5- занятие. Сегодня речь пойдёт ещё об одном свойстве живого организма способности -размножаться. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родительского поколения следующему

При половом размножении потомство получается в результате слияния генетического материала гаплоидных ядер. Обычно эти ядра содержатся в специализированных клетках – гаметах; при оплодотворении гаметы сливаются, образуя зиготу, из которой в процессе развития получается зрелый организм. Гаметы гаплоидны – они содержат один набор хромосом, полученный в результате мейоза; они служат связующим звеном между данным поколением и следующим.

Гаметы обычно бывают 2-х типов – мужские и женские, но некоторые примитивные организмы производят гаметы только одного типа.

Существует два вида партеногенеза – гаплоидный и диплоидный, в зависимости от числа хромосом в женской гамете. У многих насекомых, в том числе у муравьёв, пчёл и ос, в результате гаплоидного партеногенеза в пределах данного сообщества возникают различные касты организмов. У этих видов происходит мейоз и образуются гаплоидные гаметы. Некоторые яйцеклетки оплодотворяются, и из них развиваются диплоидные самки, тогда как из неоплодотворённых яйцеклеток развиваются фертильные гаплоидные самцы. Например, у медоносной пчелы (Apis melifera) матка откладывает оплодотворённые яйца (2п=32), которые, развиваясь, дают самок (маток или рабочих пчёл), и неоплодотворённые яйца (п=16), которые дают самцов (трутней), производящих спермии путём митоза, а не мейоза. Такой механизм размножения у общественных насекомых имеет адаптивное значение, т.к. позволяет регулировать численность потомков каждого типа.

У тлей происходит диплоидный партеногенез, при котором ооциты самки претерпевают особую форму мейоза без расхождения хромосом – все хромосомы переходят в яйцеклетку, а полярные тельца не получают ни одной хромосомы. Яйцеклетки развиваются в материнском организме, так что молодые самки рождаются вполне сформировавшимися, а не вылупляются из яиц. Такой процесс называется живорождением. Он может продолжаться в течение нескольких поколений, особенно летом, до тех пор. пока в одной из клеток не произойдёт почти полное нерасхождение, в результате чего получается клетка, содержащая все пары аутосом и одну Х-хромосому. Из этой клетки партеногенетически развивается самец. Эти осенние самцы и партеногенетические самки производят в результате мейоза гаплоидные гаметы, участвующие в половом размножении. Оплодотворённые самки откладывают диплоидные яйца, которые перезимовывают, а весной из них вылупляются самки, размножающиеся партеногенетически и рождающие живых потомков. Несколько партеногенетических поколений сменяются поколением, возникающим в результате нормального полового размножения, что вносит в популяцию генетическое разнообразие в результате рекомбинации. Главное преимущество, которое даёт тлям партеногенез, - это быстрый рост численности популяции, т.к. при этом все половозрелые особи способны к откладке яиц. Это особенно важно в периоды, когда условия среды благоприятны для существования большой популяции, т.е. в летние месяцы.

Партеногенез широко распространён у растений, где он принимает различные формы. Одна из них – апомиксис - представляет собой партеногенез, имитирующий половое размножение. Апомиксис наблюдается у некоторых цветковых растений, у которых диплоидная клетка семязачатка – либо клетка нуцеллуса, либо мегаспора – развивается в функциональный зародыш без участия мужской гаметы. Из остального семязачатка образуется семя, а из завязи развивается плод. В других случаях требуется присутствие пыльцевого зерна, которое стимулирует партеногенез, хотя и не прорастает; пыльцевое зерно индуцирует гормональные изменения, необходимые для развития зародыша, и на практике такие случаи трудно отличить от настоящего полового размножения.

Предполагается, что бесполое размножение представляет собой примитивную форму воспроизведения как способа «копирования» генетически идентичны поколений. На более позднем этапе возникли механизмы, делающие возможным обмен нуклеиновыми кислотами между особями. Быть может, при этом происходило слияние целых организмов, за которым следовал мейоз; и в самом деле, такой процесс мог предшествовать образованию гамет и их слиянию. Принято считать, что способы обмена генетическим материалом, наблюдаемые у бактерий, представляют собой ранний этап развития полового процесса. Преимущество, которое даёт фенотипическая изменчивость, обусловленная мейозом и генетической рекомбинацией, несомненно, сыграло важную роль в развитии более сложных форм жизни и типов гамет – от идентичных гамет (изогамет) к гетерогаметной стадии с подвижными мужскими гаметами (спермиями и антерозоидами) и неподвижными женскими гаметами (яйцеклетками). Тот факт, что половое размножение мы находим во всех крупных группах организмов. Позволяет думать, что оно обладает преимуществом перед бесполым, которое, будучи редким у животных, стоящих по своей организации выше плоских червей, сохраняется у растений: в жизненных циклах большинства растений наблюдается чередование бесполого и полового способов размножения. Одна из причин этого состоит в том, что у неподвижных организмов обмен гаметами затруднен, и они во многих случаях предпочитают бесполое размножение. Кроме того, при бесполом размножении родительские особи, обосновавшиеся в определённом месте, облегчают потомкам решение нелёгкой экологической проблемы – нахождение подходящего местообитания. Однако при этом возникают другие проблемы, создаваемые перенаселением, что способствует ограничению размеров растительных популяций.

Некоторые из наиболее существенных и типичных черт бесполого и полового размножения перечислены в таблице.

Сравнение бесполого и полового размножения.

