
листков: наружного, или эктодермы (от
греч. эктос - находящийся снаружи),
и внутреннего, или энтодермы (от
греч. энтос - находящийся внутри).
Совокупность процессов, приводящих к
образованию гаструлы, называют гаструляцией.
У ланцетника гаструляция
осуществляется путем впячивания одного
из полюсов бластулы внутрь, по направлению
к другому, у других животных -
либо путем расслоения стенки бластулы,
либо путем обрастания массивного вегетативного
полюса мелкими клетками анимального
полюса.
У многоклеточных животных,
кроме кишечнополостных, параллельно
с гаструляцией или, как у ланцетника,
вслед за ней возникает и третий
зародышевый листок - мезодерма
(от греч. мезос - находящийся
посередине), которая представляет
собой совокупность клеточных элементов,
расположенных между экто- и энтодермой
в первичной полости тела -
бластоцеле. С появлением мезодермы
зародыш становится трехслойным.
Таким образом, сущность процесса
гаструляции заключается перемещении
клеточных масс. Клетки зародыша практически
делятся и не растут. Однако на этой
стадии начинается использование генетической
информации клеток зародыша, появляются
первые признаки дифференцировки.
Дифференцировка, или дифференцирование,
- это процесс ее возникновения
и нарастания структурных и функциональных
различий между отдельными клетками
и частями зародыша. С морфологической
точки зрения дифференцирование
выражается в том, что образуются
несколько сотен типов клеток
специфического строения, отличающихся
друг от друга. Из неспециализированных
клеток бластулы постепенно возникают
клетки эпителия кожи, эпителия кишечника,
легких, появляются нервные, мышечные
клетки и т.д. С биохимической
точки зрения специализация клеток
заключается в способности синтезировать
определенные белки, свойственные только
данному типу клеток. Лимфоциты синтезируют
защитные белки - антитела, мышечные
клетки - сократительный белок миозин.
Каждый тип клеток образует «свои»,
свойственные только ему белки. Биохимическая
специализация клеток обеспечивается
избирательной - дифференциальной
активностью генов, т. е. в клетках
разных зародышевых листков -
зачатков определенных органов и
систем - начинают функционировать
разные группы генов.
У разных видов животных
одни и те же зародышевые листки
дают начало одним и тем же органам
и тканям. Это значит, что они
гомологичны. Так, из клеток наружного
зародышевого листка - эктодермы - у
членистоногих, хордовых, в том числе у
рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих,
формируются кожные покровы и их производные,
а также нервная система и органы чувств.
Гомология зародышевых листков подавляющего
большинства животных - одно из доказательств
единства животного мира.
Органогенез. После завершения
гаструляции у зародыша образуется
комплекс осевых органов: нервная трубка,
хорда, кишечная трубка. У ланцетника
осевые органы формируются следующим
образом: эктодерма на спинной стороне
зародыша прогибается по средней
линии, превращаясь в желобок, а
эктодерма, расположенная справа и
слева от него, начинает нарастать
на его края. Желобок - зачаток
нервной системы - погружается
под эктодерму, и края его смыкаются.
Образуется нервная трубка. Вся остальная
эктодерма - зачаток кожного
эпителия.
Спинная часть энтодермы,
располагающаяся непосредственно
под нервным зачатком, обособляется
от остальной энтодермы и сворачивается
в плотный тяж - хорду. Из оставшейся
части энтодермы развиваются
мезодерма и эпителий кишечника.
Дальнейшая дифференцировка клеток
зародыша приводит к возникновению
многочисленных производных зародышевых
листков - органов и тканей.
В процессе специализации клеток,
входящих в состав зародышевых листков,
из эктодермы образуются нервная
система, органы чувств, эпителий кожи,
эмаль зубов; из энтодермы - эпителий
кишки, пищеварительные железы -
печень и поджелудочная железа, эпителий
жабр и легких; из мезодермы -
мышечная ткань, соединительная ткань,
в том числе рыхлая соединительная
ткань, хрящевая и костная ткани,
кровь и лимфа, а также кровеносная
система, почки, половые железы.
Общие закономерности развития.
Биогенетический закон
Все многоклеточные
организмы развиваются из оплодотворенного
яйца. Развитие зародышей у животных, относящихся
к одному типу, во многом сходно. У всех
хордовых животных в эмбриональном периоде
закладывается осевой скелет - хорда,
возникает нервная трубка, в переднем
отделе глотки образуются жаберные щели.
План строения хордовых животных также
одинаков. На ранних стадиях развития
зародыши позвоночных очень похожи (рис.
3). Эти факты подтверждают справедливость
сформулированного К. Бэром закона зародышевого
сходства: «Эмбрионы обнаруживают, уже
начиная с самых ранних стадий, известное
общее сходство в пределах типа». Сходство
зародышей разных систематических групп
свидетельствует об общности их происхождения.
