Лекция 3: размножение организмов.

1. Понятие размножения. Способы формы эволюции

Под Размножением, репродукция или самовоспролизводством понимается способность организмов воспроизводить себе подобных

Биологическая роль размножения:

• обеспечивает смену поколения

• сохраняются во времени биологические виды и жизнь, как таковая

• поддерживается внутривидовая изменчивость

• увеличивается число особей

В основе классификации форм размножения лежит тип деления клеток: митотический — при бесполом и мейотический — при половом.

Характеристики бесполого размножения:

• начало новому организму дает ОДИН родительский организм, потомство точная генетическая копия родителя

• полового процесса нет, отсутствует обмен генетической информацией

• отсутствуют специальные половые клетки

• клеточный материал для развития потомка: а) несколько соматических клеток многоклеточного родителя б) целый организм, если это простейшее

• клеточный механизм образования потомка: митоз.

• Из одной клетки образуется идентичное потомство — клон.

• В эволюционном плане бесполое размножение поддерживает и усиливает влияние стабилизующего отбора.

Формы бесполого размножения — самостоятельно!

У многоклеточных особая форма - полиэмбриония, при которой эмбрион делится на несколько частей, каждая из которых развивается в самостоятельный организм (Ex. Бесполая форма у человека однояйцевые близнецы)

Значение Полового (возникла более 2 миллиадов лет назад) размножения:

• обеспечивает генетическое разнообразие, чем поддерживается фенотипическая изменчивость потомства

• достигаются большие эвоюционные и экологические (расселение в разные среды) возмножности

Характеристика полового размножения:

• в основе половой процесс, сущость которого в объединении, в наследственном материале, для развития потомка, генетической информации от двух разных источников — родителей.

• Происходит с участием гамет с гаплоидным набором хромосом

• родитель представлен в потомке исходно одной клеткой.

• Требуется встреча ОБЫЧНО 2 особей разного пола

• потомство ГЕНЕТИЧЕСКИ ОТЛИЧНО от обоих родителей, новые комбинации признаков. Способствует движущей силе естественного отбора

• клеточный механизм образования потока — мейоз.

Эволюция форм полового размножения — самостоятельно!!!

2. Мейоз. Цитологическая и цитогенетическая характеристика

Мейоз — процесс деления СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ диплоидных клеток половых желез (2n2c), приводящий к образованию гаплоидных гамет (nc). При последующем оплодотворении гаметы формируют организм нового поколения с диплоидным кариотипом. Мейоз происходит:

• в процессе созревания гамет в гонадах у животных

• в процессе спорообразования в спрогониях у растений

Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим БЕЗ ПЕРЕРЫВА делений. 1 деление — редукционное (мейоз 1) предшествует подготовка в виде интерфазы, а значит и удвоение ДНК. Мейоз 1 приводит к образованию из диплоидных клеток (2n2c), гаплойдных клеток (2nc), благодаря особенностям профазы 1.

2 деление — эквационное или мейоз 2. ПЕРЕД НИМ НЕТ ПОДГОТОВКИ. Промежуток между делениями — интеркинез, когда происходит накопление АТФ. УДВАЕНИЕ ДНК НЕТ! В результате содержание генетического материала в фромосомах образовавшихся клеток будет соотвтествовать их однонитчатой структуре (nc). Каждое деление формируется на базе митоза и включает аналогичные фазы (ПМАТ). Мейоз — видоизмененный митоз. В процессе мейоза происходят три рекомбинации наследственного материала: профаза 1, анафаза 1 и анафаза 2.

Мейоз 1. Профаза 1 (2n4c) — самая продолжительная. Включает 5 стадий. В результате формируются БИВАЛЕНТЫ, пары гомологичных хромосом. Каждый бивалент состоит из 4 хромотид (тетрад), Включая 4 молекулы ДНК. В результате конъюгации (зигонема) хромосомы обмениваются участками. Метафаза 1 (2n4c) — БИВАЛЕНТЫ выстраиваются на экваторе. Анафаза 1 (n2c). Происходит расхождение бивалентов. Происходит 2 рекомбинация, которая приводит к случайному сочетанию генетического материала. Телофаза 1(n2c) . Формируются две гоплойдные клетки содержащие в хромосоме лишние хроматиды. Интеркинез (Накопление АТФ). Метафаза 2. Все как в митозе. На экваторе хроматиды. Профаза 2. (n2c). Хроматиды в клубке, очень короткая. Анафаза 2 (nc) — происходит расхождение хроматид и 3 рекомбинация. Телофаза 2 (nc). Формирование 4 клеток с гаплойдным набором хромосом.

