Форма полового размножения. Формы размножения организмов

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.

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 .

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.

23 . Гаметогенез (сперматогенез и овогенез).

1.1. Гаметогенез или предзародышевое развитие - процесс созревания половых клеток, или гамет. Поскольку в ходе гаметогенеза специализация яйцеклеток и спермиев происходит в разных направлениях, обычно выделяют овогенез и сперматогенез соответственно. Гаметогенез закономерно присутствует в жизненном цикле ряда простейших, водорослей, грибов, споровых и голосемянных растений, а также многоклеточных животных. В некоторых группах гаметы вторично редуцированы (сумчатые и базидиевые грибы, цветковые растения). Наиболее подробно процессы гаметогенеза изучены у многоклеточных животных.

Размножение – приспособление организмов к продолжению жизни. Размножение связано на молекулярном уровне с репликацией ДНК. Существуют половое и бесполое размножение. При бесполом размножении новый организм возникает из соматических клеток. При половом – из специальных половых клеток. Бесполое - вегетативное чаще встречается у низкоорганизованных организмов. Новые особи в точности повторяют родительскую особь (генетическое копирование родительской особи). Генетически идентичные особи у животных и человека – явление достаточно редкое. В основе полового размножения лежит механизм, направленный на предупреждение копирования генетической информации. Более эволюционно молодые организмы размножаются половым путем.

Преимущества полового размножения

Способность популяции к более быстрому изменению.

Облегчение видообразования.

Большое генетическое разнообразие в потомстве облегчает адаптацию к непредсказуемым условиям среды.

Зрелые половые клетки содержат гаплоидный набор хромосом. Созревающие -диплоидный. Имеют ядро, цитоплазму, клеточные органеллы. Несмотря на это, строение мужских и женских половых клеток неодинаково. Это объясняется различными функциями. Функции сперматозоида – оплодотворение (стимуляция дальнейшего развития яйцеклетки), обеспечение генетической информацией мужского организма. Все сперматозоиды имеют жгутики, подвижны, небольшого размера (50-90мкм у человека). Состоят из головки, шейки, средней части и хвостика. Головка -5мкм, шейка – 5. головка сперматозоида почти полностью занята ядром, цитоплазмы мало, она в жидкокристаллическом состоянии (защита от вредных явлений – ионизирующего излучения). Находится по периферии ядра. На конце головки – акросома с видоизмененным комплексом Гольджи. Ферменты: гиалуронидаза, муциназа. В плазматической мембране – проакрозин, который превращается в акрозин, проходя по половым путям самки (происходит отщепление ингибитора). Функция акрозина – отщепление фолликулярных клеток, отщепление блестящей оболочки.

Шейка содержит пару центриолей. Микротрубочки одной из них удлиняются, образуется основная нить хвостика. В шейке много митохондрий, расположенных по спирали.

Органеллы движения – жгутики, способны к биению только при смешивании с секретом. Предстательной железы при семяизвержении. При нарушении функций предстательной железы – мужская стерильность.

Яйцеклетка.

Функции: передает зародышу половину его будущего хромосомного набора; во время оплодотворения яйцеклетка приносит гораздо больше цитоплазмы; яйцеклетка снабжает зародыш пищевыми запасами до начала его собственного питания.

Размеры яйцеклеток много больше размеров сперматозоидов(130-150 мкм у человека). В зрелой яйцеклетке запасаются все материалы, которые обеспечивают начальные стадии развития зародыша. Если сперматозоид, созревая, старается избавиться от цитоплазмы, яйцеклетка, наоборот, стремится увеличить ее количество. Есть рибосомы, р-РНК, т-РНК, морфогенетические факторы. Многие белки синтезируются в печени, жировом теле, а затем транспортируются в яйцеклетку. Яйцеклетка имеет плазматическую мембрану. Во время оплодотворения плазматическая мембрана контролирует поступление многих ионов (например, натрия). К ней прилегает желточная оболочка (гликопротеины – специфическое прикрепление сперматозоида своего вида к соответствующей яйцеклетке), часто прозрачна, яйцеклетка окружена слоем клеток лучистого яйца – фолликулярными питающими клетками. Для оплодотворения сперматозоид должен пройти сквозь все оболочки.