В дальнейшем в строении зародышей проявляются
признаки класса, рода, вида и, наконец,
признаки, характерные для данной особи.
Расхождение признаков зародышей в процессе
развития называется эмбриональной дивергенцией
и отражает эволюцию той или иной систематической
группы животных, историю развития данного
вида.
Рис. 3. Зародышевое сходство
у позвоночных: 1 – однопроходные
(ехидна), 2 – сумчатые (кенгуру), 3 –
парнокопытные (олень), 4 – хищные (кошка),
5 – приматы (мартышка), 6 – человек
Большое сходство зародышей
на ранних стадиях развития и по
явление различий на более поздних стадиях
имеют свое объяснение.
Организм подвержен изменчивости на протяжении
всего развития.
Мутационный процесс затрагивает гены,
обусловливающие особенности строения
и обмена веществ у самых молодых эмбрионов.
Но возникающие у них структуры (древние
признаки, свойственные далеким предкам)
играют весьма важную роль в процессах
дальнейшего развития. Как указывалось,
зачаток хорды индуцирует образование
нервной трубки, а его утрата приводит
к прекращению развития. Поэтому изменения
на ранних стадиях обычно приводят к недоразвитию
и гибели особи. Напротив, изменения на
поздних стадиях, затрагивая менее значительные
признаки, могут быть благоприятны для
организма и в таких случаях подхватываются
естественным отбором.
Появление в эмбриональном
периоде развития современных животных
признаков, свойственных их далеким
предкам, отражает эволюционные преобразования
в строении органов.
В своем развитии организм
проходит одноклеточную стадию (стадия
зиготы), что може
и т.д.................
Размножение - это воспроизведение организмом себе подобных организмов. Благодаря ему обеспечивается непрерывность жизни. Существует два способа образования новых организмов: бесполое и половое размножение. Бесполое, в котором принимает участие только один организм, осуществляется с помощью деления клетки пополам, спорообразования, почкования или вегетативно. Оно характерно в основном для примитивных организмов. При бесполом размножении новые организмы являются копией родительского. Половое размножение происходит с помощью половых клеток, называемых гаметами. В нем в основном принимают участие два организма, что способствует появлению новых особей, отличающихся от родительских. Многим животным свойственно чередование бесполого и полового размножения.
Виды полового размножения
Существуют такие виды полового размножения:
- двуполое;
- гермафродитное;
- партеногенез, или девственное размножение.
Раздельнополое размножение
Раздельнополое размножение характеризуется слиянием гаплоидных гамет, которое называют оплодотворением. При оплодотворении образуется диплоидная зигота, содержащая генетическую информацию обоих родителей. Для раздельнополого размножения характерно наличие полового процесса.
Типы полового процесса
Есть три типа полового процесса:
- Изогамия. Она характеризуется тем, что все гаметы подвижны и имеют одинаковые размеры.
- Анизогамия, или гетерогамия. Гаметы имеют различные размеры, существуют макрогаметы и микрогаметы. Но обе гаметы способны к движению.
- Оогамия. Для нее характерно наличие крупной неподвижной яйцеклетки и небольшого сперматозоида, способного к движению.
Гермафродитизм
Партеногенез
Некоторые организмы способны развиваться из неоплодотворенной клетки. Такое половое размножение называют партеногенезом. С его помощью размножаются муравьи, пчелы, осы, тли и некоторые растения. Разновидностью партеногенеза является педогенез. Оно характеризуется девственным размножением личинок. С помощью педогенеза размножаются некоторые двукрылые и жуки. Партеногенез обеспечивает быстрое увеличение численности популяции.
Размножение растений
Растения, как и животные, могут размножаться бесполым и половым путем. Отличие состоит в том, что половое размножение растений покрытосеменных происходит с помощью двойного оплодотворения. Что же это такое? При двойном оплодотворении, открытом Навашиным С.Г., в оплодотворении яйцеклетки принимают участие два спермия. Один из них объединяется с яйцеклеткой. При этом образуется диплоидная зигота. Второй спермий соединяется с диплоидной центральной клеткой, образуя триплоидный эндосперм, содержащий запас питательных веществ.
Биологический смысл полового размножения
Половое размножение делает организмы устойчивыми к изменяющимся и неблагоприятным условиям окружающей среды, повышает их жизнеспособность. Этому способствует разнообразие потомства, рождающегося в результате объединения наследственности двух организмов.
Размножение – важнейшее свойство всего живого. Вид, размножающийся только бесполым путем, может процветать достаточно длительное время, если он обитает в относительно постоянных условиях. При возникновении в среде его обитания изменений, которые вызывают гибель отдельных особей, весьма вероятно, что погибнут все особи, потому что они очень сходны генетически.
