Вегетативное размножение

Форма бесполого размножения, характерная для многих групп растений. При вегетативном размножении новая особь развивается либо

из части материнской, либо из особых структур (луковица, клубень и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения (рис. 304).

Полиэмбриония

Представляет собой размножение во время эмбрионального развития, при котором из одной зиготы развивается несколько зародышей — близнецов (однояйцевые близнецы у человека). Потомство всегда одного пола.

Половое размножение

В основе половогоразмножения лежит половой процесс, который связан с образованием большого количества специализированных клеток — гамет (половых клеток) и их последующего слияния. Сливаясь, гаметы образуют зиготы. Это приводит к уменьшению числа исходных клеток. Из зигот развиваются новые организмы, объединяющие в себе наследственную информацию родительских форм. Половое размножение характерно для большинства живых организмов.

Для полого размножения характерны следующие особенности:

© в размножении принимает участие две особи — мужская и женская;

© осуществляется с помощью специализированных клеток — половых;

© в основе размножения лежит мейоз;

© потомки (за исключением однояйцевых близнецов) генетически отличны друг от друга и от родительских особей.

Как правило, яйцеклетки и сперматозоиды вырабатываются разными организмами. Такие организмы называются раздельнополыми. Если же один и тот же организм способен продуцировать и женские, и мужские гаметы, то его называют гермафродитом (ленточные черви, сосальщики). Но и в этом случае зигота образуется, чаще всего, в результате слияния гамет разных организмов (перекрестное оплодотворение).

Деление клеток

В основе передачи наследственной информации, размножения, развития, регенерации лежит деление клеток. Клетка как таковая существует только в промежутке между делениями.

Жизненный (клеточный цикл)

Период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки (включая само деление) до собственного деления или смерти называют жизненным (клеточным) циклом (рис. 305).

В жизненном цикле клетки различают несколько фаз:

© Фаза деления. Соответствует митотическому делению.

© Фаза роста. Вслед за делением клетка начинает расти, увеличивая свой объем и достигая определенных размеров.

© Фаза покоя. Период, во время которого дальнейшая судьба клетки не определена: она может начать подготовку к делению или встать на путь специализации.

© Фаза дифференциации (специализации). Наступает после окончания фазы роста. В это время клетка приобретает определенные структурные и функциональные особенности.

© Фаза зрелости. Период функционирования клетки, выполнения тех или иных функций в зависимости от специализации.

© Фаза старения. Период, характеризующийся ослаб-

лением жизненных функций клетки и заканчивающийся ее делением или гибелью.

Продолжительность жизненного цикла и количество составляющих его фаз у клеток различны. Так, клетки нервной ткани после завершения эмбрионального периода перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма, а затем погибают. Клетки же зародыша на стадии дробления, завершив одно деление, сразу же приступают к следующему, минуя все остальные фазы.

Существует два способа деления клеток:

© митоз — непрямое деление;

© мейоз — деление, характерное для фазы созревания половых клеток.

Митоз

Митоз[28] — непрямое деление соматических клеток, представляющее собой непрерывный процесс, в результате которого сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками.

Биологическое значение митоза:

© В результате митоза образуется две клетки, каждая из которых содержит столько же хромосом, сколько их было в материнской. Хромосомы дочерних клеток происходят от материнских хромосом путем точной репликации ДНК, поэтому их гены содержат совершенно одинаковую наследственную информацию. Дочерние клетки генетически идентичны родительской. Таким образом, митоз обеспечивает точную передачу наследственной информации от родительской клетки к дочерним.

© В результате митозов число клеток в организме увеличивается, что представляет собой один из главных механизмов роста.

© Многие виды растений и животных размножаются бесполым путем при помощи одного лишь митотического деления клеток, таким образом, митоз лежит в основе вегетативного размножения.

© Митоз обеспечивает регенерацию утраченных частей и замещение клеток, происходящее в той или иной степени у всех многоклеточных организмов.

Митотическое деление клетки находится под генетическим контролем. Митоз представляет собой центральное событие митотического цикла клетки.

Митотический цикл

Митотический цикл — комплекс взаимосвязанных и детерминированных хронологически событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления.

Длительность митотического цикла у разных организмов сильно варьирует. Самые короткие митотические циклы характерны для дробящихся яиц некоторых животных (например, у золотой рыбки первые деления дробления совершаются через 20 минут). Наиболее распространены митотические циклы длительностью 18-20 ч. Встречаются циклы продолжительностью несколько суток. Даже в пределах одного организма наблюдаются различия в продолжительности митотического цикла: клетки эпителия двенадцатиперстной кишки мыши делятся каждые 11 часов, тощей кишки — 19 часов, в роговице глаза — через 3 суток.

Факторы, побуждающие клетку к митозу, точно не известны. Полагают, что основную роль играет соотношение объемов ядра и цитоплазмы (ядерно-цитоплазматическое соотношение). По некоторым данным, отмирающие клетки продуцируют вещества, способные стимулировать деление клетки. По двум главным событиям митотического цикла в нем выделяют:

© интерфазу;

© митотическое деление.

Новые клетки появляются в ходе двух последовательных процессов:

© митоза — непрямого деления, который приводит к удвоению ядра;

© цитокинеза — разделения цитоплазмы, при котором образуется две дочерних клетки, содержащих по одному дочернему ядру.

Непосредственно на деление клетки уходит обычно 1-3 часа, то есть основную часть жизни клетка находится в интерфазе.

Интерфаза [29]

Интерфазой называют промежуток между двумя клеточными делениями. Продолжительность интерфазы, как правило, составляет до 90% всего клеточного цикла. Состоит из трех периодов:

© пресинтетический, или G₁[30];

© синтетический, или S[31];

© постсинтетический, или G₂.