Бесполое размножение у человека. Бесполое размножение

Цель урока: углубить знания об особенностях и способах бесполого размножения организмов в природе.

Задачи:

образовательные: охарактеризовать размножение как один из этапов индивидуального развития организмов; расширить и углубить знания о бесполом размножении (способы бесполого размножения и его практическое значение в природе и жизнедеятельности человека);

развивающие: продолжить формирование умений и навыков самостоятельной работы с учебником, выделять главное и формулировать выводы;

воспитательные: формировать научное и практическое мировоззрение у учащихся для применения этих знаний в практике.

Новые знания: митоз, спорообразование, почкование, вегетативное размножение.

Опорные знания: вирусы

Форма проведения: урок

Методы проведения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемный.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: рисунки, таблицы, интернет.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация чувственного опыта и опорных знаний учащихся

Ребята у нас сегодня необычный урок. Прежде чем начать урок ответим на некоторые вопросы:

Назовите главные свойства живого? Обмен веществ, дыхание, питание, размножение.

Да, благодаря размножению организмы количественно увеличиваются и распространяются на планете Земля.

Вспомните, что называется размножением и какие формы размножения вы знаете? Размножение – это воспроизведение себе подобного.

Правильно, размножение – это одно из фундаментальных свойств живого. В основе которого лежит деление и рост клеток.

Формы размножения, как вы отметили, это бесполое и половое.

Вспомните определение бесполого и полового размножения. Размножение при котором участвует только одна родительская особь, называется бесполым размножением. При половом размножении участвуют две родительские особи.

Бесполое размножение.

Половое размножение.

Почему бесполое размножение обеспечивает постоянство набора хромосом в поколениях? На этот вопрос мы получим ответ после изучения новой темы.

III. Мотивация учебной деятельности школьников

Ребята, посмотрите пожалуйста на рисунки. Что на них изображено? Органы размножения растений.

Правильно! А для какого вида размножения свойственны эти органы? (Бесполое размножение)

Молодцы! Как вы уже наверно поняли тема нашего сегодняшнего урока “Бесполое размножение.

Бесполое размножение – это способ размножения организмов, при котором начало новым особям дает одна или несколько соматических клеток материнского организма. Бесполое размножение в ходе эволюции возникло очень рано. В основе его лежит деление клетки путем митоза. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в клеточных поколениях, т.е. дочерние клетки получают такую же генетическую информацию, которая содержится в ядре материнской клетки.

В природе существуют одноклеточные и многоклеточные организмы. Многие из них размножаются бесполым путем. (Бактерия, инфузория туфелька, гидра, грибы, папоротник)

Подумайте, какими способами размножаются эти организмы? Бактерия - делением клетки, грибы и папоротники – спорами, гидра - почкованием и половым путем, растения – вегетативным и половым путем.

Правильно. Таким образом, бесполое размножение имеет много способов: деление клетки, спорообразование, почкование и вегетативное размножение.

Рассмотрим более подробно процесс бесполого размножения у различных организмов.

Работая с текстом учебника и таблицей, вам нужно привести примеры организмов и записать их в таблицу

Таблица 1

Способы бесполого размножения

Способ размножения	Особенности размножения	Примеры организмов
1. Деление клетки на двое	Тело исходной (родительской) клетки делится митозом на две части, каждый из которых дает начало новым полноценным клеткам	Одноклеточные организмы бактерии, амеба
2. Множественное деление клетки	Тело исходной клетки делится митотически на несколько частей, каждое из которых становится новой клеткой.	Одноклеточные организмы малярийный плазмодий, хлорелла, хламидомонада
3. Почкование	На материнской клетке сначала формируется бугорок, содержащий ядро. Почка растет, достигает размера материнской, отделяется.	Дрожжи, гидра, сосущая инфузория
4. Спорообразование	Спора – особая клетка, покрыта плотной оболочкой, защищающей от внешних воздействий	Грибы, мхи, папоротники, плауны, многоклеточные водоросли
5. Вегетативное размножение:	Увеличение числа особей данного вида происходит путем отделения жизнеспособных частей вегетативного тела организма растения	Растения
а) у растений	Образование почек, стеблевых и корневых клубней, луковиц, корневищ, листьев, стеблей	Лилейные, пасленовые, крыжовник, смородина, земляника
б) у животных	Упорядоченное и неупорядоченное деление	Кишечнополостные (гидра, полипы), морские звезды, плоские и кольчатые черви

Вначале идет совместное заполнение таблицы, затем учащиеся переходят к самостоятельному ее заполнению, используя материал учебника. Третья графа заполняется учащимися.

Изучив и заполнив таблицу, к какому выводу вы пришли?

Вывод.

Способов бесполого размножения очень много и они разнообразны.

Бесполое размножение широко распространено в природе.

Чем отличается вегетативное размножение от споро-образования, деления клеток, почкования? Вегетативное размножение – это размножение частями многоклеточного организма. Например, растения размножаются корнями, побегами.

Эти способы бесполого размножения жизнь начинают из одной клетки, а вегетативное размножение из клеток частей тела многоклеточного организма.

IV. Обобщение и систематизация изученных на уроке понятий и ранее усвоенных знаний

Продолжите перечисление способов вегетативного размножения в виде самостоятельной работы.

Таблица 2

Вегетативное размножение растений

Ответы: 1 - выводковые почки, 2 - черенок, 3 - лист, 4 – клубень, 5 – луковица, 6 – корневище, 7 – усы, 8 - отводки.

Значение бесполого размножения:

Быстрое и энергетически выгодное размножение;

Не зависит от окружающей среды, наличия партнера или насекомых-опылителей;

Полностью сохраняет набор генов и признаков, что бывает полезно в неизменных условиях среды;

Широко применяется в растениеводстве.

V. Подведение итогов урока

Почему при всем разнообразии способов вегетативного размножения новые организмы в точности повторяют генотип материнского организма?

Какой цитологический процесс приводит к тому, что бесполое размножение не сопровождается повышением генетического разнообразия?

Вывод урока.

1. При бесполом размножении новые особи образуются из одной или нескольких клеток материнского организма путем митотических делений. Т.о. их клетки получают ту же самую наследственную информацию, которая содержалась в клетках материнского организма.