Наследственный материал, приносимый яйцеклеткой и сперматозоидом по размеру одинаков.

Процесс образования яйцеклеток в яичниках овогенез, оогенез. Сперматозоиды образуются в семенниках, процесс носит название сперматогенеза. Те и другие клетки образуются по-разному, но есть некоторые общие черты.

Сперматогенез. Морфологически семенник состоит из множества семенных канальцев. Дольчатое строение. Между семенными канальцами – клетки Лейдинга (начинают работу в 12-14 лет) синтезируют тестостерон – развитие вторичных половых признаков. Семенник очень рано становится эндокринным органом, под влиянием андрогенов происходит формирование мужских половых органов. Семенной каналец имеет зоны:

Размножения,

Созревания и формирования.

Существуют одноименные периоды роста. Зона размножения в наружной части семенника. Клетки округлые, цитоплазмы много, ядро большое – сперматогонии. Они размножатся митозом, и семенник увеличивается в размерах до полового созревания, после – делятся только стволовые клетки. Запас клеток не уменьшается и семенник тоже не уменьшается. В зоне размножения 2n2c.следующая фаза – роста. Увеличивается размер ядра, цитоплазмы, идет репликация ДНК (интерфаза 1), клетки – сперматоциты первого порядка 2n4c. Эти клетки вступают в зону формирования и созревания у семенных канальцев. Мейоз состоит из 2 митотических делений, после первого деления n2c, после второго – nc.

Овогенез (яичники) . Половые железы закладываются на 2м месяце эмбрионального развития. У человека очень рано закладывается желточный мешок (функция формирования первичных половых клеток, обеспечение питательными веществами). Половые клетки (первичные) мигрируют в развивающуюся половую железу, а желточный мешок дегенерирует. В эмбриогенезе яичники не активны. Формирование женских половых клеток пассивное. Первичные половые клетки – овогонии, они делятся. Формируются овоциты первого порядка. Период деления оканчивается к 7му месяцу эмбриогенеза – 7000000 первичных клеток. 400-500 созревают в течение жизни, остальные невостребованы. Развитие яйцеклеток у человека блокируется в профазе первого мейотического деления (на стадии диплотены). С наступлением половой зрелости овоцит увеличивается в размере, растет и размер желтка. Накапливаются пигменты, происходят биохимические и морфологические изменения. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, созревающими в фолликуле. Яйцеклетка, созревая, приближается к периферии. Фолликулярная жидкость окружает её на всех этапах. Фолликул разрывается. Яйцеклетка попадает в брюшную полость. Затем в воронку яйцевода. Продолжение мейоза в 2/3 яйцевода в результате контакта яйцеклетки со сперматозоидом.

При мейозе идет распределение хромосом. В результате 4 ядра. Происходит конъюгация хромосом (за счет высоко повторяющихся последовательностей ДНК в 1ген). Каждое из 4х ядер при гаметогенезе получает только 1 хроматиду из пары. В результате мейоза при сперматогенезе из каждого спермацита первого порядка получаются 4 хроматиды и формируются 4 сперматозоида. Из одного овоцита первого порядка образуются 2 ядра с гаплоидным набором хромосом. Одно из них, с большим количеством цитоплазмы (т.к. при цитокинезе разделение идет неравномерно) и другое – редукционное (направляющее) тельце. При последующем делении образуются яйцеклетка и направляющее тельце. При овогенезе из каждого овоцита формируется 1 яйцеклетка и 3 направляющих тельца, которые дегенерируют и исчезают. В яйцеклетке есть все необходимые запасы питательных веществ.

Мейоз – способ распределения хромосом, генов, обеспечивающий их независимую и случайную рекомбинацию. При овогенезе служит для перераспределения цитоплазмы между клетками. Кроссинговер – способ, осуществляющий сближение и перераспределение генов отдельных гомологичных хромосом.

Фазы мейоза

Мейоз состоит из 2 последовательных делений с короткой интерфазой между ними.

