Рослини розмножуються безстатевим шляхом. Форми розмноження організмів

Основна стаття: Безстатеве розмноження

Безстатеве розмноження - форма розмноження, не пов'язана з обміном генетичної інформацією між особами - статевим процесом.

Безстатеве розмноження є найдавнішим і найпростішим способом розмноження і поширене в одноклітинних організмів (бактерії, синьо-зелені водорості, хлорели, амеби, інфузорії). Цей спосіб має свої переваги: ​​у ньому відсутня потреба у пошуку партнера, а корисні спадкові зміни зберігаються практично назавжди. Проте за такому способі розмноження мінливість, необхідна природного відбору, досягається лише рахунок випадкових мутацій і тому здійснюється дуже повільно. Проте, слід зазначити, що здатність виду до безстатевого розмноження не виключає здатності до статевого процесу, але ці події рознесені в часі.

Найбільш поширений спосіб розмноження одноклітинних організмів- розподіл на дві частини, із заснуванням двох окремих особин.

Серед багатоклітинних організмів здатність до безстатевого розмноження мають практично всі рослини та гриби - винятком є, наприклад, вельвічія. Безстатеве розмноження цих організмів відбувається вегетативним способом або спорами.

Серед тварин здатність до безстатевого розмноження найчастіше зустрічається у нижчих форм, але відсутня у більш розвинених. Єдиний спосіб безстатевого розмноженняу тварин – вегетативний.

Широко поширена помилкова думка, що особини, що утворилися в результаті безстатевого розмноження, завжди генетично ідентичні батьківському організму (якщо не брати до уваги мутації). Найбільш яскравий контрприклад - розмноження спорами у рослин, тому що при спороутворенні відбувається редукційний поділ клітин, в результаті чого в суперечках міститься лише половина генетичної інформації, що є в клітинах спорофита (див. Життєвий цикл рослин).

Статеве розмноження

Статеве розмноження пов'язане зі статевим процесом (злиттям клітин), а також, у канонічному випадку, з фактом існування двох взаємодоповнюючих статевих категорій (організмів чоловічої статі та організмів жіночої статі).

При статевому розмноженні відбувається утворення гамет або статевих клітин. Ці клітини мають гаплоїдний (одинарний) набор хромосом. Тваринам властивий подвійний набір хромосом у звичайних (соматичних) клітинах, тому гаметоутворення у тварин відбувається у процесі мейозу. У багатьох водоростей та всіх вищих рослингамети розвиваються в гаметофіті, що вже має одинарний набор хромосом, і виходять простим мітотичним розподілом.

За подібністю-відмінністю гамет, що виникають, між собою виділяють кілька типів гаметоутворення:

    ізогамія - гамети однакового розміру та будови, зі джгутиками

    анізогамія - гамети різного розміру, але подібного будови, з джгутиками

    оогамія - гамети різного розміру та будови.

Дрібні, що мають джгутики чоловічі гамети, називаються сперматозоїдами, а великі, що не мають джгутиків жіночі гамети - яйцеклітинами. При злитті двох гамет (у разі оогамії обов'язково злиття різнотипних гамет) утворюється зигота, що має тепер диплоїдний (подвійний) набор хромосом. Із зиготи розвивається дочірній організм, клітини якого містятьгенетичну інформацію

від обох батьківських особин.

При безстатевому розмноженні рослин можливе поділ батьківської особини та вегетативне розмноження.

Безстатеве розмноження поширене у всіх групах рослин. У найпростішому вигляді за такого типу розмноження батьківська особина поділяється на частини, кожна у тому числі розвивається у самостійний організм. Цей спосіб розмноження, званий розподілом, зустрічається, як правило, лише в одноклітинних організмів. Клітина у своїй ділиться шляхом мітозу.

Нерідко при цьому рослини розмножуються уривками або частинами талому, міцелію або частинами вегетативних органів. Багато нитчастих і пластинчастих водоростей, міцелії грибів, таломи лишайників вільно розпадаються на частини, кожна з яких легко стає самостійним організмом. Так можуть розмножуватися і деякі квіткові рослини, що мешкають у воді. Прикладом рослини, що розмножується виключно вегетативно, на території Європи є дводомна канадська елодея (Elodea canadensis), що потрапила сюди з Північної Америки. При цьому в Європу були занесені лише жіночі екземпляри, не здатні утворювати насіння без чоловічих рослин. Незважаючи на відсутність насіннєвого відновлення, рослина ця виключно швидко розмножується і стрімко освоює нові місцеперебування.

У практиці сільського господарстварозроблено безліч способів штучного вегетативного розмноження культурних рослин, що належать до різних життєвим формам. Так, багато чагарників і багаторічні трави розмножуються розподілом куща, кореневищами та кореневими нащадками. Цибуля, часник, лілії, тюльпани, гіацинти, крокуси, гладіолуси та ін успішно розмножуються цибулинами і бульбо-цибулинами, відокремлюючи дочірні цибулинки, або "дітки", від материнських рослин. У садівництві особливо поширені форми вегетативного розмноження з допомогою живців і щеплення.

