Размножение живых организмов

Министерство  образования Российской Федерации.

Муниципальное Общеобразовательное  Учреждение

Средняя Общеобразовательная  Школа № 3  
 
 
 

     Размножение живых

     организмов. 
 
 
 
 
 

                                         2006г.  
 
 
 

        План. Размножение живых организмов. 

     1.Размножение…………………………стр.3 
 

     2.Бесполое размножение………………стр.4-7 
 

    3.Половое размножение………………..стр.8 

   4.Особенности строения половых клеток их функции……………………………………стр.8-10

       А) У животных………… стр.11-12

                              Б) У растений……………стр.12-14 
 

   5.Приложение…………………………стр.14-16 
 

  6.Литература……………………………стр.16 
Размножение.

Способность к размножению, или  самовоспроизведению,- одна из важнейших  характеристик органической природы. Размножение- свойство, присущее всем без исключения живым организмам, от бактерий до млекопитающих. Существование любого вида животных и растений, бактерий и грибов, преемственность между родительскими особями и их потомством, поддерживаются только благодаря размножению. Размножение - один из самых сложных процессов жизнедеятельности. Естественный отбор благоприятствует сохранению любых признаков и свойств, повышающих жизнеспособность потомства на всех этапах жизни организма. В борьбе за существование побеждают организмы, которые оставляют больше потомков, доживающих до взрослого состояния и в свою очередь, оставляющих потомство. Такая направленность отбора, приводит к тому, что многие особенности строения и поведения служат для наиболее успешного размножения.

Размножение, важнейшее свойство живых организмов, воспроизводить себе подобных, в основе которого лежит передача наследственной информации от родителей к  потомству. Размножение обеспечивает преемственность между поколениями, увеличение численности особей в популяции и их расселения на новые территории, существование вида в целом.

Известны  различные формы  размножения, но все  они объединены в  два типа: половое  и бесполое.

Бесполое размножение.

Бесполым  размножением называют возникновение нового организма из одной клетки или из нескольких неполовых (соматических) клеток материнской особи. Бесполое размножение, эволюционно возникшее раньше полового,- эффективный процесс. На его основе в благоприятных условиях может быстро увеличиваться численность вида. Однако при любых формах бесполого размножения все потомки имеют генотип, идентичный материнскому. В этом размножении участвует только одна материнская клетка. Поскольку все соматические клетки организма возникли путем митоза, а именно из них и развивается новый организм, становится понятным, почему  все особи при бесполом размножении генетически сходны: оно не сопровождается повышением генетического разнообразия. Новые признаки появляются только в результате относительно редких мутаций. Вид, размножающийся только бесполым путем, может процветать достаточно долгое время, если он обитает в относительно постоянных условиях. При возникновении в среде его обитания изменений, которые могут вызвать гибель отдельных особей, весьма вероятно, что погибнут все особи этого вида, т.к. они сходны генетически. Бесполое размножение характеризуется тем, что новая особь развивается из неполовых, соматических (телесных) клеток, и оно делится на несколько форм:

Митотическое  деление клетки. Спорообразование. Почкование. Вегетативное размножение.

Митотическое  деление клетки.

Этим  путем размножаются многие простейшие (амеба, эвглена зеленая и др.), одноклеточные водоросли (хламидомонада). Всего выделяют 4 стадии деления: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Процесс деления начинается с ядра, оно вытягивается, принимает продолговатую форму, затем делится. Части ядра отходят друг от друга. В цитоплазме образуется поперечная перетяжка или перегородка, которая, постепенно углубляясь, делит материнскую особь на 2 части. Особенности деления клеток у животных, связаны с отсутствием у них клеточной стенки. При делении клетки по типу митоза в цитоплазме уже на первом этапе происходит обособление дочерних клеток. У растений дочерние клетки оформляются под защитой клеточной стенки материнской клетки, которая разрушается только после появления у дочерних клеток первичной клеточной стенки. При делении клетки по типу мейоза у животных разделение происходит уже в телофазе. У растений в телофазе заканчивается образование двуядерной клетки. Образованию веретена деления в телофазе  предшествует расхождение центриолей к полюсам клетки. От центриолей начинается образование нитей веретена. У растений  нити веретена начинают формироваться от полюсных скоплений микротрубочек.

