Формы бесполого размножения.

Лекция: «Размножение – важнейшее свойство организмов.

Половое и бесполое размножение»

Размножение - свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Существуют два основных способа размножения - бесполое и половое.

Формы бесполого размножения.

Бесполое размножение широко распространено в природе. Наиболее распространено оно у одноклеточных, но часто встречается и у многоклеточных. Характерны следующие особенности: в размножении принимает участие только одна особь; осуществляется без участия половых клеток; дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов - в специализированных органах. Если в основе размножения лежит митоз, потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи. Но, если клетки, из которых образуется новое поколение, образуются путем мейоза – например, споры высших растений, то потомство отличается генетически. Преимущество бесполого размножения - быстрое увеличение численности. 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 прокариот приводит к образованию двух дочерних клеток, но это деление митозом назвать нельзя;

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.

Спорообразование (с поруляция) - размножение посредством спор - специализированных клеток грибов и растений. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада). Споры могут быть образованы с помощью митоза (например споры хламидомонады, улотрикса), у высших растений они образуются с помощью мейоза (мхи, папоротникообразные, голосеменные и цветковые).

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).

Клонирование - искусственный способ бесполого размножения. В естественных условиях не встречается. Клон - генетически идентичное потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа бесполого размножения.

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).

Формы полового размножения

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.

Характерны следующие особенности: а) в размножении обычно принимают участие две особи - мужская и женская; б) чаще осуществляется с помощью специализированных клеток - гамет; в) редукция количества хромосом, удвоенного в результате слияния гамет, происходит в результате мейоза, что сохраняет постоянство хромосомного набора из поколения в поколение; г) при мейозе происходит перекомбинация генетического материала родительских организмов, образуются уникальные гаметы, в результате потомки генетически отличны друг от друга и от родительских особей.

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 высших растений мейоз происходит при образовании спор, из спор развиваются гаметофиты с перекомбинированным генетическим материалом. Как правило, яйцеклетки и сперматозоиды вырабатываются у разных организмов в половых железах (гонадах) - яичниках и семенниках. Такие организмы называют раздельнополыми. Если же один и тот же организм способен продуцировать и женские, и мужские гаметы, то его называют гермафродитом (ленточные черви, сосальщики). Разновидностью полового размножения является партеногенез, девственное развитие, когда новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (дафнии, тли, трутни, тутовый шелкопряд, скальные ящерицы). Апомиксис – партеногенетическое размножение растений. У одуванчиков, ястребинок и многих других растений зародыш семени развивается без слияния гамет. Значение партеногенеза – быстрое увеличение численности популяции, т.к. все 100% особей оставляют потомство, у растений – образование семян без зависимости от опыления