Формы размножение организмов

Наиболее древний способ – бесполое размножение организмов. У паразитов бесполое размножение является средством расселения и быстрого увеличения численности вида.

Бесполое размножение

Вегетативное Спорообразование

(частями тела) (специальными клетками – спорами)

у одноклеточных у многоклеточных

у растений у животных

Вегетативное размножение одноклеточных:

а) деление надвое – ядро делится митотически, затем перетяжкой на две части делится цитоплазма; продольное деление – у эвглены, поперечное – у инфузории;

б) шизогония – множественное деление – ядро делится на много частей, затем – цитоплазма (у малярийного плазмодия);

в) почкование – на материнской клетке образуется выступ с ядром (почка); почка растет и отделяется от материнской особи (у дрожжевых грибков и у сосущих инфузорий).

Вегетативное размножение у многоклеточных:

А. У растений – вегетативными органами: корнем, стеблем, листьями.

Б. У животных:

а) почкование (у гидры);

б) фрагментация – деление тела перетяжками на несколько частей (ресничные и кольчатые черви);

в) полиэмбриония – деление зародыша на несколько частей, каждая из которых образует целый организм (сосальщики).

Биологическая роль размножения состоит в том, что оно обеспечивает смену поколений. Различия, закономерно проявляющиеся в фенотипах особей разных поколений, делают возможным естественный отбор и, следовательно, эволюцию жизни.

Размножение возникло в ходе исторического развития органического мира на самом раннем этапе вместе с клеткой. В процессе биологического размножения наряду со сменой поколений и поддержанием достаточного уровня внутривидовой изменчивости решаются также задачи увеличения числа особей, сохранения складывающихся в эволюции типов структурно-физиологической организации (путем воспроизведения себе подобного).

В зависимости от характера клеточного материала, используемого в целях размножения, выделяют различные способы и формы размножения: бесполое и половое. При первом из них родительская особь или почкуется (т. е. отделяется небольшая часть родительского тела, которая развивается затем либо в новую особь, либо становится более или менее самостоятельным членом колонии живых организмов), или распадается на фрагменты, способные к самостоятельному воспроизведению (например, гидра), или производит споры (паразитические простейшие).
При половом размножении две родительские особи дают женскую и мужскую гаметы (половые клетки), которые сливаются, образуя новый организм.
Развитие женской гаметы у некоторых видов животных может происходить и без оплодотворения — партеногенез. Явление партеногенеза наблюдается у беспозвоночных (пчелы, осы и др.) и позвоночных (амфибии). Каждый тип размножения имеет свои преимущества и особое значение в живом мире. При бесполом размножении наследственность последующих поколений не меняется, но зато возрастает общее число особей (что в ряде случаев очень важно). При половом размножении, наоборот, повышается вероятность появления наследственной изменчивости, так как при оплодотворении происходит слияние половых клеток организмов, обладающих различной наследственностью.
В жизненном цикле паразитов человека и животных могут происходить процессы чередования полового и бесполого размножения.

Размножение (синоним: самовоспроизведение, генеративный процесс) — это процесс воспроизведения организмами себе подобных. В основе размножения лежит деление клеток, сопровождающееся самовоспроизведением органоидов клетки, каждый из которых возникает только от себе подобных и, если утрачивается, не может быть восстановлен. К числу таких органоидов относятся хромосомы, хроматофоры водорослей, а также, вероятно, митохондрии и пластиды. Хроматофоры, пластиды и митохондрии размножаются делением. При самовоспроизведении хромосом на материнской хромосоме, как на матрице, строится дочерняя, в ДНК которой сохраняется то же закономерное чередование нуклеотидов, что и в материнской нити ДНК (см. Генетика). Таким образом, при размножении сохраняется материальная преемственность поколений, состоящая в сохранении молекулярных структур, свойственных материнскому организму.
Бесполое размножение — это рост дочернего тела за пределами материнского. Оно может осуществляться как отдельными клетками (агамная цитогония), так и многоклеточными образованиями (вегетативное размножение). Агамная цитогония происходит или путем деления клетки на две равные части, как у многих одноклеточных, или путем образования материнской клеткой меньшей дочерней (почкование, например у дрожжей), или же материнское тело отделяет специальные клетки либо распадается на клетки, служащие для размножения (споры). Могут существовать специальные органы вегетативного размножения — луковицы и клубни.
Половое размножение состоит в том, что ряд клеточных делений прерывается половым процессом. При этом происходит слияние двух клеток или двух ядер, за которым рано или поздно следует мейоз. Продукт полового процесса — зигота — содержит вдвое больше хромосом, чем гаметы, или половые клетки. У гаплобионтов (многие водоросли и грибы) мейоз происходит при прорастании зигот и все клетки тела имеют один набор хромосом. У диплобионтов (все животные, некоторые водоросли) клетки тела имеют два набора хромосом и мейоз происходит при созревании половых клеток. У гапло-диплобионтов (большая часть растений) чередуются поколения диплоидное, производящее в результате мейоза споры, и гаплоидное, размножающееся половым путем. У инфузорий половой процесс сводится к обмену ядрами, предварительно прошедшими мейоз; после слияния этих ядер во время конъюгации инфузорий восстанавливается двойной набор хромосом.
В процессе гамогонии, или гаметогенеза, т. е. деления клеток, приводящего к образованию гамет, последние возникают из материнских клеток, называемых гаметоцитами. Изогаметы — половые клетки, одинаковые у обоих полов; анизогаметы различаются размерами и поведением. Половой процесс чаще происходит между организмами разного происхождения (амфимиксис), иногда между организмами, происходящими из одной клетки (аутомиксис), между двумя сестринскими клетками (педогамия) и даже между двумя ядрами внутри одной и той же клетки (аутогамия). Женские половые клетки иногда могут и без оплодотворения дать организм (партеногенез, или девственное размножение). У многих насекомых, некоторых позвоночных, например у ящериц и индеек, у многих цветковых растений партеногенез — естественное явление; у одних видов — правило, у других — исключение.
Искусственный партеногенез можно вызвать рядом воздействий, например уколом иглы.
В некоторых случаях половое и бесполое размножение происходят одновременно. В других случаях они закономерно чередуются. У гапло-диплобионтов чередование поколений называется антитетическим. При нем бесполое и половое поколение различаются числом хромосом. Такого различия в. числе хромосом нет при чередовании вегетативного и полового размножения — метагенеза (например, у гидромедузы), а также при чередовании полового размножения и партеногенетического, называемого гетерогонией (например, у тли).

