Презентация к Размножению

Презентация к курсу «Биология» для студентов
1-го курса
геолого-географического факультета
Лекция 4
Размножение
Составитель:
доц.Гарнизоненко Т.С.
Размножение. Определение
Размножение — присущее всем живым организмам
свойство
воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и
преемственность существования вида во времени и пространстве.
Способы
размножения
подразделяются
на
два
основных
типа: бесполое и половое. Для организмов, имеющих клеточное строение, в
основе всех форм размножения лежит деление клетки.
Замещение – процесс при котором число дочерних особей равно числу
материнских. Например, при половом размножении – 2, при бесполом - 1
Воспроизведение
–
дочерние
организмы
подобны
по
анатомоморфологическому строению материнским. Воспроизведение не всегда
сопровождает размножение.
Типы размножения
Размножение
Половое – размножение при помощи
специализированных клеток-гамет, каждая
из которых несет гаплоидный набор
хромосом и образуется путем мейоза
Бесполое – размножение с
помощью соматических клеток,
которые образуются путем митоза.
при этом они могут нести как
гаплоидный, так и диплоидный
Набор хромосом, в зависимости от
такового у материнского
организма.
Размножение. Ядерные фазы
Мейоз
Мейоз
(n)
(n)
Митоз
(n)
(n)
(n)
(n)
Бесполое размножение
Бесполое размножение — тип размножения, при котором следующее
поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных
клеток — гамет. При этом дочерние организмы несут в клетках такой же набор
хромосом как и материнские (гаплоидный или диплоидный).
Распространение бесполого размножения
Оно является древнейшим и самым простым способом размножения и
широко распространено у одноклеточных организмов (археи, бактерии и
простейшие).Иногда этот способ называют агамогенез. Этот способ имеет
несколько преимуществ перед половым способом: для проведения требуется
меньше энергии и времени, а также нет необходимости в поиске полового
партнера, что позволяет обеспечить высокие темпы размножения. Вместе с
тем, появившиеся в результате мутации вредные изменения, тоже
закрепляются на длительный период времени. Кроме того, в
неблагоприятных, меняющихся условиях среды, практически все особи
погибнут, так как в среднем, они практически идентичны одной родительской
особи. Следует отметить, что способность вида к бесполому размножению не
исключает способности к половому процессу, но тогда эти события
разнесены во времени.
Реже встречается бесполое размножение у многоклеточных животных,
оно отсутствует у первичнополостных червей и моллюсков и как редкое
исключение зафиксировано у членистоногих и позвоночных (в форме
полиэмбрионии).
Варианты бесполого размножения
Бинарное деление
Бинарное деление – способ размножения при котором из материнской
клетки образуются две дочерние, зачастую такого же размера. Бинарное
деление может происходить в одной или нескольких плоскостях. Наиболее
типично бинарное деление для прокариотических клеток и одноклеточных
Эукариот.
1
22
Бинарное деление у трипаносомы (1) и риккетсий (2)
Шизогония или множественное деление
Шизогония у малярийного
плазмодия (1) и
споровика (2)
1
2
ШИЗОГОНИЯ - множественное бесполое
размножение простейших (споровиков,
фораминифер) и некоторых
водорослей. Организм становится
многоядерным и распадается
на множество (соответственно количеству ядер)
одноядерных клеток - мерозоитов.
Почкование
Почкование у дрожжей (А),
гидры (Б) и круглого червя
полихеты (В)
ВВ
Почкование — тип бесполого размножения животных и растений, при
котором дочерние особи формируются из выростов тела материнского
организма (почек). Образовавшееся в результате митоза ядро перемещается
в образовавшийся вырост, после чего он отделяется. Почкование характерно
для многих грибов, печеночных мхов и животных (простейшие, губки,
кишечнополостные, некоторые черви, оболочники, некоторые жгутиковые,
инфузории, споровики). У ряда животных — почкование не доходит до конца,
молодые особи остаются соединёнными с материнским организмом. В ряде
случаев это приводит к образованию колоний.
Статобласты мшанок
Мшанки – колониальные животные из типа червеобразных, ведущие
водный образ жизни.
Статобласты - особые зимующие почки пресноводных мшанок.
Колония мшанок
Появление мшанки из
статобласта
Споруляция
Споруляция – бесполое размножение с помощью специализированных
клеток - спор. У растений они образуются в особых структурах –спорангиях.
Если спора имеет жгутик и подвижна она называется зооспорой. Споры
образуются как путем митоза (митоспоры) так и мейоза (мейоспоры).
Ядро споры может содержать гаплоидный или диплоидный набор хромосом.
У грибов отмечено наибольшее разнообразие спор, в том числе и
принимающих участие в половом процессе.
