Половое размножение нерегулярные формы полового размножения. Размножение. по медицинской биологии и генетике

Для нормального полового размножения характерны два процесса: образование мужских и женских гамет и формирование в результате их слияния зародыша, способного к развитию. Однако, в природе встречаются такие типы полового размножения, где один из этих процессов отсутствует. Это нерегулярные типы полового размножения: партеногенез, гиногенез, андрогенез .

Партеногенез : половое размножение, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Различают две формы партеногенеза: соматический (диплоидный) и генеративный (гаплоидный) .

Соматический партеногенез: яйцеклетка сохраняет диплоидный набор хромосом, поскольку в ней при мейозе не происходит редукционное деление, либо после него две гаплоидные клетки сливаются. Встречается у некоторых позвоночных (кавказская ящерица).

Генеративный партеногенез: мейоз протекает нормально, зародыш развивается из неоплодотворенной (гаплоидной яйцеклетки) Так размножаются некоторые виды членистоногих (у пчел развиваются самцы – трутни, у тлей – весеннее однополое поколение самок; у индеек – самцы).

У растений чаще всего встречается диплоидная форма партеногенеза апомиксис , разновидностью которого является апогамия (папоротники, цветковые). В последнем случае зародыш развивается из вегетативной диплоидной клетки спорофита. Апогамное размножение сочетается или чередуется с нормальным половым размножением (ястребинка, одуванчик, лапчатка и др.).

Гиногенез : вариант развития зародыша только из яйцеклетки. В отличие о партеногенеза, где участие мужской половой клетки полностью исключается, при гиногенезе сперматозоид проникает в яйцеклетку, однако слияния ядер не происходит, - сперматозоид лишь активирует яйцеклетку (круглые черви, некоторые рыбы, амфибии, некоторые высшие растения - лютик золотистый, мятлик луговой). Такое оплодотворение называется ложным или псевдогамией . При гиногенезе, как и партеногенезе, потомство получает наследственную информацию только от матери и тождественно ей по полу и признакам. Гиногенез можно вызвать искусственным путем, воздействуя на оплодотворенную яйцеклетку ионизирующими излучениями, химическими веществами, высокой температурой.

Андрогенез – развитие оплодотворенной яйцеклетки, у которой собственное ядро погибает еще до оплодотворения. Зародыш развивается за счет информации отцовского ядра и материнской цитоплазмы. Однако полноценным может быть лишь тогда, когда в яйцеклетку проникнут одновременно несколько сперматозоидов и если ядра двух гаплоидных спермиев сольются. Это создает условия для восстановления в клетке диплоидного набора хромосом. Потомство при таком размножении наследует признаки отцовского организма. Встречается редко у некоторых растений (табак, кукуруза) и животных (тутовый шелкопряд). Искусственно был вызван впервые в 40-х годах ХХ века Б. Л. Астауровым путем воздействия рентгеновским излучением на яйцеклетку тутового шелкопряда.

4. Половые клетки.

Яйцеклетка – женская генеративная (половая) клетка. Относительно крупная (от 60 мкм. до нескольких см.) неподвижная клетка обычно округлой формы; покрыта оболочкой, имеет большое количество цитоплазмы и ядро. Состав и структура цитоплазмы яйцеклеток являются видоспецифичными. В цитоплазме помимо типичных органоидов содержатся включения запасных питательных веществ в виде желтка. В ядрах клеток образуется много копий рибосомальных генов, и-РНК, обеспечивающих синтез жизненно важных белков будущего зародыша. Яйцеклетки разных организмов различаются количеством и характером распределения в них желтка. Различают несколько типов яйцеклеток. (рис…).

Изолецитальные (а) – относительно мелкие яйцеклетки с небольшим количеством равномерно распределенного желтка. Ядро располагается ближе к центру (черви, двустворчатые и брюхоногие моллюски, иглокожие, ланцетник).

Умеренно телолецитальные (б)– имеют диаметр около 1,5 – 2 мм, содержат среднее количество желтка, основная масса которого сосредоточена на вегетативном полюсе . На противоположном (анимальном ), где желтка мало, находится ядро яйцеклетки (земноводные, осетровые рыбы).

Резко телолецитальные – яйца крупные (10-15мм и более), содержат много желтка, занимающего почти весь объем цитоплазмы яйцеклетки. На анимальном полюсе находится зародышевый диск с активной, лишенной желтка цитоплазмой (некоторые рыбы, пресмыкающиеся, птицы, яйцекладущие млекопитающие).