2. Следовательно, новые организмы, возникшие бесполым путем, генетически являются точными копиями материнского.

VI. Домашнее задание

Вашим домашнем заданием является составление кроссворда на тему “Бесполое размножение”.

Использованная литература.

1. Биология. 10 класс: поурочные планы по учебнику В.Б.Захарова, С.Г.Мамонтова, С.И.Сонина /авт.-сост. Т.И.Чайка. - Волгоград: Учитель, 2006. -205 с.
2. Общая биология: Учеб.для 10-11 кл. шк. с углубл. изуч. биологии / А.О.Рувинский, Л.В.Высоцкая, М.С.Глаголев и др.; Под ред. А.О.Рувинского. -М.: Просвещение, 1993. -544 с.: ил.
3. Учебник биологии для 10-11 кл. общеобразоват. учеб. заведений /В.Б.Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.И.Сонин. 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

Размножение, или воспроизведение себе подобных, - специфическое и обязательное свойство всех живых существ. Время индивидуальной жизни отдельных организмов весьма ограничено. Но благодаря их самовоспроизведению обеспечивается длительное существование как конкретных видов, так и живого в целом. Размножение, компенсируя процесс естественного отмирания особей, сохраняет вид в бесчисленном ряду поколений.

Самовоспроизведение основано на передаче от родителей к потомкам наследственной информации о совокупности признаков, свойств и качеств, присущих представителям данного вида. В ходе развития происходила эволюция и форм размножения, разнообразием которых отличаются современные живые организмы.

Классификация способов размножения. Прежде всего необходимо выделить два принципиально отличающихся типа размножения организмов - бесполое и половое (рис. 1).

Рис. 1. Сравнительные схемы двух основных типов размножения: ? - бесполое размножение (одна особь производит двух или

большее число потомков); ? - половое размножение (две гаметы от двух родительских особей, соединяясь, дают начало новому организму)

При бесполом размножении из одной клетки (или группы клеток у многоклеточных) родительского организма при ее миотическом делении образуется новая особь. Поэтому образующиеся дочерние организмы сходны друг с другом и со своим родителем по всем признакам. Образно говоря, в процессе бесполого размножения осуществляется «тиражирование» множества генетических копий родительского организма.

В половом размножении участвуют две родительские особи. Они образуют специализированные половые клетки - гаметы, в результате слияния которых (оплодотворения) возникает зигота (Z), дающая начало дочернему организму.

При образовании зиготы происходит комбинирование наследственной информации (объединение хромосомных наборов родителей). Следовательно, развивающийся из зиготы дочерний организм обладает новым сочетанием признаков. Таким образом, половое размножение обеспечивает разнообразие особей данного вида, что способствует освоению ими различных условий обитания, определяет комбинативную изменчивость. Именно этим объясняется преимущественное распространение полового процесса в разных царствах живых существ. Тем не менее у многих видов организмов при наличии полового процесса в ходе их жизненного цикла сохраняются и разные формы бесполого размножения. Это объясняется тем, что последнее может обеспечить быстрое и существенное увеличение численности особей при благоприятных условиях среды. Успех существования многих видов организмов обусловлен сочетанием разных способов их размножения (схема 1).

Размножение – универсальное свойство живого, обеспечивающее материальную непрерывность в ряду поколений. Эволюция способов размножения.

Размножение –способность организмов к самовоспроизведению. Свойства организмов производить потомство. Это является условием существования вида, в основе которого – передача генетического материала. Эволюция размножения шла, как правило, в направлении от бесполого к половому размножению, от изогамии к оогамии, от участия всех клеток в размножении к формированию половых клеток и от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием и заботой о потомстве. В ходе эволюции у разных групп организмов сформировались разные пути и стратегии размножения, и тот факт, что эти группы выжили и существуют, доказывает эффективность разных способов осуществления данного процесса. Все разнообразие способов размножения можно разделить на два основных типа: бесполое и половое размножение.

Бесполое размножение, его виды и биологическое значение.

При бесполом размножении участвует одна особь; образуются особи генетически идентичные исходной родительской; половые клетки не образуются. Бесполое размножение усиливает роль стабилизирующего естественного отбора, обеспечивает сохранение приспособленности в изменяющихся условиях обитания.

Встречается два вида бесполого размножения: вегетативное и спорообразование (Табл. 10). Частным случаем является полиэмбриония у позвоночных – бесполое размножение на ранних стадиях эмбрионального развития. Впервые описано И.И. Мечниковым на примере расщепления бластул у медузы и развитие из каждого агрегата клеток целого организма. У человека примером полиэмбрионии является развитие однояйцевых близнецов.

Таблица 10 - Виды бесполого размножения на организменном уровне

Вегетативное:

Спорообразование:

Размножение группой соматических клеток. Простое деление надвое: у прокариот, и одноклеточных эукариот. Шизогония (эндогония): у одноклеточных жгутиковых и споровиков. Почкование: у одноклеточных дрожжей; у многоклеточных – гидры. Фрагментация: у многоклеточных червей. Полиэмбриония. Вегетативными органами: стеблевыми и корневыми почками, луковицами, клубнями. Упорядоченное деление: равномерный, продольный и поперечный амитоз у морской звезды и кольчатых червей.

Спора – специализированная клетка с гаплоидным набором хромосом. Образуется мейозом, реже – митозом на материнском растении спорофите в спорангиях. Встречается у простейших эукариот, водорослей, грибов, мхов, папоротников, хвощей и плаунов.

Половое размножение, его виды и преимущества над бесполым размножением.

Эволюционно половому размножению предшествовал половой процесс – конъюгация. Конъюгация обеспечивает обмен генетической информации без увеличения количества особей. Встречается у простейших, эукариот, водорослей и бактерий.

Половое размножение – возникновение и развитие потомства из оплодотворенной яйцеклетки – зиготы (Табл. 11). В ходе исторического развития половое размножение организмов стало доминирующим в растительном и животном мире. Оно имеет ряд преимуществ:

Высокий коэффициент размножения.

Обновление генетического материала. Источник наследственной изменчивости. Успех в борьбе за существование.

Большие адаптивные способности дочерних особей.

