Размножение – это способность производить себе подобных особей. Известны две формы размножения: бесполое и половое. При бесполом размножении организм возникает из соматических клеток, а источником изменчивости могут быть случайные их мутации. При половом размножении необходимо наличие двух особей. При этом новый организм возникает при слиянии половых клеток многоклеточных организмов или слиянии особей, выполняющих функции половых клеток (у простейших).
2. Бесполое размножение. В бесполом размножении принимает участие одна родительская особь. В результате образуется много особей, подобных материнской особи.
Основные формы бесполого размножения. РИС!
1) Деление на два (бинарное деление). Его результатомявляется образование двух идентичных особей. Распространено у простейших (амёба, эвглена).
2) РИС! При множественном делении (шизогонии) ядро исходной клетки несколько раз делится митозом, а затем делится цитоплазма. В результате образуется множество дочерних особей, идентичных материнской особи.
3) РИС! При почковании новая особь образуется в виде выроста (почки) на родительской особи, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный организм, идентичный родительскому организму. Почкование характерно для дрожжей и кишечнополостных (гидры).
4) РИС! Размножение фрагментами (фрагментация) происходит при разделении особи на две или большее число частей, каждая из которых растет и образует новую особь. С фрагментацией связана регенерация – способность восстанавливать целостный организм. Фрагментация описана для плоских червей, немертин и морских звёзд.
5) РИС! Спорообразование характерно для водорослей, грибов, папоротников и мхов. Спора – одна из стадий жизненного цикла организмов, служащая для бесполого размножения. Спора состоит из клетки с ядром и цитоплазмой, покрытой прочной оболочкой. Споры способны разноситься на далекие расстояния, после этого дают начало новой особи - спорофиту. Споры могут образовываться:
- эндогенно (внутри спорангиев); например, у папоротников, мхов;
- экзогенно (на особых веточках – спорангиеносцах); например, у плесневых грибов пеницилл и аспергилл, у гриба-паразита хлебных злаков спорыньи.
У некоторых видов растений в жизненном цикле имеется смена бесполого поколения (спорофита) и полового поколения (гаметофита). Например, образующиеся на спорофите папоротника споры, попадая на почву, дают начало гаметофиту, формирующему гаметы. Гаметы при слиянии формируют спорофит со спорами и цикл повторяется.
6) РИС! При вегетативном размножении от растений отделяется часть, способная развиться в самостоятельное растение. У разных видов растений есть разные способы вегетативного размножения.
- Выводковыми почками – образуются на листьях или стебле, потом опадают, прорастая (коланхоэ; среди растений умеренной зоны такая форма размножения имеется только у сердечников).
- Клубеньками – образуются в пазухах листьев (у ранневесеннего растения наших лесов – чистотела весеннего и некоторых других растений).
- Усами (земляника).
- РИС! Делением куста, корневищами и корневыми отпрысками.
- Луковицами и клубнелуковицами, образующими детки (лук, лилии, тюльпаны, гладиолусы).
- РИС! В садоводстве используют вегетативное размножение с помощью черенков и прививок. Черенок – часть стебля, которую укореняют. Черенки бывают: листовые (бегония), побеговые (смородина) и корневые (малина).
- Прививка – способ размножения, при котором черенок или вегетативная почка растения с нужными свойствами – привой - сращивается с более мощным растением (подвоем) (плодовые). Прививка бывает: черенками и почками.
7) Особым (искусственным) способом бесполого размножения является клонирование. Клон - генетически идентичное потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа бесполого размножения. Бесполое размножением методом клонирования практикуется у растений, которые плохо размножаются или являются редкими, когда необходимо быстро получить многочисленное потомство. РИС! При этом на стерильной питательной среде целое растение вырастает из группы клеток или одной соматической клетки, взятой из любого вегетативного органа материнского растения. Первым клонированным растением была морковь.
3.Половое размножение – объединение в наследственном материале потомков генетической информации от обоих родителей. Основой полового размножения является оплодотворение – слияние двух гаплоидных гамет с образованием диплоидной зиготы. Из зиготы развивается зародыш — зачаток нового организма.