Алецитальные – имеют микроскопически малые размеры (0,1-0,3 мм), практически лишены желтка (плацентарные млекопитающие, в том числе и человек).

1 – цитоплазма; 2 – ядро; 3 – блестящая оболочка; 4 – фолликулярные клетки.

Оболочки зрелой яйцеклетки делятся на первичные, вторичные и третичные.

Первичная оболочка (желточная) пронизана тяжами фолликулярных клеток, что при малом увеличении создает картину радиальной исчерченности, поэтому эта оболочка называется лучистым венцом (corona radiate); у млекопитающих она похожа на блестящий ободок и называется блестящая оболочка (zona pellucida).

Вторичная оболочка образуется за счет продуктов выделенияфолликулярных клеток, на стадии, когда яйцо находится в яичнике. Эта оболочка, хорион, имеется не у всех яиц. Ее особенность - микропиле - отверстие, через которое сперматозоид может проникнуть в яйцо.

Третичные оболочки формируются у ряда животных (амфибии, рептилии, птицы) за счет веществ, выделяемых железами яйцевода. У птиц они представлены белком, двумя слоями подскорлуповой оболочки и скорлупой.

Сперматозоид – мужская генеративная (половая) клетка. Обычно сперматозоиды очень мелкие (у человека – 50-70 мкм, у крокодила – 20 мкм); форма у разных видов варьирует, но большинство из них имеют головку, шейку и хвост. Головка содержит ядро с гаплоидным набором хромосом (1n1хр1с) и очень небольшое количество цитоплазмы. На переднем конце головки расположена акросома – видоизмененный комплекс Гольджи, который содержит ферменты (гиалуронидазу и др.), растворяющие оболочки яйцеклетки при оплодотворении. В шейке находятся многочисленные митохондрии, которые образуют митохондриальную спираль, и центриоли. От шейки отрастает хвост, образованный микротрубочками и обеспечивающий подвижность сперматозоида. Разновидность сперматозоидов – клетки, лишенные хвоста, спермии .

Гаметогенез.

Гаметогенез – процесс образования половых клеток, гамет, обычно протекает в половых железах (гонадах) . У высших организмов женские гаметы образуются в яичниках, а мужские – в семенниках. Образовавшиеся в результате овогенеза зрелые яйцеклетки, и в результате сперматогенеза зрелые сперматозоиды имеют гаплоидный набор хромосом (1n1хр1с).

В развитии половых клеток выделяют ряд стадий (или фаз).

Фаза размножения : характерна для ово- и сперматогенеза. Первичные половые клетки сперматогонии и овогонии размножаются в стенках семенника или яичка путем многократных митотических делений (2n1хр2с). У женщин размножение овогоний начинается в эмбриогенезе и завершается к 3-му году жизни. У мужчин фаза размножения начинается с наступлением половой зрелости и продолжается постоянно в течение всей жизни.

Фаза роста : овогонии и сперматогонии растут (увеличивается объем цитоплазмы, накопление веществ, необходимых для репликации ДНК, удвоения хромосом и дальнейшего деления); по завершении фазы роста они становятся овоцитами 1-го порядка и сперматоцитами 1-го порядка соответственно (2n2хр4с).

Фаза роста более выражена при овогенезе, поскольку овоциты 1 накапливают значительные количества питательных веществ. Рост овоцита 1-го порядка делят на два периода: малого и большого роста:

Малый рост – в этот период интенсивно выражены синтетические процессы, амплификация генов. Синтезированные и-РНК в основном используются развивающимся организмом после оплодотворения, и лишь небольшая доля в овогенезе;

Большой рост – изменений в ядре не происходит, объем плазмы увеличивается за счет отложения желтка (желток – вся совокупность питательных веществ клетки – белки, углеводы и жиры). Рост овоцита обеспечивается специальными механизмами питания с помощью фолликулярных клеток, соматических по своему происхождению, которые плотным кольцом охватывают овоцит. Фолликулярные клетки получают их кровеносных сосудов аминокислоты, белки, жиры и углеводы. Затем эти вещества попадают в овоцит. Запас веществ, формирующийся в период большого роста, расходуется после оплодотворения. Количество желтка зависит от длительности эмбрионального развития. Если вскоре после начала развития образуется личинка, способная питаться самостоятельно, желтка в яйце мало (у ланцетника маленькая личинка выходит через 4-5 дней после оплодотворения). Напротив, у птиц с крупным яйцом и большим количеством желтка развитие продолжается три недели и из яйцевых оболочек выходит в основном сформированный организм. Еще более продолжительный эмбриональный период у млекопитающих, но в этом случае зародыш питается за счет материнского организма и поэтому желтка в яйцеклетке очень мало. Увеличение объема яйцеклетки обусловлено увеличением объема цитоплазмы за счет накопления в ней большого количества нуклеотидов, РНК, белков. Резко возрастает объем ядра, т. к. в период роста в овоците образуется более 1 000 ядрышек, содержащих р-РНК.