Половое размножение характеризуется следующими особенностями:

Участвуют две особи.

Источником образования новых организмов служат специальные клетки – гаметы, обладающие половой дифференцировкой.

Для образования нового организма необходимо слияние двух половых клеток. Достаточно одной клетки от каждого родителя.

Нерегулярные типы полового размножения (Табл. 11):

1. Партеногенез –развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки. Встречается у низших ракообразных, коловраток, пчел, ос. Различают соматический или диплоидный и генеративный или гаплоидный партеногенез. При соматическом – яйцеклетка или не претерпевает редукционного деления, или два гаплоидных ядра сливаются вместе, восстанавливая диплоидный набор хромосом. При генеративном – зародыш развивается из гаплоидной яйцеклетки. Так, у медоносной пчелы трутни развиваются из неоплодотворенных гаплоидных яиц. У ос, муравьёв при партеногенезе диплоидный набор восстанавливается в соматических клетках за счет эндомитоза.

Таблица 11 - Типы полового размножения у эукариот

2. Гиногенез – вид полового размножения, при котором участвуют сперматозоиды как стимуляторы развития яйцеклетки, но оплодотворения (кариогамии) в этом случае не происходит. Развитие зародыша осуществляется за счет женского ядра. Наблюдается у круглых червей, у живородящей рыбки Molinеsia. Ядро сперматозоида разрушается и теряет способность к кариогамии, но сохраняет способность к активации яйца. Потомство получает генетическую информацию от матери.

3. Андрогенез – вид размножения, при котором происходит развитие яйца за счет мужского ядра и материнской цитоплазмы. Гаплоидный зародыш характеризуется низкой жизнеспособностью, которая нормализуется при восстановлении диплоидного набора хромосом. При полиспермии возможно слияние двух отцовских пронуклеусов и образование диплоидного ядра, как у тутового шелкопряда.

Гаметогенез. Особенности овогенеза и сперматогенеза у человека, его гормональная регуляция.

Процесс образования половых клеток называется г аметогенезом . Этот процесс протекает в половых железах (семенниках и яичниках) и подразделяется на сперматогенез – образование сперматозоидов и оогенез – образование яйцеклеток.

Сперматогенез проходит в извитых семенных канальцах семенников и включает четыре фазы (Табл. 12):

размножения;

1. созревания;

   формирования.

Фаза размножения: многократный митоз сперматогоний.

Фаза роста: клетки утрачивают способность к митозу и увеличиваются в размере. Теперь они называются сперматоциты I порядка, которые вступают в длительную (около 3-х недель) профазу 1-го деления мейоза.

Таблица 12 - Этапы сперматогенеза

Зоны половой железы	Этапы
1. Размножения	Сперматогонии (2n4C)
	Сперматоциты I (2n4C)
3. Созревания	Сперматоциты II (1n2C) Сперматиды (1n1C)
4. Формирования	Сперматозоиды

Фаза созревания: Включает два последовательных деления мейоза: в результате 1-го (редукционного) деления из сперматоцитов I порядка образуются гаплоидные сперматоциты II порядка (1n 2 хроматиды 2c). Они имеют меньшие размеры, чем сперматоциты I порядка и располагаются ближе к просвету канальца. Второе деление мейоза (эквационное) приводит к образованию четырех сперматид – сравнительно мелких клеток с гаплоидным набором ДНК (1n 1 хроматида 1c).

Фаза формирования: Заключается в преобразовании сперматид в сперматозоиды. Хроматин в ядре уплотняется, размеры ядра уменьшаются. Комплекс Гольджи преобразуется в акросому, содержащую литические ферменты, необходимые для расщепления оболочек яйцеклетки. Акросома прилежит к ядру и постепенно распластывается над ним в виде шапочки. Центриоли перемещаются к противоположному полюсу клетки. Из дистальной центриоли формируется жгутик, который затем становится осевой нитью развивающегося сперматозоида. Избыток цитоплазмы сбрасывается в просвет канальца и фагоцитируется клетками Сертоли.

Сперматогенез у человека осуществляется на протяжении всего периода половой зрелости в извитых семенных канальцах. Развитие сперматозоида длится 72-75 суток.

Оогенез – совокупность последовательных процессов развития женской половой клетки. Оогенез включает периоды размножения, роста и созревания (Табл. 13). В период размножения путем митозов увеличивается число диплоидных половых клеток – оогоний; после прекращения митозов и репликации ДНК в премейотической интерфазе они вступают в профазу мейоза, совпадающую с периодом роста клеток, называемых ооцитами I порядка. В начале периода роста (фаза медленного роста) ооцит увеличивается незначительно, в его ядре происходят конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. В цитоплазме увеличивается количество органоидов. Эта фаза у человека длится годами. В фазе быстрого роста объем ооцитов увеличивается в сотни и более раз в основном за счет накопления рибосом и желтка. В период созревания происходит 2 деления мейоза. В результате 1-го деления образуется ооцит II порядка и редукционное тельце. К концу периода созревания ооциты приобретают способность оплодотворяться, а дальнейшее деление их ядер блокируется. Мейоз завершается в процессе оплодотворения образованием одной яйцеклетки и выделением 3-х редукционных телец. Последние в дальнейшем дегенерируют.

Таблица 13 - Этапы оогенеза

Отличия оогенеза от сперматогенеза:

Период размножения оогониев заканчивается к моменту рождения.

Период роста при оогенезе длиннее, чем при сперматогенезе и имеет период медленного роста, когда происходит увеличение размеров ядра и цитоплазмы, и период быстрого роста – накопление желточных включений.

При оогенезе из одного ооцита I образуется одна полноценная половая клетка, при сперматогенезе из сперматоцита I – четыре.

Фаза формирования характерна только для сперматогенеза. Формирование яйцеклетки происходит в период оплодотворения.

У человека яйцеклетки и сперматозоиды развиваются из первичных половых клеток, которые образуются во внезародышевой мезодерме. Первичные половые клетки впоследствии мигрируют к месту своей окончательной локализации – в бисексуальную гонаду. У многих животных участки цитоплазмы, ответственные за выделение первичных половых клеток, отличаются пигментацией или гранулами. Это половые детерминанты. Половая цитоплазма сосредотачивается на вегетативном полюсе клетки.