При половом материнским и отцовским организмами вырабатываются специализированные половые клетки – . Женские неподвижные гаметы называются яйцеклетками, мужские неподвижные – спермиями, а подвижные – сперматозоидами. Эти половые клетки сливаются с образованием зиготы, т.е. происходит оплодотворение. Половые клетки, как правило, имеют половинный набор хромосом (), так что при их слиянии восстанавливается двойной (диплоидный) набор, из зиготы развивается новая особь. При половом размножении потомство образуется при слиянии гаплоидных ядер. Гаплоидные ядра образуются в результате мейотического деления.
Мейоз ведет к уменьшению генетического материала вдвое, благодаря чему количество генетического материала у особей данного вида в ряду поколений остается постоянным. Во время мейоза происходит несколько важных процессов: случайное расхождение хромосом (независимое расчленение), обмен материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер). В результате этих процессов возникают новые комбинации генов. Поскольку ядро зиготы после оплодотворения содержит генетический материал двух родительских особей, это повышает генетическое разнообразие внутри вида. Если суть и биологическое значение полового процесса едины для всех организмов, то его формы очень разнообразны и зависят от уровня развития, среды обитания, образа жизни и некоторых других особенностей.
Половое размножение есть у всех групп растений. Мхи растут дернинами. Мужские и женские растения оказываются рядом. Дождевая вода помогает сперматозоидам попасть на верхушки женских растений, где они сливаются с яйцеклетками, образуется зигота, из которой развивается сидящая на длинной ножке коробочка со спорами. У половые клетки развиваются на заростке, образовавшемся в результате прорастания споры. На нижней стороне заростка женские органы – архегонии, мужские – антеридии. Во влажной среде половые клетки сливаются, зигота дает начало зародышу, из которого вырастает молодой . У цветковых растений самое сложное половое размножение – двойное оплодотворение. Пыльца (мужские половые клетки) попадает на рыльце пестика (женский половой орган) и прорастает. По пыльцевой трубке спермии движутся к . Спермии проникают в зародышевый мешок. Один сливается с яйцеклеткой и дает начало зародышу, второй спермий сливается с центральной клеткой и дает начало эндосперму – запасу питательных веществ.
Половое размножение имеет очень большие преимущества по сравнению с бесполым. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информации из двух разных источников – родителей. Оплодотворение у животных может быть наружным или внутренним. При слиянии образуется зигота с двойным набором хромосом.
В ядре зиготы все хромосомы становятся парными: в каждой паре одна из хромосом отцовская, другая – материнская. Дочерний организм, который разовьется из такой зиготы, в одинаковой мере снабжен наследственной информацией обоих родителей.
Биологический смысл полового размножения состоит в том, что возникающие организмы могут сочетать полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. Половое размножение играет важную роль в эволюции организмов.
Естественный отбор. Он решает, какие адаптации для данной среды обитания благоприятны, а какие не столь желательны. Если адаптация является благоприятной, тогда организмы, у которых есть , кодирующие эту черту, будут жить достаточно долго, чтобы размножаться и передавать свои гены следующему поколению.
Для того, чтобы естественный отбор работал на популяцию, должно быть многообразие. Чтобы получить разнообразие в индивидуумах, необходима разная генетика и выраженные . Все это зависит от способа размножения определенного вида.
Бесполое размножение
Бесполое размножение - это получение потомства от одного родителя, которое не сопровождается спариванием или смешиванием генов. Бесполое размножение приводит к клонированию родителя, то есть потомство имеет идентичную ДНК своего предка. Как правило, отсутствует видовое разнообразие от поколения к поколению.
Один из способов получить некоторое видовое разнообразие - это мутации на уровне ДНК. Если происходит ошибка в процессе или копирования ДНК, то эта ошибка будет передана потомству, что, возможно, изменит его черты. Однако некоторые мутации не меняют фенотип, поэтому не все изменения при бесполом размножении приводят к вариациям потомства.
Половое размножение
Половое размножение происходит, когда женская половая (яйцеклетка) объединяется с мужской клеткой (сперматозоид). Потомок - это генетическое сочетание матери и отца, половина его хромосом происходит от одного родителя, а другая половина - от другого. Это гарантирует, что потомство генетически отличается от родителей и даже братьев, и сестер.
Мутации также могут происходить у видов, размножающихся половым способом, для дальнейшего увеличения разнообразия потомства. Процесс , который создает (половые клетки), используемые для размножения, также способствует увеличению разнообразия. Он гарантирует, что полученные гаметы генетически разные. Независимый набор во время мейоза и случайного оплодотворения также влияет на смешивание генов и позволяет потомству лучше адаптироваться к окружающей среде.
Размножение и эволюция
Как правило, считается, что половое размножение в большей степени способствует эволюции, чем бесполое, поскольку имеет гораздо большее . Эволюции бесполой популяции, как правило способствует внезапная мутация.