какой клеточный механизм лежит в основе бесполого размножения

Размножение организмов

Выделяют две основные формы размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение

Бесполое размножение осуществляется только одной родительской особью без участия половых клеток. Появление дочернего организма происходит из соматических клеток.

Делением материнской клетки на дочерние размножаются все бактерии и простейшие (амеба, эвглена зеленая, инфузории, водоросли).

Часто бесполое размножение помогает быстро увеличить численность вида, оно активируется при благоприятных условиях среды. Осенью, при наступлении неблагоприятных условий становится активно половое размножение.

В случае вегетативного размножения дочерний организм представляет собой генетическую копию материнского организма, а также имеет шанс унаследовать мутации в соматических клетках.

У молочной планарии способность к регенерации развита настолько, что, если разделить ее на несколько частей, то из каждой части восстановится полноценный организм.

На настоящий момент бурно развивается направление выращивания искусственных органов, которые могут заменить «естественные» органы, утратившие вследствие болезней свои физиологические и анатомические свойства.

Половое размножение

Осуществляется с помощью особых половых клеток (гамет). Имеет огромное эволюционное значение, так как в результате него образуются особи с новыми комбинациями генов, новыми признаками. Такие особи являются материалом для естественного отбора.

В результате бесполого размножения появляются генетические копии материнских организмов, которые содержат точно такой же набор генов в ДНК. В этом случае при изменении условий среды, если погибает одна особь, рискуют погибнуть все «генетические копии», так как они не обладают разнообразием, имеют одинаковый генотип, а значит одинаково не приспособлены.

Половое размножение в схожих условиях выигрывает значительно, так как создает генетическое разнообразие.

В ходе гаметогенеза у мужских и женских особей образуются половые клетки (гаметы): сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). При оплодотворении происходит их слияние, образуется зигота (2n). Далее следует эмбриональный период развития, который переходит в постэмбриональный.

Важно заметить, что это пример полового процесса без размножения, так как увеличения числа особей не происходит. Однако две разошедшиеся клетки после конъюгации содержат новые комбинации генов, что в дальнейшем приведет к развитию новых признаков и появлению новых свойств у их потомства.

Очевидно, что особи гермафродиты вырабатывают два типа половых клеток: и сперматозоиды (мужские гаметы), и яйцеклетки (женские гаметы). Гермафродитизм чаще встречается у низших, более примитивных животных. Гермафродитами являются многие черви, моллюски, кишечнополостные.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Какой клеточный механизм лежит в основе бесполого размножения

Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах. Различают следующие способы бесполого размножения: деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, споро­образование, вегетативное размножение.

Деление — способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Можно выделить: а) простое бинарное деление (прокариоты), б) митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли), в) множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время деления парамеции (1) микронуклеус делится митозом, макронуклеус — амитозом. Во время шизогонии (2) сперва многократно митозом делится ядро, затем каждое из дочерних ядер окружается цитоплазмой, и формируются несколько самостоятельных организмов.

Почкование — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи (3). Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).

Фрагментация (4) — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.

Полиэмбриония — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы).

Вегетативное размножение — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. Вегетативное размножение характерно для многих групп растений, используется в садоводстве, огородничестве, селекции растений (искусственное вегетативное размножение).

Спорообразование (6) — размножение посредством спор. Споры — специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.

Клонирование — комплекс методов, используемых человеком для получения генетически идентичных копий клеток или особей. Клон — совокупность клеток или особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. В основе получения клона лежит митоз (у бактерий — простое деление).

Выберите правильное утверждение:

Выбери правильное утверждение:

Источник

Митоз и мейоз: понятие, фазы, отличия

Наши клетки постоянно растут и воспроизводят самих себя. Репродуктивная функция может осуществляться двумя способами, о которых мы расскажем в этой статье. Вы узнаете, как возникают новые клетки в процессе митоза и мейоза.

Что такое митоз

Первый способ деления соматической клетки — митоз. Материнская клетка разделяется на дочерние клетки, которые практически идентичны родительским с точки зрения генетической информации. Наследственная информация и количество хромосом у дочерних клеток такие же, как у родительской.

Митоз — это одна из фаз жизненного цикла клетки и механизм нормального роста тканей. Большую часть клеточного цикла занимает интерфаза, в течение которой протекает повседневная клеточная деятельность. Во время интерфазы происходит:

Во время интерфазы идёт активный синтез и накопление необходимых для деления клетки веществ. Интерфаза делится на три подфазы:

После стадии G2 клетка вступает в следующую фазу деления, а именно — сам митоз. Тут есть четыре подфазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а набор молекул ДНК (то есть хроматид) — буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов: 1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом, 2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.

