Гермафродитизм и раздельнополость.

Биология 10 класс. ТЕМА. Способы размножения организмов. Образование половы клеток.

Что в первооснове: инстинкт самосохранения или инстинкт размножения?

Некоторые учёные утверждают, что всё-таки инстинкт размножения в преимуществе. Неудивительно! Всё живое сначала стремится к размножению, чтобы выжить. А потом, когда выживает, снова размножается.

Что такое размножение?

Размножение – это одно из свойств живого организма; это воспроизведение себе подобных. Биологический смысл существования любого живого организма сводится к тому, чтобы оставить после себя потомство. И таким образом сохранить существование вида и обеспечить непрерывность жизни как таковой.

 

Бесполое размножение.

Бесполое размножение – размножение, которое происходит без участия половых клеток – гамет. Т.е. для такого способа размножения характерно участие соматических клеток с двойным набором хромосом.

При бесполом размножении дочерние организмы имеют только одну родительскую особь и генетически тождественны ей. Такие группы организмов называются клонами.

В основе бесполого размножения лежит процесс митоза.

Преимущества бесполого размножения заключаются в том, что организму не нужно тратить время и энергию на поиск полового партнера, что позволяет ему размножаться быстрее. Таким образом, плюсы бесполого размножения:

1) быстрое размножение в благоприятных условиях;

2) быстрое распространение в благоприятных условиях.

Недостатки бесполого размножения: виды организмов, размножающиеся бесполым путём, менее пластичны при изменении условий окружающей среды и уступают в естественном отборе более приспособленным видам. В процессе эволюции возникает половой процесс как более прогрессивный признак.

Существует несколько видов бесполого размножения.

Бесполое размножение одноклеточных:

а) бинарное деление прокариот;

б) различные формы митотического деления одноклеточных (обычный митоз, почкование дрожжей);

Бесполое размножение многоклеточных:

а) многоклеточными неспециализированными частями материнского организма    − вегетативное размножение, например, черенкование растений;

б) специализированными клетками, которые у растений, водорослей и грибов обычно называются спорами. Подвижные споры со жгутиками называются зооспорами.

 

Бесполое размножение позволяет формам, генотипы которых хорошо приспособлены к имеющимся условиям, быстро размножиться и занять максимально возможное жизненное пространство. Однако при изменении условий может оказаться, что данное сочетание генов будет уже неоптимальным. Для преодоления этого у многих организмов возникло половое размножение.

Половое размножение

Половым размножением называется такой вид размножения, когда в геноме одного организма объединяются гены разных организмов – двух родителей. Это объединение геномов происходит в ходе оплодотворения – процесса слияния особых половых клеток (гамет).

Половой процесс претерпел определенную эволюцию.

Наиболее простой формой полового процесса является конъюгация. При этой форме не образуется специализированных гамет, а сливаются (конъюгируют) обычные клетки. То есть, обмен генетической информацией происходит. Такую форму полового процесса мы можем наблюдать у инфузорий и спирогиры.

Половой процесс с участием гамет (специализированных половых клеток) бывает следующих типов.

1. Половой процесс, при котором сливаются морфологически идентичные гаметы, называется изогамия. Он наблюдается, например, у хламидомонады.

2. Гетерогамия – половой процесс, при котором сливаются две подвижные гаметы, одна из которых значительно больше другой. Такая форма полового процесса встречается у некоторых видов водорослей и у малярийного плазмодия.

3. Наиболее распространенной формой полового процесса является оогамия. В этом случае одна гамета – крупная и неподвижная яйцеклетка, а вторая – мелкий подвижный сперматозоид. Яйцеклетки принято называть женскими гаметами, а сперматозоиды мужскими. Такой вариант позволяет накапливать в неподвижной гамете большой запас питательных веществ, необходимый в дальнейшем для формирования сложного многоклеточного организма, а вероятность оплодотворения обеспечивается образованием большого числа мелких подвижных сперматозоидов. У ряда групп организмов не существует подвижных клеток, поэтому у них мужские гаметы также неподвижны и называются спермиями. К ним относятся, например, красные водоросли, семенные растения, круглые черви. Соединение гамет в этом случае обеспечивается перемещением среды или специальными органами родительских организмов. В большинстве случаев у сложных многоклеточных организмов гаметы образуются в специализированных органах, называемых половыми железами.