Различные виды спор
Споры папоротника асплениум
Фрагментация
Фрагмента́ция — способ бесполого размножения, при котором особь
делится на две или несколько частей (фрагментов), каждая из которых
растет и образует новый организм; основана на способности некоторых
живых существ восстанавливать утраченные органы или части тела
(регенерация).
Фрагментация
водоросли
кладофоры
Схема фрагментации у морских звезд
Стробиляция
Стробиляция - тип бесполого размножения у некоторых
беспозвоночных животных — последовательное отделение
дочерних особей путём поперечного деления материнского тела.
Классический пример стробиляции — отделение эфир— личинок
сцифомедуз— от сцифистомы. По форме сцифистома напоминает
стробил покрытосеменных растений, откуда и происходит
наименование способа размножения.
Стробиляция, как один из способов бесполого
размножения
а
б
в
Стробиляция сцифоидной медузы аурелии (асхема, б-стробил, в-медуза). 1-8 – этапы
формирования полипа-сцифистомы, 9-10 –
стробил, 11- стробиляция, 12-13 формирование
тела медузы.
Варианты бесполого размножения растений
Вегетативная диаспория – размножение с помощью
специализированных структур (диаспор) – луковиц, клубней,
клубнелуковиц, выводковых почек, гемм, корнеклубней, бульбилл
наземных луковиц.
Сарментация – размножение с помощью сформированных молодых,
растений (сарментов), отделяющихся от материнского.
Партикуляция – обособление в пределах растит. особи отд. структур,
частей,морфологически чётко выделяющихся и способных (при отделении)
самостоятельному существованию и развитию. Полная П. соответствует
вегетативному размножению.
Вегетативная диаспория
3
2
1
4
Выводковые корзинки с выводковыми
почками у маршанции (1), проросшие
корневые) клубни георгина (2),
луковички-бульбиллы в пазухах
листьев у лилии (3) и геммы жирянки
(4)
Сарментация
Размножение усами
земляники (1), розетками
хлорофитума (2),ложное
живорождение каланхоэ (3)
1
3
2
Партикуляция
Партикуляция может быть
травматической и
сенильной (старческой).
На схеме молодые и взрослые
растения отропис (верхний
рисунок) и начало сенильной
партикуляции (нижний рисунок).
Живорождение у растений
Группа растений ризофоры
Прорастание плодов ризофоры
Вегетативное размножение растений, как вариант
бесполого
Термин «вегетативное размножение» целесообразно применять для искусственного
размножения растений человеком. Зачастую такие способы не встречаются в
природе, например: корневые и листовые черенки, прививка.
Полиэмбриония
Полиэмбриония — способ бесполого размножения организмов, когда
идет развитие более одного зародыша из одной зиготы у животных или
образование нескольких зародышей в одном семени у растений.
У животных различают специфическую (свойственную данному виду)
полиэмбрионию, и спорадическую, или случайную. Специфическая
полиэмбриония встречается у животных различных системаческих групп
(мшанок, насекомых, броненосцев и т. д.)
Её биологический смысл заключается в увеличении числа потомков,
развивающихся из одной оплодотворенной яйцеклетки.
Спорадическая полиэмбриония вызвана воздействием случайных факторов и
встречается у многих видов животных, в том числе у человека. В результате
полиэмбрионии развиваются два организма, абсолютно идентичных по
генотипам, но имеющих различия в фенотипе (последствия воздействия
среды).
У растений полиэмбриония бывает истинной и ложной. Истинная — все
зародыши развиваются в одном зародышевом мешке, ложная — в
разных зародышевых мешках соответственно.
Примеры полиэмбрионии
Однояйцевые близнецы
Схема полиэмбрионии броненосца
Полиэмбриония у растений
Половое размножение
Половое размножение сопряжено с половым процессом (слиянием клеток),
а также, в каноническом случае, с фактом существования двух
взаимодополняющих половых категорий (организмов мужского и женского
пола).
При половом размножении происходит образование гамет, или половых
клеток, обладающих гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Животным
свойствен двойной набор хромосом в обычных (соматических) клетках,
поэтому гаметообразование у них происходит в процессе мейоза. У
многих водорослей и всех высших растений
гаметы развиваются в гаметофите, уже
обладающим одинарным набором
хромосом, и получаются простым
митотическим делением.
Органы полового размножения
Гаметангии – водоросли, грибы
Архегонии – женские и антеридии –мужские гаметангии высших споровых
растений
Микроспорангии и мега (макроспорангии) – гаметангии голосеменных и
покрытосеменных растений
Гонады – половые железы (семенники и яичники) у животных, за исключением
кишечнополостных губок и
Оогоний и антеридий водорослей
Оогоний (вверху) и антеридий
(внизу) у харовых водорослей
Оогоний — женскийгаметангий
водорослей и некоторых грибов.
