26.Репродукция живого. Классификация способов размножения. Формы размножения растений
21. 22.Размножение. Формы и способы размножения. Половое размножение, его эволюционное значение
Размножение - это способность всех организмов воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность и приемлемость жизни. Основные способы размножения представлены:
В основе бесполого размножения лежит деление клеток путем митоза, при котором из каждой материнской клетки (организма) создаются две равноценные дочерние клетки (два организма). Биологическая роль бесполого размножения заключается в возникновении организмов, идентичных родительским по содержанию наследственного материала, а также анатомическим и физиологическим свойствам (биологические копии).
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.
При половом размножении у прокариот две клетки обмениваются наследственной информацией в результате перехода молекулы ДНК из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику.
studfiles.net
28.Способы размножения растений.
Половое размножение-хар-ся обязательным наличием полового процесса, где дочерние клетки –зиготы, возникающие в рез-те слияния мужской и женской половых клеток-гамет.гаметы различны и обладают противоположным физ. «знаком»
Бесполое размножение-осущ-ся без участия полового процесса и при отсутствии гамет.
вегетативное- деление вегететативного тела мат.организма на равные или неравные части, которые затем продолжают существовать как независимые дочерние организмы.
С помощью спор- на материнском растении спец.клеток-спор,которые отделяясь от материнского растения и прорастая, дают начало дочерним организмам.
30. Понятие о жизненной форме растений. Класссификация жизненных форм покрытосеменных.
Жизненная форма-особенности внешнего облика,отражающие приспособленность растений к условиям внешней среды
Наиболее разработанной классификацией жизненных форм покрытосеменных и хвойных на основе эколого‑морфологических признаков является система И. Г. Серебрякова (1962, 1964). Она иерархична, в ней использована совокупность большого числа признаков в соподчиненной системе и приняты следующие единицы: отделы, типы, классы, подклассы, группы, подгруппы, иногда секции и собственно жизненные формы. Собственно жизненная форма является основной единицей экологической системы растений.
Под жизненной формой как единицей экологической классификации И. Г. Серебряков понимает совокупность взрослых генеративных особей данного вида в определенных условиях произрастания, обладающих своеобразным обликом, включая надземные и подземные органы. Им выделены 4 отдела жизненных форм.
1. Отдел А. Древесные растения. Включает 3 типа: деревья, кустарники, кустарнички.
2. Отдел Б. Полудревесные растения. Включает 2 типа – полукустарники и полукустарнички.
3. Отдел В. Наземные травы. Включает 2 типа: поликарпические и монокарпические травы.
4. Отдел Г. Водные травы. Включает 2 типа: земноводные травы, плавающие и подводные травы.
Выделение отделов основано на степени одревеснения надземных осей (древесные, полудревесные и травянистые растения), выделение типов – на относительной длительности жизни надземных осей или растений в целом. Классы в пределах типов выделяются на основании структуры побегов (лиановидные, ползучие, суккулентные и проч.), на основе специфики питания (сапрофиты и паразиты) или образа жизни (эпифиты). При характеристике собственно жизненной формы растений учитывается характер надземных побегов (удлиненные, укороченные, сильно ветвящиеся и образующие подушки, ползучие и т. п.), тип корневой системы (стержнекорневые, кистекорневые, корнеотпрысковые растения и т. п.), подземные побеги (короткие и длинные корневища, клубни, луковицы, столоны, каудексы и т. п.). Учитывается также общая длительность жизни и способность к повторному цветению (монокарпики и поликарпики) и др.
31. Зоны корня. Первичное строение корня.
Зоны корня
В молодом корне различают 4 зоны: деления, растяжения, всасывания, проведения (рис. 3.3).
К зоне деления относят верхушку конуса нарастания (протяженность менее 1 мм), где происходит активное митотическое деление
Рис. 3.3. Зоны корня (у проростка пшеницы): А - схема строения корня; Б - периферические клетки отдельных зон при большом увеличении: 1 - корневой чехлик; 2 - калиптроген; 3 - зона деления; 4 - зона растяжения; 5 - зона всасывания; 6 - зона проведения; 7 - корневые волоски клеток.