Фаза созревания : созревание половых клеток происходит во время 1-го и 2-го мейотических делений. При сперматогенезе в результате мейоза 1 образуются два одинаковых спематоцита 2-го порядка (1n2хр2с), каждый из которых после мейоза 2 образует по две сперматиды (1n1хр1с). При овогенезе после первого мейотического деления образуется один овоцит 2-го порядка и одно направительное (редукционное ) тельце, которые после второго деления образуют соответственно овотиду и второе направительное тельце. Редукционные тельца содержат ядро и небольшое количество цитоплазмы; они «забирают» на себя излишки генетической информации и в дальнейшем погибают.

Деление созревания при овогенезе характеризуется рядом особенностей:

1. Профаза 1 мейоза проходит еще в эмбриональном периоде, а остальные события мейоза продолжаются после полового созревания.

2. Каждый месяц в одном из яичников половозрелой женщины созревает одна яйцеклетка; при этом завершается мейоз 1, образуется крупный овоцит 2-го порядка и маленькое полярное (направительное) тельце, которые вступают в меоз 2;

3. На стадии метафазы 2 овоцит 2-го порядка овулирует – выходит из яичника в брюшную полость, откуда попадает в яйцевод. Дальнейшее его созревание возможно лишь после слияния со сперматозоидом. Если оплодотворение не происходит овоцит 2 погибает и выводится из организма. В случае оплодотворения он завершает мейоз 2, образуя зрелую яйцеклетку – овотиду (1n1хр1с).

Таким образом, в результате фазы созревания из каждой диплоидной клетки, обладающей двухроматидными хромосомами (2n2хр2с), формируются гаплоидные клетки с однохроматидными хромосомами (1n1хр1с): при сперматогенезе – 4 сперматиды; при овогенезе – 1 овотида и 3 полярных тельца.

Фаза формирования : характерна только для сперматогенеза; в результате образуется подвижный сперматозоид с характерными чертами.

Таким образом гаметогенез завершается образованием генетически равноценных (1n1хр1с) половых клеток. Но эти яйцеклетка и сперматозоид неравноценны с точки зрения вклада в обеспечение развития будущего организма.

Функция сперматозоида – внесение генетической информации в яйцеклетку и активация ее развития. По своему строению сперматозоид специализирован для выполнения этой функции.

В яйцеклетке заложены все основные факторы, позволяющие организму развиваться , т. е. она специализирована для этой функции.

Сравнительная характеристика овогенеза и сперматогенеза

Оплодотворение.

Оплодотворение – процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением геномов отцовского и материнского организмов и завершающийся образованием зиготы. Сущность оплодотворения заключается в восстановлении двойного набора хромосом и в объединении наследственного материала обоих родителей, в результате чего потомство, соединяющее в себе полезные признаки отца и матери, более жизнеспособно: 1n1хр1с + 1n1хр1с = 2n1хр2с.

Встречу половых клеток обеспечивает процесс осеменения. Осеменение может быть наружным , когда половые продукты, содержащие сперматозоиды и яйцеклетки, выделяются в воду, где последние и встречаются (первично-водные животные – рыбы, земноводные), или внутренним , при котором самцы с помощью копулятивных органов вводят сперматозоиды в половые пути самки, где и происходит оплодотворение (членистоногие, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие).

Различают наружное оплодотворение, когда половые клетки сливаются вне организма, и внутреннее , когда половые клетки сливаются внутри половых путей самки. Кроме того, выделяют перекрестное оплодотворение, когда объединяются половые клетки разных особей, и самооплодотворение, которое происходит при слиянии гамет, продуцируемых одним и тем же организмом (гермафродиты у животных – плоские черви). В зависимости от числа сперматозоидов, оплодотворяющих одну яйцеклетку, выделяют моно- и полиспермию .