Обычно оогонии водорослей
одноклеточные (этим они отличаются
от архегониев высших растений), но
у харовых водорослей оогониями
называют многоклеточные женские
гаметангии.
Антери́ дий — мужской
гаметангий водорослей и высших растений.
Содержит мужские гаметы —
сперматозоиды (водоросли, споровые
растения). Антеридий
у голосеменных растений редуцируется —
его замещает антеридиальная клетка
пыльцевого зерна — мужского
гаметофита. Покрытосеменные растения
вовсе лишены этой структуры. Антеридий у
водорослей развивается на диплоидном
растении или на отдельном гаплоидном
растении — гаметофите, а у высших
растений — только на гаметофите.
Архегонии и антеридии
Женская подставка и схема
расположения архегониев
(1, 2)
1
3
4
2
Мужская подставка и схема
положения антеридиев (3,4)
Типы копуляции гамет
Обе гаметы мелкие и
подвижные
Обе гаметы подвижные
яйцеклетка крупнее
Спермий мелкий
подвижный,
яйцеклетка крупная
неподвижная
Ово- (справа) и сперматогенез (слева)
Прогенез
Прогенез — это гаметогенез на личиночной стадии. Он подразделяется на:
неотения — временная задержка развития организма на личиночной стадии, с
приобретением способности к половому размножению. Например, у
некоторых видов амбистом,земноводных из
семейства амбистомовых (Ambystomidae) образуется неотеническая
личинка аксолотль из-за наследственно обусловленного недостатка гормона
тиреоидина.
педоморфоз - неотения с полной утратой способности к метаморфозу.
Встречается у земноводных протей..
педогенез — партеногенетическое размножение на личиночной стадии, часто
оно происходит когда зародыш ещё находится в организме матери. Этот тип
размножения характерен для некоторых членистоногих и паразитических
плоских червей —трематод, использующих его для значительного увеличения
числа потомков за короткий срок.
Оплодотворение
Оплодотворение - слияние мужской половой клетки (сперматозоида) с
женской (яйцом, яйцеклеткой), приводящее к образованию зиготы - нового
одноклеточного организма. Биологический смысл оплодотворения состоит в
объединении ядерного материала мужской и женской гамет, что приводит к
объединению отцовских и материнских генов, восстановлению диплоидного
набора хромосом, а также активации яйцеклетки, то есть стимуляции её к
зародышевому развитию.
Процесс оплодотворения состоит из следующих этапов:
1 - проникновение сперматозоида в яйцо,
2- кариогамия или слияние ядер,
3 - активизация зиготы к началу дробления.
Оплодотворение у животных
Zona pellicula после проникновения
спермия отвердевает (регуляция
ферментом овастацином, хранящимся
в яйцеклетке и освобождающимся
после проникновения спермия.)
Нейтрализация овастацина
осуществляется белком крови
фетуином -Б
Иногда овастацин выделяется из
яйцеклетки до оплодотворения и
поверхность яйцеклетки становится
твердой до проникновения спермия.
Типы оплодотворения у животных
Оплодотворение может быть внешним и внутренним.
В первом случае половые продукты откладываются в воду (рыбы,
земноводные, иглокожие и др.) или на твердые субстраты (клещи и др.).
При внутреннем – яйцеклетка и сперматозоид соединяются внутри
материнского организма(пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие,
насекомые, большинство высших растений). Иногда самец откладывает
сперматозоиды в особом образовании сперматофоре, который самка
захватывает в свои половые пути (тритон).
Двойное оплодотворение у растений
Двойное оплодотворение
характерно для покрытосеменных растений.
Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя
зиготу, второй – с центральным ядром,
формируя триплоидный эндосперм.
Д.о. было открыто русским
ботаником С.Г.Навашиным.
Сергей Гаврилович
Навашин
Партеногенез
Особую форму полового размножения представляет собой
партеногенез, или девственное размножение, — развитие организма из
неоплодотворенной яйцеклетки. Данная форма размножения характерна
главным образом для видов, обладающих коротким жизненным циклом с
выраженными сезонными изменениями.
Классификации партеногенетического
размножения
.
По способу размножения
Естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе.
Искусственный — вызывается экспериментально действием разных раздражителей на
неоплодотворённую яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении (осмотический,
травматический, температурный – чаще всего низкие отрицательные температуры).
По полноте протекания
Рудиментарный (зачаточный) — неоплодотворённые яйцеклетки начинают деление, однако
зародышевое развитие прекращается на ранних стадиях. Вместе с тем в некоторых случаях
возможно и продолжение развития до конечных стадий (акцидентальный или случайный
партеногенез).