Профаза I - профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий:

Лептотена или лептонема - упаковка хромосом, конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей (хромосомы укорачиваются).

Зиготена или зигонема - происходит конъюгация - соединение гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами и их дальнейшая компактизация.

Пахитена или пахинема - (самая длительная стадия) - в некоторых местах гомологичные хромосомы плотно соединяются, образуя хиазмы. В них происходит кроссинговер - обмен участками между гомологичными хромосомами.

Диплотена или диплонема - происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. У некоторых животных в ооцитах хромосомы на этой стадии профазы мейоза приобретают характерную форму хромосом типа ламповых щёток.

Диакинез - ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой.

К концу Профазы I центриоли мигрируют к полюсам клетки, формируются нити веретена деления, разрушаются ядерная мембрана и ядрышки

Метафаза I - бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки.

Анафаза I - микротрубочки сокращаются, биваленты делятся, и хромосомы расходятся к полюсам. Важно отметить, что, из-за конъюгации хромосом в зиготене, к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, а не отдельные хроматиды, как в митозе.

Телофаза I

Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без выраженной интерфазы: S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК.

Профаза II - происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления, перпендикулярное первому веретену.

Метафаза II - унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза II - униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам.

Телофаза II - хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки. В тех случаях, когда мейоз сопряжён с гаметогенезом (например, у многоклеточных животных), при развитии яйцеклеток первое и второе деления мейоза резко неравномерны. В результате формируется одна гаплоидная яйцеклетка и три так называемых редукционных тельца (абортивные дериваты первого и второго делений).

Важное свойство всех организмов - размножение, обеспечивающее поддержание жизни.

Размножение, осуществляемое без участия половых клеток, называется бесполым размножением.

Бесполое размножение

Бесполое размножение характеризуется тем, что дочерние клетки по содержанию наследственной информации, морфологическим, анатомическим и физиологическим особенностям полностью идентичны родительским. Бесполое размножение осуществляется с помощью отдельных (бесполых) клеток (различные способы деления, спорообразование), из которых образуются дочерние клетки или развиваются многоклеточные организмы.

Вегетативное размножение обеспечивается отделением от материнского многоклеточного организма многоклеточных участков (корня, листа, побега, черенка, отводка, а также видоизмененного подземного побега - клубня, луковицы, корневища у растений и участков тела, «почек» — У животных).

Биологическое значение бесполого и вегетативного размножения в том, что за короткий период можно значительно увеличить численность вида.

Половое размножение

Половое размножение характеризуется обменом генетической информации между женскими и мужскими особями через особые гаплоидные половые клетки — гаметы.

Гаметогенез - процесс образования гамет.

Половое размножение существует почти у всех растений и животных. Созревшие высокоспециализированные половые клетки — гаметы: женские - яйцеклетки, мужские - сперматозоиды - при слиянии образуют зиготу, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь производит гаметы, дающие начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений.

Гаметы формируются, из диплоидных клеток путем специального типа клеточного деления - мейоза.

Процесс мейоза состоит из двух последовательных делений - мейоза и мейоза.

Ход мейоза

Фазы	Процессы
Первое деление мейоза
	Спаривание гомологичных хромосом (одна из них - материнская, другая - отцовская). Образование аппарата деления. Набор хромосом n
	Расположение гомологичных хромосом по экватору, n хромосом
	Разделение пар хромосом (состоящих из двух хроматид) и перемещение их к полюсам
	Образование дочерних клеток Набор хромосом n
Второе деление мейоза
Возникшие в телофазе I дочерние клетки проходят митотическое деление
	Центромеры делятся, хроматиды хромосом обеих дочерних клеток расходятся к полюсам. Набор хромосом n
	Образование четырех гаплоидных ядер или клеток (образование спор у мхов и папоротников)

Главная особенность мейоза заключается в уменьшении числа хромосом в 2 раза.