Живцем називають відрізок вегетативного органу, що служить для штучного вегетативного розмноження. Живці можуть бути стебловими, або пагоновими, проте деякі рослини можуть розмножуватися також листовими (бегонія, лілія) або кореневими (малина) живцями. Різновидом живцювання є розмноження дерев та чагарників відводками. У цьому випадку частина втечі спочатку спеціально притискають до ґрунту для укорінення і лише потім відрізають. Відведення зустрічаються і в природі, при виляганні гілок ялиці, липи, черемхи та інших порід, здатних укорінюватися таким чином. Живцями розмножують багато плодових, деревних і трав'янистих. декоративні рослиниу відкритому та закритому ґрунті. При живцювання зберігаються всі властивості материнської культурної рослини, що дуже важливо, тому що при насіннєвому розмноженні багато спеціально відібраних шляхом селекції ознак легко втрачаються.

Дуже широко в садівництві використовується щеплення, коли живець або всього лише вегетативна нирка рослини з потрібними властивостями, так звана щеплення, зрощується з більш потужною і невибагливою рослиною або підщебою. Щеплення дозволяє швидко розмножити цінні рослини і забезпечує їх прискорений розвиток, повному збереженні потрібних якостей. При цьому рослина, що прищеплюється отримує такі цінні властивостіпідщепи, як морозостійкість, стійкість до грибних захворювань і невибагливість до родючості ґрунту. Розроблено понад 100 способів щеплень. Багато сортових рослин, що не утворюють насіння, розмножуються виключно за допомогою щеплень.

Розмноження – універсальна властивістьживого, що забезпечує матеріальну безперервність серед поколінь. Еволюція методів розмноження.

Розмноження -Здатність організмів до самовідтворення. Властивості організмів виробляти нащадки. Це є умовою існування виду, основу якого – передача генетичного матеріалу. Еволюція розмноження йшла, як правило, у напрямку від безстатевого до статевого розмноження, від ізогамії до оогамії, від участі всіх клітин у розмноженні до формування статевих клітин і від зовнішнього запліднення до внутрішнього внутрішньоутробним розвиткомта турботою про потомство. У ході еволюції у різних груп організмів сформувалися різні шляхи та стратегії розмноження, і той факт, що ці групи вижили та існують, доводить ефективність різних способів здійснення даного процесу. Вся різноманітність способів розмноження можна розділити на два основні типи: безстатеве та статеве розмноження.

Безстатеве розмноження, його види та біологічне значення.

При безстаттю розмноженні бере участь одна особина; утворюються особини генетично ідентичні вихідній батьківській; статеві клітини не утворюються. Безстатеве розмноження посилює роль стабілізуючого природного відбору, забезпечує збереження пристосованості в умовах, що змінюються.

Зустрічається два види безстатевого розмноження: вегетативне та спороутворення (табл. 10). Приватним випадком є ​​поліембріонія у хребетних - безстатеве розмноження на ранніх стадіяхембріонального розвитку Вперше описано І.І. Мечниковим на прикладі розщеплення бластул у медузи та розвиток з кожного агрегату клітин цілого організму. У людини прикладом поліембріонії є розвиток однояйцевих близнюків.

Таблиця 10 - Види безстатевого розмноження на організмовому рівні

Вегетативне:

Спороутворення:

Розмноження групою соматичних клітин.

    Просте поділ надвоє: у прокаріотів, і одноклітинних еукаріотів.

    Шизогонія (ендогонія): у одноклітинних джгутикових та споровиків.

    Ниркування: у одноклітинних дріжджів;

у багатоклітинних – гідри.

    Фрагментація: у багатоклітинних хробаків.

    Поліембріонія.

    Вегетативними органами: стебловими та кореневими нирками, цибулинами, бульбами.

Упорядкований поділ: рівномірний, поздовжній та поперечний амітоз у морської зірки та кільчастих хробаків.

Спору – спеціалізована клітина з гаплоїдним набором хромосом. Утворюється мейозом, рідше – мітозом на материнській рослині спорофіт у спорангіях.

Зустрічається у найпростіших еукаріотів, водоростей, грибів, мохів, папоротей, хвощів та плаунів.

Статеве розмноження, його види та переваги над безстатевим розмноженням.

Еволюційно статевому розмноженню передував статевий процес – кон'югація. Кон'югація забезпечує обмін генетичної інформації без збільшення кількості особин. Зустрічається у найпростіших, еукаріотів, водоростей та бактерій. Статеве розмноження

    - Поява та розвиток потомства з заплідненої яйцеклітини - зиготи (Табл. 11). У ході історичного розвитку статеве розмноження організмів стало домінуючим у рослинному та тваринному світі. Воно має ряд переваг:

    Високий коефіцієнт розмноження.

    Відновлення генетичного матеріалу. Джерело спадкової мінливості. Успіх у боротьбі за існування.

Великі адаптивні можливості дочірніх особин.

    Статеве розмноження характеризується такими особливостями:

    Беруть участь дві особи.

    Джерелом утворення нових організмів служать спеціальні клітини – гамети, які мають статевий диференціювання.

Для утворення нового організму необхідне злиття двох статевих клітин. Достатньо однієї клітини від кожного батька.

Нерегулярні типи статевого розмноження (табл. 11): 1. Партеногенез

-Розвиток зародка з незаплідненої яйцеклітини. Зустрічається у нижчих ракоподібних, коловраток, бджіл, ос. Розрізняють соматичний або диплоїдний та генеративний або гаплоїдний партеногенез. При соматичному – яйцеклітина або не зазнає редукційного поділу, або два гаплоїдні ядра зливаються разом, відновлюючи диплоїдний набір хромосом. При генеративному зародок розвивається з гаплоїдної яйцеклітини. Так, у медоносної бджоли трутні розвиваються з незапліднених гаплоїдних яєць. У ос, мурах при партеногенезі диплоїдний набір відновлюється в соматичних клітинах за рахунок ендомітозу.