‍Пример. В клетках человека гаплоидный набор составляют 23 хромосомы. Значит, запись 2n2с означает 46 хромосом и 46 хроматид, а 2n4с — 46 хромосом и 92 хроматиды.

Рассмотрим подробнее фазы митоза:

Многие клетки вступают в фазу G0 после митоза и находятся в ней всю жизнь до гибели. Обычно это высокоспециализированные клетки, которые не могут совмещать эффективное выполнение своих функций и размножение. Например, в фазе G0 находится большинство нейронов головного мозга.

Биологическое значение митоза — образование генетически одинаковых дочерних клеток с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки. Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений.

Что такое мейоз

Второй способ деления эукариотической клетки — мейоз. Это процесс деления клетки, во время которого получаются дочерние клетки — гаметы. У мужчин это сперматозоид, а у женщин яйцеклетка. Гаметы получают только половину генетической информации родительской клетки. Число хромосом уменьшается в два раза.

Затем гаметы могут объединяться, образуя новую клетку, сочетающую генетическую информацию обеих клеток-родителей — зиготу. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением. Если зигота совершит цепь митозов, сформируется новый организм.

По промокоду BIO92021 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 9 класса, по промокоду BIO10112021 бесплатный доступ к курсу биологии 10 класса. Выберите нужный раздел и изучайте биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»!

Каждая гамета человека содержит 23 хромосомы — гаплоидный набор (n). Когда гаметы объединяются, получается зигота с 46 хромосомами — диплоидный набор (2n).

Во время мейоза одна клетка с 46 хромосомами делится дважды. Первое деление называется мейоз I, второе деление называется мейоз II. Интерфаза между двумя этапами деления мейоза настолько кратковременна, что практически незаметна, и в ней не происходит удвоение ДНК. В результате образуются четыре дочерние клетки, каждая с 23 хромосомами.

Мейоз I подразделяется на четыре фазы, аналогичные фазам митоза:

Мейоз II подразделяется на четыре такие же фазы:

Биологическое значение мейоза — образование гаплоидных клеток, отличающихся генетически друг от друга: половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.

Источник

Размножение организмов

Конспект в схемах и таблицах

Размножение — способность живых существ воспроизводить себе подобных. При этом обеспечивается непрерывность и преемственность жизни.

Принято различать бесполое и половое размножение.

Сравнительная характеристика бесполого и полового размножения

Признак

Размножение

бесполое

половое

Родители

Обычно две особи (разного пола)

Потомство

Генетически точная копия родителя (клон)

Генетически отличны от обоих родителей

Главный клеточный механизм

Время возникновения

Клеточные источники наследственной информации для развития потомка

Многоклеточные: одна или несколько соматических клеток родителя; одноклеточные: клетка-организм как целое

Родители образуют половые клетки (гаметы)

Эволюционное значение

Обеспечивает воспроизведение большого количества идентичных особей, поддерживает наибольшую приспособленность в маломеняющихся условиях обитания, способствует стабилизирующему естественному отбору. Более выгодно в относительно постоянных условиях

Обеспечивает биологическое разнообразие видов, возможность освоения разнообразных условий обитания, увеличивает эволюционные перспективы, способствует движущему естественному отбору. Более выгодно в изменяющихся условиях

Гермафродиты – виды, у которых одна и та же особь способна производить и женские, и мужские гаметы. Гермафродитизм считается самой примитивной формой полового размножения и свойственен примитивным организмам. Представляет собой приспособление к сидячему, малоподвижному, паразитическому образу жизни.

Бесполое размножение

Деление – способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерных клеток. Простое бинарное деление (прокариоты); митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли); множественное деление, или шизогония (малярийный плазмодий).

Почкование – новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи. Дочерние особи, отделяясь, переходят к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи) или могут оставаться прикрепленными, образуя колонии (коралловые полипы).

Фрагментация – новые особи образуются из фрагментов, на которые распадается материнская особь (ресничные, кольчатые черви, морские звезды, нитчатые водоросли). Этот способ основан на регенерации – способности организмов восстанавливать недостающие части тела.

Полиэмбриония – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из частей, на которые распадается эмбрион (броненосцы, монозиготные близнецы человека).