Сравнивая митоз и мейоз» можно отметить следующее их сходство и отличие:

Сравнительная характеристика митоза и мейоза

Сходство и отличие	Митоз	Мейоз
Сходство	Имеют одинаковые фазы деления Перед митозом и мейозом происходит самоудвоение хромосом, спирализация и удвоение молекул ДНК
Отличие	Одно деление	Два сменяющих друг друга деления
	В метафазе по экватору выстраиваются удвоенные хромосомы	По экватору выстраиваются пары гомологичных хромосом
	Нет конъюгации хромосом	Гомологичные хромосомы конъюгируют
	Между делениями происходит удвоение молекул ДНК (хромосом)	Между 1-м и 2-м делением нет интерфазы и удвоения молекулы ДНК (хромосом)
	Образуются две дочерние клетки	Образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом

В процессе формирования половых клеток у животных уменьшение числа хромосом происходит на последнем этапе овогенеза и сперматогенеза (образования женских и мужских половых клеток).

Сливаясь, гаметы образуют зиготу (оплодотворенную яйцеклетку), которая несет задатки обоих родителей, благодаря чему резко увеличивается наследственная изменчивость потомков. В этом заключается преимущество полового размножения над бесполым.

Разновидности размножения

Разновидностью полового размножения являются партеногенез (от лат. «партенос» - девственница + гр. «генезис» - рождение), при котором развитие нового организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки (у пчел). Конъюгация - две особи сближаются и обмениваются наследственным материалом (инфузория).

Копуляция - слияние в одну двух равных по размерам клеток (колониальные жгутиковые и др.)

У высших растений мейоз осуществляется не при формировании гамет, а на более раннем этапе развития - при образовании спор (у покрытосеменных - при образовании пыльцы и зародышевого мешка).

Для покрытосеменных растений характер процесс двойного оплодотворения, открытый С. Г. Навашиным в 1898 г.

Особенность оплодотворения у цветковых растений в отличие от животных состоит в том, что в нем участвует не один, а два спермин, в связи с чем оно получило название двойного оплодотворения. Сущность его заключается в том, что один сперматозоид сливается с яйцеклеткой, а второй - с центральной диплоидной клеткой, из которой дальше развивается эндосперм.

В природе широко распространено размножение с чередованием полового и бесполого поколений у растений и некоторых животных (кишечнополостные). Этот тип размножения подробно описан в первой части пособия.

Который выбирает, какие черты организмов являются благоприятными для данной среды, и какие из них неблагоприятные. Те особи, которые имеют нежелательные черты, в конечном итоге исчезнут, а организмы с «хорошими» чертами будут жить достаточно долго, чтобы размножаться и передавать эти гены следующему поколению.

Существует два типа размножения: половое и бесполое. Половое размножение предусматривает слияние мужских и женских половых клеток во время оплодотворения, которые в итоге создадут потомство частично похожее на родителей. Бесполое размножение требует только одного родителя, который передаст все свои гены потомству. Это означает, что нет смешивания генов, и потомство на самом деле является клоном родителя (запрещающим какие-либо мутации).

Бесполое размножение обычно распространено в менее сложных видах и является довольно эффективным. Не нужно искать партнера для размножения, и один родитель способен передать все свои черты следующему поколению. Однако без разнообразия естественный отбор не может работать, и, если нет мутаций, чтобы создать более благоприятные черты, виды, размножающиеся таким способом, могут не выжить в среде, которая постоянно изменяется.

Существует несколько различных видов бесполого размножения. Давайте рассмотрим некоторые наиболее распространенные.

Бинарное деление

Почти все размножаются . Этот вид размножения очень похож на процесс митоза . Однако, поскольку нет, а ДНК прокариот обычно находится только в одном кольце, этот процесс не такой сложный, как . Бинарное деление начинается с одной клетки, которая копирует ее ДНК и затем делится на две идентичные клетки.

Это очень быстрый и эффективный способ создания потомства для бактерий, и подобных типов клеток. Однако, если бы в процессе размножения происходила мутация ДНК, это могло бы изменить генетику потомства, и они больше не были бы идентичными клонами.

Почкование

Другой вид бесполого размножения называется почкованием. Почкование происходит когда новый организм или потомство вырастает со стороны родителя через часть, называемую почкой. Потомок остается привязан к предку, пока не достигнет зрелости и не станет независимым организмом. У одного родителя может быть много почек и много потомков одновременно.