У млекопитающих и человека процесс оплодотворения происходит в маточной трубе, куда после овуляции попадают овоциты 2-го порядка и могут находиться многочисленные сперматозоиды.

Взаимодействие половых клеток делят на три фазы: дистантную, контактную и фазу взаимодействия после внедрения сперматозоида в яйцеклетку.

Дистантное взаимодействие обеспечивает встречу половых клеток после осеменения и ву некоторых организмов предохраняет яйцеклетку от проникновения в нее лишних сперматозоидов. Дистантное влияние яйцеклетки на сперматозоиды осуществляют гиногомоны -1 и гиногомоны- 2:

Гиногомоны-1 активирует действия сперматозоида, продлевают его подвижность;

Гиногомоны-2 (вещества белковой природы) вызывают склеивание сперматозоидов.

Влияние сперматозоидов носит несколько иной характер и обеспечивается андрогомонами-1 и аедрогомонами-2 :

Андрогомоны-1 (антогонисты гиногомона-1) выделяются во внешнюю среду сперматозоидами-лидерами и подавляют активность других сперматозоидов;

Андрогомоны-2 (белковые вещества, молекулы которого встроены в мембрану сперматозоида) обеспечивают склеивание сперматозоидов путем иммунной реакции с гиногомоном-2 (рис…)

Контактное взаимодействие между сперматозоидом и яйцеклеткой осуществляется за счет акросомной реакции . У млекопитающих она возникает под действием среды женских половых
органов и протекает без образования акросомного выроста. Фолликулярные клетки лучистого венца после овуляции сохраняются несколько часов. Поэтому после встречи сперматозоида с яйцеклеткой из акросомы освобождается фермент гиалуронидаза, который растворяет вещество, связывающее фолликулярные клетки вокруг яйца. Приблизившись к мембране яйца, сперматозоид сливается с его плазматической мембраной боковой поверхностью его головки. Это приводит к активации яйца с той стадии, с кото рой мейоз остановился. Реакция активации заключается в переходе зрелого яйца из состояния покоя в состояние развития. В этот период повышается проницаемость мембраны для ионов К + и Са 2+ , активируется синтез липидов, белков, изменяется вязкость и другие коллоидные свойства белков яйца.

Наиболее ярко активация яйцеклетки проявляется в кортикальной реакции : она начинается с места прикрепления сперматозоида к поверхности яйцеклетки (1). Под плазматической мембраной (2) располагаются кортикальные тельца (3), одетые своей собственной мембраной (содержат мукополисахариды, белки и другие вещества). Кортикальная реакция заключается в том, что после проникновения сперматозоида в яйцеклетку мембрана кортикальных телец слипается с плазматической мембраной. В месте слипания тельце раскрывается, его содержимое изливаеся и образует перивителлиновую жидкость , которая оттесняет желточную оболочку от поверхности ооплазмы. Желточная оболочка утолщается и становится ясно видимой и уже называется оболочкой оплодотворения.

Взаимодействие яйца и сперматозоида после его проникновения в яйцо заключается в основном в слиянии ядер (мужского и женского пронуклеусов ) с образованием диплоидного ядра - зиготы . На этом процесс оплодотворения заканчивается.

Вопросы для проверки самоподготовки :

1. Дать определение понятия «размножение», назвать основные его виды. В чем их отличия?

2. Перечислить способы бесполого размножения. В чем их суть? Привести примеры.

3. Назвать и охарактеризовать стадии гаметогенеза.

4. В чем заключается отличие сперматогенеза от овогенеза?

5. В чем заключаются отличия конъюгации и полового размножения?

6. Опишите строение сперматозоида и яйцеклетки.

7. Назовите и охарактеризуйте основные типы яйцеклеток..

8. Что такое осеменение? Назовите его виды. Привести примеры.

9. Что такое оплодотворение?

10. Опишите основные этапы оплодотворения.

Термины и понятия :

Акросома

Акросомная реакция

Андрогенез

Апогамия

Апомиксис

Бесполое размножение

Вегетативное размножение

Гетерогамия
Гиногенез

Изогамия

Клетки половые

Клетки соматические

Конъюгация

Копуляция

Кортикальная реакция

Микропиле

Оболочка оплодотворения

Овогоний

Оплодотворение

Осеменение

Партеногенез

Полиэбриония

Половое размножение

Псевдогамия

Размножение

Сингамия

Сперматида

Сперматогоний

Сперматозоид

Сперматоцит

Спорогония

Спорообразование

Фрагментация

Шизогония

При половом размножении развитие организмов происходит из зигот, возникающих при слиянии половых клеток. Нарушение нормального полового процесса или наличие нерегулярных типов полового размножения (партеногенеза, андрогенеза, гиногенеза) в жизненном цикле изменяют характер наследования.