Верхушечная меристема откладывает наружу клетки корневого чехлика, а внутрь - ткани остальной части корня. Эта зона состоит из тонкостенных паренхимных клеток первичной меристемы, которые прикрыты корневым чехликом, выполняющим защитную функцию при продвижении корня между частичками почвы. От соприкосновения с почвой клетки чехлика постоянно разрушаются, образуя слизь, которая предохраняет зону деления при трении о почву и продвижении корня вглубь. У большинства растений корневой чехлик восстанавливается за счет первичной меристемы, а у злаков - за счет особой меристемы калиптрогена.
По теории гистогенов (Ганштейн, 1868), у большинства покрытосеменных растений апикальные меристемы состоят из 3 гистогенных слоев, различающихся направлением деления клеток и имеющих по 1-4 инициальные клетки. Самый наружный слой - дерматоген - формирует протодерму, из которой образуются клетки корневого чехлика и ризодерма - первичная покровно-всасывающая ткань в зоне всасывания. Средний слой - периблема - дает начало всем тканям первичной коры. Третий слой инициалей формирует плером, из которого развиваются ткани центрального осевого цилиндра.
В зоне растяжения клетки меристемы увеличиваются в размерах (вследствие оводнения), вытягиваются в длину, и деление клеток постепенно прекращается. Вследствие вытягивания клеток в продольном направлении происходят рост корня в длину и его продвижение в почве. Зону деления и зону растяжения с учетом сохранения в них меристематической активности можно объединить в одну - зону роста. Ее протяженность составляет несколько миллиметров. В зоне всасывания происходит становление первичной структуры корня.
Протяженность зоны всасывания - от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров; она характеризуется наличием корневых волосков, являющихся выростами клеток ризодермы. При их формировании ядро перемещается в переднюю часть корневого волоска. Последние увеличивают всасывающую поверхность корня и обеспечивают активное всасывание воды и растворов солей, но они недолговечны (живут 10-20 дней). Новые корневые волоски образуются под зоной всасывания, а отмирают - над этой зоной. По мере роста растения зона всасывания постепенно перемещается, и растение имеет возможность поглощать минеральные вещества из разных слоев почвы.
Постепенно зона всасывания переходит в зону проведения (укрепления). Она тянется вплоть до корневой шейки и составляет по протяженности большую часть корня. В этой зоне идет интенсивное ветвление главного корня и появляются боковые корни. У двудольных растений в зоне проведения формируется вторичная структура корня.
Первичное строение корня . Строение корня в зоне всасывания называется первичным, потому что здесь происходит дифференциация тканей из первичной меристемы конуса нарастания. Первичное строение корня в зоне всасывания можно наблюдать у двудольных и однодольных растений, но у однодольных оно сохраняется на протяжении всей жизни растения. На поперечном срезе корня первичного строения выделяют 3 основные части: покровно-всасывающую ткань, первичную кору и центральный осевой цилиндр (рис. 3.4).
Покровно-всасывающая ткань - ризодерма (эпиблема) выполняет как покровную функцию, так и функцию интенсивного всасывания воды и минеральных веществ из почвы. Клетки ризодермы живые, с тонкой целлюлозной стенкой. Из некоторых клеток ризодермы формируются корневые волоски; каждый из них представляет собой длинный вырост одной из клеток ризодермы, ядро же клетки обычно находится в кончике выроста. Корневой волосок содержит тонкий пристенный слой цитоплазмы, более плотный на верхушке волоска, а в центре - крупную вакуоль. Корневые волоски недолговечны и в зоне укрепления отмирают. Физиологически зона всасывания представляет собой очень важную часть корня. Клетки ризодермы поглощают водные растворы всей поверхностью наружных стенок. Развитие корневых волосков во много раз увеличивает поверхность поглощения. Протяженность зоны всасывания - от 1 до 1,5 см.