С помощью почкования могут размножаться как одноклеточные организмы, такие как дрожжи, и многоклеточные, такие как гидры. Опять же, потомство является клоном родителя, если не происходит какая-либо мутация во время копирования ДНК или размножения клеток.

Фрагментация

Некоторые виды организмов имеют множество жизнеспособных частей, которые могут жить независимо от одной особи. Эти виды способны размножаться бесполым способом размножения, известном как фрагментация. Она происходит, когда часть индивидуума отделяется, и из нее образуется совершенно новый организм. Исходный организм также восстанавливает часть тела, которая отделилась. Эта часть может оторваться естественным путем или во время травмы, либо другой ситуации, угрожающей жизни.

Наиболее известным организмом, который подвергается фрагментации, является морская звезда. Морские звезды могут отделить от тела любую из своих пяти рук, которые затем станут их потомством. Это в основном связано с их радиальной симметрией. У них центральное нервное кольцо посередине, которое разветвляется на пять лучей или рук. Каждая рука имеет все элементы, необходимые для создания совершенно новой особи путем фрагментации. , некоторые плоские черви и грибы также могут размножаться с помощью фрагментации.

Партеногенез

Чем сложнее организмы, тем более вероятно, что они будут подвергаться половому, а не бесполому размножению. Однако есть некоторые сложные животные и растения, которые способны размножаться через партеногенез, когда это необходимо. Это не является предпочтительным методом размножения для большинства этих видов, но он может стать единственным способом оставить после себя потомство по разным причинам.

Партеногенез - это вид размножения, когда потомство появляется из неоплодотворенного яйца. Отсутствие доступных партнеров, непосредственная угроза жизни самки или другие подобные ситуации могут привести к тому, что партеногенез будет необходим для сохранения вида. Разумеется, это не будет идеальным вариантом, потому что потомок станет клоном матери.

Некоторые животные, которые могут размножатся с помощью партеногенеза, включают насекомых (пчелы и кузнечики), ящериц (комодский варан), и очень редко встречаются у птиц.

Размножение спорами

Многие растения и грибы используют споры как вид бесполого размножения. Эти типы организмов подвергаются жизненному циклу, называемому , при котором они проходят разные фазы своей жизни, характеризующиеся наличием или . Во время диплоидной фазы они называются спорофитами и производят диплоидные споры, которые используются для бесполого размножения. Виды, которые образуют споры, не нуждаются в партнере или оплодотворении, чтобы произвести потомство. Так же, как и все другие виды бесполого размножения, потомство организмов, которые размножаются, является клонами родителя. Примеры организмов, производящих споры, включают грибы и папоротники.

Лекция 12 Тема: Размножение организмов

План лекции

1. Размножение как универсальное свойство живого.

2. Формы размножения организмов.

3. Эволюция полового процесса.

4. Гаметогенез. Строение половых клеток.

5. Осеменение. Оплодотворение.

6. Особенности репродукции человека.

Размножение – одно из основных универсальных свойств живого, обеспечивающее воспроизведение себе подобных, в основе которого лежит передача генетической информации из поколения в поколение. Размножение на молекулярном уровне – это репликация (самоудвоение) ДНК, на субклеточном уровне – удвоение некоторых органоидов, на клеточном –

амитоз, митоз (деление клеток). Клеточное деление лежит в основе

размножения организмов.

Формы размножение организмов

Бесполое размножение

Вегетативное

Спорообразование

(частями тела)

(специальными клетками – спорами)

у одноклеточных

у многоклеточных

у растений

у животных

Вегетативное размножение одноклеточных:

а) деление надвое – ядро делится митотически, затем перетяжкой на две части делится цитоплазма; продольное деление – у эвглены, поперечное – у инфузории;

б) шизогония – множественное деление – ядро делится на много частей, затем – цитоплазма (у малярийного плазмодия);

в) почкование – на материнской клетке образуется выступ с ядром (почка); почка растет и отделяется от материнской особи (у дрожжевых грибков и у сосущих инфузорий).

Вегетативное размножение у многоклеточных:

А. У растений – вегетативными органами: корнем, стеблем, листьями.