Полный — развитие яйцеклетки приводит к формированию взрослой особи. Эта разновидность
партеногенеза наблюдается во всех типах беспозвоночных и у некоторых позвоночных.
По способу восстановления диплоидности
Амейотический — развивающиеся яйцеклетки не проделывают мейоза и остаются диплоидными.
Такой партеногенез (например, у дафний) является разновидностью клонального размножения.
Мейотический — яйцеклетки проделывают мейоз (при этом они становятся гаплоидными). Новый
организм развивается из гаплоидной яйцеклетки (самцы перепончатокрылых насекомых
и коловраток), или яйцеклетка тем или иным способом восстанавливает диплоидность (например,
путём эндомитоз или слияния с полярным тельцем)
По наличию других форм размножения в цикле развития
Облигатный — когда он является единственным способом размножения (кавказская ящерица)
Циклический — партеногенез закономерно чередуется с другими способами размножения в
жизненном цикле ( способ выживания, из-за большой гибели особей, у дафний, тли).
Факультативный — встречающийся в виде исключения или запасного способа размножения у
форм, в норме двуполых (регуляция соотношения плов, коловратки, пчелы, муравьи).
Классификация типов партеногенеза
По хромосомному составу материнской клетки
Гаплоидный (генеративный) – из гаплоидной яйцеклетки могут развиваться только самки,
только самцы или особи обоих полов (пчелы, паразитические осы).
Диплоидный (соматический) - ооциты самки образуют диплоидные яйцеклетки, из
которых развиваются самки, у скальных ящериц перед мейозом происходит митотическое
увеличение сила хромосом, а затем мейоз, в результате получаются диплоидные
яйцеклетки.
Способность к образованию партеногенетических диплоидных самцов обнаружена у
некоторых пород индеек.
По географическому признаку
Констатный – обычно в пределах одного ареала, длительный, популяция состоит только из
женских особей.
Географический – кроме однополых популяций, имеются популяции состоящие из собей
обоих полов.
По типу пола потомства
Телитокия - из неоплодотворенных яиц развиваются только самки.
Арренотокия – из неоплодотворенных яиц развиваются только самцы (пчелы, клещи).
Дейтеротокия - неоплодотворенных яиц развиваются и самки и самцы (бабочки).
Педогенез – партеногенез на личиночной стадии.
Животные, размножающиеся партеногенезом
Бородавчатая змея
Белобрюхая ящерица
Комодский варан
Апомиксис
Апомиксис – способ размножения без оплодотворения, в более узком
понимании это вторично бесполое размножение. Он обусловлен различными
упрощениями гаметогенеза, в результате чего процесс оплодотворения
серьезно нарушается или даже полностью выпадает. Зародыш в этом случае
образуется из неоплодотворенной яйцеклетки, которая может быть гаплоидной
или из-за аномалий гаметогенеза остается диплоидной. В случае апомиксиса
зародыш может развиваться и из других гаплоидных или диплоидных клеток,
ассоциированных с яйцеклеткой и находящихся в зародышевом мешке и
даже из соматических клеток семяпочки.
Один из видов апомиктов-ястребинка
волосистая
Типы апомиксиса
А. может быть наследственным (регулярным) или ненаследственным
(случайным).
Различают автономный А., при к-ром зародыш развивается без опыления
или раздражения рыльца, и в разной степени индуцированный, когда для
развития зародыша требуется опыление или даже прорастание пыльцы на
рыльце, а иногда и оплодотворение центр, ядра зародышевого мешка.
Самая распространённая форма А. у. цветковых — редуцированный
партеногенез (зародыш гаплоидный), известный в ,16 сем.,
С партеногенезом могут сочетаться др. формы А.— апогамия, адвентивная
эмбриония (зародыш развивается вне зародышевого мешка из клеток
семяпочки). При этих формах А. часто развивается неск. зародышей в
одном семени
Коньюгация у водорослей
Схема коньюгации у спирогиры
Боковая – между клетками одной нити
Лестничная – между клетками двух соседних
нитей
Коньюгация инфузории туфельки
Строение инфузории
Этапы коньюгации (схема)
Коньюгация у бактерий
Конъюга́ция - однонаправленный
перенос части генетического
материала (плазмид генофора) при
непосредственном контакте
двух бактериальных клеток.
Позволяет передавать наибольшее
количество генетической
информации.
Схема коньюгации у кишечной палочки
Развитие зародыша животных
Дифференцировка зародышевых листков
Развитие зародыша растений
1-синергиды. 2-подвесок, 3
зародыш, 4- антиподы, 5 –
эндосперм
Постэмбриональное развитие животных
Непрямое, с неполным
превращением
Полное превращение (голометаболия)