 

Значение мейоза.

Для того чтобы половой процесс мог повторяться, должен существовать механизм, переводящий клетки из диплоидного состояния (2n) в гаплоидное (n). Ясно, что простое уничтожение половины хромосом могло бы привести к потере ценных генов. Поэтому процесс уменьшения числа хромосом осуществляется путем деления клеток, которое называется мейозом. В результате мейоза происходит редукция – двукратное уменьшение хромосомного набора. Обычно мейоз имеет место при образовании спор или гамет.

 

Понятие о гаметогенезе

Гаметогенез – процесс образования и созревания половых клеток – гамет.

У животных гаметогенез протекает в специальных половых железах – гонадах.

Семенники – мужские гонады;

Яичники – женские гонады.

Уже у некоторых червей и моллюсков в дополнение к гонадам сформировались половые протоки: семяпроводы и яйцеводы.

Гонады и половые протоки составляют основные функциональные части внутренних половых органов, и они имеются у всех более высокоорганизованных животных. У большинства низших животных гаметы вырабатываются в течение всей жизни, у высших – только в период половой активности, с момента полового созревания до затухания деятельности желез в старости.

Гаметогенез делится на:

· сперматогенез – образование и созревание мужских половых клеток;

· овогенез (оогенез) – образование и созревание женских половых клеток.

Основой гаметогенеза служит мейоз – редукционное деление клетки с уменьшением вдвое числа хромосом. Результат: гаплоидные гаметы.

Слияние гамет восстанавливает число хромосом в зиготе до диплоидного. Последующее деление зиготы происходит путем митоза (т. е. все клетки организма диплоидные).

У всех многоклеточных организмов деление всех клеток тела, кроме половых, происходит путем митоза. Следовательно, бесполое размножение клеток посредством деления надвое сохранилось в эволюции как основной механизм роста и развития организма, но не его репродукции.

 

Домашнее задание.

1. Прочитайте учебный материал и письменно в тетради сформулируйте следующие определения: «гамета», «размножение», «партеногенез», «гермафродиты», «гаметогенез». (3 балла)

2. Сделайте сравнительную характеристику бесполого и полового размножения, ответив на вопрос «В чём принципиальные различия между половым и бесполым размножением?» (4 балла)

3. Всегда ли при половом размножении необходимы две родительские особи? Ответ аргументируйте. (5 баллов)

4*. Весной, при благоприятных условиях, самка тли, размножаясь партеногенетически, может воспроизвести до 60 особей только женского пола, каждая из которых через неделю даст столько же самок. К какому способу относят такое размножение? Почему при этом образуются только женские особи? (данное задание можно выполнить по желанию)

Тема. Образование половых клеток (продолжение). Оплодотворение у животных.

Пояснение к теме от учителя. Мы начали очень важную и в то же время животрепещущую тему, которая на бытовом уровне вызывает определённые эмоции. Мы изучаем процесс размножения живых организмов с точки зрения биологической науки, а не бытового восприятия. Тема сложная! В ней пересекаются многие аспекты изученных ранее тем как по общей биологии, так и разделов «Ботаника», «Зоология» и «Биология человека». В теме очень много специфической терминологии.