Вегетативное размножение – новые особи образуются из частей вегетативного тела или из особых структур (корневище, клубень, луковицы, отводки, усы, листья и др.). Характерно для растений и используется в селекции.

Спорообразование – размножение за счет спор. Характерно для растений (водоросли, мхи, папоротники), грибов (пенициллум, шляпочные грибы), простейших (споровики).

Клонирование – 1) искусственный способ бесполого размножения с помощью клонов. Клон – генетически однородная группа особей. 2) появление естественным путём или получение нескольких генетически идентичных организмов путём бесполого (в том числе вегетативного) размножения

Половое размножение

Изогамия – примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две одинаковые по величине малые подвижные гаметы (некоторые водоросли, некоторые грибы).

Гетерогамия – примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две подвижные со жгутиками клетки разного размера (некоторые водоросли, некоторые грибы).

Конъюгация – процесс соединения двух особей, при котором происходит обмен наследственным материалом, в результате чего появляются особи, генетически отличные от родительских организмов, но увеличения числа особей не происходит (инфузория-туфелька).

Копуляция – половой процесс у одноклеточных организмов, при котором полностью сливаются копулирующие особи, выполняющие функции половых клеток (гамет). При этом происходит рекомбинация (обмен) наследственного материала.

Партеногенез – способ упрощенного полового размножения, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (муравьи, тля).

Гиногенез – процесс, при котором развитие яйцеклетки происходит после воздействия на нее сперматозоидом, который после проникновения в яйцеклетку погибает (некоторые рыбы, круглые черви). Разновидность партеногенеза.

Андрогенез – процесс, при котором развитие яйцеклетки осуществляется после гибели ее ядра за счет генетического материала сперматозоида. Разновидность партеногенеза.

Тестовые задания для закрепления

Раздел содержит тесты по теме «Размножение организмов» в формате ЕГЭ для тренировки

Источник

Какой клеточный механизм лежит в основе бесполого размножения

Подробное решение параграф § 39 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019

Вопрос 1. Что такое размножение?

Размножение — процесс воспроизведения себе подобных, приводящий к увеличению численности вида.

Бактерии размножаются делением.

Грибы размножаются вегетативным (частями гриба, почкованием), бесполым (спорами) и половым путем.

Водоросли размножаются делением (одноклеточные) вегетативным (частями слоевища, почкованием), бесполым (спорами) и половым путем.

Растения размножаются как бесполым, так и половым способами.

Основная часть животных размножается половым путем. Но есть животные, например, морские губки, которые могут размножаться и бесполым (вегетативным) путем.

Вопрос 3. Какой процесс лежит в основе размножения у организмов, имеющих клеточное строение?

Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе размножения лежит процесс деления клетки.

Вопрос 4. Чем половые клетки отличаются от соматических?

Половые клетки существенно отличаются от соматических клеток:

1) в половых клетках гаплоидный набор хромосом, в соматических — диплоидный.

2) в половых клетках ядерно — цитоплазматическое соотношение разное: в сперматозоидах оно высокое, в яйцеклетке — низкое.

3) половые клетки приспособлены к движению (сперматозоиды) и запасу питательных веществ для зародыша (яйцеклетка).

4) форма и размеры половых клеток иные, чем соматических.

5) половые клетки отличаются низким уровнем обменных процессов.

6) строением клеток.

7) половые клетки имеют специальные приспособления для выполнения своих специфических функций:

а) сперматозоиды — акрасому (видоизмененный пластинчатый комплекс) для проникновения через оболочки яйцеклетки и двигательный аппарат (хвостик, центриоли и митохондрии);

б) яйцеклетки — I и II оболочки, желток (трофические включения).

8) для половых клеток характерно сложное, стадийное развитие; при этом имеет место особый способ деления — мейоз.

Вопрос 5. Какие виды размножения вам известны? Приведите примеры организмов, использующих разные виды размножения.

Вопрос 6. В чём особенность и биологический смысл гермафродитизма? Можно ли считать этот способ размножения успешным? Почему у млекопитающих гермафродиты встречаются крайне редко?

Особенность гермафродитизма состоит в том, что у особи в равной степени развиты и мужские, и женские половые системы.

Биологический смысл гермафродитизма заключается в повышении вероятности оставить потомков, уменьшаются затраты энергии на поиски партнера для размножения.