Спорообразование.

Этот путь размножения свойствен низшим грибам, водорослям (хлорелла), животным (малярийный плазмодий). Клетка распадается на большое число особей, равное количеству ядер, заранее образованных в родительской клетки в результате многократного деления ее ядра. Многие многоклеточные также способны к спорообразованию, а именно это: высшие грибы, многоклеточные водоросли, папоротникообразные и некоторые другие. Спора - особый вид клетки с очень плотными оболочками. Споры могут длительное время находиться в состоянии покоя. В таком состоянии они могут переждать холод, жару, высыхание, избыток влаги. Когда наступают благоприятные условия, они прорастают, делятся и из них образуются новые особи.

У многоклеточных растений, многоклеточных водорослей, мхов и папоротников, споры образуются в специальных органах - спорангиях. Хвостатые амфибии, ящерицы, морские звезды и крабы обладают способностью отращивать новый хвост, новую конечность или какой либо другой орган взамен утраченного. Когда эта способность достигает крайней степени развития, она становиться способом размножения: тело родительской особи распадается на несколько частей, а затем каждая из них восстанавливает все недостающие части и превращается в целый организм. Такой способ размножения, называется фрагментацией. Особенно характерна фрагментация для плоских морских червей. У них тело может распадаться на несколько сот частей, затем каждая из них <<достраивает себя >>, и становится новым животным.

Почкование. Присуще как одноклеточным, так и многоклеточным организмам. У дрожжевых грибов и сосущих инфузорий при почковании на материнской клетке первоначально образуется небольшой бугорок, содержащий ядро- почка. Она растет, достигает размеров, близких к размеру материнского организма, затем отделяется, переходя в самостоятельное существование, или продолжает жить вместе с материнской. У многоклеточных (пресноводная гидра) почка состоит из группы клеток обоих слоев стенки тела. Почка растет, удлиняется, на переднем ее конце появляется ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Почкование завершается образованием маленькой гидры, которая затем отделяется от материнского организма. Каланхое - на его листьях есть особые крупные клетки, из которых  образуются маленькие растеньица.

Вегетативное  размножение. У растений оно широко распространено. Размножение происходит с помощью частей тела: - черенки, усы, клубни, корень. Картофель размножается видоизмененными подземными частями стебля - клубнями. У жасмина, ивы, легко укореняются побеги – черенки. Еще с помощью черенков размножаются виноград, смородина, крыжовник. Земляника использует для размножения  длинные ползучие стебли – усы, образующие почки, которые, укореняясь, дают начало новому растению. Немногие растения могут размножаться листовыми черенками (листовая пластина и черешок), на нижней стороне листа в местах разветвления крупных жилок, возникают корни, на верхней – почки, а затем побеги. (Таким видом размножается бегония.) Другие растения, например роза, малина, вишня и слива, размножаются с помощью корня. Георгины размножаются с помощью корневых клубней. Видоизмененная  подземная часть стебля – корневище, образует новые растения. Осот с помощью корневища может дать до 1800 новых особей на 1 м² почвы. При вегетативном размножении новые особи образуются из частей материнского растения и наследуют при этом все его признаки. Многие из частей тела, т.е. усов, черенков, клубней и т.д., служат запасающими органами, в которых откладываются питательные вещества, позволяющие растению пережить трудный период – зиму и засуху.

  Половое размножение.