Со временем эпиблема может слущиваться, и тогда покровную функцию выполняет экзодерма, а после ее разрушения - слой кле- ток мезодермы и иногда мезодермы и перицикла, стенки которых опробковевают и одревесневают. Поэтому диаметр старых корней однодольных растений меньше, чем молодых.
Первичная кора корня развита более мощно, чем центральный осевой цилиндр. Она состоит из 3 слоев: экзодермы, мезодермы (паренхима первичной коры) и эндодермы.Клетки экзодермы многоугольные по форме, плотно сомкнуты и расположены в несколько рядов. Клеточные стенки пропитаны суберином, т.е. опробковевают. Опробковение обеспечивает непроницаемость клеток для оды и газов. В экзодерме, обычно под корневыми волосками, сохраняются клетки с тонкими целлюлозными стенками - пропускные клетки, через которые проходят вода и минеральные вещества, по- глощенные ризодермой. Обычно они располагаются напротив лучей ксилемы радиального пучка.
Под экзодермой находятся живые паренхимные клетки мезодер мы. Это наиболее широкая часть первичной коры. Клетки мезодермы выполняют запасающую функцию, а также функцию проведения воды и растворенных в ней солей от корневых волосков в центральный осевой цилиндр.
Внутренний однорядный слой первичной коры представлен эндодермой. Клетки эндодермы плотно сомкнуты и почти квадратные в поперечном сечении. В зависимости от степени утолщения клеточной стенки различают 2 типа эндодермы - с поясками Каспари (на поперечном срезе они выглядят как пятна Каспари) и с подковообразными утолщениями стенок.
Эндодерма с поясками Каспари - это начальный этап формирования эндодермы, при котором утолщению подвергаются лишь ее радиальные стенки за счет отложения веществ, сходных по химическому составу с суберином и лигнином. У многих двудольных и голосеменных растений процесс дифференциации эндодермы поясками Каспари заканчивается. У эндодермы с подковообразными утолщениями образуется толстая вторичная клеточная стенка, пропитанная суберином, в дальнейшем она одревесневает. Неутолщенной остается только наружная клеточная стенка . Эндодерма с подковообразными утолщениями развивается чаще у однодольных растений Считается, что эндодерма выполняет функцию гидравлического барьера, способствуя продвижению минеральных веществ и воды из первичной коры в центральный осевой цилиндр и препятствуя их выходу обратно.
Центральный осевой цилиндр начинается с клеток перицикла, который обычно в молодых корнях состоит из живых тонкостенных паренхимных клеток, расположенных в один ряд (но может быть и многослойным - например, у грецкого ореха). Клетки перицикла дольше других тканей корня сохраняют свойства меристемы и способность к новообразованиям. Из перицикла образуются боковые корни, поэтому его называют корнеродным слоем. Проводящая система корня представлена одним радиальным сосудисто-волокнистым пучком, в котором группы элементов первичной ксилемы чередуются с участками первичной флоэмы. У однодольных растений количество лучей первичной ксилемы - 6 и более, у двудольных - от 1 до 5. Корни в отличие от стеблей не имеют сердцевины, так как в центре корня располагаются лучи первичной ксилемы.
Таблица 3.1. Формирование тканей корня первичного и вторичного строения
У однодольных и споровых архегониальных растений строение корня не претерпевает значительных изменений в течение всей жизни растения. У голосеменных и двудольных растений на границе зон всасывания и проведения происходит переход от первичного строения корня ко вторичному
32. Строение верхушечных меристем стебля и корня. Понятие о первичной дифференцировке клеток меристемы и дифференцировке клеток.
Вторичное строение корня. Метаморфизированные корни, их строение и функции.