Формы полового размножения:
- РИС! Хологамия – слияние целых организмов, выступающих в роли гамет (у просто устроенных организмов – некоторых одноклеточных водорослей). Образующаяся при этом диплоидная зигота затем делится мейозом на 4 дочерних гаплоидных организма.
- Изогамия РИС. ТОТ ЖЕ! – слияние двух физиологически различных (+ и -), но одинаковых по форме и размеру подвижных гамет с ундулиподиями (у низших грибов, некоторых водорослей, животных простейших – амебы и др.).
- Конъюгация РИС. ТОТ ЖЕ! – разновидность изогамии (у некоторых нитчатых водорослей). При этом отдельные гаплоидные клетки параллельно лежащих нитевидных тел посылают навстречу друг другу выросты, соединяющие их трубкой. По трубке содержимое из одной клетки переходит в другую и образуется диплоидная зигота.
- Гаметангиогамия РИС. ТОТ ЖЕ! – слияние не дифференцированного на гаметы содержимого женского и мужского половых органов или слияние отдельных частей тела. Имеется у грибов из классов аскомикоты и базидиомикоты. Например, у грибов из класса базидиомикот сливаются клетки тел, РИС! выросших из спор разных физиологических знаков. При этом сливается цитоплазма клеток, а ядра объединяются в пары – дикарионы, не сливаясь.
- Гетерогамия РИС! – слияние двух подвижных гамет с ундулиподиями, различающихся по размеру и физиологически различных (+ и -). Встречается у некоторых водорослей, грибов, некоторых простейших (например, хламидомонада).
- Оогамия РИС. ТОТ ЖЕ! (у части водорослей, всех растений и многоклеточных животных) – слияние разных гамет: неподвижной, крупной, с большим запасом питательных веществ, женской яйцеклетки с маленьким подвижным, имеющим один или несколько ундулиподиев, мужским сперматозоидом. Гаметы образуются в мужских и женских половых органах. У млекопитающих они развиваются в половых железах (гонадах) в результате гаметогенеза.
Яйцеклетки – самые крупные клетки организма. Они неподвижны, имеют ядро, цитоплазму, питательный материал (желток). По содержанию желтка яйцеклетки могут быть
- РИС! алецитальные – безжелтковые или с очень малым количеством желтка; характерны для многих беспозвоночных животных, развитие которых протекает с метаморфозами и эмбриональный период очень короткий, характерны также для некоторых паразитарных червей. Алецитальные яйцеклетки также имеются у всех высших млекопитающих и человека, при этом содержат очень мало желтка, распределённого в цитоплазме в виде мелких включений. Алецитальные яйца еще называют олиголецитальными.
- изолецитальные РИС. ТОТ ЖЕ! - с небольшим количеством равномерно распределенного желтка; характерны для хордовых и моллюсков;
- РИС! телолецитальные- с умеренным содержанием желтка (рыбы и земноводные) или большим содержанием желтка (пресмыкающиеся и птицы).
- РИС! центролецитальные - желток в них окружает ядро, а по периферии клетки расположена свободная от желтка цитоплазма (членистоногие).
Сперматозоиды РИС! - очень мелкие клетки, способные к движению. Сперматозоиды млекопитающих имеют головку, шейку и хвост.
Головка содержит ядро и немного цитоплазмы. На переднем конце головки есть акросома (видоизмененный комплекс Гольджи), содержащая ферменты для растворения оболочки яйцеклетки при оплодотворении. В шейке имеются центриоли и митохондрии. От шейки отрастает хвост, представляющий собой жгутик, необходимый для передвижения. Фактически сперматозоид представляет «ампулу с ДНК», которая специализирована для функции внесения своей ДНК в яйцеклетку.
Оплодотворение - соединение двух гамет, в результате чего образуется оплодотворенное яйцо – зигота (начало нового организма).
Оплодотворению предшествует осеменение – процесс, обеспечивающий встречу мужской и женской гамет. Осеменение может быть наружным и внутренним.
Наружное осеменение характерно для водных животных РИС! (рыбы, амфибии). Гаметы выделяются в воду, где и происходит их слияние. Внутреннее осеменение типично для животных, обитающих на суше. Сперматозоиды во время полового акта вводятся в половые пути самки. Встреча гамет происходит в верхних отделах яйцеводов.