Этот способ размножения можно считать успешным, т.к. он распространен в природе достаточно широко — как в растительном мире (в этом случае обычно используются термины однодомность или многодомность), так и среди животных. Большая часть высших растений являются гермафродитами, у животных гермафродитизм распространён, прежде всего, среди беспозвоночных — ряда кишечнополостных, подавляющего большинства плоских, некоторых кольчатых и круглых червей, моллюсков, ракообразных (в частности, большинства видов усоногих раков) и насекомых (кокциды).

У млекопитающих это явление вообще считается патологией и встречается крайне редко. Скорее всего, из — за того, что гермафродитизм (при условии осуществления самооплодотворения) имеет существенный проигрыш перед раздельнополостью — у потомства не происходит обновления наследственной информации, появления новых сочетаний признаков по сравнению с материнским организмом (так как гаметы — и мужские, и женские — образуются в одном и том же организме). В результате не увеличивается разнообразие внутри вида, столь необходимое для выживания вида в меняющихся условиях среды. При естественном отборе в изменение внешних условий они не смогут приспособится и вымрут.

Многие организмы имеют приспособления, препятствующие самооплодотворению (генетическая несовместимость половых клеток от одного организма, образование мужских и женских гамет в разное время).

Вопрос 7. Приведите примеры растений, способных размножаться вегетативно: луковицами, корневищем, клубнем, черенком стебля.

— луковицей (тюльпан, чеснок, лук, нарциссы, лилия, галантус, сцилла, гиацинт, мускари и др.).

— корневищем (ландыш, пырей, черника, ирисы, пионы, солидаго, канны, мята, папоротник, пион и др.).

— клубнями (картофель, топинамбур).

— стеблевыми черенками (бегония, ива, роза, крыжовник, виноград, драцена, смородина, традесканция и др.).

Вопрос 8. Высшие растения используют споры для бесполого размножения. А для чего необходимы споры бактериям?

Функции спор бактерий: защита и сохранение бактерии в неблагоприятных условиях; расселение бактерии.

Споры у бактерий не служат для размножения!

Вопрос 9. Рассмотрите обе гипотезы о возникновении полового размножения, представленные ниже, и выскажите мнение, какая из них, на ваш взгляд, более реалистична. Свой ответ обоснуйте.

По мнению учёных, половой процесс появился около 1,2 млрд лет назад. Но как он возник? По одной из теорий, одна клетка могла съесть другую, но не переварила её гены, т. е. ДНК, а встроила эту ДНК в свой генетический аппарат. Если это дало «каннибалу» какие — то преимущества, то его потомки также стали встраивать в свой геном ДНК себе подобных.

Согласно другой гипотезе, на ранних стадиях эволюции во время полового процесса две особи обменивались генетическим материалом, как это происходит сейчас у инфузории — туфельки. Количество особей при этом не увеличивается, но каждый участник данного процесса получил от партнёра новые гены.

Обмениваясь участками ДНК, бактерии «научились» передавать друг другу устойчивость к различным внешним воздействиям. Кстати, они и сейчас часто это делают — например, передают друг другу гены устойчивости к антибиотикам. Поэтому в настоящее время многие прежде надёжные лекарства стали бесполезными.

Я склоняюсь больше ко второй гипотезе. Две инфузории временно соединяются ротовыми аппаратами, и между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому происходит обмен ядерным материалом. Этому обмену предшествует мейотическое деление ядра (микронуклеуса). По завершении обмена клетки расходятся и затем размножаются путем деления (митоза). Т.е. появляется мейоз, а затем могли развиться и другие направления полового размножения. Первое направление — переход от формирования одинаковых гамет (изогамия) к формированию разных гамет (гетерогамия). Второе направление эволюции — специализация клеток многоклеточного тела, с тем чтобы одни клетки выполняли только вегетативные функции, а другие — только репродуктивные. Третье направление развития привело к дифференциации полов.

Вопрос 10. Предложите схему, отражающую способы размножения. Проиллюстрируйте её примерами. Задание также можно выполнить в форме презентации.

Вопрос 11. Почему бесполое размножение, требующее меньших временных и энергетических затрат, не смогло вытеснить половое в процессе эволюции?

Потому что половое размножение создает более сильное, более жизненное потомство, чем потомство, получаемое от бесполого размножения. И они существуют одновременно, иногда дополняя друг друга.

Вопрос 12. Какие направления биологической науки занимаются изучением процессов размножения и развития организмов?

Эмбриология, селекция, генетика, биология индивидуального развития, в некотором смысле анатомия.

Источник