Половым размножением называют смену поколений  и развитие организмов из специализированных половых клеток, образующихся в половых железах. При этом новый  организм развивается  в результате слияния  двух половых клеток, образованных разными  родителями. Половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым размножением. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем объединения генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Так как новые комбинации, осуществляются в каждом поколении, то приспособленными к новым условиям существования может оказаться гораздо больше особей, чем при бесполом размножении. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка, генетической информации  из двух  разных источников – родителей. В половых железах развиваются половые клетки: мужские (сперматозоиды) и женские (яйцеклетки). В первом случае развитие называют сперматогенезом, во втором овогенезом (от лат,<< ово >> - яйцо). Самцы могут играть большую роль в охране семьи, охоте, а также участвовать в половом отборе. 
 

Особенности строения половых  клеток и их развитие.

В процессе образования  половых клеток выделяют ряд стадий: 

ПЕРИОД  РАЗМНОЖЕНИЯ - первичные  половые клетки делятся  путем митоза, в  результате чего увеличивается  их количество. При  сперматогенезе размножение  первичных половых  клеток, очень интенсивно, оно начинается с  наступления зрелости и протекает в течение всего репродуктивного периода, т.е. времени, когда животное может участвовать в половом размножении, и постепенно затухает лишь к старости. Размножение женских первичных половых клеток у низших позвоночных также продолжается почти всю жизнь. У млекопитающих, в том числе и у человека, эти клетки с наибольшей интенсивностью размножаются лишь в период внутриутробного развития у плода и сохраняются в состоянии покоя до полового созревания.

ПЕРИОД  РОСТА – у незрелых мужских гамет  он выражен нерезко. Их размеры увеличиваются незначительно, напротив, будущие яйцеклетки увеличиваются в размерах, иногда в сотни, иногда в тысячи и даже в миллионы раз. У одних животных овоциты растут очень быстро – в течение нескольких дней или недель, у других видов рост продолжается месяцами и годами. Рост овоцитов осуществляется за счет веществ, образуемых другими клетками организма. У рыб, рептилий, амфибий, и птиц основную массу яйца составляет желток. Он синтезируется в печени, в особой растворимой форме переносится кровью в яичник, проникает в растущие овоциты и откладывается там, в виде желточных пластинок. Кроме того, в самой будущей половой клетки синтезируются многочисленные белки о большое количество разнообразных РНК: транспортных, рибосомных и информационных. Желток совокупность питательных веществ (жиров, белков, углеводов, витаминов, и др.) необходимых для питания развивающегося зародыша, а РНК обеспечивает синтез белков на ранней стадии развития, когда собственная  наследственная информация еще не используется. 

ПЕРИОД  СОЗРЕВАНИЯ (мейоз) - клетки, вступающие в период созревания, содержат диплоидный набор хромосом и уже удвоенное количество ДНК (2n 4c).  В процессе полового размножения, у организмов любого вида из поколения в поколение сохраняется свойственное ему число хромосом. Это достигается тем, что перед слиянием половых клеток - оплодотворением - в процессе созревания в них уменьшается (редуцируется) число хромосом, т.е. из диплоидного набора (2n), образуется гаплоидный (1n). Сущность мейоза состоит в том, что каждая половая клетка получает одинарный, гаплоидный набор хромосом. Мейоз- это еще и стадия, во время которой создаются новые комбинации генов, путем сочетания разных материнских и отцовских хромосом. Перекомбинирование наследственных задатков возникает, кроме того, и в результате обмена участками между гомологичными хромосомами в процессе мейоза. Мейоз включает 2 последовательно идущих друг за другом деления. Как и в митозе, в каждом мейотическом делении выделяют 4 фазы: Профазу, Метафазу, Анафазу, Телофазу.  

ПЕРИОД ФОРМИРОВАНИЯ - состоит в приобретении клетками  определенной формы и размеров, соответствующих им функций. Женские половые клетки в процессе созревания покрываются оболочками и готовы к оплодотворению непосредственно после завершения мейоза. Например, у млекопитающих, птиц и пресмыкающихся, за счет клеток, окружающих яйцеклетку, вокруг нее образуется ряд дополнительных оболочек.