Впервые данные о наследовании при партеногенезе у ястребинок (Hieracium) были получены Г. Менделем . Он отмечал, что у Hieracium наблюдается противоположное тому, что обнаруживалось у гороха: в первом поколении не было единообразия, а в F 2 не происходило расщепления. Мендель не смог объяснить этих явлений, так как он не знал, что в роде Hieracium распространена апогамия (партеногенез).

В природе многие виды размножаются партеногенетически - низшие ракообразные, пчелы, ящерицы, некоторые рыбы; среди растений - малина, манжетки, лапчатки, ястребинки и др.

При амейотическом партеногенезе , протекающем без мейоза, все потомки, развивающиеся из диплоидной клетки - гомо- или гетерозиготной - оказываются одинаковыми, такими же, как мать, расщепления в потомстве не происходит.

Если партеногенетическое развитие осуществляется после мейоза (гаплоидный партеногенез ), то гетерозиготный материнский организм может образовать два сорта гамет (А и а) с равной вероятностью и расщепление зависит от соотношения выживших гаплоидных особей с разным генотипом .

У видов с гапло-диплоидным определением пола (пчелы, осы, наездники, муравьи и др.) самки развиваются из оплодотворенных, а большинство самцов - из неоплодотворенных яиц , причем гаплоидность сохраняется только в клетках зародышевого пути, в соматических клетках число хромосом вторично удваивается.

Соотношение полов при партеногенетическом развитии обычно отличается от соотношения 1:1 - в потомстве, как правило, преобладают самки. Это связано, по-видимому, с большей гибелью неоплодотворенных гаплоидных яиц, из которых развиваются самцы.

Так, у пчел в семье количество самок (рабочих пчел) в сотни раз больше, чем самцов-трутней. Это служит причиной нарушения нормального расщепления.

Например, при скрещивании гомозиготной коричневоглазой (доминантный признак) самки (генотип АА) с рецессивным белоглазым самцом (аа) * в F 1 появляются коричневоглазые самки (Аа) и самцы (АА) * . В F 2 произойдет расщепление: все самки окажутся коричневоглазыми - АА и аА, а партеногенетические самцы будут двух типов - коричневоглазые (АА) * и белоглазые (аа) * в соотношении 1:1. Так как самок в потомстве в сотни раз больше, чем самцов, то в расщеплении будут преобладать коричневоглазые особи, т. е. наблюдается сильное отклонение от нормального расщепления (3:1).

При огромном разнообразии форм размножения организмов все они могут быть сведены к двум основным типам: бесполому и половому. При бесполом размножении воспроизведение потомства происходит от одной родительской особи путем образования спор или вегетативно. При вегетативном размножении потомство возникает от отделившихся от материнской особи участков тела. При вегетативном размножении у растений сохраняется гетерозиготность в течение многих поколений.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Лекция 1. Размножение .

План:

Cущность размножения;
Партеногенез. Моноспермия и полиспермия.
Избирательность гамет и селективное оплодотворение.
Нерегулярные типы полового размножения.
Эволюционное значение апомиктического способа размножения.

Клетки и ее структурные элементы составляют материальную основу размножения организмов. Продолжение и преемственность жизни на Земле поддерживается благодаря

Размножению организмов.

При вегетативном размножении потомство возникает от отделившихся от материнской особи участков тела. При вегетативном размножении у растений сохраняется гетерозиготность в течение многих поколений.

При половом размножении потомство дают две родительские особи. Особую форму полового размножения представляет партеногенез, при котором новый организм возникает из неоплодотворенного яйца. У растений развитие зародыша без слияния половых клеток получило название апомиксиса.

Господствующим типом размножения животных и растений является половое размножение.

Моноспермия и полиспермия. При слиянии ядра яйцеклетки с ядрами двух и большего числа спермиев происходило бы нагромаждением ядерного материала и свойства отцовского и материнского организмов не могли бы наследоваться в равной степени. Поэтому у большинства растений и животных оплодотворение идет при участии одного спермия. Это моноспермия.