24. Гаметогенез. Особенности овогенеза и сперматогенеза у человека. Изменения наследственного материала на стадиях гаметогенеза.

Гаметогенез — процесс образования яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез) —подразделяется наряд стадий.

В стадии размножения диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называют сперматогониями и овогониями. Эти клетки осуществляют серию последовательных митотических делений, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи. Размножение овогоний приурочено главным образом к периоду эмбриогенеза. У человека в женском организме этот процесс наиболее интенсивно протекает в яичниках между 2-м и 5-м месяцами внутриутробного развития. К 7-му месяцу большая часть овоцитов входит в профазу I мейоза.

Так как способом размножения клеток-предшественниц женских и мужских гамет является митоз, то овогоний и сперматогонии, как и все соматические клетки, характеризуются диплоидностью. В ходе митотического цикла их хромосомы имеют либо однонитчатую (после митоза и до завершения синтетического периода интерфазы), либо двунитчатую (постсинтетический период, профаза и метафаза митоза) структуру в зависимости от количества биспиралей ДНК. Если в одинарном, гаплоидном наборе число хромосом обозначить как п, а количество ДНК — как с, то генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2п2с до S-периода и 2n4c после него.

На стадии роста происходит увеличение клеточных размеров и превращение мужских и женских половых клеток в сперматоциты и овоциты I порядка, причем последние достигают больших размеров, чем первые. Одна часть накапливаемых веществ представляет собой питательный материал (желток в овоцитах), другая — связана с последующими делениями. Важным событием этого периода является репликация ДНК при сохранении неизменным числа хромосом. Последние приобретают двунитчатую структуру, а генетическая формула сперматоцитов и овоцитов I порядка приобретает вид 2n4с.

Основными событиями стадии созревания являются два последовательных деления: редукционное и эквационное, которые вместе составляют мейоз. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты II порядка (формула n2с), а после второго — сперматиды и зрелая яйцеклетка (пс).

В результате делений на стадии созревания каждый сперматоцит I порядка дает четыре сперматиды, тогда как каждый овоцит I порядка — одну полноценную яйцеклетку и редукционные тельца, которые в размножении не участвуют. Благодаря этому в женской гамете концентрируется максимальное количество питательного материала — желтка.

Процесс сперматогенеза завершается стадией формирования, или спермиогенеза. Ядра сперматид уплотняются вследствие сверхспирализации хромосом, которые становятся функционально инертными. Пластинчатый комплекс перемещается к одному из полюсов ядра, образуя акросомный аппарат, играющий большую роль в оплодотворении. Центриоли занимают место у противоположного полюса ядра, причем от одной из них отрастает жгутик, у основания которого в виде спирального чехлика концентрируются митохондрии. На этой стадии почти вся цитоплазма сперматиды отторгается, так что головка зрелого сперматозоида практически ее лишена.

