Урок 2 Половое размножение организмов

Урок 2 Половое размножение организмов
Половое размножение осуществляется при участии двух родительских
особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются
специализированные клетки — гаметы. Процесс формирования гамет
называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз.
Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в
результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и
женской гамет называется оплодотворением. Обязательным следствием
полового размножения является перекомбинация генетического материала у
дочернего поколения.
В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить
следующие формы полового размножения: изогамию, гетерогамию и
овогамию.
Изогамия (1) — форма полового размножения, при которой гаметы (условно
женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые
морфологию и размеры.
Гетерогамия (2) — форма полового размножения, при которой женские и
мужские гаметы являются подвижными, но женские — крупнее мужских и
менее подвижны.
Овогамия (3) — форма полового размножения, при которой женские гаметы
неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские
гаметы называются яйцеклетками, мужские гаметы, если имеют жгутики,
— сперматозоидами, если не имеют, — спермиями.
Овогамия характерна для большинства видов животных и растений.
Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов
(водоросли). Кроме вышеперечисленных, у некоторых водорослей и грибов
имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются:
хологамия и конъюгация. При хологамии происходит слияние друг с другом
одноклеточных гаплоидных организмов, которые в данном случае выступают
в роли гамет. Образовавшаяся диплоидная зигота затем делится мейозом с
образованием четырех гаплоидных организмов. При конъюгации (4)
происходит слияние содержимого отдельных гаплоидных клеток нитевидных
талломов. По специально образующимся каналам содержимое одной клетки
перетекает в другую, образуется диплоидная зигота, которая обычно после
периода покоя также делится мейозом.
У животных чаще встречается раздельнополость, т. е. наличие мужских и
женских особей (самцов) и (самок), которые нередко различаются по
размерам и внешнему виду (половой диморфизм).
Половые клетки образуются в специальных органах
железах. Мелкие,
снабженные
жгутиком,
сперматозоиды формируются
в
семенниках,
а
неподвижные яйцеклетки (яйца) — в яичниках.
— половых
подвижные
крупные
Процесс оплодотворения у многоклеточных организмов, как и у
одноклеточных, заключается в слиянии мужских и женских гамет. Как
правило, затем сразу же происходит и слияние их ядер с образованием
диплоидной зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) (рис.1).
Рис. 1. Схема, иллюстрирующая механизм сохранения диплоидного набора
хромосом при половом размножении
Сформировавшаяся зигота объединяет в своем ядре гаплоидные наборы
хромосом родительских организмов. У развивающегося из зиготы дочернего
организма происходит комбинирование наследственных признаков обоих
родителей.
У многоклеточных организмов различают наружное оплодотворение (при
слиянии гамет вне организма) и внутреннее оплодотворение, происходящее
внутри родительского организма. Наружное может осуществляться только в
водной среде, поэтому оно наиболее широко встречается у водных
организмов (водорослей, кишечнополостных, рыб). Наземным организмам
чаще свойственно внутреннее оплодотворение (высшие семенные растения,
насекомые, высшие позвоночные животные).
Различают также перекрестное оплодотворение (при слиянии гамет от
разных особей) и самооплодотворение (при слиянии мужских и женских
гамет, продуцируемых двуполым организмом — гермафродитом, например,
у
некоторых
паразитических
червей).
Цветковым
растениям
присуще двойное оплодотворение, при котором один спермий сливается с
яйцеклеткой, а второй — с диплоидной центральной клеткой зародышевого
мешка. В результате образуются зигота и триплоидная клетка, дающая
начало эндосперму — ткани, в клетках которой запасаются питательные
вещества, необходимые для развития зародыша.
Нетипичное половое размножение
Речь пойдет о партеногенезе, гиногенезе, андрогенезе, полиэмбрионии,
двойном оплодотворении у покрытосеменных растений.
Партеногенез (девственное размножение)
Открыт в середине XVIII в. швейцарским натуралистом Ш. Бонне.
Партеногенез встречается у растений и животных. При нем развитие
дочернего организма осуществляется из неоплодотворенной яйцеклетки.
Причем образующиеся дочерние особи, как правило, либо мужского пола
(трутни у пчел), либо женского (у кавказских скальных ящериц), кроме того,
могут рождаться потомки обоих полов (тли, дафнии). Количество хромосом у
партеногенетических организмов может быть гаплоидным (самцы пчел) или
диплоидным (тли, дафнии).
Значение партеногенеза:
1) размножение возможно при редких контактах разнополых особей;
2) резко возрастает численность популяции, так как потомство, как правило,
многочисленно;
3) встречается в популяциях с высокой смертностью в течение одного
сезона.
Виды партеногенеза:
1) облигатный (обязательный) партеногенез. Встречается в популяциях,
состоящих исключительно из особей женского пола (у кавказской скалистой
ящерицы). При этом вероятность встречи разнополых особей минимальна
(скалы разделены глубокими ущельями). Без партеногенеза вся популяция
оказалась бы на грани вымирания;
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; 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).
У этих видов партеногенез существует для регулирования численного
соотношения полов в популяции.
Выделяют также естественный (существует в естественных популяциях) и
искусственный (используется человеком) партеногенез. Этот вид
партеногенеза исследовал В. Н. Тихомиров. Он добился развития
неоплодотворенных яиц тутового шелкопряда, раздражая их тонкой
кисточкой или погружая на несколько секунд в серную кислоту (известно,
что шелковую нить дают только самки).
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.
К этой категории явлений можно отнести появление однояйцовых близнецов
у человека.
Вывод: Половое размножение. Новый организм образуется в результате
слияния половых клеток-гамет (n).Образуется зигота (2n) с уникальным
набором хромосом. Половое размножение характерно для большинства
живых организмов.
Характерные особенности:
– в размножении участвует две особи – мужская и женская;
– чаще осуществляется с помощью специализированных клеток – гамет;
– процесс слияния гамет, приводящий к образованию диплоидной зиготы,
называют оплодотворением;
– в основе лежит мейоз;
– потомки (за исключением однояйцовых близнецов) генетически отличны
друг от друга и от родительских особей;
– различают раздельнополые организмы (половые клетки вырабатываются у
разных организмов в половых железах);
– гермафродиты (один организм продуцирует и женские и мужские гаметы –
ленточные черви).
Преимущества: каждая особь обладает уникальным генотипом, что позволяет
в результате естественного отбора приспособиться к различным условиям
среды. Половое размножение обусловливает наследственную изменчивость,
дающую материал для естественного отбора.
В результате оно имеет значительные эволюционные преимущества перед
бесполым размножением.
Разновидностью полового размножения является партеногенез. Девственное
развитие, когда новый организм развивается из неоплодотворенной
яйцеклетки (дафнии, тли, трутни, тутовый шелкопряд, скальные ящерицы).
У дафнии за лето – 180 поколений, все – женские особи, осенью появляются
мужские.
Оплодотворение у цветковых
растений
Цветок стоит на цветоножке. Верхняя расширенная часть цветоножки
называется цветоложе, на нем располагаются все остальные части
цветка:




чашелистики (все вместе образуют чашечку)
лепестки (все вместе образуют венчик; венчик и чашечка
образуют околоцветник)
тычинки (состоят из тычиночной нити и пыльника; в пыльнике
образуется пыльца, состоящая из вегетативной и генеративной клетки)
пестики (состоят из завязи, столбика и рыльца). Внутри завязи
находится семязачаток, внутри семязачатка – зародышевый мешок,
внутри зародышевого мешка – семь клеток, одна из которых
яйцеклетка, а вторая – центральная диплоидная клетка.
После опыления вегетативная клетка пыльцы прорастает в пыльцевую
трубку, растущую по направлению к зародышевому мешку.
Генеративная клетка делится на два спермия, которые двигаются по
пыльцевой трубке. Попав в зародышевый мешок, один спермий
оплодотворяет яйцеклетку, получается диплоидная зигота, второй
оплодотворяет центральную диплоидную клетку, получается
триплоидный эндосперм. (Двойное оплодотворение открыл русский
ученый С.Г.Навашин.)
Зигота превращается в зародыш нового растения. Семязачаток
превращается в семя, состоящее из зародыша, эндосперма и семенной
кожуры. Стенка завязи превращается в околоплодник. Завязь
превращается в плод, состоящий из семени и околоплодника.
Домашнее задание
1. Проверь свои знания
1. Какое значение имеет размножение для животных? 2. Чем половое
размножение отличается от бесполого? 3. Почему половое размножение –
наиболее распространенный способ размножения живых организмов? 4. Как
называются половые клетки? 5. Где образуются половые клетки? 6. Чем
яйцеклетки отличаются от сперматозоидов и почему? 7. Какие животные
называются раздельнополыми? 8. Кто такие гермафродиты? 9. В чем состоит
сущность партеногенеза? 10. Какие животные способны к партеногенезу? 11.
Что такое оплодотворение? 12. Для каких животных характерно наружное
оплодотворение?
2. Выполнить тест
1. Околоцветник-это совокупность ...



чашелистиков
лепестков
чашелистиков и лепестков
2. Семяпочка-это ...



почка на побеге на которой вырастает семя
внутренняя часть завязи
верхняя часть пестика
3. Завязь-это часть ...



околоцветника
пестика
околоплодника
4. Околоплодник-это ...



мясистые покровы семени
семенная кожура
семяпочка
5. Какого пола тычиночные цветки ...



мужского
женского
обоеполые
6. Если растение несет и мужские и женские цветки то такое растение
называют ...



однодомным
двудомным
обоеполым
7. Совокупность цветков на одной и той же веточке или нескольких
веточек одного побега называют ...



соцветием
околоцветником
цветоложем
8. Цветки не имеющие цветоножек сидящие на одной оси образуют
соцветие ...



колос
початок
кисть
9. Опылением называют ...



высеивание пыльцы из пыльников
перенос пыльцы из пыльников на рыльце пестика
другое
10. Нектарники нужны цветку для ...



питания яйцеклетки
привлечения насекомых к оплодотворению
питания насекомых
11. Способ опыления у цветков картофеля ...



ветроопыление
насекомоопыление
самоопыление
12. Слияние двух гамет (спермия и яйцеклетки) называют ...



опылением
оплодотворением
партеногенезом
13. Из покрова семязачатка развивается ...



семя
семенная кожура
околоплодник
14. Плод-состоит из ...



семян и околоплодника
зародыша и эндосперма
семенной кожуры и зародыша
15. Оплодотворение у растений происходит в ...



чашечке
завязи
семядолях
3. Найти правильный выход из лабиринта