Б. У животных:

а) почкование (у гидры); б) фрагментация – деление тела перетяжками на несколько частей

(ресничные и кольчатые черви); в) полиэмбриония – деление зародыша на несколько частей, каждая из

которых образует целый организм (сосальщики).

Спорообразование: специально образуемые клетки – споры – дают начало новому организму (у водорослей, грибов, мхов, плаунов, хвощей и папоротников). У растений споры образуются в специальных органах – спорангиях.

Основу полового размножения составляет половой процесс . Он может проходить как конъюгация (обмен генетической информацией между двумя клетками) или как копуляция – объединение генетической информации двух клеток. Конъюгация характерна для инфузорий и бактерий. Во время конъюгации инфузории соединяются цитоплазматическим мостиком и обмениваются частями микронуклеуса. После этого они расходятся и размножаются бесполым способом.

В определенный период жизненного цикла особи протистов выполняют функцию гамет. Они сливаются (происходит копуляция) и после этого размножаются делением. Если происходит слияние одинаковых по

величине и подвижности клеток, процесс называется изогамия (пример: раковинные амебы). Процесс называется анизогамия , если одна клетка более крупная и неподвижная, вторая – более мелкая и подвижная (пример: малярийный плазмодий).

Копуляция при половом размножении многоклеточных называется гаметической. В гонадах (половых железах) образуются специальные клетки

– гаметы. Женские гаметы образуются в яичниках, мужские гаметы образуются в семенниках.

Яйцеклетки имеют округлую или слегка овальную форму. Их размеры от 60 мкм до нескольких сантиметров в диаметре. Они неподвижны. Яйцеклетки содержат органоиды и запас питательных веществ (желток). Их цитоплазма видоспецифична. Яйцеклетки покрыты различными оболочками, у млекопитающих – еще и клетками фолликулярного эпителия.

Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Подвижен. Имеет небольшие размеры (40-500 мкм). Размеры сперматозоида человека - 52-70 мкм. Но конце головки расположена акросома – видоизмененный комплекс Гольджи. Она обеспечивает проникновение сперматозоида в яйцеклетку. Основную часть головки занимает ядро, окруженное тонким слоем цитоплазмы. В шейке находятся центросома и спиральная нить, которая состоит из митохондрий. Они продуцируют энергию для движения хвоста

Рис. 26. Строение яйцеклетки и сперматозоида

1 – полость фолликула, 2 – яйцеклетка, 3 – фолликулярная оболочка, 4 – акросома, 5 – ядро, 6 – центриоль, 7 – шейка, 8 – хвост

Процесс формирования гамет называется гаметогенез: овогенез – формирование яйцеклеток, сперматогенез – формирование сперматозоидов. При гаметогенезе из диплоидных соматических клеток половых желез образуются гаплоидные гаметы.

Гаметогенез

	Сперматогонии
	Сперматоциты I
	Сперматоциты
	II порядка
	Сперматиды

	Овогонии	Размножения
	Овоциты I
	Овоциты II
	порядка и	Созревания
	редукционн
	ые тельца
		Формирования

Особенности гаметогенеза у человека

1. Митотическое деление овогоний заканчивается до рождения организма. Митоз сперматогоний начинается с периода полового созревания.

2. При овогенезе значительно выражена зона роста, при сперматогенезе зона роста почти не выражена.

3. При овогенезе первое деление мейоза останавливается на стадии диакинеза профазы до полового созревания. Второе деление мейоза останавливается на стадии метафазы и завершается после оплодотворения.

4. При овогенезе зона формирования не выражена, при сперматогенезе зона формирования выражена значительно.

Родившаяся девочка имеет в яичниках около 30 000 ооцитов, достигают зрелости 300-600 (примерно по 13 клеток в год). За период половой жизни мужской организм продуцирует до 500 млрд. сперматозоидов (несколько миллиардов на один овоцит II порядка).

В настоящее время последние стадии овогенеза воспроизводятся вне организма и дают возможность «зачатия» в пробирке. На стадии 8-16 бластомеров зародыш переносится в матку женщины-реципиента.