Специфические признаки женского пола (развитие яичника) становятся заметны в конце 8-й недели. К концу 3 месяца внутриутробного развития в глубине гонад образуются ооциты (профаза 1). К 7 месяцу быстрые темпы приобретет дифференцировка яичника. К 9-му месяцу в яичнике имеется 200-400 тыс. ооцитов.

При овогенезе митотическое деление первичных женских половых клеток (оогониев) прекращается к 5-му месяцу внутриутробного развития. Количество их достигает почти 7 млн. Оогонии в процессе своего развития превращается в ооциты первого порядка. Дальнейшее внутриутробное размножение оогониев прекращается. Поэтому к моменту рождения у девочки в яичнике содержится уже около 2 млн. ооцитов в первичных фолликулах. Однако, среди них происходит интенсивный процесс атрезии. Поэтому, к началу половой зрелости в яичнике женщины остается около 400-500 тыс., способных к дальнейшему развитию, ооцитов.

Образование первичных фолликулов завершается к концу 3-го месяца внутриутробного развития, когда фолликулярные клетки полностью покрывают ооцит. К моменту завершения образования первичного фолликула ооциты находятся на стадии мейоза I, на стадии диктиотены (фаза диплотены). С этого момента наступает длительный перерыв в дальнейшем их развитии. Остановка деления ооцитов I сохраняется до наступления половой зрелости.

Незадолго до овуляции прерывается первая остановка на стадии диплотены первого деления мейоза. Деление быстро завершается образованием ооцита II порядка и одного, так называемого, редукционного тельца. Овулированный ооцит называется ооцитом II порядка. После овулирования в ооците начинается второе деление мейоза, которое длится до метафазы II. Если оплодотворение произошло, то практически одновременно с ним завершается и вторая фаза мейоза. В результате образуется яйцеклетка. Если в течение 48 часов после овуляции оплодотворение не произошло, то овулированное яйцо (ооцит II) погибает.

Ежемесячно в яичнике созревает один фолликул, внутри которого находится способная к оплодотворению гамета. Созревание фолликула имеет несколько стадий. Вначале ооциты I порядка окружаются слоем клеток, и формируется первичный фолликул. Далее в период до полового созревания фолликулы увеличиваются в размерах за счет роста ооцита, формирования прозрачной зоны и лучистого венца. Затем вторичный фолликул растет, превращается в третичный или зрелый, содержащий ооцит II порядка. Всего за детородный период у женщины созревает 400-800 фолликулов.

После созревания овариального фолликула его стенки разрываются, и ооцит II попадает в полость тела. Воронка яйцевода (фаллопиевы трубы) располагаются возле яичника. Реснички обеспечивают передвижение яйца по яйцеводу, где происходит оплодотворение. После овуляции разрушенный овариальный фолликул сокращается и в результате деления фолликулярных клеток образуется «желтое тело», заполняющее полость пузырька. Если оплодотворение не происходит, оно дегенерирует, а в другом участке яичника начинают расти новые фолликулы. При наступлении беременности «желтое тело» сохраняется, а новые фолликулы образуются после родов. В течение ювенильного и зрелого периодов онтогенеза ооциты в яичниках находятся в профазе I (стадия диплотены: хромосомы в них в виде ламповых щеток, интенсивный синтез РНК на определенных генах). Блок профазы 1 периодически снимается с ооцитов, завершается мейоз I и наступает мейоз II. При оплодотворении, через 24 часа, мейоз II завершается, а еще через 10 часов образуется синкарион и идет синкариогамия.

Блокировка имеет адаптивный характер. Конъюгация и кроссинговер в мейозе находятся под защитой материнского организма, что гарантирует меньшее количество аномалий зародыша. В постэмбриональный период организм подвержен разнообразным воздействиям окружающей среды, что увеличивает частоту образования аномальных гамет.

Рост фолликулов, их овуляция – гормонально зависимые процессы, которые регулируются тремя гонадотропными гормонами гипофиза: фолликулостимулирующим (ФСГ), лютеинизирующим (ЛГ), лютеотропным (ЛТГ), гормонами яичника – эстрогенами и прогестероном. Под влиянием ФСГ происходит развитие и созревание фолликулов в яичнике. При совместном действии ФСГ и ЛГ происходит разрыв зрелого фолликула, овуляция, образование «желтого тела». После овуляции ЛГ способствует выработке в яичнике «желтым телом» гормона прогестерона.

Секреция ЛГ и ФСГ гипофизом регулируется нейрогуморальной активностью гипоталамуса, вырабатывающего нейрогормоны: вазопрессин, окситоцин. Эти центры в свою очередь находятся под влиянием гормонов яичника – эстрогенов. Они влияют на развитие вторичных половых признаков, на обмен веществ (усиливают диссимиляцию белков) и теплорегуляцию. Кроме того, яичники вырабатывают и андрогены – мужские половые гормоны. Последние образуются также и в коре надпочечников.

Специфические признаки мужского пола, развитие семенника наблюдаются в конце 7-ой недели внутриутробного развития.

Мужская половая железа – семенник состоит из семенных канальцев, окруженных соединительной и рыхлой интерстициальной тканью, продуцирующей гормоны.

Сперматогенез – это процесс превращения первичных половых клеток – сперматогониев в сперматозоиды в семенниках. Процесс происходит в семенных канальцах мужских половых желез. Сперматогонии располагаются у наружной стенки семенных канальцев. Они в определенный момент начинают расти и перемещаться от периферии к центру канальцев, переходя к митотическому делению, в результате чего образуются сперматогонии. Сперматогонии растут и после многочисленных митотических делений образуют сперматоциты, переходящие к мейозу, два последовательных деления которого завершается образованием полноценных клеток – сперматид, дифференцирующихся в сперматозоиды. Два последовательных деления мейоза называют часто делением созревания.

У человека первое деление мейоза продолжается несколько недель, второе – 8 часов. Во время второго деления сперматоциты второго порядка дают четыре незрелые гаплоидные (1n1c) половые клетки – сперматиды. В зоне формирования они становятся сперматозоидами.

Сперматогенез осуществляется на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи. Полное созревание клетки составляет 72 суток.

Функции семенников регулируются эндокринными железами и гипофизом. Основным мужским половым гормоном вырабатываемым в клетках Лейдига семенников является тестостерон. Под влиянием мужских половых гормонов усиливается образование и распад белка в организме, что ведет к развитию мускулатуры, костной ткани, размеров тела.

Морфофункциональная характеристика зрелых гамет у человека.

Яйцеклетка – овальная, крупная, малоподвижная или неподвижная. У большинства животных отсутствует центросома и не способна к самостоятельному делению. По содержанию и распределению желтка различают несколько типов яйцеклеток (Табл. 14).

Таблица 14 - Типы яйцеклеток

Распределение желтка определяет пространственную организацию зародыша. Изолецитальные яйцеклетки характеризуются небольшим количеством равномерно распределенного желтка, например у ланцетника. Полилецитальные – с умеренным (амфибии) и чрезмерным содержанием желтка (рептилии, птицы). Телолецитальные яйца характеризуются неравномерным распределением желтка и формированием полюсов: анимального , на котором нет желтка, вегетативного – с желтком. Центролецитальные – характеризуются большим количеством равномерно распределенного желтка в центре яйца и характерны для членистоногих.

Яйцеклетка образует 3 типа защитных оболочек:

Первичная – желточная, продукт жизнедеятельности ооцита или яйцеклетки, находится в контакте с цитоплазмой. У человека она входит в состав плотной оболочки, образуя ее внутреннюю часть. Наружная ее зона образуется фолликулярными клетками и является вторичной (лучистый венец).

Вторичная – формируется как производное фолликулярных клеток (их выделение), окружающих ооцит (клетки зернистого слоя). У насекомых – хорион, у человека – лучистый венец. Плотная оболочка пронизана микроворсинками яйца изнутри, а снаружи – микроворсинками фолликулярных клеток. Таким образом у человека образуется лучистый венец и блестящая зона.

Третичная – образуется после оплодотворения за счет выделения желез или слизистого эпителия половых путей по мере прохождения по яйцеводу самки. Это студенистые оболочки яиц амфибий, белковые, подскорлуповые и скорлуповые у птиц.

В ходе оплодотворения сперматозоид преодолевает вторичную и первичную оболочки.

Сперматозоид. Гамета мелкая, подвижная. Имеет части: головку, шейку, среднюю часть и хвост. Головка состоит из акросомы и ядра. Акросома формируется из элементов комплекса Гольджи сперматиды. Акросома обеспечивает проникновение сперматозоидов в яйцеклетку и активацию последней с помощью фермента гиалуронидазы.

Ядро сперматозоида содержит компактно упакованные дезоксинуклеопротеиды. Такая упаковка гаплоидного набора хромосом связана с белками протаминами. Ее значение – почти полная инактивация генетического материала.

В шейке имеются проксимальная и дистальная центриоли, расположенные под прямым углом. Проксимальная – участвует в образовании веретена деления оплодотворенного яйца, а из дистальной – образуется осевая нить хвоста.

В средней части сконцентрированы митохондрии, образующие компактное скопление – митохондриальную спираль. Эта часть обеспечивает энергетическую и метаболическую активность сперматозоида.

Основа хвоста – осевая нить, окруженная небольшим количеством цитоплазмы и клеточной мембраной.

Жизнеспособность сперматозоида зависит от концентрации спермы (густая взвесь), концентрации водородных ионов (в щелочной среде наибольшая активность) и температуры.

Оплодотворение, его фазы, биологическая сущность.

Процессу оплодотворения (слияние ядер мужской и женской гамет) предшествует осеменение. Осеменение – процессы, обуславливающие встречу сперматозоида и яйцеклетки. Взаимодействие гамет обеспечивается выделением особых веществ – гамонов (гиногамонов и андрогамонов). Гиногамон I стимулирует подвижность сперматозоида. Гиногамон II блокирует двигательную активность сперматозоидов и способствует их фиксации на оболочке яйцеклетки. Андрогамон I тормозит движение сперматозоидов, что предохраняет их от преждевременной растраты энергии. Андрогамон II способствует растворению оболочки яйцеклетки.

Существует два способа осеменения: наружное и внутреннее. У некоторых животных наблюдается кожное осеменение, которое является переходной формой. Это характерно для немертин, пиявок.

Этапы оплодотворение:

Сближение гамет, акросомная реакция и проникновение сперматозоида;

Активация яйца, его синтетических процессов;

Слияние гамет (сингамия).

Наружная фаза. Сближение гамет относится к наружной фазе. Женские и мужские гаметы выделяют специфические соединения, которые называются гамонами. Яйцеклетками продуцируются гиногамоны I и II, сперматозоидами – андрогамоны I и II. Гиногамоны I активизируют движение сперматозоидов и обеспечивают контакт с яйцом, а андрогамоны II растворяют оболочку яйца.

Период жизнеспособности яйцеклеток у млекопитающих – от нескольких минут до 24 часов и более. Он зависит от внутренних и внешних условий. Жизнеспособность сперматозоидов 96 часов. Способность к оплодотворению сохраняется 24-48 часов.

В момент контакта сперматозоида с наружной оболочкой яйца начинается акросомная реакция. Из акросомы выделяется фермент гиалуронидаза. В месте контакта сперматозоида с плазматической мембраной яйца образуется выпячивание или бугорок оплодотворения. Бугорок оплодотворения способствует втягиванию сперматозоида внутрь яйца. Мембраны гамет сливаются. Слияние мужских и женских половых клеток называется сингамия. В ряде случаев (у млекопитающих) сперматозоид проникает в яйцо без активного участия бугорка оплодотворения. Ядро и центриоль сперматозоида переходят в цитоплазму яйца, что способствует завершению мейоза II в ооците.

Внутренняя фаза. Характеризуется кортикальной реакцией со стороны яйцеклетки. Происходит отслойка желточной оболочки, которая затвердевает и называется оболочкой оплодотворения. В момент завершения мейоза формируется мужской и женский пронуклеусы. Оба пронуклеуса сливаются. Слияние ядер гамет – синкариогамия составляет сущность процесса оплодотворения, в результате чего образуется зигота.

