Процесс бесполое размножение объект. Размножение: половое и бесполое

Вопрос 1. Докажите, что размножение - одно из важнейших свойств живой природы.
Способность к размножению или самовоспроизведению является одним из обязательных и важнейших свойств живых организмов. Размножение поддерживает длительное существование вида, обеспечивает преемственность между родителями и их потомками в ряду многих поколений. Оно приводит к увеличению численности особей вида и способствует его расселению.

Вопрос 3. Что такое бесполое размножение? Какой процесс лежит в его основе?
Различают два типа размножения: бесполое и половое.
Бесполое размножение - это тип размножения, происходящий без образования гамет. Для его осуществления необходим только один организм. В результате бесполого размножения новая особь развивается из одной или группы соматических клеток материнского организма. В основе бесполого размножения лежит митоз. При бесполом размножении дочерний организм на генетическом уровне
Бесполое – за счет митотического деления, у растений редко за счет мейотического деления.
Половое - за счет мейотического деления.

Вопрос 4. Перечислите способы бесполого размножения; приведите примеры.

Бесполое размножение у одноклеточных.

Бесполое размножение у многоклеточных организмов.

1. Вегетативное – основано на способности организмов восстанавливать (регенерировать) недостающие части. У растений наблюдается разнообразие этой формы размножения: оно происходит путем образованием новых почек на стеблях, корнях, листьях, из которых вырастают новые растения. Они могут существовать самостоятельно, без связи с материнским организмом. Например, у многоклеточных водорослей, грибов, лишайников размножение осуществляется обрывками нитей, гиф, обломками слоевищ. Покрытосеменные могут размножаться: частями стебля (кактусы, элодея), листом (фиалка, бегония, лилия), корнями (малина, крыжовник, одуванчик), видоизмененными побегами: клубнями (картофель), луковицами (лук, чеснок, тюльпан, нарцисс), корневищами (пырей, хвощ, иван-чай), усами (земляника) и т.д. У животных в силу высокой специализации клеток организма вегетативное размножение встречается реже. Ресничные и кольчатые черви делятся перетяжками на несколько частей, в каждой из них восстанавливаются недостающие органы и, таким образом возникает сразу несколько особей. У кишечнополостных – полипы начинают быстро расти, формируются поперечные перетяжки, в результате которых образуются дочерние особи, и такой способ называется стробиляция. В этот момент полип напоминает стопку тарелок. Образовавшиеся особи – медузы отрываются и начинают самостоятельную жизнь. У некоторых видов млекопитающих (броненосец) и насекомых (осы-наездники) встречается вегетативное размножение зародышей, когда на ранних стадиях эмбрионального развития делящийся зародышевый диск дает начало нескольким особям (от 4 до 8). Подобное можно наблюдать у человека, когда разделяются бластомеры из которых будут развиваться монозиготные близнецы, (такое увеличение количества особей, называется полиэмбриония.)
2. Почкование характерно для кишечнополостных (гидра). В почку (выпячивание) входят клетки экто- и энтодермы. Почка увеличивается, на ней формируются щупальцы и эта почка отделяется от материнской особи.
3. 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, т.е. способность восстанавливать целостный организм. Фрагментация описана для плоских червей, немертин и морских звезд.
4. Спорообразование встречается у грибов, водорослей, мхов, плаунов, хвощей и папоротников. Споры образуются путем мейоза в обычных вегетативных клетках материнского организма или специальных органах – спорангиях и представляют собой микроскопические одноклеточные образования.
При любой форме бесполого размножения – частями тела или спорами – наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия: все особи являются точной копией материнского организма. Совокупность особей, произошедших от одного предка путем бесполого размножения называют - клонами (греч. clon – ветвь, отпрыск).

Вопрос 5. Возможно ли появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении?
При бесполом размножении происходит точное копирование генетического материала материнской особи, и дочерние организмы идентичны материнскому. Появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении невозможно. Разработанным в лаборатории способом бесполого размножения является клонирование.
Клонирование дает возможность работать с отдельными клетками или небольшими зародышами. Например, при разведении крупного рогатого скота зародыш теленка на стадии недифференцированных клеток разделяют на фрагменты и помещают их в суррогатных матерей. В результате развиваются несколько идентичных телят с необходимыми признаками и свойствами.
При необходимости можно использовать и клонирование растений. В этом случае селекция про-исходит в клеточной культуре (на искусственно культивируемых изолированных клетках). И лишь затем из клеток, обладающих необходимыми свойствами, выращивают полноценные растения.
Наиболее известный пример клонирования - пересадка ядра соматической клетки в развивающуюся яйцеклетку. Эта технология в будущем позволит создать генетического двойника любого организма (или, что более актуально, его тканей и органов).

Вопрос 6. Чем половое размножение отличается от бесполого? Сформулируйте определение полового размножения.
В половом размножении участвуют специализированные половые клетки, несущие гаплоидный набор хромосом. В большинстве случаев новое поколение возникает в результате слияния двух гамет разных организмов. Поэтому, в отличие от бесполого размножения, при половом размножении дочерняя особь получает наследственную информацию от обоих родителей (50% от матери и 50% от отца) и обладает собственной комбинацией генетического материала. У многих видов, для которых характерно половое размножение, существуют мужские и женские особи, формирующие разные по размеру и свойствам гаметы: крупные неподвижные яйцеклетки и мелкие подвижные сперматозоиды. Такие виды называют раздельнополыми.
В целом можно сказать, что половое размножение - это процесс образования диплоидного дочернего организма, который происходит при участии половых клеток, несущих гаплоидный набор хромосом.