После осеменения происходит оплодотворение. РИС! Яйцеклетки выделяют в окружающую среду вещества, активирующие сперматозоиды, которые движутся по направлению к ней. К яйцеклетке подходит множество сперматозоидов, но проникает в нее лишь один. Проникновению сперматозоида способствуют ферменты, выделяемые акросомой. Оболочка яйцеклетки растворяется и через отверстие в ней сперматозоид проникает в яйцеклетку. На поверхности яйца образуется оболочка оплодотворения, защищающая яйцо от других сперматозоидов. В яйцеклетке усиливается метаболическая активность. При слиянии гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида получается диплоидный набор хромосом.
Таким образом, оплодотворение состоит из трех этапов:
- проникновение сперматозоида в яйцеклетку;
- активация в яйце метаболических процессов;
- слияние ядер яйцеклетки и сперматозоида и восстановление диплоидного набора хромосом.
4. Полиэмбриония – способ полового размножения организмов, когда идет развитие более одного зародыша из одной зиготы у животных или образование нескольких зародышей в одном семени у растений. Полиэмбриония характерна для РИС! броненосцев, у которых на начальной стадии развития зародыша (бластулы) происходит разделение на 4-8 зародышей; полиэмбриония имеется и у насекомых (РИС! – яйца клопа-вонючки). В результате полиэмбрионии у человека рождаются монозиготные близнецы. РИС! Все однояйцевые близнецы животных всегда одного пола.
Полиэмбриония бывает:
1) Специфическая (нормально свойственная данному виду). Яркий пример — РИС! образование из одной зиготы до 3 тыс. личинок у наездника.
2) Спорадическая - вызвана воздействием случайных факторов. В результате развиваются два организма, идентичных по генотипам, но имеющих различия в фенотипе (последствия воздействия среды). Встречается у всех животных, особенно часто РИС! у некоторых гидроидных полипов и дождевых червей. У позвоночных РИС! она возникает путём разделения зародыша на несколько частей обычно до или в начале гаструляции. У человека в случае спорадической полиэмбрионии рождается несколько (2 — 5) близнецов одного пола.
У растений полиэмбриония — образование нескольких зародышей в одном семени. Они могут возникнуть в одном зародышевом мешке (истинная полиэмбриония) или в разных зародышевых мешках (ложная полиэмбриония).
5. Партеногенез - (от греч. parthenos – девственница, genos – рождение) - развитие потомков из неоплодотворенных яиц. Типы:
1. Гиногенез – РИС! после проникновения сперматозоида в яйцеклетку их ядра не сливаются, и в последующем развитии участвует только ядро яйцеклетки, либо не происходит оплодотворения. Источником наследственного материала для развития потомка служит ДНК яйцеклетки. При гиногенезе возникает организм с гаплоидным набором хромосом, имеющий лишь материнские признаки. Гиногенез наблюдается у некоторых нематод (круглых червей) и рыб. Пример: в одном австралийском зоопарке в 2001г. самка рыбы-молота, находящаяся долго одна в бассейне, произвела на свет детеныша.
2. Андрогенез. РИС! Встречается реже. Это развитие яйцеклетки с мужским ядром, привнесённым в неё спермием в процессе оплодотворения. Т.е. развитие потомка происходит из клетки с цитоплазмой яйцеклетки и ядром сперматозоида. Ядро женской гаметы погибает. Наблюдается у отдельных видов животных (шелкопряд) и растений (табак, кукуруза) в тех случаях, когда материнское ядро погибает до оплодотворения.
Типы партеногенеза:
1) Естественный - существует у ряда растений, червей, насекомых, ракообразных (говорила выше). Пример: у дафний - за лето сменяется до 180 поколений, все-самки, осенью появляются самцы.
2) искусственный – используется в селекции.
У пчел и муравьёв РИС! встречается факультативный партеногенез, при котором из неоплодотворённых яиц развиваются самцы, а из оплодотворенных – самки. Таким образом, регулируется соотношение полов.
