Половое и бесполое размножение организмов. Половые клетки. Мейоз. Развитие яйцеклеток и сперматозоидов. Оплодотворение

Древнейшим способом размножения на Земле было бесполое раз­множение. При бесполом размножении одна или несколько клеток тела родительской особи делятся. При этом образуются одна или не­сколько дочерних особей, во всем схожих с родительской.

Бесполое размножение у различных живых организмов может проходить по- разному.

У бактерий перед размножением единственная хромосома удваи­вается, клетка удлиняется, и между расходящимися к ее полюсам хромосомами образуется перегородка — получаются две клетки.

Многие простейшие и одноклеточные водоросли делятся мито­зом, образуя две клетки из одной, например амебы, некоторые инфу­зории, эвглена зеленая, хламидомонада.

Другой способ бесполого размножения — почкование. Почкова­нием размножаются многие низшие грибы, например дрожжи, и даже многоклеточные животные, например пресноводная гидра. При поч­ковании дрожжей на клетке образуется утолщение, постепенно пре­вращающееся в полноценную дочернюю клетку дрожжей. На теле гидры несколько клеток начинают делиться, и постепенно на мате­ринской особи вырастает маленькая гидра, которая затем отделяется от материнского организма.

Некоторые животные могут размножаться делением тела на не­сколько частей, причем из каждой части вырастает полноценный ор­ганизм, во всем сходный с родительской особью (плоские и кольча­тые черви, иглокожие).

Большинство растений способно к бесполому размножению с по­мощью спор. Споры растений — это гаплоидные клетки, покрытые специальной оболочкой, защищающей их от вредного воздействия окружающей среды: холода, засухи и т.п. Например, у папоротников споры образуются в специальных органах — спорангиях на нижней стороне листьев, а у мхов — в особых коробочках на верхушках жен­ских растений.

И, наконец, еще один способ бесполого размножения — вегета­тивное размножение, особенно часто встречающееся у высших расте­ний. При таком способе размножения целое растение развивается из какого-либо вегетативного органа или даже части органа растения. Так, например, растения могут размножаться стеблем или его частью и ви­доизменениями: отводками (смородина), черенками (тополь), усами (земляника), клубнями (картофель), корневищами (ирис), луковицами (лук, чеснок, тюльпан). Возможно также вегетативное размножение корнями (малина, слива) и корнеклубнями (георгин). В определенных условиях растение может размножаться и черенком листа (бегония).

Бесполое размножение позволяет быстро увеличивать числен­ность вида в благоприятных условиях. Но при таком способе размно­жения все потомки имеют абсолютно такой же генотип, как и роди­тельская особь: ведь они развиваются из клеток тела этой особи.

При половом размножении каждое следующее поколение возни­кает в результате слияния двух специализированных клеток — гамет. Гаметы возникают в специальных органах родительских особей, муж­ской и женской. Сущность полового размножения заключается в слиянии генетической информации родителей, благодаря чему гене­тическое разнообразие в потомстве увеличивается, а значит, растет и жизнеспособность по сравнению с родительской.

Половые клетки — гаметы — формируются у животных в поло­вых железах: у самцов в семенниках образуются сперматозоиды, а у самок в яичниках — яйцеклетки.

Яйцеклетки неподвижны, обычно достигают крупных размеров и содержат запасы питательных веществ. Диаметр яйцеклетки млекопи­тающих около 0,1 мм; яйцеклетки рыб (икринки) содержат больше питательных веществ и значительно крупнее. Еще крупнее яйцеклет­ки у птиц, например, яйцеклетка курицы с питательными веществами (желтком) имеет диаметр около 3 см. Сперматозоиды очень малы и подвижны. У млекопитающих сперматозоид состоит из головки (ее длина около 5-10 мкм), шейки и хвостика (их общая длина примерно 60 мкм). В головке расположено ядро, содержащее гаплоидный набор хромосом. Цитоплазмы в головке очень мало. В шейке находится не­большое число митохондрий, вырабатывающих энергию для движе­ния сперматозоида, и центриоль, обеспечивающая колебания жгути­ка, лежащего вдоль оси хвостика.

Мужские половые клетки — сперматозоиды — образуются в ре­зультате сперматогенеза. Этот процесс идет в три стадии. На стадии размножения в семенниках диплоидные клетки сперматогенной ткани многократно делятся, и в результате образуются 2п-сперматоциты. Стадия роста сперматоцитов сопровождается синтезом ДНК и дост­раиванием второй хроматиды, на стадии созревания сперматоциты делятся мейозом с образованием гаплоидных п-сперматозоидов.

В каждом сперматозоиде (человека и других млекопитающих) хромосомные наборы будут различаться по половым хромосомам: одни будут нести Х-, а другие — У-хромосому.

Женские половые клетки — яйцеклетки — образуются в резуль­тате оогенеза. Этот процесс идет в яичниках тоже в три стадии. На стадии размножения в яичниках диплоидные клетки оогенной ткани делятся, в результате образуются 2п-ооциты. Далее следуют стадия роста ооцитов, сопровождающегося синтезом ДНК и построением второй хроматиды хромосом, и стадия созревания ооцитов, которые делятся мейозом. В результате из ооцита образуется одна гаплоидная клетка с однохроматидными хромосомами (1п1с-яйцеклетка) и три редукционных, или полярных, тельца. В дальнейшем яйцеклетка уча­ствует в половом процессе, а редукционные тельца отмирают.