У некоторых видов птиц, млекопитающих, насекомых яйцо имеет несколько микропиле и в него проникает много сперматозоидов. Это явление получило название полиспермии. При полиспермии в цитоплазме ядра образуются несколько мужских пронуклеусов, однако только один из них соединяется с ядром яйцеклетки, а все другие растворяются.

У растений в ходе эволюции выработались механизмы, обеспечивающие блокирование зародышевого мешка после проникновения в него одной пыльцевой трубки.

Однако, наблюдались случаи, когда в зародышевый мешок проникают несколько пыльцевых трубок и происходило слияние спермиев с другими клетками зародышевого мешка, в результате чего образуется несколько зародышей. Полиспермия у растений возможна и при проникновении в зародышевый мешок одной пыльцевой трубки, когда спермии во время ее роста претерпели одно или несколько митотических делений. Явление полиспермии наблюдается у хлопчатника, табак, свеклы и др. растений.

Избирательность гамет и селективное оплодотворение. Ветер и насекомые заносят на рыльце цветка большое количество пыльцы разных растений того же вида, а очень часто и пыльцу других видов. В то же время в зародышевый мешок проникает, как правило, только одна пыльцевая трубка. Многочисленные исследования показали, что, как правило, оплодотворение происходит пыльцой других особей данного вида и сорта растений. Этот процесс обеспечивается целым рядом приспособлений: в сроках созревания генеративных органов, строении цветка, способа опыления, структуре пестика, биохимическом составе выделений пыльцевой трубки и т.д.

В то же время существуют не менее многочисленные физиологические и генетические барьеры, препятствующие оплодотворению растений одного вида пыльцой других видов или родов. При этом пыльцевые зерна совсем не прорастают или пыльцевые трубки не достигают зародышевого мешка, а если оплодотворение и происходит, то зародыш не развивается из-за несоответствия хромосомных компонентов соединившихся гамет.

При прорастании на одном рыльце пыльцы разных сортов или разных растений одного и того же сорта выявляется разная конкурентноспособность пыльцевых трубок по скорости их прорастания в тканях столбика пестика. Это явление селективности оплодотворения.

Нерегулярные типы полового размножения. Основной тип полового размножения, сущность которого составляет процесс соединения мужских и женских половых гамет наз. Амфимиксисом. Но у некоторых растений развитие зародыша происходит без слияния половых клеток.

Апомиксис представляет собой способ образования семян без полового процесса. Формы апомиксиса у покрытосеменных растений многообразны и различаются между собой по характеру развития зародышевого мешка, зародыша и эндосперма. Апомиксис может нерегулярным и регулярным. При первом типе материнская клетка мегаспор претерпевает обычный мейоз и возникает гаплоидный зародышевый мешок. Новый зародыш может образовываться из неоплодотворенной яйцеклетки или других клеток зародышевого мешка синергид и антипод. Иногда спермий проникает в яйцеклетку, но с ее ядром не сливается. Он лишь стимулирует ее деление, а сам элиминируется (гиногенез). При этих формах нерегулярного апомиксиса возникают гаплоиды с редуцированным числом хромосом и признаками материнского организма. Если ядро яйцеклетки по каким то причинам погибает, зародыш может образоваться из ядра спермия и цитоплазмы яйцеклетки (андрогенез). Он будет иметь гаплоидное число хромосом и признаки отцовского растения.

Нерегулярный апомиксис в природе появляется спорадически и может быть вызван искусственно.

При регулярном апомиксисе зародышевый мешок диплоиден. Он может возникать из нередуцированной клетки археспория (генеративная апоспория) или других клеток нуцеллуса - центральной многоклеточной части семяпочки (соматическая апоспория). Зародыш при этом может образоваться из яйцеклетки (диплоидный партеногенез) или другой клетки гаметофита (диплоидная апогамия). Независимо от способа возникновения и плоидности зародышевого мешка зародыши могут образовываться м не из клеток гаметофита, а из нуцеллуса или его покрова интегумента (адвентивная эмбриония). Эти зародыши всегда диплоидны и могут развиваться рядом с другими зародышами, возникшими из оплодотворенных или неоплодотворенных яйцеклеток, синергид или антипод. Такая форма апомиксиса широко распространена в сем. Рутовые.

Устойчивое апомиктическое размножение имеет преимущества по сравнению с обычным половым. Апомиксис позволяет ибежать расщепления в потомстве гетерозиготных гибридов и сохранить гетерозис в неограниченно длинном ряду поколений.

Эволюционное значение апомиктического способа размножения противоречиво. С одной стороны, апомиксис обладает большим претмуществом, связанным с наличием у апомиктов очень устойчиво и выгодной в данных условиях генетической системы, что часто обеспечивает им высокую жизнеспособность. С другой стороны, преимущество апомиктов имеет временный характер, т.к. в результате выключения полового процесса они образуют внутри вида закрытые клоновые системы и поэтому обладают малой эволюционной пластичностью.

Вопросы:

1). Назовите и охарактеризуйте пути бесполосеменного (семена без оплодотворения) размножения у высших растений.

2). Значение совмещения полового размножения и апомиксиса.

3). Что такое апомиксис и как он связан с видообразованием.

4). Почему виды, использовавшие апомиксис в своей эволюции, пришли в тупик и потеряли пластичность для будущей эволюции?

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

УО «Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра медицинской биологии и генетики

Обсуждено на заседании кафедры

Протокол № ____ от «___»_________________20___ года

ЛЕКЦИЯ № 4

по медицинской биологии и генетике

для студентов 1 курса

лечебного, медико-профилактического и медико-диагностического

факультетов

Тема: «Размножение и его цитологические основы».

Время - 90 мин.

Учебные и воспитательные цели:

1. Знать эволюцию форм размножения организмов, сущность бесполого и полового размножения.

2. Выделить особенности полового размножения у млекопитающих.

3. Ознакомить с биологической сущностью нерегулярных типов полового размножения.

ЛИТЕРАТУРА:

1. - биология. Курс лекций для студентов мед. ВУЗов. - Витебск, 2000 с. 70-84.

2. Биология /Под ред.В.Н. Ярыгина/ 1-я книга - М.:Вш,1997. - с. 202-220.

3. О.-Я. Л. , Л.А. Храмцова. Практикум по мед.биологии. - Изд. «Белый Ветер», 2000 - с. 33-38.

4. Заяц Р.Г., Рачковская И.В. Основы общей и медицинской генетики. Мн.: ВШ, 1998. - с.29-31.

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

1. Мультимедийная презентация.

РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

№ п/п		Расчет рабочего времени
	Размножение - универсальное свойство живого.
	Бесполое размножение, его виды и биологическое значение.
	Половое размножение, его виды.
	Гаметогенез. Закономерности овогенеза и сперматогенеза у млекопитающих. Особенности строения гамет.
	Оплодотворение, его фазы, биологическая сущность. Моно- и полиспермия.
	Особенности репродукции у человека, ее гормональная регуляция.
Всего:

Размножение - способность организмов к самовоспроизведению. Свойства организмов производить потомство. Это является условием существования вида, в основе которого - передача генетического материала.

Существует два основных типа размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение - участвует одна особь; образуются особи генетически идентичные исходной родительской особи; половые клетки не образуются; нет генетического разнообразия. Бесполое размножение усиливает роль стабилизирующей функции естественного отбора, обеспечивает сохранение приспособленности в изменяющихся условиях обитания.

Встречается два вида бесполого размножения: вегетативное и спорообразование. Частным случаем является полиэмбриония у позвоночных - бесполое размножение на ранних стадиях эмбрионального развития. Впервые описано И. Мечниковым на примере расщепления бластул у медузы и развитие из каждого агрегата клеток целого организма. У человека примером полиэмбрионии является развитие двойни однояйцевых однополых близнецов.

Размножение на организменном уровне

Бесполое

Вегетативное:

Спорообразование:

Размножение группой соматических клеток.

1. Простое деление надвое: у прокариот, и одноклеточных эукариот.

2. Шизогония (эндогония): у одноклеточных: жгутиковых и споровиков.

3. Почкование: у одноклеточных дрожжей; у многоклеточных - гидры.

4. Фрагментация: у многоклеточных червей.

5. Полиэмбриония.

6. Вегетативными органами: образование стеблевых, корневых почек, луковицами, клубнями.

Упорядоченное деление: равномерный, продольный, и поперечный амитоз у морской звезды и кольчатых червей.

Спора – специализированная клетка с гаплоидным набором хромосом. Образуется мейозом, реже – митозом на материнском растении спорофите в спорангиях. Встречается у простейших эукариот, водорослей, грибов, мхов, папоротников, хвощей, плаунов.