У низших животных половые клетки вырабатываются в течение всей жизни, у высших – в период половой активности.

Основное преимущество полового размножения перед бесполым – увеличение генетического разнообразия видов и популяций.

Отличия форм размножения

		Бесполое
Родительская особь
Продуцирование
Источник	развития	Продолжение		Развитие	начинается с
дочерних особей		развития родительской		одной клетки – зиготы
					гаплоидных
				гамет → диплоидная
Генетическое
разнообразие

По наличию и функционированию половых желез в организме различают гермафродитизм и раздельнополость.

Гермафродит – организм, у которого имеются мужские и женские гонады, образующие половые клетки у одной особи. Такой гермафродитизм встречается у плоских и кольчатых червей. Это – истинный гермафродитизм . Разновидностью его может быть гермафродитизм моллюсков, половая железа которых, в зависимости от возраста и условий существования, периодически продуцирует то мужские, то женские гаметы. В случае ложного гермафродитизма у одной особи развиваются наружные половые органы и вторичные признаки обоих полов, а гонады – одного пола (мужские или женские). У человека могут быть признаки ложного гермафродитизма.

Раздельнополые организмы имеют или женские или мужские гонады. Половые органы у них закладываются в эмбриогенезе. Самцы и самки характеризуются признаками полового диморфизма : различия по размерам тела, по окраске, по строению, по голосовым данным, по поведению и другим признакам. Признаками полового диморфизма у человека являются: особенности костно-мышечной системы; распределение

подкожной жировой клетчатки; степень развития волосяного покрова; тембр голоса; особенности нервной системы и поведения и др.

Ряд процессов, которые обеспечивают встречу женских и мужских гамет называется осеменением . У большинства водных животных осеменение наружное: гаметы выделяются во внешнюю среду, и в воде происходит их слияние. При внутреннем осеменении (у наземных животных) мужские гаметы вводятся в половые пути самки во время полового акта.

За процессом осеменения следует процесс оплодотворения – слияние гамет с образованием зиготы. Встречу гамет обеспечивают :

- разные заряды гамет;

- движение сперматозоидов и сокращение стенок женских половых

Выделение яйцеклеткой особых химических веществ – гамонов , на которые у сперматозоидов проявляется положительный хемотаксис.

В процессе оплодотворения выделяют внешнюю и внутреннюю фазы. Внешняя фаза оплодотворения – это активация яйцеклетки и проникновение в нее сперматозоида. В оболочке некоторых яйцеклеток имеется отверстие – микропиле , через которое в яйцеклетку входит сперматозоид. В большинстве случаев его проникновение в яйцеклетку происходит с помощью акросомной реакции . При контакте с яйцеклеткой оболочка акросомы разрушается и выделяется фермент гиалуронидаза. Он растворяет оболочку яйцеклетки, из акросомы выбрасывается акросомная нить и проникает через яйцевые оболочки и сливается с мембраной яйцеклетки. В этом участке яйцеклетки образуется воспринимающий бугорок , который захватывает и вносит в цитоплазму яйцеклетки головку, центриоль

и митохондрии сперматозоида. В яйцеклетку может входить один сперматозоид (у млекопитающих) и процесс называется моноспермия . Если входят несколько сперматозоидов (у насекомых, рыб, птиц), процесс называется полиспермия. Активация яйцеклетки – это сложные структурные

и физико-химические изменения: перестройка цитоплазмы, изменения проницаемости мембраны и обмена веществ. После проникновения сперматозоида на поверхности яйцеклетки образуется оболочка

оплодотворения, и другие сперматозоиды не могут попасть внутрь. На этом заканчивается внешняя фаза оплодотворения.

С внутренней фазой оплодотворения связан второй важный процесс – синкариогамия – слияние гаплоидных ядер гамет и образование диплоидного ядра зиготы. Коллоидные свойства цитоплазмы яйцеклетки изменяются, повышается ее вязкость. Мужской пронуклеус (ядро сперматозоида) набухает до размеров женского пронуклеуса (ядра яйцеклетки), поворачивается на 180° и центросомой вперед движется в сторону женского пронуклеуса . Пронуклеусы встречаются, и происходит их слияние. Восстанавливается диплоидный набор хромосом и образуется зигота. Слияние гамет у человека происходит в верхней трети яйцевода.