Таблиця 11 - Типи статевого розмноження у еукаріотів – вид статевого розмноження, у якому беруть участь сперматозоїди як стимулятори розвитку яйцеклітини, але запліднення (каріогамії) у разі немає. Розвиток зародка здійснюється з допомогою жіночого ядра. Спостерігається у круглих хробаків, у живородної рибки Molinеsia. Ядро сперматозоїда руйнується та втрачає здатність до каріогамії, але зберігає здатність до активації яйця. Нащадок отримує генетичну інформацію від матері.

3. Андрогенез – вид розмноження, за якого відбувається розвиток яйця за рахунок чоловічого ядрата материнської цитоплазми. Гаплоїдний зародок характеризується низькою життєздатністю, яка нормалізується при відновленні набору диплоїдного хромосом. При поліспермії можливе злиття двох батьківських пронуклеусів та утворення диплоїдного ядра, як у шовковичного шовкопряда.

Гаметогенез. Особливості овогенезу та сперматогенезу у людини, його гормональна регуляція.

Процес утворення статевих клітин називається гаметогенезом . Цей процес протікає в статевих залозах (насінниках та яєчниках) і поділяється на с перматогенез – утворення сперматозоїдів та оогенез – утворення яйцеклітин.

Сперматогенез проходить у звивистих насіннєвих канальцях насінників і включає чотири фази (Табл. 12):

    розмноження;

  1. дозрівання;

    формування.

Фаза розмноження: багаторазовий мітоз сперматогоній.

Фаза зростання: клітини втрачають здатність до мітозу та збільшуються у розмірі. Тепер вони називаються сперматоцитами I порядку, які вступають у тривалу (близько 3-х тижнів) профазу 1-го поділу мейозу.

Таблиця 12 - Етапи сперматогенезу

Зони статевої залози

Етапи

1. Розмноження

Сперматогонії (2n4C)

Сперматоцити I (2n4C)

3. Дозрівання

Сперматоцити II (1n2C)

Сперматіди (1n1C)

4. Формування

Сперматозоїди

Фаза дозрівання: Включає два послідовні поділу мейозу: в результаті 1-го (редукційного) поділу з сперматоцитів I порядку утворюються гаплоїдні сперматоцити II порядку (1n 2 хроматиди 2c). Вони мають менші розміри, ніж сперматоцити I порядку та розташовуються ближче до просвіту канальця. Другий поділ мейозу (екваційний) призводить до утворення чотирьох сперматид – порівняно дрібних клітин з гаплоїдним набором ДНК (1n 1 хроматиду 1c).

Фаза формування: Полягає у перетворенні сперматид на сперматозоїди. Хроматин у ядрі ущільнюється, розміри ядра зменшуються. Комплекс Гольджі перетворюється на акросому, що містить літичні ферменти, необхідні для розщеплення оболонок яйцеклітини. Акросома прилягає до ядра і поступово розпластується над ним у вигляді шапочки. Центріолі переміщуються до протилежного полюса клітини. З дистальної центріолі формується джгутик, який потім стає осьовою ниткою сперматозоїда, що розвивається. Надлишок цитоплазми скидається у просвіт канальця і ​​фагоцитується клітинами Сертолі.

Сперматогенез у людини здійснюється протягом усього періоду статевої зрілості у звивистих насіннєвих канальцях. Розвиток сперматозоїда триває 72-75 діб.

Оогенез -сукупність послідовних процесів розвитку жіночої статевої клітини Оогенез включає періоди розмноження, зростання та дозрівання (Табл. 13). У період розмноження шляхом мітозів збільшується кількість диплоїдних статевих клітин – оогоній; після припинення мітозів та реплікації ДНК у премейотичній інтерфазі вони вступають у профазу мейозу, що збігається з періодом зростання клітин, званих ооцитами I порядку. На початку періоду зростання (фаза повільного зростання) ооцит збільшується незначно, у його ядрі відбуваються кон'югація гомологічних хромосом та кросинговер. У цитоплазмі зростає кількість органоїдів. Ця фаза у людини триває роками. У фазі швидкого зростанняобсяг ооцитів збільшується у сотні і більше разів в основному за рахунок накопичення рибосом та жовтка. У період дозрівання відбувається 2 поділу мейозу. В результаті 1-го поділу утворюється ооцит II порядку та редукційне тільце. До кінця періоду дозрівання ооцити набувають здатності запліднюватися, а подальший поділ їх ядер блокується. Мейоз завершується у процесі запліднення утворенням однієї яйцеклітини та виділенням 3-х редукційних тілець. Останні надалі дегенерують.

Таблиця 13 - Етапи оогенезу

Відмінності оогенезу від сперматогенезу:

    Період розмноження оогоніїв закінчується на момент народження.

    Період зростання при оогенезі довше, ніж при сперматогенезі і має період повільного зростання, коли відбувається збільшення розмірів ядра та цитоплазми, і період швидкого зростання – накопичення жовткових включень.

    При оогенезі з одного ооциту I утворюється одна повноцінна статева клітина, при сперматогенезі із сперматоциту I – чотири.

    Фаза формування характерна лише для сперматогенезу. Формування яйцеклітини відбувається у період запліднення.

У людини яйцеклітини та сперматозоїди розвиваються з первинних статевих клітин, які утворюються у позазародковій мезодермі. Первинні статеві клітини згодом мігрують до місця остаточної локалізації – в бісексуальну гонаду. У багатьох тварин ділянки цитоплазми, відповідальні виділення первинних статевих клітин, відрізняються пігментацією чи гранулами. Це статеві детермінанти. Статева цитоплазма зосереджується на вегетативному полюсі клітини.

Специфічні ознаки жіночої статі (розвиток яєчника) стають помітними наприкінці 8-го тижня. Наприкінці 3 місяці внутрішньоутробного розвитку на глибині гонад утворюються ооцити (профаза 1). До 7 місяця швидкі темпи набуде диференціювання яєчника. До 9-го місяця у яєчнику є 200-400 тис. ооцитів.

При овогенезі мітотичний поділ первинних жіночих статевих клітин (оогоніїв) припиняється до 5-го місяця внутрішньоутробного розвитку. Кількість їх сягає майже 7 млн. Оогонія у процесі свого розвитку перетворюється на ооцити першого порядку. Подальше внутрішньоутробне розмноження оогоніїв припиняється. Тому до моменту народження дівчинка в яєчнику міститься вже близько 2 млн. ооцитів у первинних фолікулах. Однак, серед них відбувається інтенсивний процес атрезії. Тому, до початку статевої зрілості в яєчнику жінки залишається близько 400-500 тис., здатних до подальшого розвитку, ооцити.

Освіта первинних фолікулів завершується наприкінці 3-го місяця внутрішньоутробного розвитку, коли фолікулярні клітини повністю покривають ооцит. На момент завершення утворення первинного фолікула ооцити знаходяться на стадії мейозу I, на стадії диктіотени (фаза диплотени). З цього моменту настає тривала перерва надалі їх розвитку. Зупинка поділу ооцитів I зберігається до статевої зрілості.

Незадовго до овуляції переривається перша зупинка на стадії диплотен першого поділу мейозу. Поділ швидко завершується утворенням ооциту II порядку та одного, так званого, редукційного тільця. Овульований ооцит називається ооцит II порядку. Після овулювання в ооцит починається друге поділ мейозу, яке триває до метафази II. Якщо запліднення відбулося, практично одночасно з ним завершується і друга фаза мейозу. В результаті утворюється яйцеклітина. Якщо протягом 48 годин після овуляції запліднення не відбулося, овульоване яйце (ооцит II) гине.

Щомісяця в яєчнику дозріває один фолікул, усередині якого знаходиться здатна до запліднення гамету. Дозрівання фолікула має кілька стадій. Спочатку ооцити I порядку оточуються шаром клітин і формується первинний фолікул. Далі в період до статевого дозрівання фолікули збільшуються у розмірах за рахунок зростання ооциту, формування прозорої зони та променистого вінця. Потім вторинний фолікул росте, перетворюється на третинний або зрілий, що містить ооцит II порядку. Усього за дітородний період у жінки дозріває 400-800 фолікулів.

Після дозрівання оваріального фолікула його стінки розриваються, і ооцит II потрапляє у порожнину тіла. Вирва яйцеводи (фалопієві труби) розташовуються біля яєчника. Вії забезпечують пересування яйця по яйцеводі, де відбувається запліднення. Після овуляції зруйнований оваріальний фолікул скорочується і в результаті розподілу фолікулярних клітин утворюється жовте тіло, що заповнює порожнину бульбашки. Якщо запліднення немає, воно дегенерує, а іншому ділянці яєчника починають зростати нові фолікули. При настанні вагітності "жовте тіло" зберігається, а нові фолікули утворюються після пологів. Протягом ювенільного та зрілого періодів онтогенезу ооцити в яєчниках знаходяться у профазі I (стадія диплотени: хромосоми у них у вигляді лампових щіток, інтенсивний синтез РНК на певних генах). Блок профази 1 періодично знімається з ооцитів, завершується мейоз I та настає мейоз II. При заплідненні через 24 години мейоз II завершується, а ще через 10 годин утворюється синкаріон і йде синкаріогамія.

Блокування має адаптивний характер. Кон'югація та кросинговер у мейозі знаходяться під захистом материнського організму, що гарантує меншу кількість аномалій зародка. У постембріональний період організм схильний до різноманітних впливів довкіллящо збільшує частоту утворення аномальних гамет.

Зростання фолікулів, їх овуляція – гормонально залежні процеси, що регулюються трьома гонадотропними гормонами гіпофіза: фолікулостимулюючим (ФСГ), лютеїнізуючим (ЛГ), лютеотропним (ЛТГ), гормонами яєчника – естрогенами та прогестероном. Під впливом ФСГ відбувається розвиток та дозрівання фолікулів у яєчнику. При спільній дії ФСГ та ЛГ відбувається розрив зрілого фолікула, овуляція, утворення «жовтого тіла». Після овуляції ЛГ сприяє виробленню в яєчнику "жовтим тілом" гормону прогестерону.

Секреція ЛГ та ФСГ гіпофізом регулюється нейрогуморальною активністю гіпоталамуса, що виробляє нейрогормони: вазопресин, окситоцин. Ці центри, у свою чергу, знаходяться під впливом гормонів яєчника – естрогенів. Вони впливають на розвиток вторинних статевих ознак, на обмін речовин (підсилюють дисиміляцію білків) та теплорегуляцію. Крім того, яєчники виробляють і андрогени – чоловічі статеві гормони. Останні утворюються також у корі надниркових залоз.

Специфічні ознаки чоловічої статі, розвиток сім'яника спостерігаються наприкінці 7-го тижня внутрішньоутробного розвитку.

Чоловіча статева залоза – насінник складається з насіннєвих канальців, оточених сполучною та пухкою інтерстиціальною тканиною, що продукує гормони.

Сперматогенез – це процес перетворення первинних статевих клітин – сперматогоніїв на сперматозоїди у сім'яниках. Процес відбувається у насіннєвих канальцях чоловічих статевих залоз. Сперматогонія розташовуються біля зовнішньої стінки насіннєвих канальців. Вони в певний момент починають рости і переміщатися від периферії до центру канальців, переходячи до мітотичного поділу, у результаті утворюються сперматогонії. Сперматогонії ростуть і після численних мітотичних поділів утворюють сперматоцити, що переходять до мейозу, два послідовні поділки якого завершується утворенням повноцінних клітин - сперматид, що диференціюються сперматозоїди. Два послідовних поділу мейозу називають часто розподілом дозрівання.

У людини перший поділ мейозу триває кілька тижнів, другий – 8 годин. Під час другого поділу сперматоцити другого порядку дають чотири незрілі гаплоїдні (1n1c) статеві клітини – сперматиди. У зоні формування вони стають сперматозоїдами.

Сперматогенез здійснюється протягом усього періоду статевої зрілості чоловічої особини. Повне дозрівання клітин становить 72 діб.

Функції сім'яників регулюються ендокринними залозами та гіпофізом. Основним чоловічим статевим гормоном, що виробляється в клітинах Лейдіга сім'яників, є тестостерон. Під впливом чоловічих статевих гормонів посилюється утворення та розпад білка в організмі, що веде до розвитку мускулатури, кісткової тканини, розмірів тіла.

Морфофункціональна характеристика зрілих гамет у людини

Яйцеклітина - Овальна, велика, малорухлива або нерухома. У більшості тварин відсутня центросома і не здатна до самостійного поділу. За вмістом та розподілом жовтка розрізняють кілька типів яйцеклітин (Табл. 14).

Таблиця 14 - Типи яйцеклітин

Розподіл жовтка визначає просторову організацію зародка. Ізоліцитальні яйцеклітини характеризуються невеликою кількістю рівномірно розподіленого жовтка, наприклад, у ланцетника. Полілецитальні – з помірним (амфібії) та надмірним вмістом жовтка (рептилії, птиці). Тілолецитальні яйця характеризуються нерівномірним розподілом жовтка та формуванням полюсів: анімального , на якому немає жовтка, вегетативного – із жовтком. Центролецитальні - Характеризуються великою кількістю рівномірно розподіленого жовтка в центрі яйця і характерні для членистоногих.

Яйцеклітина утворює 3 типи захисних оболонок:

    Первинна – жовткова, продукт життєдіяльності ооциту чи яйцеклітини, перебуває у контакті з цитоплазмою. У людини вона входить до складу щільної оболонки, утворюючи її внутрішню частину. Зовнішня її зона утворюється фолікулярними клітинами і є вторинною (променистий вінець).

    Вторинна – формується як похідне фолікулярних клітин (їх виділення), що оточують ооцит (клітини зернистого шару). У комах – хоріон, у людини – променистий вінець.

    Щільна оболонка пронизана мікроворсинками яйця зсередини, а зовні мікроворсинками фолікулярних клітин. Таким чином у людини утворюється променистий вінець та блискуча зона. Третинна

- утворюється після запліднення за рахунок виділення залоз або слизового епітелію статевих шляхів у міру проходження яйцеводою самки. Це драглисті оболонки яєць амфібій, білкові, підшкаралупові та шкаралупові у птахів.

У ході запліднення сперматозоїд долає вторинну та первинну оболонки. Сперматозоїд.

Гамета дрібна, рухлива. Має частини: голівку, шию, середню частину та хвіст. Головка складається з акросоми та ядра. Акросома формується з елементів комплексу сперматиди Гольджі. Акросома забезпечує проникнення сперматозоїдів у яйцеклітину та активацію останньої за допомогою ферменту гіалуронідази.

Ядро сперматозоїда містить компактно упаковані дезоксинуклеопротеїди. Така упаковка гаплоїдного набору хромосом пов'язана з протамінами білками. Її значення майже повна інактивація генетичного матеріалу.

У середній частині сконцентровані мітохондрії, що утворюють компактне скупчення – мітохондріальну спіраль. Ця частина забезпечує енергетичну та метаболічну активність сперматозоїда.

Основа хвоста – осьова нитка, оточена невеликою кількістю цитоплазми та клітинною мембраною.

Життєздатність сперматозоїда залежить від концентрації сперми (густа завись), концентрації водневих іонів (у лужному середовищі найбільша активність) та температури.

Запліднення, його фази, біологічна суть.

Процесу запліднення (злиття ядер чоловічої та жіночої гамет) передує запліднення. Осіменіння – процеси, що зумовлюють зустріч сперматозоїда та яйцеклітини. Взаємодія гамет забезпечується виділенням особливих речовин – гамонів (гіногамонів та андрогамонів). Гіногамон I стимулює рухливість сперматозоїда. Гіногамон II блокує рухову активність сперматозоїдів та сприяє їх фіксації на оболонці яйцеклітини. Андрогамон I гальмує рух сперматозоїдів, що оберігає їхню відмінність від передчасної розтрати енергії. Андрогамон II сприяє розчиненню оболонки яйцеклітини.

Існує два способи запліднення: зовнішнє та внутрішнє. У деяких тварин спостерігається шкірне запліднення, яке є перехідною формою. Це притаманно немертин, п'явок.

Етапи запліднення:

    Зближення гамет, акросомна реакція та проникнення сперматозоїда;

    Активація яйця, його синтетичних процесів;

    Злиття гамет (сингамія).

Зовнішня фаза. Зближеннягамет відноситься до зовнішньої фази. Жіночі та чоловічі гамети виділяють специфічні сполуки, які називаються гамонами. Яйцеклітинами продукуються гіногамони I та II, сперматозоїдами – андрогамони I та II. Гіногамони I активізують рух сперматозоїдів та забезпечують контакт з яйцем, а андрогамони II розчиняють оболонку яйця.

Період життєздатності яйцеклітин у ссавців – від кількох хвилин до 24 годин і більше. Він залежить від внутрішніх та зовнішніх умов. Життєздатність сперматозоїдів 96 годин. Здатність до запліднення зберігається 24-48 годин.

У момент контакту сперматозоїда із зовнішньою оболонкою яйця починається акросомна реакція. З акросоми виділяється фермент гіалуронідазу. У місці контакту сперматозоїда з плазматичною мембраною яйця утворюється випинання або горбок запліднення. Горбок запліднення сприяє втягуванню сперматозоїда всередину яйця. Мембрани гамет зливаються. Злиття чоловічих та жіночих статевих клітин називається сингамія. У ряді випадків (у ссавців) сперматозоїд проникає в яйце без активної участі горбка запліднення. Ядро та центріоль сперматозоїда переходять у цитоплазму яйця, що сприяє завершенню мейозу II в ооциті.

Внутрішня фаза. Характеризується кортикальною реакцією з боку яйцеклітини. Відбувається відшарування жовткової оболонки, яка твердне і називається оболонкою запліднення. У момент завершення мейозу формується чоловічий та жіночий пронуклеуси. Обидва пронуклеуси зливаються. Злиття ядер гамет - синкаріогамія становить сутність процесу запліднення, у результаті утворюється зигота.

Сучасна репродуктивна стратегія людини.

Сучасна репродуктивна стратегія людини включає:

    Пренатальна діагностика спадкових захворювань;

    Використання методів подолання безплідності:

    штучне запліднення;

    запліднення яйцеклітини у пробірці;

    трансплантація ембріонів із використанням «сурогатного материнства».

    донорство яйцеклітин та ембріонів.

Мета уроку:поглибити знання про особливості та способи безстатевого розмноження організмів у природі.

Завдання:

освітні: охарактеризувати розмноження як один із етапів індивідуального розвитку організмів; розширити та поглибити знання про безстатеве розмноження (способи безстатевого розмноження та його практичне значенняу природі та життєдіяльності людини);

розвиваючі: продовжити формування умінь та навичок самостійної роботиз підручником, виділяти головне та формулювати висновки;

виховні: формувати науковий та практичний світогляд у учнів для застосування цих знань у практиці.

Нові знання: мітоз, спороутворення, брунькування, вегетативне розмноження.

Опорні знання: віруси

Форма проведення: урок

Методи проведення: пояснювально-ілюстративний, репродуктивний, проблемний.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Обладнання: малюнки, таблиці, інтернет.

Хід уроку

I. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація чуттєвого досвіду та опорних знань учнів

Хлопці у нас сьогодні незвичайний урок. Перш ніж розпочати урок, відповімо на деякі питання:

Назвіть основні характеристики живого? Обмін речовин, дихання, живлення, розмноження.

Так, завдяки розмноженню організми кількісно збільшуються та поширюються на планеті Земля.

Згадайте, що називається розмноженням та які форми розмноження ви знаєте? Розмноження – це відтворення подібного собі.

Правильно, розмноження – це одна з фундаментальних властивостей живого. В основі якого лежить розподіл та зростання клітин.

Форми розмноження, як ви зазначили, це безстатеве та статеве.

Згадайте визначення безстатевого та статевого розмноження. Розмноження у якому бере участь лише одна батьківська особина, називається безстатевим розмноженням. При статевому розмноженні беруть участь дві батьківські особини.

Безстатеве розмноження.

Статеве розмноження.

Чому безстатеве розмноження забезпечує сталість набору хромосом у поколіннях? На це питання ми матимемо відповідь після вивчення нової теми.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльностішколярів

Діти, подивіться будь ласка на малюнки. Що на них зображено ? Органи розмноження рослин.

Правильно! А для якого виду розмноження властиві ці органи? (Бесполо розмноження)

Молодці! Як ви вже напевно зрозуміли тема нашого сьогоднішнього уроку “Безглузде розмноження.

Безстатеве розмноження – це спосіб розмноження організмів, у якому початок новим особинам дає одна чи кілька соматичних клітин материнського організму. Безстатеве розмноження в ході еволюції виникло дуже рано. В основі його лежить поділ клітини шляхом мітозу. Завдяки мітозу підтримується сталість числа хромосом у клітинних поколіннях, тобто. дочірні клітини отримують таку ж генетичну інформацію, що міститься у ядрі материнської клітини.

У природі існують одноклітинні та багатоклітинні організми. Багато з них розмножуються безстатевим шляхом. (Бактерія, інфузорія туфелька, гідра, гриби, папороть)

Подумайте, якими способами розмножуються ці організми? Бактерія - розподілом клітини, гриби та папороті - спорами, гідра - брунькуванням та статевим шляхом, рослини - вегетативним та статевим шляхом.

Правильно. Таким чином, безстатеве розмноження має багато способів: розподіл клітини, спороутворення, брунькування та вегетативне розмноження.

Розглянемо докладніше процес безстатевого розмноження в різних організмів.

Працюючи з текстом підручника та таблицею, вам потрібно навести приклади організмів та записати їх у таблицю

Таблиця 1

Способи безстатевого розмноження

Спосіб розмноження Особливості розмноження Приклади організмів
1. Розподіл клітини двоє Тіло вихідної (батьківської) клітини ділиться мітозом на дві частини, кожен з яких дає початок новим повноцінним клітинам. Одноклітинні організми бактерії, амеба
2. Множинний поділ клітини Тіло вихідної клітини ділиться мітотично на кілька частин, кожна з яких стає новою клітиною. Одноклітинні організми

малярійний плазмодій, хлорела, хламідомонаду
3. Брукування На материнській клітині спочатку формується горбок, що містить ядро. Нирка росте, досягає розміру материнської, відокремлюється. Дріжджі, гідра, інфузорія, що смокче.
4. Спороутворення Спору – особлива клітина, покрита щільною оболонкою, що захищає від зовнішніх впливів Гриби, мохи, папороті, плауни, багатоклітинні водорості
5. Вегетативне розмноження: Збільшення числа особин даного виду відбувається шляхом відокремлення життєздатних частин вегетативного тіла організму рослини Рослини
а) у рослин Утворення нирок, стеблових та кореневих бульб, цибулин, кореневищ, листя, стебел. Лілійні, пасльонові, аґрус, смородина, суниця
б) у тварин Упорядкований та невпорядкований поділ Кишковопорожнинні (гідра, поліпи), морські зірки, плоскі та кільчасті черви

Спочатку йде спільне заповнення таблиці, потім учні переходять до її самостійного заповнення, використовуючи матеріал підручника. Третя графа заповнюється учнями.

Вивчивши та заповнивши таблицю, якого висновку ви дійшли?

Висновок.

Способів безстатевого розмноження дуже багато, і вони різноманітні.

Безстатеве розмноження поширене у природі.

Чим відрізняється вегетативне розмноження від спороутворення, поділу клітин, брунькування? Вегетативне розмноження – це розмноження частинами багатоклітинного організму. Наприклад, рослини розмножуються корінням, пагонами.

Ці способи безстатевого розмноження життя починають із однієї клітини, а вегетативне розмноження із клітин частин тіла багатоклітинного організму.

IV. Узагальнення та систематизація вивчених на уроці понять та раніше засвоєних знань

Продовжіть перелік способів вегетативного розмноження у вигляді самостійної роботи.

Таблиця 2

Вегетативне розмноження рослин

Відповіді: 1 - виводкові нирки, 2 - черешок, 3 - лист, 4 - бульба, 5 - цибулина, 6 - кореневища, 7 - вуса, 8 - відведення.

Значення безстатевого розмноження:

Швидке та енергетично вигідне розмноження;

Не залежить від навколишнього середовища, наявності партнера чи комах-запилювачів;

Цілком зберігає набір генів та ознак, що буває корисно в постійних умовах середовища;

Широко застосовується у рослинництві.

V. Підбиття підсумків уроку

Чому при всій різноманітності методів вегетативного розмноження нові організми точно повторюють генотип материнського організму?

Який цитологічний процес призводить до того, що безстатеве розмноження не супроводжується підвищенням генетичної різноманітності?

Висновок уроку.

1. При безстатевому розмноженні нові особини утворюються із однієї чи кількох клітин материнського організму шляхом мітотичних поділів. Т.о. їхні клітини отримують ту саму спадкову інформацію, яка містилася в клітинах материнського організму.

2. Отже, нові організми, які виникли безстатевим шляхом, генетично є точними копіями материнського.

VI. Домашнє завдання

Вашим домашнім завданнямє складання кросворду на тему "Безстате розмноження".

Використана література.

  1. Біологія 10 клас: поурочні планиза підручником В.Б.Захарова, С.Г.Мамонтова, С.І.Соніна /авт.-упоряд.
  2. Т.І.Чайка. – Волгоград: Вчитель, 2006. –205 с.Загальна біологія
  3. : Учеб.для 10-11 кл. шк. з поглибл.

Розмноженнявивч. біології / А.О.Рувінський, Л.В.Висоцька, М.С.Глаголєв та ін; За ред. А.О.Рувінського. -М: Просвітництво, 1993. -544 с.: іл. Підручник з біології для 10-11 кл. загальноосвіт. навч.закладів/В.Б.Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.І.Сонін. 5-те вид., стереотип. - М.: Дрофа, 2002.

- Властивість живих організмів відтворювати собі подібних. Існують два основні способу розмноження- Безстатеве і статеве.

