Размножение организмов. Бесполое и половое размножение. Формы бесполого размножения, его сущность, биологическое значение. Половое размножение. Его эволюционное значение.

Формы бесполого размножения:

1.Бинарное деление - митотическое деление, при котором образуются две равноценные дочерние клетки (например, у амебы);

2.Множественное деление, или шизогония. Материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток (малярийный плазмодий);

3.Споруляция. Размножение посредством спор - специализированных клеток грибов и растений. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада). Интересно, что если споры образуются с помощью митоза, то они имеют одинаковый генетический материал, если же они образуются с помощью мейоза, то они имеют генетический материал только одного организма, но генетически такие споры неравноценны;

4.Почкование. На материнской особи происходит образование выроста - почки, из которого развивается новая особь (дрожжи, гидра);

5.Фрагментация - разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. У растений (спирогира), и у животных (кольчатые черви). В основе фрагментации лежит свойство регенерации;

6.Вегетативное размножение. Характерно 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;

7.Клонирование. Искусственный способ бесполого размножения. В естественных условиях встречается редко. Клон - генетически идентичное потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа бесполого размножения.

Значение бесполого размножения – быстрое размножение, не зависимое от условий окружающей среды. Дочерние организмы – точные копии родительских организмов.

Половое размножение – более прогрессивная форма размножения, очень широко распространено в природе, как среди растений, так и среди животных. Образующиеся в процессе полового размножения организмы отличаются друг от друга генетически, а также по характеру приспособленности к условиям обитания.

При половом размножении материнским и отцовским организмами вырабатываются специализированные половые клетки – гаметы. Женские неподвижные гаметы называются яйцеклетками, мужские неподвижные – спермиями, а подвижные – сперматозоидами. Эти половые клетки сливаются с образованием зиготы, т. е. происходит оплодотворение. Половые клетки, как правило, имеют половинный набор хромосом (гаплоидный), так что при их слиянии восстанавливается двойной (диплоидный) набор, из зиготы развивается новая особь. При половом размножении потомство образуется при слиянии гаплоидных ядер. Гаплоидные ядра образуются в результате мейотического деления.

Мейоз ведет к уменьшению генетического материала вдвое, благодаря чему количество генетического материала у особей данного вида в ряду поколений остается постоянным.

Биологический смысл полового размножения состоит в том, что возникающие организмы могут сочетать полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. Половое размножение играет важную роль в эволюции организмов.

Гаметогенез (сперматогенез и овогенез). Цитологическая и цитогенетическая характеристика. Морфология половых клеток. Биологическое значение полового размножения.

Гаметогенез — процесс созревания половых клеток, или гамет. Поскольку в ходе гаметогенеза специализация яйцеклеток и сперматозоидов происходит в разных направлениях, обычно выделяют оогенез и сперматогенез.

Сперматогенез – процесс созревания сперматозоидов. Стадии:

1.Размножение – деление митозом.

2.Рост – первое мейотическое деление.

3.Созревание – второе мейотическое деление.

4.Формирование – сперматогенез.

Процесс созревания длится 75 дней и происходит в извитых канальцах, в яичках.

Морфология сперматозоида

Нормальные зрелые сперматозоиды человека имеют овальную головку с хорошо различимой акросомой, шейку и хвост.

Акросома (ядерная шапочка) - это просветление в верхней части головки, занимающее в норме 40-70% ее площади. Иногда нормальная головка может быть слегка заострена в стакросомальной зоне. Около головки определяется рудиментная плазматическая мембрана, хорошо видимая при электронной микроскопии (рис. 168). Длина головки нормального сперматозоида составляет 4,0-5,5 мкм, ширина 2,5-3,5 мкм.

Шейка, средняя часть сперматозоида, должна быть тонкой, менее 1 мкм в ширину, составлять 1,5 длины головки сперматозоида и прикрепляться к головке вдоль ее оси. Размеры цитоплазматических капель, если они есть, не должны превышать 1/3 головки сперматозоида (цитоплазматическая капля - остаток цитоплазмы сперматиды). Хвост должен быть прямым, одинаковой толщины на всем протяжении и несколько уже в средней части, не закрученным и иметь длину около 45 мкм. Отношение длины головки к длине хвоста у нормальных сперматозоидов 1:9 или 1:10.

Оогенез – процесс созревания яйцеклеток. Стадии:

1.Размножение. Оогонии осуществляют первый период оогенеза – период размножения. Они делятся митотически, а затем переходят к стадии роста и становятся ооцитами I порядка. Они уже теряют способность к митотическому делению и вступают в профазу I мейоза.

2.Рост. В период роста одновременно идут 2 процесса: в ядре происходит профаза мейоза, а в цитоплазме растущего ооцита I накапливаются органеллы, питательные вещества, источники энергии для зародыша. Вначале рост незначителен, и пропорционально увеличиваются объёмы ядра и цитоплазмы. В цитоплазме накапливаются РНК, белки, рибосомы, органеллы. Это малый рост (превителлогенез). Он совпадает с моментом вступления ооцита в профазу мейоза и продолжается до середины диплотены.

3.Созревание. Заключительный этап оогенеза – период созревания. Он осуществляется в виде двух последовательных делений созревания. В результате первого деления мейоза реплицированные гомологичные хромосомы расходятся в дочерние ядра, каждое из которых содержит половину исходного числа хромосом. В результате второго деления созревания в сестринских клетках оказывается гаплоидное число одиночных хроматид.

Морфология яйцеклеток

Яйцеклетки разных животных имеют сходные черты:

· округлая форма, крупная;

· диаметр 130-140 мкм;

· неподвижная.

Ядро с преобладанием эухроматина, в цитоплазме располагаются митохондрии, аппарат Гольджи, гранулярная ЭПС, отсутствуют центриоли. Содержит желточные гранулы, которые отграничены мембраной и содержат фосфовитин и липовителлин. Эти вещества имеют как эндогенное, так и экзогенное происхождение: часть из них образуется в овоците, часть – в печени. Также в цитоплазме обнаруживаются мультивезикулярные тельца, представляющие собой совокупность мелких пузырьков, заключенных в большой мембранный мешок. Они представляют собой производные лизосом. Ещё один вид производных лизосом – кортикальные гранулы, которые содержат гидролитические ферменты и гликозаминогликаны (ГАГ), участвующие в развитии кортикальной реакции.

На поверхности плазмолеммы выявляются многочисленные микроворсинки. Вокруг яйцеклетки обычно имеется несколько оболочек:

1. блестящая оболочка (10 мкм) – состоит из 3 фракций гликопротеидов: ZP1, ZP2, ZP3. С фракцией ZP3 связывают способность распознавать и связывать сперматозоид.

2. лучистый венец (corona radiata) состоящий из фолликулярных клеток. Они выполняют трофическую функцию и создают микроокружение для развивающегося овоцита.

3. в связи с наземным существованием пресмыкающихся и птиц возникла необходимость в третьей оболочке – скорлуповой (для предохранения от повреждающих факторов окружающей среды).