Вопрос 7. Подумайте, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление полового размножения.
Половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Половой процесс заключается в слиянии двух клеток – гамет. Формированию гамет предшествует особая форма деления – мейоз, который приводит к уменьшению количества хромосом вдвое.

Ответы к школьным учебникам

Размножение организмов - это процесс воспроизведения себе подобных, обеспечивающий непрерывность и преемственность жизни. Это свойство характерно только для живых организмов, чем они коренным образом отличаются от объектов неживой природы.

2. В чем сущность бесполого размножения?

В процессе эволюции сначала возникло бесполое размножение, а лишь позднее - половое.

При бесполом размножении новое поколение образуется при участии только одной родительской особи, которая полностью передает ему все свои наследственные качества и особенности. В основе всех форм бесполого размножения лежит митотическое деление клеток.

Этот способ размножения встречается в природе (среди животных - у простейших, кишечнополостных, червей и др., а также у большинства растений) и используется в народном хозяйстве: в микробиологической промышленности при размножении бактерий и дрожжей; в сельском хозяйстве при вегетативном размножении растений и в технологии культуры тканей.

3. Какие виды бесполого размножения вы знаете?

Наиболее простая форма бесполого размножения - деление, когда родительское особь разделяется на две одинаковые части. Так размножаются бактерии, простейшие, многие одноклеточные водоросли.

Другой формой бесполого размножения является почкование. Оно встречается как у одноклеточных (дрожжи), так и у многоклеточных (гидра) организмов. Достаточно широко распространен в природе такой процесс бесполого размножения, как спорообразование (так размножаются грибы, водоросли, мхи, папоротники и некоторые одноклеточные животные).

Встречается и процесс фрагментации, когда из части материнского организма образуется дочерний (нитчатые водоросли, планарии). В основе этого процесса лежит способность организма восстанавливать утраченные части тела.

У растений широко распространено вегетативное размножение, при котором новые особи образуются из частей материнского растения (побега, корня) и наследуют при этом все его признаки. Некоторые растения имеют для этого специальные видоизмененные органы: луковицы, клубнелуковицы, клубни, корневища. Многие из них служат также и запасающими органами, в которых откладываются питательные вещества, позволяющие растению пережить неблагоприятный период - зиму, засуху.

4. Как происходит бесполое размножение у простейших?

Бесполое размножение у простейших осуществляется делением. Этот процесс начинается с ядра. Оно вытягивается, принимает продолговатую форму, затем делится путем митоза. Дочерние ядра отходят друг от друга. В цитоплазме образуется поперечная перетяжка или перегородка, которая, постепенно углубляясь, делит материнскую особь на две дочерние.

5. Что такое почкование?

Почкование - это форма бесполого размножения. Оно встречается как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Например, так размножаются одноклеточные грибы, дрожжи. Вначале на материнской клетке образуется небольшой бугорок - почка. Она растет, увеличивается в размерах. Ядро материнской клетки делится. Затем одно из образовавшихся дочерних ядер перемещается в почку. Образуется новая клетка. Она может продолжать жить вместе с материнской или отделиться от нее и перейти к самостоятельному существованию.

6. Какие организмы размножаются почкованием?

Почкованием размножаются как одноклеточные, так и многоклеточные организмы. Так размножаются одноклеточные грибы дрожжи. Многоклеточная гидра использует этот же способ размножения, однако почка у нее образована группой клеток.

7. Встречается ли почкование у растений?

У растений почкование можно наблюдать, например, у каланхоэ. На его листьях есть особые крупные клетки, из которых образуются маленькие растеньица.

8. Что такое спора?

Спора - это особый тип клетки с очень плотными оболочками. Споры могут длительное время находиться в состоянии покоя, В таком виде они способны пережидать холод, жару, высыхание, избыток влаги. Когда же наступают благоприятные условия, они прорастают, делятся, и из них образуются новые особи.

9. Какие организмы размножаются спорами?

Спорами размножаются некоторые одноклеточные животные, грибы и многие растения. У многоклеточных растений, таких как многоклеточные водоросли, мхи, папоротники, а также у высших грибов споры образуются в специальных органах - спорангиях.

10. Какие органы цветкового растения называют вегетативными?

Вегетативными органами называют побег (стебель с листьями и почками) и корень.

11. Какой способ размножения называется вегетативным?

Вегетативным называют такой способ размножения, при котором новые особи образуются из частей материнского растения (побега, корня) и наследуют при этом все его признаки. Некоторые растения имеют для этого специальные видоизмененные побеги: луковицы, клубнелуковицы, клубни, корневища.

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

Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах. Различают следующие способы бесполого размножения : деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, споро-образование, вегетативное размножение.

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

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

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

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

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

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

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

Половое размножение осуществляется при участии двух родительских особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются специализированные клетки — гаметы . Процесс формирования гамет называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и женской гамет называется оплодотворением . Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.

В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения : изогамию, гетерогамию и овогамию.

Изогамия (1) — форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.

Гетерогамия (2) — форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские — крупнее мужских и менее подвижны.

Овогамия (3) — форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками , мужские гаметы, если имеют жгутики, — сперматозоидами , если не имеют, — спермиями .

Овогамия характерна для большинства видов животных и растений. Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли). Кроме вышеперечисленных, у некоторых водорослей и грибов имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются: хологамия и конъюгация. При хологамии происходит слияние друг с другом одноклеточных гаплоидных организмов, которые в данном случае выступают в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота затем делится мейозом с образованием четырех гаплоидных организмов. При конъюгации (4) происходит слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после периода покоя также делится мейозом.

Перейти к лекции №13 «Способы деления эукариотических клеток: митоз, мейоз, амитоз»

Перейти к лекции №15 «Половое размножение у покрытосеменных 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?