Процесс образования мужских и женских гамет называется гаме- тогенезом.

Отличия в строении сперматозоидов и яйцеклеток связаны с их функциями. Яйцеклетки в процессе созревания покрываются оболоч­ками (в некоторых случаях, например, у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, возникает ряд дополнительных оболочек). Функция оболочек — защита яйцеклетки и зародыша от внешних неблагопри­ятных воздействий.

Функция сперматозоидов заключается в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим в сперматозоидах происходит значительная перестройка: аппарат Голь- джи располагается на переднем конце головки, преобразуясь в коль­цевое тельце (акросому), выделяющее ферменты, которые действуют на оболочку яйца. Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. В сформированном спермато­зоиде содержатся также центриоли.

Мейоз — способ деления диплоидных клеток с образованием из одной материнской диплоидной клетки четырех дочерних гаплоид­ных клеток. Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра и короткой интерфазы между ними.

Первое деление состоит из профазы I, метафазы I, анафазы I и те- лофазы I. В профазе I парные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, максимально близко подходят друг к другу (этот процесс называется конъюгацией гомологичных хромосом), перекре­щиваются (кроссинговер), образуя мостики (хиазмы), затем обмени­ваются участками. При кроссинговере осуществляется перекомбина- ция генов. После кроссинговера хромосомы разъединяются.

В метафазе I парные хромосомы располагаются по экватору клетки; к каждой из хромосом прикрепляются нити веретена деления. В анафазе I центромеры не делятся, и к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы; при этом число хромосом у каждого по­люса становится вдвое меньше, чем в материнской клетке. Затем про­исходит телофаза I — образуются две клетки с гаплоидным числом двухроматидных хромосом; поэтому первое деление мейоза называют редукционным. После телофазы I следует короткая интерфаза (в не­которых случаях телофаза I и интерфаза отсутствуют). В интерфазе между двумя делениями мейоза удвоения хромосом не происходит, так как каждая хромосома уже состоит из двух хроматид.

Второе деление мейоза отличается от митоза только тем, что его проходят клетки с гаплоидным набором хромосом; во втором делении иногда отсутствует профаза II. В метафазе II двухроматидные хромо­сомы располагаются по экватору; процесс идет сразу в двух дочерних клетках. В анафазе II делятся центромеры, и к полюсам отходят уже однохроматидные хромосомы. В телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки (в растительных клетках) или перетяжки (в животных клетках). В результате второго деления мейоза образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (1 п 1 с); второе деление называют эквационным (уравнительным). Это гаметы у животных и человека или споры у растений.

Значение мейоза состоит в том, что в гаметах создаются гаплоид­ный набор хромосом и условия для наследственной изменчивости за счет кроссинговера и вероятностного расхождения хромосом.

Оплодотворение — это процесс слияния сперматозоида с яйце­клеткой с последующим слиянием их ядер и образованием диплоид­ной зиготы. Биологическое значение этого процесса состоит в том, что при слиянии мужских и женских гамет образуется новый организм, несущий признаки обоих родительских организмов. При образовании гамет в мейозе возникают клетки с разным сочетанием хромосом, по­этому после оплодотворения новые организмы сочетают в себе при­знаки и отца, и матери в различных комбинациях. В результате этого значительно увеличивается наследственное разнообразие организмов.

Задать вопрос врачу онлайн
<< | >>
Источник: Каменский А. А.. ЕГЭ 100 баллов. Биология. Самостоятельная подготовка к ЕГЭ. / А. А. Каменский, Н. А. Соколова, А. С. Маклакова, Н. Ю. Сарычева, Н. А. Богданов. —М. : Издательство «УЧПЕДГИЗ»,2018. — 512 с. (Серия «ЕГЭ. 100 Баллов»). 2018

Еще по теме Половое и бесполое размножение организмов. Половые клетки. Мейоз. Развитие яйцеклеток и сперматозоидов. Оплодотворение:

  1. 39.4. Судебно-медицинская экспертиза установления способности к половому сношению, оплодотворению, зачатию
  2. ЗАДЕРЖКА ПОЛОВОГО РАЗВИТИЯ
  3. Преждевременное половое развитие
  4. Преждевременное половое развитие
  5. ПАТОЛОГИЯ ПОЛОВОГО РАЗВИТИЯ
  6. Принципы оценки полового развития у детей и подростков
  7. Оценка полового развития по шкале Таннера (R.D. Blonde]! et al., 1999)
  8. ВРОЖДЕННЫЕ АНОМАЛИИ [ПОРОКИ РАЗВИТИЯ] ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ (Q50-Q56)
  9. Аномалии развития внутренних половых органов
  10. Глава 4. ФОРМЫ ПОЛОВОЙ жизни. РАЗВИТИЕ БРАКА
  11. Гиперанпрогения — состояние, обусловленное изменением секреции и метаболизма мужских половых гормонов в женском организме (табл. 8.1).
  12. РЕФЕРАТ. БОЛЕЗНИ, ПЕРЕДАЮЩИЕСЯ ПОЛОВЫМ ПУТЕМ (БППП), И ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ2000, 2000
  13. ПОЛОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ
  14. Аномалии половых хромосом
  15. Нарушения половой дифференцировки
  16. Гипофункция половых желез
  17. Половая жизнь спортсменов
  18. НАРУЖНЫЕ ПОЛОВЫЕ ГУБЫ
  19. Женская половая система