Функция этих оболочек заключается  в защите яйцеклетки и развивающегося зародыша от внешних неблагоприятных воздействий. Сперматозоиды могут иметь различные размеры и форму (рис.4). Их функция состоит в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим, после завершения мейоза, половая клетка подвергается значительной и глубокой перестройке. Аппарат Гольджи располагается на переднем крае головки, преобразуется в концевое тельце – акросому, выделяющую ферменты, растворяющие мембрану яйца, при оплодотворении, т.е. при слиянии сперматозоида  с яйцеклеткой. При этом возникает диплоидная клетка, носит название Зиготы. Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. Сформированный сперматозоид содержит центриоль. 

Размножение у животных.

В половом процессе принимают участие  специализированные клетки - гаметы. У  большинства животных они бывают двух типов - мужские и женские. Мужские – сперматозоиды мелкие подвижные клетки, женские – яйцеклетки крупные, неподвижные, с большим запасом питательных веществ. Каждая  половая клетка несет только половинный набор хромосом. Есть виды животных, у которых различаются особи, способные образовывать только сперматозоиды или только яйцеклетки, таких особей называют Раздельнополыми. Организмы, способные производить сразу 2 вида половых клеток, как мужские, так и женские, называют Обоеполыми. Это, прежде всего кишечнополостные, плоские черви, некоторые кольчатые черви и моллюски. Обоеполых животных называют ГЕРМАФРОДИТАМИ (от греч, имен Гермеса и Афродиты; в переводе означает – мифическое обоеполое существо.)

У некоторых организмов встречают Партеногенез – это единственная форма полового размножения, когда зародыш развивается из одной половой клетки - яйцеклетки - без оплодотворения. Он бывает и у растений и у животных. Например, у насекомых, некоторых червей  и ракообразных.

Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток. В ходе оплодотворения набор хромосом восстанавливается, образуется зигота – оплодотворенная яйцеклетка – несет хромосомы обоих родителей. Оплодотворение делится на наружное  и внутреннее.

При наружном оплодотворении, когда яйцеклетка и сперматозоиды выделяются из организма в воду. Это оплодотворение характерно для водных животных. В этом случае встреча гамет считается делом случая. Очень много гамет просто  погибает. В этом случае многие рыбы вынуждены выметывать  огромные количества икры. Пример – у окуня 200 – 300 тыс. икринок, у трески до 10 млн.

При внутреннем оплодотворении слияние сперматозоида и яйцеклетки  происходит внутри тела самки. Это требует согласованных действий самца и самки и наличия у них специальных приспособлений для проникновения сперматозоидов в тело самки. До яйцеклетки доходит один сперматозоид. Половые органы позвоночных животных представлены у самцов семенниками, а у самок яичниками. У некоторых организмов в оплодотворении участвует несколько сперматозоидов. 

Размножение у растений.

Как и большинство  животных, растения  размножаются половым  путем. Обычно мужские и женские  клетки растения растут рядом, поэтому с водой – это может быть роса или дождевая вода -  сперматозоиды легко попадают на женские растения,  а затем и к яйцеклеткам. Здесь они сливаются, происходит оплодотворение, образуется коробочка, а в ней споры. Коробочки выносятся над растениями с помощью длинной ножки. В сухую погоду, когда споры созревают, коробочка освобождается от крышечки, и споры рассеиваются ветром. Попав на влажную землю, они прорастают, образуя тонкую зеленую нить с почками, из которых развиваются побеги. У папоротников, мхов происходит чередование полового и бесполого размножения. У цветковых или покрытосеменных растений цветок – это орган полового размножения, а тычинки и пестик – важнейшие его части. Для того чтобы из цветка развился плод с семенами, должны произойти опыления, а затем оплодотворение. У цветковых растений мужские половые клетки – спермии, развиваются в пыльцевых зернах, а яйцеклетки – в зародышевом мешке, который находится в семязачатке внутри завязи.