Специализация гамет

Гаметы	Функции	Особенности строения
Яйцеклетка	Обеспечение развития зародыша питательными веществами; хранение генетической информации	От от 0,01 мм до 23 см; крупная и неподвижная; содержит большой запас питательных веществ; крупное ядро с гаплоидным набором хромосом
Сперматозоид	Внесение генетической информации в яйцеклетку; стимуляция развития яйцеклетки после её оплодотворения	Размер около 70 мкм; маленькие и подвижные; есть головка, шейка, хвостик; небольшое ядро с гаплоидным набором хромосом; нет запаса питательных веществ; аппарат Гольджи преобразован в акросому, расположенную на переднем конце головки: акросома выделяет ферменты, растворяющие оболочку яйцеклетки; митохондрия упаковывается вокруг жгутика, образуя шейку.

Оплодотворение

Оплодотворение – это процесс соединения двух гамет (n), в результате чего образуется оплодотворенная яйцеклетка – зигота (2n).

 

Наружное оплодотворение:

· копулятивные органы отсутствуют;

· встреча животных необязательна;

· гаметы выделяются в воду, там происходит оплодотворение;

· свойственно только водным животным (рыбы, земноводные).

Внутреннее оплодотворение:

· есть копулятивные органы;

· не зависит от внешней среды;

· экономная продукция гамет;

· свойственно ряду водных животных и всем наземным.

 

1. При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоида разрывается и ее содержимое высвобождается.

2. Под воздействием ферментов акросомы оболочка яйцеклетки в месте контакта растворяется.

3. Внутренняя поверхность акросомы вытягивается, и формируется акросомальный отросток, который проникает через растворенную зону яйцевых оболочек и сливается с мембраной яйцеклетки.

4. В этом месте из цитоплазмы образуется воспринимающий бугорок. Он захватывает ядро, центриоли и митохондрии сперматозоида и увлекает их внутрь яйцеклетки.

5. Цитоплазматическая мембрана сперматозоида встраивается в мембрану яйцеклетки.

6. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку вызывает отслаивание от яйцеклетки оболочки оплодотворения.

7. Между ней и поверхностью яйцеклетки возникает пространство, заполненное жидкостью. Образование оболочки оплодотворения препятствует проникновению других сперматозоидов в яйцеклетку.

8. Проникшее в цитоплазму яйцеклетки ядро сперматозоида набухает, достигает величины ядра яйцеклетки.

9. Ядра сближаются и сливаются. Этот момент и есть собственно оплодотворение.

 

В результате из двух гамет образуется одна диплоидная зигота, т. е. восстанавливается диплоидный набор хромосом.

 

Домашнее задание.

Биология 10 класс. ТЕМА. Способы размножения организмов. Образование половы клеток.

Что в первооснове: инстинкт самосохранения или инстинкт размножения?

Некоторые учёные утверждают, что всё-таки инстинкт размножения в преимуществе. Неудивительно! Всё живое сначала стремится к размножению, чтобы выжить. А потом, когда выживает, снова размножается.

Что такое размножение?

Размножение – это одно из свойств живого организма; это воспроизведение себе подобных. Биологический смысл существования любого живого организма сводится к тому, чтобы оставить после себя потомство. И таким образом сохранить существование вида и обеспечить непрерывность жизни как таковой.

 

Бесполое размножение.

Бесполое размножение – размножение, которое происходит без участия половых клеток – гамет. Т.е. для такого способа размножения характерно участие соматических клеток с двойным набором хромосом.

При бесполом размножении дочерние организмы имеют только одну родительскую особь и генетически тождественны ей. Такие группы организмов называются клонами.

В основе бесполого размножения лежит процесс митоза.

Преимущества бесполого размножения заключаются в том, что организму не нужно тратить время и энергию на поиск полового партнера, что позволяет ему размножаться быстрее. Таким образом, плюсы бесполого размножения:

1) быстрое размножение в благоприятных условиях;

2) быстрое распространение в благоприятных условиях.

Недостатки бесполого размножения: виды организмов, размножающиеся бесполым путём, менее пластичны при изменении условий окружающей среды и уступают в естественном отборе более приспособленным видам. В процессе эволюции возникает половой процесс как более прогрессивный признак.