Бесполое размножение Половое размножение (исключая бактерий)

Одна родительская особь Обычно две родительские особи Гаметы не образуются Образуются гаплоидные гаметы, ядра которых сливаются (оплодотворение), так что получается диплоидная зигота Мейоз отсутствует На какой-либо стадии жизненного цикла происходит мейоз, что препятствует удвоению хромосом в каждом поколении Потомки идентичны родительским Потомки не идентичны родительским особям. особям У них наблюдается генетическая изменчивость, возникающая в результате генетической рекомбинации Характерно для растений, некоторых Характерно для большинства растений и животных животных и микроорганизмов. У выс- ших животных не встречается Часто приводит к быстрому созданию Менее быстрое увеличение численности большого числа потомков

Разнообразие жизненных циклов.

Последовательность стадий развития, через которые проходят представители данного вида от зиготы одного поколения, до зиготы следующего, называют жизненным циклом. Сложность жизненных циклов у различных организмов различна; в некоторых случаях жизненный цикл включает два и больше поколений, различающихся по своей морфологии и способу размножения, - явление, называемое чередованием поколений. Этот термин чаще всего применяется для продвинутых водорослей и наземных растений, у которых наблюдается чередование диплоидного спорообразующего поколения, называемого спорофитом, и гаплоидного гаметофита, образующего гаметы. Чередование поколений имеет место также у некоторых кишечнополостных, но в этом случае оба поколения диплоидны, а гаплоидная стадия представлена только гаметами. Такую форму чередования поколений иногда называют метагенезом. В жизненном цикле этих кишечнополостных разные формы особей данного вида сменяют одна другую – явление, известное под названием циклического полиморфизма. Например, в жизненном цикле обелии последовательно сменяются три различные формы – две полипоидные и одна медузоидная. Полиморфизм встречается и у некоторых других организмов, например у первоцвета, образующего цветки двух типов – длинностебельчатые и короткостебельчатые.

Жизненные циклы паразитов бывают весьма сложными и включают несколько поколений. Каждое поколение приспособлено к определённой жизненной ситуации – либо к существованию в организме определённого хозяина, либо к переходу от одного хозяина к другому. (Печёночный сосальщик) Добавочные поколения, возникающие путём бесполого размножения (полиэмбриония), обеспечивают увеличение численности данного вида.

Думаю, процессы мейоза и митоза достаточно подробно и обстоятельно изложены в тексте учебника, поэтому позволю себе не останавливаться на них подробно.

Предлагаю выполнить ряд заданий.

Задание 1. Выберите один правильный ответ.

1. К какому способу размножения относят фрагментацию, когда происходит распад тела зрелого многоклеточного организма на несколько частей?

А) к бесполому размножению Б) к половому размножению.

А) инфузории Б)жгутиковые В) пчёлы, тли, дафнии Г) малярийные плазмодии Д) осы, броненосцы.

А) половой диморфизм Б) хромосомный механизм определения пола В) гермафродитизм

Г) гаметогенез Д) гетерогаметность.

4. Укажите животных, для которых характерна конъюгация как форма размножения.

А) инфузории Б) жгутиковые В) пчёлы, тли, дафнии Г) малярийные плазмодии Д) осы, броненосцы.

А) бесполое Б) половое.

А) копуляция Б) конъюгация В) вегетативное размножение Г) партеногенез Д) шизогония.

А) копуляция Б) конъюгация В) вегетативное размножение Г) партеногенез Д) шизогония.

А) копуляция Б) конъюгация В) вегетативное размножение Г) партеногенез Д) шизогония.

А) профаза 1 Б) телофаза 1 В) анафаза 1 Г) метафаза 1 Д) профаза 2 Е) телофаза 2

Ж) анафаза 2 З) метафаза 2.

10. Назовите стадию сперматогенеза, во время которой происходит мейоз.

А) стадия созревания Б) стадия размножения В) стадия формирования Г) стадия роста.

А) только хроматиды гомологичных хромосом Б) только хроматиды негомологичных хромосом В) только гомологичные друг другу хромосомы Г) только негомологичные друг другу хромосомы Д) хроматиды гомологичных и негомологичных хромосом.

А) гомологичные друг другу хромосомы Б) негомологичные друг другу хромосомы

В) хроматиды гомологичных и негомологичных хромосом Г) только хроматиды гомологичных хромосом.

13. Какой процесс у животных происходит в ходе овгенеза только в стадии созревания?

А) кроссинговер Б) редупликация ДНК В) накопление питательных веществ Г) митоз.

А) спирализация ДНК Б) образование акросомы В) накопление питательных веществ Г) митоз Д) мейоз.

А) митохондрия Б) цитоплазма В) ядро Г) защитная оболочка Д) наружная плазматическая мембрана.

А) ЭПС Б) лизосома В) акросома Г) центриоль.

А) конъюгация Б) оплодотворение В) овуляция Г) гаструляция.

А) ядро Б) митохондрия В) цитоплазма Г) наружная плазматическая мембрана Д) жгутик.

А) волосы Б) дерма В) сетчатка Г) молочные железы Д) эпителий лёгких.

А) бурых водорослей Б) мхов В) цветковых растений Г) паукообразных Д) споровиков.

А) посредством эндодупликации (удвоения числа хромосом) перед началом профазы 1 мейотического деления Б) путём полного выпадения 1 мейотического деления В) путём полного выпадения 2 мейотического деления Г) путём попарного слияния гаплоидных ядер после II деления дробления Д) в результате так называемого самооплодотворения (слияния женского пронуклеуса с одним из направительных телец)