Безстатеве розмноження здійснюється за участю лише однієї батьківської особини і відбувається без утворення гамет. Дочірнє покоління в одних видів виникає з однієї чи групи клітин материнського організму, в інших — у спеціалізованих органах. Розрізняють такіспособи безстатевого розмноження : розподіл, брунькування, фрагментація, поліембріонія, споро-освіта, вегетативне розмноження.Поділ - спосіб безстатевого розмноження, характерний для одноклітинних організмів, при якому материнська особина поділяється на дві абоВелика кількість

дочірніх клітин. Можна виділити: а) простий бінарний поділ (прокаріоти); б) мітотичний бінарний поділ (найпростіші,одноклітинні водорості

), в) множинний поділ, або шизогонія (малярійний плазмодій, трипаносоми). Під час поділу парамеції (1) мікронуклеус ділиться мітозом, макронуклеус - амітозом. Під час шизогонії (2) спочатку багаторазово мітоз ділиться ядро, потім кожне з дочірніх ядер оточується цитоплазмою, і формуються кілька самостійних організмів.(4) — спосіб безстатевого розмноження, у якому нові особини утворюються із фрагментів (частин), куди розпадається материнська особина (кільчасті черв'яки, морські зірки, спірогіра, елодея). В основі фрагментації лежить здатність організмів до регенерації.

Поліембріонія— спосіб безстатевого розмноження, у якому нові особини утворюються із фрагментів (частин), куди розпадається ембріон (монозиготні близнюки).

Вегетативне розмноження- спосіб безстатевого розмноження, при якому нові особини утворюються або з частин вегетативного тіла материнської особини, або з особливих структур (кореневище, бульба та ін), спеціально призначених для цієї форми розмноження. Вегетативне розмноження характерне для багатьох груп рослин, що використовується в садівництві, городництві, селекції рослин (штучне вегетативне розмноження).

Вегетативний орган Спосіб вегетативного розмноження Приклади
Корінь Кореневі живці Шипшина, малина, осика, верба, кульбаба
Кореневі нащадки Вишня, слива, осот, бодяк, бузок
Надземні частини пагонів Поділ кущів Флокс, маргаритка, примула, ревінь
Стеблові живці Виноград, смородина, агрус
Відведення Аґрус, виноград, черемха
Підземні частини пагонів Кореневище Спаржа, бамбук, ірис, конвалія
Бульба Картопля, седмичник, топінамбур
Цибулина Цибуля, часник, тюльпан, гіацинт
Бульбоцибулина Гладіолус, крокус
Аркуш Листові живці Бегонія, глоксинія, колеус

Спороутворення(6) - розмноження у вигляді спор. Спори- Спеціалізовані клітини, у більшості видів утворюються в спеціальних органах - спорангіях. У вищих рослин утворенню суперечка передує мейоз.

Клонування- Комплекс методів, що використовуються людиною для отримання генетично ідентичних копій клітин або особин. Клон- Сукупність клітин або особин, що походять від загального предка шляхом безстатевого розмноження. В основі отримання клону лежить мітоз (у бактерій - простий поділ).

Статеве розмноження здійснюється за участю двох батьківських особин (чоловічої та жіночої), у яких у особливих органах утворюються спеціалізовані клітини. гамети. Процес формування гамет називається гаметогенез, основним етапом гаметогенезу є мейоз. Дочірнє покоління розвивається з зиготи- Клітини, що утворилася в результаті злиття чоловічої та жіночої гамет. Процес злиття чоловічої та жіночої гамет називається заплідненням. Обов'язковим наслідком статевого розмноження є перекомбінація генетичного матеріалу дочірнього покоління.

Залежно від особливостей будови гамет, можна виділити такі форми статевого розмноження: ізогамію, гетерогамію та овогамію.

Ізогамія(1) - форма статевого розмноження, при якій гамети (умовно жіночі та умовно чоловічі) є рухливими і мають однакові морфологію та розміри.

Гетерогамія(2) - форма статевого розмноження, при якій жіночі та чоловічі гамети є рухливими, але жіночі - більші за чоловічі і менш рухливі.

Овогамія(3) - форма статевого розмноження, при якій жіночі гамети нерухомі і більші, ніж чоловічі гамети. У цьому випадку жіночі гамети називаються яйцеклітинами, чоловічі гамети, якщо мають джгутики, сперматозоїдами, якщо не мають, - сперміями.

Овогамія й у більшості видів тварин і рослин. Ізогамія та гетерогамія зустрічаються у деяких примітивних організмів (водорості). Крім перерахованих вище, у деяких водоростей і грибів є форми розмноження, при яких статеві клітини не утворюються: хологамія і кон'югація. При хологаміївідбувається злиття один з одним одноклітинних гаплоїдних організмів, які в даному випадкувиступають у ролі гамет. Диплоїдна зигота, що утворилася, потім ділиться мейозом з утворенням чотирьох гаплоїдних організмів. При кон'югації(4) відбувається злиття вмісту окремих гаплоїдних клітинниткоподібних таломів. По каналах, що спеціально утворюються, вміст однієї клітини перетікає в іншу, утворюється диплоїдна зигота, яка зазвичай після періоду спокою також ділиться мейозом.

    Перейти до лекції №13"Способи поділу еукаріотичних клітин: мітоз, мейоз, амітоз"

    Перейти до лекції №15«Статеве розмноження у покритонасінних рослин»