Существует несколько видов бесполого размножения.

Бесполое размножение одноклеточных:

а) бинарное деление прокариот;

б) различные формы митотического деления одноклеточных (обычный митоз, почкование дрожжей);

Бесполое размножение многоклеточных:

а) многоклеточными неспециализированными частями материнского организма    − вегетативное размножение, например, черенкование растений;

б) специализированными клетками, которые у растений, водорослей и грибов обычно называются спорами. Подвижные споры со жгутиками называются зооспорами.

 

Бесполое размножение позволяет формам, генотипы которых хорошо приспособлены к имеющимся условиям, быстро размножиться и занять максимально возможное жизненное пространство. Однако при изменении условий может оказаться, что данное сочетание генов будет уже неоптимальным. Для преодоления этого у многих организмов возникло половое размножение.

Половое размножение

Половым размножением называется такой вид размножения, когда в геноме одного организма объединяются гены разных организмов – двух родителей. Это объединение геномов происходит в ходе оплодотворения – процесса слияния особых половых клеток (гамет).

Половой процесс претерпел определенную эволюцию.

Наиболее простой формой полового процесса является конъюгация. При этой форме не образуется специализированных гамет, а сливаются (конъюгируют) обычные клетки. То есть, обмен генетической информацией происходит. Такую форму полового процесса мы можем наблюдать у инфузорий и спирогиры.

Половой процесс с участием гамет (специализированных половых клеток) бывает следующих типов.

1. Половой процесс, при котором сливаются морфологически идентичные гаметы, называется изогамия. Он наблюдается, например, у хламидомонады.

2. Гетерогамия – половой процесс, при котором сливаются две подвижные гаметы, одна из которых значительно больше другой. Такая форма полового процесса встречается у некоторых видов водорослей и у малярийного плазмодия.

3. Наиболее распространенной формой полового процесса является оогамия. В этом случае одна гамета – крупная и неподвижная яйцеклетка, а вторая – мелкий подвижный сперматозоид. Яйцеклетки принято называть женскими гаметами, а сперматозоиды мужскими. Такой вариант позволяет накапливать в неподвижной гамете большой запас питательных веществ, необходимый в дальнейшем для формирования сложного многоклеточного организма, а вероятность оплодотворения обеспечивается образованием большого числа мелких подвижных сперматозоидов. У ряда групп организмов не существует подвижных клеток, поэтому у них мужские гаметы также неподвижны и называются спермиями. К ним относятся, например, красные водоросли, семенные растения, круглые черви. Соединение гамет в этом случае обеспечивается перемещением среды или специальными органами родительских организмов. В большинстве случаев у сложных многоклеточных организмов гаметы образуются в специализированных органах, называемых половыми железами.

 

Гермафродитизм и раздельнополость.

В случае оогамии возможно образование обоих типов гамет в одном организме. В таком случае он содержит два типа половых желез: мужские и женские. Такие животные называются гермафродитами (плоские черви, брюхоногие моллюски). В большинстве случаев один организм содержит только один тип желез и образует один тип гамет. Такие животные называются раздельнополыми. У растений чаще происходит формирование обоих типов гамет в одном организме. Такие растения называются однодомными. Однако встречаются растения, каждый экземпляр которых образует только один вид гамет (крапива, облепиха, щавель), их называют двудомными.

 

Значение мейоза.

Для того чтобы половой процесс мог повторяться, должен существовать механизм, переводящий клетки из диплоидного состояния (2n) в гаплоидное (n). Ясно, что простое уничтожение половины хромосом могло бы привести к потере ценных генов. Поэтому процесс уменьшения числа хромосом осуществляется путем деления клеток, которое называется мейозом. В результате мейоза происходит редукция – двукратное уменьшение хромосомного набора. Обычно мейоз имеет место при образовании спор или гамет.