Оогенез: общие сведения

Процесс развития яйцеклеток (оогенез) и процесс развития сперматозоидов (сперматогенез) несколько различаются. При оогенезе, как и при сперматогенезе, происходят митоз , мейоз и "упаковка" для формирования зрелого яйца из первоначальной зародышевой клетки. При этом существуют многочисленные качественные и количественные половые различия при гаметогенезе: в дополнение к половине генов яйцеклетка обеспечивает почти все цитоплазматические компоненты, необходимые для раннего эмбрионального роста. Таким образом, в противоположность высокодифференцированнымсперматозоидам, яйцеклетка представляет собою большую, относительно малодифференцированную клетку, содержащую множество питательных веществ, органелл, структурных белков и ферментов. Существуют также разительные количественные различия между оогенезом и сперматогенезом: если взрослый мужчина производит 30 миллионов спермиев в день, нормальная женщина производит не более 500 зрелых яйцеклеток в течение всей своей жизни. Наконец, поскольку гаметогенез у женщины тесно связан с созреванием фолликула, оогенез может быть разделен на стадии, основанные на фолликулярных процессах.

Первичные женские половые клетки - оогонии (греч. oon - яйцо, gone - рождение) - попадают в яичник из энтодермы желточного мешка . В отличие от мужских половых клеток, период размножения женских половых клеток протекает во внутриутробном периоде, в результате чего образуются примордиальные фолликулы . В конце 3-го месяца внутриутробного развития оогонии после многократного митотического деления превращаются в ооциты первого порядка (первичные ооциты), которые остаются в этом состоянии вплоть до периода полового созревания. В период созревания первичный ооцит проходит стадию мейоза 1, в результате чего образуется крупный вторичный ооцит , обладающий гаплоидным набором хромосом и большей частью желтка, и маленькое полярное тельце, обладающее аналогичным набором хромосом. Цитолемма ооцита образует множество микроворсинок, прободающих прозрачную зону и контактирующих с фолликулярными клетками лучистого венца. После созревания пузырек, находящийся непосредственно под покровным эпителием яичника и даже приподнимающий его, разрывается. Яйцеклетка (вторичный ооцит), окруженная блестящей оболочкой и фолликулярными клетками, входит в свободную брюшную полость ( овуляция ), откуда попадает в маточную трубу .

Зрелое яйцо является высокоспециализированной клеткой, содержащей огромный запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша. Как правило, яйцеклетки гораздо крупнее других клеток организма. Так, у млекопитающих они имеют диаметр 60-2000 мкм, у лососевых рыб - 6-9 мм, а у страуса размер яйцеклетки составляет несколько сантиметров. У большинства животных яйцеклетка окружена одной или несколькими оболочками, которые выполняют прежде всего защитную функцию. Яйцеклетки образуются в яичниках. Так же как и при образовании сперматозоидов, вступлению в мейоз женских половых клеток предшествует стадия размножения первичных половых клеток оогониев путем митоза. Число митотических делений обычно меньше, чем при размножении сперматогониев. Вступив в профазу I мейоза , оогоний становится ооцитом первого порядка . У млекопитающих и человека этот процесс заканчивается еще до рождения особи. Сформировавшиеся к моменту рождения ооциты первого порядка сохраняются без изменения долгие годы. С наступлением половой зрелости отдельные ооциты периодически вступают в стадию роста. Стадия роста ооцита отличается от соответствующей стадии сперматогенеза своей продолжительностью. Иногда на этой стадии ооцит находится несколько месяцев, достигает гигантских размеров. В его цитоплазме образуется много митохондрий, рибосом, развивается гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть, идет синтез питательных веществ, которые запасаются в виде желточных и белковых гранул. У ряда видов в ооците в это время активно функционируют хромосомы типа ламповых щеток (рис. 72 ). У многих организмов рост ооцита осуществляется не только вследствие синтеза РНК и белков в нем самом, но и благодаря активному транспорту веществ из окружающих ооцит клеток, из крови или гемолимфы. В этом транспорте принимают активное участие окружающие ооцит фолликулярные клетки . В конце стадии роста в ооците содержится все необходимое для осуществления первых этапов развития зародыша. Накануне мейотических делений, которые обычно происходят одно за другим уже после проникновения в ооцит сперматозоида, ядро ооцита перемещается ближе к поверхности клетки так, что веретено деления формируется почти около самой клеточной мембраны, перпендикулярно к ней. При цитокинезе получается одна крупная клетка, содержащая практически всю цитоплазму ( ооцит второго порядка ), другая - мелкая, состоящая по существу из ядра с минимальным количеством цитоплазмы. Эту клетку называют 1-м редукционным тельцем. После второго деления мейоза , при котором цитокинез крупной клетки происходит точно так же, появляется крупная яйцеклетка, или оотида , и 2-е редукционное тельце . Первое редукционное тельце, как правило, тоже делится. Таким образом, возникают четыре гаплоидные клетки. В отличие от сперматогенеза, где образующиеся в ходе мейоза клетки равноценны друг другу, при формировании женских половых клеток результатом мейоза является одна готовая к оплодотворению яйцеклетка и три редукционных тельца , которые со временем дегенерируют.