Современная репродуктивная стратегия человека.

Современная репродуктивная стратегия человека включает в себя:

Пренатальную диагностику наследственных заболеваний;

Использование методов преодоления бесплодия:

искусственное оплодотворение;

оплодотворение яйцеклетки в пробирке;

трансплантация эмбрионов с использованием «суррогатного материнства».

донорство яйцеклеток и эмбрионов.

Репродукция, или размножение, является характерной чертой всех живых организмов. Она необходима для воспроизведения себе подобных. Если сравнивать размножение с другими жизненно важными функциями, то оно направлено не на поддержание жизни отдельно взятой особи, а на продление всего рода, сохранение генов в будущем потомстве. В процессе эволюции разные группы организмов сформировали различные стратегии и пути размножения, а тот факт, что эти существа выжили и встречаются в настоящее время, доказывает эффективность различных способов осуществления этого процесса.

Разнообразие способов репродукции рассматривает наука биология. Бесполое размножение как один из основных вариантов воспроизведения организмов будет рассмотрено ниже.

Краткая характеристика

Бесполое размножение проходит без образования гамет или половых клеток. В нем принимает участие всего лишь один организм. Бесполое размножение организмов характеризуется образованием идентичных потомков, при этом генетическая изменчивость возможна только вследствие случайных мутаций.

Одинаковое потомство, которое происходит от одной потомственной клетки, принято называть клонами. Бесполое размножение является основным для одноклеточных организмов. При этом каждая особь делится надвое. Однако некоторые простейшие (фораминиферы) могут разделиться и на большее количество клеток. Простота этого способа репродукции связана с простотой организации этих организмов, это дает им возможность увеличивать свою численность достаточно быстро. Например, при достаточно благоприятных условиях число бактерий способно удваиваться каждые 30 минут. При бесполом размножении организм может бесконечное количество раз воспроизводить себе подобных, пока не произойдет случайное изменение генетического материала.

Виды бесполого размножения

• Простое деление.
• Размножение спорами.
• Почкование.
• Фрагментация.
• Вегетативное размножение.
• Полиэмбриония.

Размножение делением

У простейших и споровиков наблюдается множественное деление, когда после повторного деления ядра происходит процесс и в самой клетке (на большое количество дочерних). У малярийного плазмодия также имеется стадия, в процессе которой осуществляется множественное деление, именуемая шизонтом. Сам процесс получил название шизогонии. После заражения хозяина плазмодий проводит шизогонию в клетках печени. В процессе нее образуется примерно тысяча дочерних клеток, и каждая из них имеет способность проникнуть в эритроциты. Высокая плодовитость компенсируется большими потерями и трудностями, которые связаны со сложным циклом жизни.

Размножение спорами

Бесполое размножение может быть организовано при помощи спор. Это специальные гаплоидные клетки у растений и грибов, которые служат для расселения и размножения. Но нельзя путать споры растений, грибов и споры бактерий. Бактериальные споры - это клетки, находящиеся в покое и имеющие сниженный метаболизм. Они окружены многослойной оболочкой, устойчивы к высыханию и прочим неблагоприятным условиям, которые могут вызвать гибель обычных клеток. Возникновение спор необходимо не только для выживания, но и для расселения бактерий. Попадая в нужную среду, спора прорастает и превращается в делящуюся клетку.

У низших растений и грибов споры возникают в процессе митоза (митоспоры), у высших растений - в результате мейоза (мейоспоры). Последние содержат гаплоидный набор хромосом и способны дать начало поколению, которое не похоже на материнское, и размножаться оно будет уже половым путем. Возникновение мейоспор связывают с чередованием поколений - полового и бесполого, которое дает споры.

Почкование

Существуют и другие формы бесполого размножения, одна из которых - это почкование. При этом виде размножения на теле родителя образуется почка, она растет и в конце концов, отделяясь, начинает самостоятельную жизнь в виде нового полноценного организма. Почкование встречается у разных групп живых организмов, например дрожжей, других одноклеточных грибов, бактерий, гидры пресноводной (кишечнополостные), каланхоэ.

Фрагментация

Бесполое размножение может осуществляться при помощи фрагментации. Это процесс, при котором происходит разделение родительской особи на некоторое количество частей. При этом каждая из них дает жизнь новому организму. В основе этого лежит регенерация (способность живого организма восстанавливать потерянные части). Примером этого могут служить дождевые черви. Фрагменты их тел могут дать начало новым особям.

Однако в природе такой вид размножения встречается достаточно редко. Это характерно для плесневелых грибов, многощетинковых червей, иглокожих, оболочников и некоторых водорослей (спирогира).

Вегетативное размножение

Бесполое размножение растений осуществляется при помощи вегетативного способа. Для него необходимы отдельные части тела или органы растений. При этом виде репродукции происходит отделение от материнского экземпляра большой хорошо сформированной части (черенок стебля, корня, часть слоевища), которая дает впоследствии начало новому самостоятельному организму. У растений образуются специальные структуры, которые предназначены для вегетативного размножения:

Клубень (георгины, картофель) - это стеблевое или корневое утолщение. Новые особи развиваются из пазушных почек на них. Клубни могут перезимовать только один раз, после этого ссыхаются.

Клубнелуковицы (крокус, гладиолус) - это вздутое основание стебля; листьев не имеет.

Луковицы (тюльпан, лук) состоят из мясистых листьев и короткого стебля, сверху покрываются остатками прошлогодней листвы; обычно содержат дочерние луковицы, при этом каждая из них способна образовать побег.

Корневище (астра, валериана) - это растущий горизонтально подземный стебель; он может быть тонким и длинным или толстым и коротким. Корневище имеет листья и почки.

Столон (смородина, крыжовник) - горизонтальный стебель, который стелется по почве. Он не предназначен для зимовки.

Корнеплод (морковь, репа) - это утолщенный главный корень, в нем находится запас питательных веществ.

Ус (лютик, земляника) - представляет собой разновидность столона; растет быстро и содержит листья и почки.