Особую форму полового размножения представляет партеногенез и его разновидности: гиногенез и андрогенез – развитие организмов из неоплодотворенных яйцеклеток.

Партеногенез (греч. partenos – девственница, genos – рождение) был описан в середине XVIII века швейцарским натуралистом Ш.Бонне. Естественный партеногенез встречается у низших ракообразных, пчел, бабочек, скальных ящериц. Ядра соматических клеток таких особей будут гаплоидными. Диплоидный набор иногда восстанавливается при слиянии ядра яйцеклетки с ядром направительного тельца. В 1886 году А.А.Тихомиров описал искусственный партеногенез . Он вызвал дробление неоплодотворенных яиц тутового шелкопряда, действуя на них физическими или химическими раздражителями. Б.Л. Астауров разработал промышленный способ получения партеногенетического потомства у тутового шелкопряда.

Гиногенез (греч. gyne – женщина) – развитие организма происходит на основе информации женского пронуклеуса. Сперматозоид является активатором развития. Ядро сперматозоида не участвует в оплодотворении. Если оно попадает в яйцеклетку, происходит его разрушение. Гиногенез встречается у некоторых видов рыб (например, серебристый карась). Их потомство состоит из одних самок.

Андрогенез – (греч. andros – мужчина, genesis – рождение) – развитие зародыша происходит за счет ядер одной или двух мужских гамет, проникших в яйцеклетку с разрушенным ядром. Такие особи получены у

тутового шелкопряда и некоторых ос. Все они имели лишь отцовские признаки.

Особенности репродукции человека

Особенности репродукции связаны с тем, что человек не только биологическое, но и социальное существо. Способность к репродукции у человека появляется с наступлением половой зрелости. Признаками ее являются первые менструации у девочек (в среднем с 12-15 лет) и поллюции

у мальчиков (с 13-16 лет). Длительность репродуктивного периода у женщин

– до 40-45 лет, у мужчин – до старости. Продуцирование гамет яичками происходит в течение всей жизни. Во время одного полового акта с семенной жидкостью выделяется около 200 млн. сперматозоидов. В яичнике овоциты – предшественники будущих яйцеклеток – закладываются в эмбриогенезе. При наступлении половой зрелости один раз в лунный месяц образуется овоцит II порядка. Оплодотворение у человека происходит в верхних отделах маточных труб, обычно в течение первых 12 часов после овуляции. Сперматозоиды сохраняют способность к оплодотворению в течение 1-2 суток после попадания в женские половые пути.

Репродукция человека, в отличие от животных, не имеет сезонности. Она зависит от ряда социально-экономических факторов. Как социальное существо, человек может регулировать деторождение.

Размножение - это способность всех организмов воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность и приемлемость жизни. Основные способы размножения представлены:

В основе бесполого размножения лежит деление клеток путем митоза, при котором из каждой материнской клетки (организма) создаются две равноценные дочерние клетки (два организма). Биологическая роль бесполого размножения заключается в возникновении организмов, идентичных родительским по содержанию наследственного материала, а также анатомическим и физиологическим свойствам (биологические копии).

Различают следующие способы бесполого размножения : деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, споро­образование, вегетативное размножение.

Деление - способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить: а) простое бинарное деление (прокариоты), б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли), в) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время деления парамеции (1) микронуклеус делится митозом, макронуклеус - амитозом. Во время шизогонии (2) сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.

Почкование - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи (3). Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).

Фрагментация (4) - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.

Полиэмбриония - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).

Вегетативное размножение - способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение).

Спорообразование (6) - размножение посредством спор. Споры - специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах - спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.

Клонирование - комплекс методов, используемых человеком для получения генетически идентичных копий клеток или особей. Клон - совокупность клеток или особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. В основе получения клона лежит митоз (у бактерий - простое деление).

При половом размножении у прокариот две клетки обмениваются наследственной информацией в результате перехода молекулы ДНК из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику.