розмноження організмів
Лекція 12 Тема: Розмноження організмів
1. Розмноження як універсальну властивість живого.
2. Форми розмноження організмів.
3. Еволюція статевого процесу.
4. Гаметогенез. Будова статевих клітин.
5. Запліднення. Запліднення.
6. Особливості репродукції людини.
Розмноження - одне з основних універсальних властивостей живого, що забезпечує відтворення собі подібних, в основі якого лежить передача генетичної інформації з покоління в покоління. Розмноження на молекулярному рівні - це реплікація (самоудвоение) ДНК, на субклітинному рівні - подвоєння деяких органоїдів, на клітинному -
амитоз, мітоз (поділ клітин). Клітинний розподіл лежить в основі
Форми розмноження організмів
Найдавніший спосіб - безстатеве розмноження організмів. У паразитів безстатеве розмноження є засобом розселення і швидкого збільшення чисельності виду.
а) розподіл надвоє - ядро ділиться мітотично, потім перетяжкой на дві частини ділиться цитоплазма; поздовжнє поділ - у евглени, поперечне - у інфузорії;
б) шизогонія - множинне розподіл - ядро ділиться на багато частин, потім - цитоплазма (у малярійного плазмодія);
в) брунькування - на материнській клітині утворюється виступ з ядром (нирка); нирка зростає і відокремлюється від материнської особини (у дріжджових грибків і у сисних інфузорій).
Вегетативне розмноження у багатоклітинних:
А. У рослин - вегетативними органами: коренем, стеблом, листям.
а) брунькування (у гідри); б) фрагментація - поділ тіла перетяжками на кілька частин
(Війчасті і кільчасті черви); в) поліембріонія - поділ зародка на кілька частин, кожна з
яких утворює цілий організм (сосальщики).
Спорообразование: спеціально утворені клітини - спори - дають початок новому організму (у водоростей, грибів, мохів, плаунів, хвощів і папоротей). У рослин суперечки утворюються в спеціальних органах - спорангіях.
Основу статевого розмноження становить статевий процес. Він може проходити як кон'югація (обмін генетичною інформацією між двома клітинами) або як копуляція - об'єднання генетичної інформації двох клітин. Кон'югація характерна для інфузорій і бактерій. Під час кон'югації інфузорії з'єднуються цитоплазматическим містком і обмінюються частинами микронуклеуса. Після цього вони розходяться і розмножуються безстатевим способом.
У певний період життєвого циклу особини протистов виконують функцію гамет. Вони зливаються (відбувається копуляція) і після цього розмножуються поділом. Якщо відбувається злиття однакових по
величиною і рухливості клітин, процес називається изогамия (приклад: раковини амеби). Процес називається анізогамія. якщо одна клітина більша і нерухома, друга - більш дрібна і рухома (приклад: малярійний плазмодій).
Копуляція при статевому розмноженні багатоклітинних називається гаметіческой. В гонадах (статевих залозах) утворюються спеціальні клітини
- гамети. Жіночі гамети утворюються в яєчниках, чоловічі гамети утворюються в сім'яниках.
Яйцеклітини мають округлу або злегка овальну форму. Їх розміри від 60 мкм до декількох сантиметрів у діаметрі. Вони нерухомі. Яйцеклітини містять органели і запас поживних речовин (жовток). Їх цитоплазма видоспецифічність. Яйцеклітини вкриті різними оболонками, у ссавців - ще і клітинами фолікулярного епітелію.
Сперматозоїд складається з голівки, шийки і хвоста. Рухливий. Має невеликі розміри (40-500 мкм). Розміри сперматозоїда людини - 52-70 мкм. Але наприкінці головки розташована акросома - видозмінений комплекс Гольджі. Вона забезпечує проникнення сперматозоїда в яйцеклітину. Основну частину головки займає ядро, оточене тонким шаром цитоплазми. У шийці знаходяться центросома і спіральна нитка, яка складається з мітохондрій. Вони продукують енергію для руху хвоста
Мал. 26. Будова яйцеклітини і сперматозоїда
1 - порожнину фолікула, 2 - яйцеклітина, 3 - фолікулярна оболонка, 4 - акросома, 5 - ядро, 6 - центриоль, 7 - шийка, 8 - хвіст
Процес формування гамет називається гаметогенезу: овогенез - формування яйцеклітин, сперматогенез - формування сперматозоїдів. При гаметогенезе з диплоїдних соматичних клітин статевих залоз утворюються гаплоїдні гамети.