Биологическое значение:

• обеспечивает комбинативную форму генетической изменчивости

• способствует формированию гаплойдных клеток, что важно при половом размножении, поскольку в зиготе вновь восстанавливается диплойный набор, свойственный данному виду.

• ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ ВИДА

3. Гаметогенез. Морфофункциональные особенности гамет.

В основе полового размножения многоклеточных лежит гаметическая копуляция (слияние гамет).

Гаметы — высокодеференциированные клетки, специализированные к обеспечению генеративной функции. Процесс формирования гамет — гаметогенез. У многоклеточных развитие гамет происходит в половых железах — гонадах. Два типа половых клеток: мужские сперматозоиды, развиваются в семенниках; женские яйцеклетки развиваются в яичниках.

Строение гамет — самостоятельно!

Гаметогенез подразделяется на 3 стадии при овогенезе и 4 при сперматогенезе. ПЕРВЫЕ ТРИ СТАДИИ ПО МЕХАНИЗМУ ОБРАЗОВАНИЯ ОДИНАКОВЫ!

1 стадия — размножения (митоз). Диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называются: мужские — сперматогонии, а женские — овогонии. В результате последовательных МИТОЗОВ число клеток возрастает.

Сходства (Ex. Человек) механизм образования — митоз, все клетки диплоидны, процесс начинается в эмбриональных гонадах.

Отличия: 1) по продолжительности: сперматогонии образуется на протяжении всего периода половой зрелости, овогонии — в период эмбриогенеза (max до 3 лет). 2) По числу клеток: сперматогенез — образуются миллиарды клеток, овогенез — тысячи.

2 стадия — роста (интерфаза). Происходит увеличение клеточных размеров и превращение сперматогоний и овогоний в сперматоциты и овоциты 1 порядка.

Сходства: 1. механизм удвоения ДНК в гаметоцитах при неизменном числе хромосом.2. Называются гаметоциты 1 порядка.

Отличия: овоциты увеличиваются больше в размерах.

Стадия 3 — созревания (мейоз). Основные события — два последовательных деления: редукционное и эквационное. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты 2 порядка (n2c). А после 2 деления: сперматиды и яйцеклетка (nc).

Сходства: механизм образования — мейоз.

Различия: 1. неравномерное распределние между клетками в овогенезе. 2 каждый сперматоцит первого порядка дает 4 сперматида, тогда как каждый овоцит 1 порядка дает одну полноценную яйцеклетку и 3 редукциооных тельца, которые в размножении не участвуют.

Роль редукционных телец: 1. выносят избыток генетической информации. 2. обеспечивают нормальный ход мейоза. 3. в яйцеклетке концентрируется максимальное количество желтка (питательного материала).

Стадия формрования — только в сперматогенезе. Сперматидам необходимо проеобрести соответствующую форму для выполнения своей функции.

Особенности гамет:

1. гаплойдность

• низкий уровень обменных процессов

• у сперматозоида высокий индекс ЯЦО (3,5), у яйцеклетки — низкий (1/5-1/8)

• вступают в митоз только яйцеклетки только в случае оплодотворения

• только у яйцеклетки имеется защитная белковая оболочка.

• Только у сперматозоида клеточный центр который передается в яйцелкетку

• сперматозоид подвижен

Функции гамет:

• у яйцеклетки давать развитие в зиготу и далее в случае оплодотворения

• у сперматозоида — транспорт наследственного материала

4. Оплодотворение и биологические аспекты репродукции человека. - самостоятельно!

Оплодотворение — слияние гамет, которому предшествует особые условия, называемые осеменением.

Осеменение бывает наружное — в воде, у низших растений и большинства животных, и внутреннее — у высших позвоночных, форма защиты от высыхания.

При оплодотворении:

1) сближение гамет

2) активация яйцеклетки, побуждение ее к развитию

3) ряд процессов в результате которых формируется синкарион.