Вообще, способы бесполого размножения, такие как почкование или фрагментация, не отличаются от вегетативного, но традиционно этот термин употребляют по отношению к растениям и только лишь в редких случаях к животным. Этот вид регенерации очень важен в практике растениеводства. Может случиться, что растение (например, груша) имеет какую-то удачную комбинацию признаков. У семян эти характеристики будут наверняка нарушены, так как они появляются при половом размножении, которое связано с рекомбинацией генов. Вот почему при разведении груш обычно практикуют вегетативное размножение - черенками, отводками, прививают почки на другие деревья.

Полиэмбриония

Это особый вид бесполого размножения. В процессе полиэмбрионии из одной диплоидной зиготы возникает несколько зародышей, при этом каждый из них превращается затем в полноценную особь. При делении зиготы бластомеры, которые при этом образуются, расходятся, и каждый развивается самостоятельно. Этот процесс генетически обусловлен. Причем все потомки идентичны и имеют один и тот же пол. Этот вид размножения можно встретить у броненосцев. Появление однояйцевых близнецов у человека тоже является таким примером.

У человека при оплодотворении также образуется диплоидная зигота, она делится и дает начало зародышу, который на ранней стадии, по непонятным причинам, распадается на несколько фрагментов. Каждый из них проходит нормальное эмбриональное развитие, в результате этого процесса на свет появляются два или больше генетически идентичных ребенка одного пола.

Иногда случается так, что разделение зародыша в процессе формирования бывает неполным. В таких случаях появляются организмы, которые имеют общие части тела или органы. Подобных близнецов стали именовать сиамскими.

Заключение

Рассмотренные виды бесполого размножения позволяют организмам выжить, увеличивая при этом свою численность за достаточно короткое время. Это широко используется в сельском хозяйстве, для того чтобы получить однородное, с хорошими признаками потомство у декоративных, плодово-ягодных и других групп растений.

4. Формы размножения организмов

Преемственность поколений организмов в природе осуществляется за счет воспроизведения. Размножение - это способность организма воспроизводить себе подобных. В природе существует два типа размножения: бесполое и половое.

Виды бесполого размножения

Бесполое размножение - образование нового организма из одной клетки или группы клеток исходного материнского организма. В этом случае в размножении участвует только одна родительская особь, которая передает свою наследственную информацию дочерним особям. При бесполом размножении образуются идентичные потомки. Единственным источником изменчивости являются случайные наследственные изменения, которые могут возникнуть в процессе индивидуального развития.

В основе бесполого размножения лежит митоз. Встречается несколько видов бесполого размножения.

Интересно бесполое размножение у бактерий (рис. 7).

Рис. 7. Бесполое размножение бактерии: А - общая схема размножения; Б - схема деления клетки

Кольцевая молекула ДНК закрепляется на клеточной мембране и реплицируется. В клетке начинает образовываться поперечная перегородка со стороны прикрепления молекул ДНК. Затем поперечная перегородка раздваивается, перемещая закрепленные ДНК в разные части клетки. Рибосомы равномерно распределяются между двумя дочерними клетками, образуется перетяжка, которая разделяет клетку на две дочерние.

Почкование - это форма бесполого размножения, при которой от родительской особи отделяется небольшой вырост (почка) и образуется дочерний организм. Новый организм развивается из группы клеток исходного организма. Такой вид бесполого размножения характерен для кишечнополостных (гидры) и некоторых других животных и растений. Почкованием размножаются и одноклеточные грибы - дрожжи. В отличие от простого деления, при почковании материнская клетка делится на неравные части, отпочковывая постоянно меньшую дочернюю клетку (рис. 8, Б).

Рис. 8. Виды бесполого размножения: А - простое деление надвое эвглены зеленой (продольное); Б - почкование дрожжей и гидры; В - споруляция мхов; Г - вегетативное размножение листьями бегонии

Размножение спорами (споруляция ) характерно для споровых растений (водорослей, мхов, папоротников). Размножение происходит с помощью специальных клеток - спор, образующихся в материнском организме (рис. 8, В). Спора представляет собой небольшую клетку, состоящую из ядра и небольшого количества цитоплазмы. Они образуются в большом количестве в исходном материнском организме. Каждая спора, прорастая, дает начало новому организму. Так как они микроскопически малы, то легко переносятся ветром, водой или другими организмами, что способствует расселению этих растений. Спорами размножаются и грибы, например пенициллум, шляпочные грибы.

Вегетативное размножение - это размножение отдельными органами, частями органов или тела. Вегетативное размножение чаще всего встречается у растений, которые могут размножаться корнями, побегами и частями побегов (стеблями, листьями), видоизмененными побегами. Способы вегетативного размножения растений весьма разнообразны. Это размножение луковицами (тюльпан), подземными столонами - клубнями (картофель), корневищами (пырей), корневыми шишками (георгин), отводками (смородина), корневыми отпрысками (малина), листьями (бегония, фиалка), надземными столонами - усами (земляника) и т. д. (рис. 8, Г).

Фрагментация - это разделение особи на две и более части, каждая из которых может дать начало новому организму. Этот способ основан на регенерации - способности организмов восстанавливать недостающие части тела. Характерен он для низших беспозвоночных животных (кишечнополостных, плоских червей, морских звезд и др.). Тело животного, разделенное на отдельные части, достраивает недостающие фрагменты. Например, при неблагоприятных условиях плоский червь планария распадается на отдельные части, каждая из которых при наступлении благоприятных условий может дать новый организм.

Встречается фрагментация и у растений, например, многоклеточные водоросли могут размножаться частями слоевища.

Клонирование. Искусственный метод размножения, который появился сравнительно недавно, в начале 60-х гг. XX в. Он основан на получении нового организма из одной клетки исходного. Так как ядро клетки содержит весь набор хромосом, а значит, и генов, то при определенных условиях его можно заставить делиться, что приведет к образованию нового организма. В основе образования клона лежит митоз. Для клонирования растений отделяют клетки образовательной ткани и выращивают их на специальных питательных средах. Клетка растения, последовательно делясь, дает начало целому организму. Этот метод в настоящее время широко используется для получения ценных сортов растений.