Особливості гаметогенеза у людини
1. Мітотичний поділ овогоній закінчується до народження організму. Мітоз сперматогоний починається з періоду статевого дозрівання.
2. При овогенезі значно виражена зона зростання, при сперматогенезе зона зростання майже не виражена.
3. При овогенезі перший розподіл мейозу зупиняється на стадії діакінеза профази до статевого дозрівання. Друге поділ мейозу зупиняється на стадії метафази і завершується після запліднення.
4. При овогенезі зона формування не виражена, при сперматогенезе зона формування виражена значно.
Народжена дівчинка має в яєчниках близько 30 000 ооцитів, досягають зрілості 300-600 (приблизно по 13 кліток в рік). За період статевого життя чоловічий організм продукує до 500 млрд. Сперматозоїдів (кілька мільярдів на один овоціт II порядку).
В даний час останні стадії овогенеза відтворюються поза організмом і дають можливість «зачаття» в пробірці. На стадії 8-16 бластомерів зародок переноситься в матку жінки-реципієнта.
У нижчих тварин статеві клітини виробляються протягом усього життя, у вищих - в період статевої активності.
Основна перевага статевого розмноження перед безстатевим - збільшення генетичного різноманіття видів і популяцій.
Відмінності форм розмноження
За наявності та функціонування статевих залоз в організмі розрізняють гермафродитизм і раздельнополость.
Гермафродит - організм, у якого є чоловічі і жіночі гонади, що утворюють статеві клітини в однієї особини. Такий гермафродитизм зустрічається у плоских і кільчастих хробаків. Це - справжній гермафродитизм. Різновидом його може бути гермафродитизм молюсків, статева заліза яких, в залежності від віку та умов існування, періодично продукує то чоловічі, то жіночі гамети. У разі помилкового гермафродитизму у однієї особини розвиваються зовнішні статеві органи і вторинні ознаки обох статей, а гонади - однієї статі (чоловічі або жіночі). У людини можуть бути ознаки помилкового гермафродитизму.
Роздільностатеві організми мають або жіночі або чоловічі гонади. Статеві органи у них закладаються в ембріогенезі. Самці і самки характеризуються ознаками статевого диморфізму. відмінності за розмірами тіла, за забарвленням, за будовою, за голосовими даними, судячи з поведінки і іншими ознаками. Ознаками статевого диморфізму у людини є: особливості кістково-м'язової системи; розподіл
підшкірної жирової клітковини; ступінь розвитку волосяного покриву; тембр голосу; особливості нервової системи і поведінки та ін.
Ряд процесів, які забезпечують зустріч жіночих і чоловічих гамет називається заплідненням. У більшості водних тварин запліднення зовнішнє: гамети виділяються в зовнішнє середовище, і в воді відбувається їх злиття. При внутрішньому заплідненні (у наземних тварин) чоловічі гамети вводяться в статеві шляхи самки під час статевого акту.
За процесом запліднення слід процес запліднення - злиття гамет з утворенням зиготи. Зустріч гамет забезпечують:
- різні заряди гамет;
- рух сперматозоїдів і скорочення стінок жіночих статевих
- виділення яйцеклітиною особливих хімічних речовин - гамонов. на які у сперматозоїдів проявляється позитивний хемотаксис.