Эволюционно половому размножению предшествовал половой процесс - конъюгация. Конъюгация обеспечивает обмен генетической информации без увеличения количества особей. Встречается у простейших эукариот, водорослей и бактерий.

Половое размножение - возникновение и развитие потомства из оплодотворенной яйцеклетки - зиготы. В ходе исторического развития половое размножение организмов стало доминирующим в растительном и животном мире. Оно имеет ряд преимуществ:

1. Высокий коэффициент размножения. Большое количество зачатков новых особей.

2. Полное обновление генетического материала. Источник наследственной изменчивости. Успех в борьбе за существование.

3. Большие адаптивные способности дочерних особей.

Половое размножение характеризуется следующими особенностями:

1. Участвуют две особи.

2. Источником образования новых организмов служат специальные клетки – гаметы, обладающие половой дифференцировкой.

3. Для образования нового организма необходимо слияние двух половых клеток. Достаточно 1 клетки каждого родителя.

4. Деление - мейоз, обеспечивает эволюционные перспективы.

Половое размножение встречается в основном у высших организмов. Оно обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, большую фенотипическую изменчивость потомства; организмы получают большие эволюционные возможности, возникает материал для естественного отбора.

Помимо полового размножения, существует половой процесс. Суть его в том, что обмен генетической информацией между особями происходит, но без увеличения числа особей. Формированию гамет у многоклеточных предшествует мейоз. Половой процесс состоит в объединении наследственного материала от двух разных источников (родителей).

При половом размножении потомство генетически отличается от своих родителей, так как между родителями происходит обмен генетической информацией.

Основой полового размножения является мейоз. Родителями являются две особи – мужская и женская, они вырабатывают разные половые клетки. В этом проявляется половой диморфизм, который отражает различие задач, выполняемых при половом размножении мужским и женским организмами.

Половое размножение осуществляется через гаметы – половые клетки, имеющие гаплоидный набор хромосом и вырабатывающиеся в родительских организмах. Слияние родительских клеток приводит к образованию зиготы, из которой в дальнейшем образуется организм-потомок. Половые клетки образуются в гонадах – половых железах (в яичниках у самок и семенниках у самцов).

Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом (овогенезом у самок и сперматогенезом у самцов).

Если мужские и женские гаметы образуются в организме одной особи, то ее называют гермафродитной. Гермафродитизм бывает истинный (особь имеет гонады обоих полов) и ложный гермафродитизм (особь имеет половые железы одного типа – мужского или женского, а наружные половые органы и вторичные половые признаки обоих полов).

Партеногенез (девственное размножение)

Виды партеногенеза:

1.облигатный (обязательный) партеногенез. Встречается в популяциях, состоящих исключительно из особей женского пола. При этом вероятность встречи разнополых особей минимальна

2.циклический (сезонный) партеногенез (у тлей, дафний, коловраток). Встречается в популяциях, которые исторически вымирали в больших количествах в определенное время года. У этих видов партеногенез сочетается с половым размножением. При этом в летнее время существуют только самки, которые откладывают два вида яиц – крупные и мелкие. Из крупных яиц партеногенетически появляются самки, а из мелких – самцы, которые оплодотворяют яйца, лежащие зимой на дне. Из них появляются исключительно самки;

3.факультативный (необязательный) партеногенез. Встречается у общественных насекомых (ос, пчел, муравьев). В популяции пчел из оплодотворенных яиц выходят самки (рабочие пчелы и царицы), из неоплодотворенных – самцы (трутни).

Гиногенез (у костистых рыб и некоторых земноводных). Сперматозоид проникает в яйцеклетку и лишь стимулирует ее развитие. Ядро сперматозоида при этом с ядром яйцеклетки не сливается и погибает, а источником наследственного материала для развития потомка служит ДНК ядра яйцеклетки.

Андрогенез. В развитии зародыша участвует мужское ядро, привнесенное в яйцеклетку, а ядро яйцеклетки при этом гибнет. Яйцеклетка дает лишь питательные вещества своей цитоплазмы.

Полиэмбриония . Зигота (эмбрион) делится на несколько частей бесполым способом, каждая из которых развивается в самостоятельный организм. Встречается у насекомых (наездников), броненосцев. У броненосцев клеточный материал первоначально одного зародыша на стадии бластулы равномерно разделяется между 4–8 зародышами, каждый из которых в дальнейшем дает полноценную особь.

У одноклеточных организмов выделяют две формы полового размножения – копуляцию и конъюгацию .