Имеется опыт клонирования животных. Впервые он был поставлен английским биологом Д. Гёрдоном и дал положительные результаты в опытах с южноамериканской жабой. В качестве донора ядер были использованы клетки кишечника головастика. Ядра яйцеклеток-реципиентов разрушили ультрафиолетовыми лучами и пересадили в эти клетки ядра эпителия кишечника. В результате опыта удалось получить несколько клонированных особей жабы, полностью идентичных друг другу. В 1995 г. английским ученым удалось получить клон овец, которые были похожи на исходную материнскую особь. Однако ягнята умерли в раннем возрасте, не дожив до девяти месяцев.

В 1997 г. клонированием была получена овечка Долли. Для этого были взяты ядра клеток молочной железы овцы одной породы (донор ядер) и пересажены в яйцеклетки с предварительно разрушенными ядрами овцы другой породы (реципиент). Клонированная овечка не отличалась от донора ядер, но сильно отличалась от реципиента.

Применение метода клонирования позволит не только сохранить ценных в хозяйственном отношении животных, но и безгранично размножать их. В настоящее время ведутся работы по клонированию человека, что вызывает бурные споры не только среди ученых, но и различных групп населения. Однако при помощи этого метода предполагается воспроизводить лишь отдельные органы и ткани для последующей пересадки в организм донора, а не создание отдельных индивидуумов. Этот метод позволит решить проблему несовместимости тканей различных организмов.

Особенности полового размножения

Половое размножение - это образование нового организма при участии двух родительских особей. Новый организм несет наследственную информацию от двух родителей, а образующиеся потомки отличаются генетически друг от друга и своих родителей. Этот процесс свойствен всем группам организмов, в простейшем варианте он имеет место даже у прокариот.

При половом размножении в организме формируются специальные половые клетки - гаметы мужского и женского типа, которые способны сливаться. Мужские гаметы - сперматозоиды , или спермии (если они неподвижны). Женская гамета - яйцеклетка. Гаметы отличаются от всех других клеток организма, которые называются соматическими (от лат. сома - тело). Они всегда имеют гаплоидный набор хромосом (n).

В результате слияния двух гамет диплоидный набор хромосом вновь восстанавливается. При этом половина всех хромосом является отцовской, а другая половина - материнской. Например, у человека 46 хромосом, из которых 23 получены от матери и 23 - от отца.

Половое размножение имеет целый ряд преимуществ. В результате этого процесса происходит изменение наследственной информации, а у новых особей сочетаются признаки двух родителей. Это приводит к появлению новых комбинаций признаков и генов. Половое размножение делает организм более конкурентоспособным и адаптированным к изменяющимся условиям окружающей среды, так как повышает шансы к выживанию. В процессе эволюции половое размножение оказалось более предпочтительным и прогрессивным.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие типы размножения встречаются у организмов? Чем они отличаются друг от друга?

2. Какой тип деления клетки лежит в основе бесполого размножения?

3. Сравните размножение спорами и вегетативное размножение у растений. В чем их сходство и отличие?

4. Какое преимущество организму дает размножение спорами?

5. Охарактеризуйте особенности каждого вида бесполого размножения.

6. В чем заключаются особенности полового размножения? Какие преимущества дает такой тип размножения?

7. Какие клетки называются гаметами? В чем их особенность?

Из книги Разведение собак автора Хармар Хиллери

Из книги Гидропоника для любителей автора Зальцер Эрнст Х

Из книги Физиология размножения и репродуктивная патология собак автора Дюльгер Георгий Петрович

Простой способ размножения черенками Для окоренения черенков рассадные ящики подготавливают точно так же, как и для высева семян. Весьма желательно, чтобы в этом случае ящики были немного более глубокими. Тогда в последующем можно было бы создать небольшой запас

Из книги Собаки и их разведение [Разведение собак] автора Хармар Хиллери

Глава 2. БИОТЕХНИКА РАЗМНОЖЕНИЯ 2.1. ЕСТЕСТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ Вольное спаривание - естественный способ размножения собак. У самок могут быть моно- и полигамные половые акты. При моногамном спаривании собаки совершают по одному-два коитуса ежедневно с одним самцом на

Из книги Племенное разведение собак автора Сотская Мария Николаевна

Органы размножения кобеля То, о чем я собираюсь здесь рассказать, не содержит ничего нового для серьезного собаковода, тем не менее, краткое описание анатомии племенного кобеля может быть для кого-то полезным.Предстательная железаНепосредственно под мочевым пузырем

Из книги Служебная собака [Руководство по подготовке специалистов служебного собаководства] автора Крушинский Леонид Викторович

Органы размножения суки Женские половые клетки - яйцеклетки - производятся в яичниках. Влагалище, матка и маточные трубы - это те пути, по которым проходят сперматозоиды до оплодотворения яйцеклетки.ЯичникиЭтот парный орган находится в брюшной полости суки

Из книги Размножение собак автора Коваленко Елена Евгеньевна

Способы размножения Размножение - важнейший биологический процесс, обеспечивающий поддержание и увеличение численности вида, возможность его расселения и, в конечном итоге, успех борьбы за существование. В животном мире существует целый ряд способов размножения,

Из книги Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] автора Лернер Георгий Исаакович

7. Система органов размножения Размножение относится к важнейшим отправлениям организма и обеспечивает продолжение рода. Для выполнения функций, связанных с размножением, у собак служит половой аппарат.Половой аппарат кобеля. Половой аппарат кобеля состоит из

Из книги Природа человека (сборник) автора Мечников Илья Ильич

ГЛАВА 2 ФИЗИОЛОГИЯ РАЗМНОЖЕНИЯ СОБАК Рождение живого и достаточно сформированного детеныша, в котором уже угадываются черты будущего взрослого животного, создает впечатление, что новый организм возникает как бы из ничего. Собственно рождение означает появление на свет

Долгожительство зависит от размера, размножения и еды В последнее время известный берлинский профессор Рубнер сделал попытку определить количество энергии, потребляемой во время роста и в продолжение жизни, думая найти в этом основание для решения вопроса о

Из книги автора

4.1. Виды размножения В процессе эволюции живых организмов происходила и эволюция способов размножения, разнообразие которых наблюдаются у ныне живущих видов. Все варианты размножения можно разделить на два принципиально отличающихся типа – бесполое и