Сначала пыльцевое зерно  с помощью ветра  или насекомых  попадает на рыльце пестика, т.е.  происходит опыление. Затем пыльцевое  зерно прорастает, образуя, пыльцевую трубку, которая растет, продвигаясь по столбику к завязи. В пыльцевой трубке находятся два спермия.

Пыльцевая  трубка дорастает  до семязачатка и  через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка. Он состоит из нескольких клеток. Та, что расположена ближе к пыльцевходу – яйцеклетка. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а второй – с центральной клеткой, находящейся в центре зародышевого мешка. Таким образом, у цветковых растений происходит два слияния, поэтому оплодотворение называется – ДВОЙНЫМ. В дальнейшем из зиготы развивается зародыш растения, а центральная клетка, многократно делясь, образует эндосперм, в котором накапливаются питательные вещества. Покровы семязачатков превращаются в семенную кожуру, а стенки завязи становятся стенками плода. Например, число семязачатков в завязях разных растений различно. У злаков сливы, вишни, абрикоса, их обычно содержится по одному, а в завязи хлопчатника – несколько десятков, мака – несколько тысяч. 
 

Опыление. Опылением называют процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Различают самоопыление и перекрестное опыление. Самоопыление может происходить в пределах одного цветка или в пределах одной особи. Это единственный способ опыления у растений, образующих нераскрывающиеся цветки. Перекрестное опыление заключается в переносе пыльцы с цветка одного растения на рыльце пестика цветка другого растения. Этот тип опыления свойствен большинству покрытосеменных. При перекрестном опылении пыльца может переноситься ветром, насекомыми, птицами. В процессе естественного отбора возникли различные приспособления, облегчающие опыление. У растений, опыляющихся насекомыми, цветки яркие, хорошо заметные, с резким запахом. Насекомых привлекают пыльца и нектар, которые служат источником пищи для опылителей. Перелетая с цветка на цветок, насекомые оставляют часть пыльцы на поверхности рыльца. Растения, опыляемые ветром, обычно имеют невзрачные цветки, лишенные запаха, околоцветник у них плохо развит или его совсем нет. Сухая пыльца легко рассеивается в воздухе и обычно переносится на расстояния в десятки или сотни метров. Большинство ветроопыляемых растений образуют более или менее густые заросли, что облегчает опыление (орешник, береза, крапива). Ветроопыляемых растений сравнительно немного, они произошли от насекомоопыляемых видов. Опыление с помощью ветра возникло как приспособление к обитанию в суровых условиях – в областях широких широт, на высокогорье, в пустынях, где надежность переноса пыльцы насекомыми невелика.

Перекрестное  опыление биологически более полноценно, чем самоопыление т.к. повышает уровень комбинативной генотипической изменчивости и обеспечивает разнообразие генотипов. Напротив, самоопыление ведет к гомозиготности организмов по большинству генов и суживает приспособительные возможности вида. В процессе эволюции у растений выработались способы предотвращения самоопыления. К ним, прежде всего, относится однополость (например, у конопли, тополя и осины), при которой возможно только перекрестное опыление. У обоеполых растений пыльца и рыльца пестиков могут созревать неодновременно, что исключает самоопыление. Широко распространена также самонесовместимость, когда при самоопылении пыльца не прорастает на рыльце или же рост пыльцевых трубок быстро прекращается. Однако самоопыление является резервным способом опыления в тех случаях, когда перекрестное опыление не осуществилось. Это часто наблюдается у однолетних растений, подверженных сильным колебаниям численности в разные годы. Самоопыление позволяет каждой такой популяции легче и быстрее восстановиться после резкого уменьшения числа особей.

Литература: 

1. Биология 9 С.Г Мамонтов. << Дрофа >> 2000 г.
2. Биология 6 Н.И. Сонин. << Дрофа >> 2001 г.
3. Высшая школа. С.Г. Мамонтов, В. Б. Захаров. << Москва >> 1991 г.
4. Большая настольная энциклопедия. << Дрофа >>  2004 г.