Половое размножение у одноклеточных и многоклеточных. Половой процесс как механизм обмена наследственной информацией внутри вида. Морфофизиологические особенности половых клеток

В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводиться к объединению в наследственном материале для развития потомка генетической информации из двух разных источников – родителей. Представление о половом процессе дает процессы конъюгации инфузорий. Он заключается во временном соединении двух особей с целью обмена (рекомбинации) наследственным материалов, в результате чего появляются особи, генетические отличительные от родительских орг-ов. В дальнейшем они осуществляют бесполое размножение.

На определенном этапе эв-ии у многоклеточных организмов половой процесс как способ обмена генетической инф-ей м/у особями в пределах вида оказался связанным с размножением.

Для осуществления полового размножения особи родителей вырабатывают гаметы – клетки, специализированные к обеспечению генеративной функции. Слияние материнской и отцовской гамет приводит к возникновению зиготы – клетки, представляющей собой дочернюю особь на наиболее ранней стадии развития.

Особенности гамет: гаплоидность; низкий уровень обменных процессов; в митоз вступает только яйцеклетка, в случае оплодотворения; только у яйцеклетки имеется защитная белковая оболочка; только у сперматозоида имеется клеточный центр, который передается в яйцеклетку; сперматозоид подвижен; яйцеклетка дает развитие (в случае оплодотворения); сперматозоид транспортирует генетический материал.

Половое размножение возникло 3 млрд. лет назад в архейскую эру.Распространенность полового размножения объясняется тем, что оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, фенотипическую изменчивость потомства. Этим достигаются большие эволюционные и экологические (расселение в разные среды) возможности.

Ø В основе лежит половой процесс, как объединение генетической информации между особями одного вида.

Ø Происходит с участие специализированных половых клеток, гамет имеющих гаплоидный набор хромосом.

Ø Требуется встреча двух особей разного пола.

Ø Клеточная основа это мейоз и оплодотворение.

Ø Формируется потомство с новыми комбинациями признаков.

Ø Способствует движущему отбору.

Ø Расширяет приспособительные способности организма.

Ø Ведет к прогрессивной эволюции.

Способы полового размножения:

Ø Моноцитогенный: конъюгация – это неполный половой процесс, при котором количество особей не увеличивается, но они качественно отличаются и называются конъюгаты; копуляция – это слияние двух особей выполняющих функции половых клеток. Сначала происходит рекомбинация, а затем новая особь размножается делением.

Ø Полицитогенный: конъюгация; гаметическая копуляция, соединение специальных гамет; партеногенез.

По сравнению с другими клетками функция гамет уникальна. Они обеспечивают передачу наследственной информации между особями разных поколений, чем сохраняют жизнь во времени.В сравнении с другими линиями соматических клеток (эпителиальные, нервные, мышечные) гаметы характеризуются рядом отличий. Важнейшее из них — гаплоидный набор хромосом в ядрах, что обеспечивает воспроизведение в зиготе типичного для организмов данного вида диплоидного числа хромосом.Действительно, оплодотворение сперматозоидом яйцеклетки, ядра которых содержат по 23 хромосомы, обусловливает формирование зиготы с 46 хромосомами, что типично для соматических клеток человека. Гаметы отличаются необычным для других клеток значением ядерно-цитоплазматического отношения. У яйцеклеток оно снижено благодаря увеличенному объему цитоплазмы, в которой размещен питательный материал (желток) для развития зародыша. У сперматозоидов благодаря малому количеству цитоплазмы ядерно-цитоплазматическое отношение высокое. Это находится в соответствии с главной функциональной задачей мужской гаметы — транспортировкой наследственного материала к яйцеклетке.

Половые клетки отличаются низким уровнем обменных процессов, близким к состоянию анабиоза. Мужские гаметы не вступают в митотический цикл. У яйцеклеток эта способность восстанавливается при оплодотворении или действии фактора, активирующего партеногенез.

По ряду признаков женские и мужские гаметы отличаются друг от друга, что связано с различными функциями яйцеклетки и сперматозоида в процессе размножения. Яйцеклетки имеют оболочки, которые выполняют защитную функцию, обеспечивают требуемый уровень обмена веществ, препятствуют проникновению в яйцеклетку более одного спермия, способствуют внедрению (имплантации) зародыша в стенку матки у плацентарных животных, поддерживают форму зародыша.

Для яйцеклетки характерна плазматическая сегрегация. После оплодотворения (у асцидий уже через 5 мин) в еще не дробящемся яйце происходит закономерное перераспределение цитоплазмы. В дальнейшем цитоплазма разного состава также закономерно распределяется по клеткам тканей разных зачатков. По-видимому, на ранних стадиях способность бластомеров развиваться в определенном направлении зависит от наследования ими веществ, концентрирующихся в разных участках цитоплазмы яйцеклетки.

Сперматозоид имеет аппарат движения в виде жгутика.. Поясним приводимую цифру следующим примером. Яйцеклетка, лишенная аппарата активного движения, преодолевает расстояние до полости матки, равное примерно 10 см, за 4—7 сут. Сперматозоиды некоторых видов животных имеют акросомный аппарат, выбрасывающий при контакте с яйцеклеткой длинную нить. Он обеспечивает проникновение ядра мужской гаметы в цитоплазму яйцеклетки путем растворения особыми ферментами ее оболочек. Описаны и другие приспособления, способствующие оплодотворению.