У процесі запліднення виділяють зовнішню і внутрішню фази. Зовнішня фаза запліднення - це активація яйцеклітини і проникнення в неї сперматозоїда. В оболонці деяких яйцеклітин є отвір - микропиле. через яке в яйцеклітину входить сперматозоїд. У більшості випадків його проникнення в яйцеклітину відбувається за допомогою акросомной реакції. При контакті з яйцеклітиною оболонка акросоми руйнується і виділяється фермент гіалуронідаза. Він розчиняє оболонку яйцеклітини, з акросоми викидається акросомная нитку і проникає через яйцеві оболонки і зливається з мембраною яйцеклітини. У цій ділянці яйцеклітини утворюється сприймає горбок. який захоплює і вносить в цитоплазму яйцеклітини головку, центриоль
і мітохондрії сперматозоїда. В яйцеклітину може входити один сперматозоїд (у ссавців) і процес називається моноспермія. Якщо входять кілька сперматозоїдів (у комах, риб, птахів), процес називається поліспермія. Активація яйцеклітини - це складні структурні
і фізико-хімічні зміни: перебудова цитоплазми, зміни проникності мембрани і обміну речовин. Після проникнення сперматозоїда на поверхні яйцеклітини утворюється оболонка
запліднення, і інші сперматозоїди не можуть потрапити всередину. На цьому закінчується зовнішня фаза запліднення.
З внутрішньої фазою запліднення пов'язаний другий важливий процес - сінкаріогамія - злиття гаплоїдних ядер гамет і утворення диплоїдного ядра зиготи. Колоїдні властивості цитоплазми яйцеклітини змінюються, підвищується її в'язкість. Чоловік пронуклеус (ядро сперматозоїда) набухає до розмірів жіночого пронуклеуса (ядра яйцеклітини), повертається на 180 ° і центросомой вперед рухається в бік жіночого пронуклеуса. Пронуклеуси зустрічаються, і відбувається їх злиття. Відновлюється диплоїдний набір хромосом і утворюється зигота. Злиття гамет у людини відбувається у верхній третині яйцепровода.
Особливу форму статевого розмноження представляє партеногенез і його різновиди: гіногенез і андрогенез - розвиток організмів з незапліднених яйцеклітин.
Партеногенез (грец. Partenos - незаймана, genos - народження) був описаний в середині XVIII століття швейцарським натуралістом Ш. Бонні. Природний партеногенез зустрічається у нижчих ракоподібних, бджіл, метеликів, скельних ящірок. Ядра соматичних клітин таких особин будуть гаплоїдними. Диплоїдний набір іноді відновлюється при злитті ядра яйцеклітини з ядром направітельного тільця. У 1886 році А.А.Тіхоміров описав штучний партеногенез. Він викликав дроблення незапліднених яєць тутового шовкопряда, діючи на них фізичними чи хімічними подразниками. Б.Л. Астауров розробив промисловий спосіб отримання партеногенетического потомства у шовковичного шовкопряда.
Гіногенез (грец. Gyne - жінка) - розвиток організму відбувається на основі інформації жіночого пронуклеуса. Сперматозоїд є активатором розвитку. Ядро сперматозоїда не бере участі в заплідненні. Якщо воно потрапляє в яйцеклітину, відбувається його руйнування. Гіногенез зустрічається у деяких видів риб (наприклад, сріблястий карась). Їх потомство складається з одних самок.
Андрогенез - (грец. Andros - чоловік, genesis - народження) - розвиток зародка відбувається за рахунок ядер однієї або двох чоловічих гамет, які проникли в яйцеклітину з зруйнованим ядром. Такі особини отримані у
тутового шовкопряда і деяких ос. Всі вони мали лише батьківські ознаки.
Особливості репродукції людини
у хлопчиків (з 13-16 років). Тривалість репродуктивного періоду у жінок
- до 40-45 років, у чоловіків - до старості. Продукування гамет яєчками відбувається протягом усього життя. Під час одного статевого акту з насіннєвий рідиною виділяється близько 200 млн. Сперматозоїдів. В яєчнику овоцити - попередники майбутніх яйцеклітин - закладаються в ембріогенезі. При настанні статевої зрілості один раз в місячний місяць утворюється овоціт II порядку. Запліднення у людини відбувається в верхніх відділах маткових труб, як правило, протягом перших 12 годин після овуляції. Сперматозоїди зберігають здатність до запліднення протягом 1-2 діб після потрапляння в жіночі статеві шляхи.