РИС! Партеногенез отмечается у некоторых видов ящериц и птиц.
Имеются указания на возможность девственного развития у человека – в яичниках девушек при отсутствии осеменения находили зародыши на ранних этапах дробления. Однако случаев завершенного эмбриогенеза с партеногенетическим развитием у человека не было.
6. Половой диморфизм. В природе существуют обоеполые животные и раздельнополые.
Если один и тот же организм способен продуцировать и женские и мужские гаметы, то его называют гермафродитом. Исторически более древние обоеполые животные. РИС! Пример – паразитические черви.
В ходе эволюции стали преобладать раздельнополые виды, т.е. те, у которых гаметы вырабатываются у разных особей в половых железах.
Половой диморфизм - различия признаков мужских и женских особей раздельнополых видов. РИС!
Половой диморфизм человека проявляется в его анатомо-физиологических характеристиках, психологических и поведенческих признаках, то есть он затрагивает важнейшие стороны его биологического и социального статуса.
РИС! Генетический аспект полового диморфизма проявляется в различном кариотипе мужчин и женщин – женщины имеют половые хромосомы ХХ, мужчины ХY.
Эндокринный аспект полового диморфизма заключаются в различиях по главному половому гормону (тестостерон у мужчин и эстрадиол у женщин).
Морфологические проявления полового диморфизма у человека очень разнообразны. Примеры: РИС!
1. Мужчины и женщины различаются по общим размерам тела (8-10 см).
2. В составе тела у мужчин выше доля костно-мышечного компонента, у женщин – жирового.
3. У мужчин жир в основном локализуется на туловище, у женщин – в нижней части туловища и на бедрах. Пропорции тела: у мужчин широкие плечи и узкий таз, более длинные конечности, у женщин – наоборот, широкий таз и более узкие плечи.
4. У мужчин более крупные зубы, сердце, желудок, надпочечники, головной мозг.
5. Различие между черепом и лицом мужчины и женщины
A. Мужской череп массивнее и тяжелее женского. Женский череп округлее и сужается сверху.
B. Глазные впадины у женщин более резкие и четкие, а у мужчин - округлые и имеют скругленные края.
C. Скуловая кость у мужчин более выпуклая.
D. Челюсть у женщин более округлая, а у мужчин - квадратная.
E. Мужчины имеют более мощный череп.
F. Надбровные дуги у мужчин большие и выпуклые.
G. Подбородок у мужчин объемнее и выступает под тупым углом, у женщин - под острым
Функциональные различия мужского и женского организма также разнообразны. Особи женского пола у млекопитающих и человека более устойчивы ко многим заболеваниям и экстремальным воздействиям – действию ядовитых веществ, недостатку кислорода, продолжительной остановке сердца. По большинству показателей развития женщины опережают мужчин с самого рождения. В то же время, по ряду функций женский организм уступает мужскому. У мужчин выше показатели основного обмена, объемные параметры кровообращения и дыхания, скорость кровотока, скорость мышечного сокращения и др.
У мужчин чаще отмечается нормальная острота зрения. Женщины чувствительнее мужчин к самым высоким частотам звукового диапазона. У них отмечается большая устойчивость вестибулярного анализатора (например, легче надеть нитку в иголку). Отмечается большая чувствительность женщин к вкусам и запахам.
Психологические проявления полового диморфизма. Женщины отличаются от мужчин преобладанием процессов торможения над процессами возбуждения. При этом большинство женщин могут убыстрять темп выполнения задания без снижения точности, что не присуще мужчинам. Мужчины более склонны к абстрактно-логическому мышлению. Они превосходят женщин в тестах, требующих математических рассуждений и лучше ориентируются в пути, следуя по маршруту.
У женщин лучше развиты речевые навыки, женщины превосходят мужчин в арифметическом счете и лучше вспоминают ориентиры местности. Для поведения мужчин типичны агрессивность, уверенность. Для женщин более характерны эмоциональность, высокая социальная адаптация. И другие примеры….. Вместе с тем, у психически здоровых людей, как правило, наблюдается сочетание мужских и женских качеств. Это помогает более гибкому поведению, облегчающему адаптацию в современном мире.