Вторичное строение корня. В корнях голосеменных и двудольных растений камбий возникает из прокамбия (камбиальных дуг) за счет тангентального деления тонкостенных клеток, расположенных с внутренней стороны от флоэмных тяжей. На поперечном срезе клетки камбия представлены вогнутыми внутрь дугами. Клетки камбия образуют к центру вторичную ксилему (древесину), а к периферии - вторичную флоэму (луб). Вторичной ксилемы всегда бывает больше, чем вторичной флоэмы, и она оттесняет камбий наружу.
При этом дуги камбия сначала выпрямляются, а затем принимают выпуклую форму.
Когда дуги камбия достигают перицикла, его клетки тоже начинают делиться и образуют камбий межпучковый, а тот, в свою очередь, - сердцевинные лучи, представленные паренхимными клетка- ми, отходящими от лучей первичной ксилемы. Сердцевинные лучи, образованные межпучковым камбием, - это изначально «первичные лучи».
Таким образом, в результате деятельности камбия в корне между лучами первичной ксилемы формируются открытые коллатеральные сосудисто-волокнистые пучки, число которых равно числу лучей первичной ксилемы. Первичная флоэма при этом оттесняется вторичными тканями к периферии и сплющивается
В перицикле, кроме межпучкового камбия, может закладываться феллоген, дающий началоперидерме - вторичной покровной ткани. При тангентальном делении клеток феллогена наружу отделяются клетки пробки, а внутрь - клетки феллодермы. Непроницаемость клеток пробки, пропитанных суберином, является причиной изоляции первичной коры от центрального осевого цилиндра. Первичная кора при этом постепенно отмирает и сбрасывается. Все ткани, располагающиеся от периферии до камбия, входят в понятие «вторич- ная кора» . В самом центре осевого цилиндра сохраняются лучи первичной ксилемы (от 1 до 5),
между которыми располагаются открытые коллатеральные пучки в количестве, соответствующем лучам первичной ксилемы
Метаморфозы корней.Микориза- это симбиотическое взаимодействие гиф гриба и корневых окончаний растения. Грибы, живущие на корнях растений, используют органические вещества, синтезируемые зеленым растением, и поставляют растению из почвы воду и минеральные вещества. Благодаря сильно разветвленным гифам гриба у растения увеличивается всасывающая поверхность. Но иногда симбиоз может переходить и в паразитизм, например, когда гифы гриба наносят растению вред, угнетая его рост, или когда растение начинает использовать клеточное содержимое гиф гриба, проникших в кóровую паренхиму растения.
Клубеньки.Наличие клубеньков характерно для предствителей семейства Бобовые (люпин, клевер и др.). Клубеньки образуются в результате проникновения через корневые волоски в кору корня бактерий рода Rizobium. Бактерии вызывают усиленное деление паренхимы, которая образует выросты бактероидной ткани на корне - клубеньки. Бактерии фиксируют атмосферный молекулярный азот и переводят его в связанное состояние в виде азотистых соединений, усваиваемых растением. Бактерии, в свою очередь, используют вещества, находящиеся в корнях растения. Такой симбиоз очень важен для почвы и используется в сельском хозяйстве при обогащении почв азотистыми веществами.
Воздушные корни.У ряда тропических травянистых растений, живущих на деревьях, для поднятия вверх, к свету, образуются воздушные корни, которые свободно свисают вниз. Воздушные корни способны усваивать влагу, выпадающую в виде дождя и росы. На поверхности этих корней образуется своеобразная покровная ткань - веламен - в виде многослойной мертвой ткани, клетки которой имеют спиральные или сетчатые утолщения.
Корневые клубни.У многих двудольных и однодольных растений в результате метаморфоза боковых и придаточных корней образуются корнеклубни (чистяк весенний и т.д.). Корневые клубни имеют ограниченный рост и приобретают овальную или веретеновидную форму. Такие клубни выполняют запасающую функцию, а поглощение почвенных растворов за них осуществляют хорошо ветвящиеся всасывающие корни. У некоторых растений (таких, как георгин) корнеклубни выполняют запасающую функцию только в определенной части (базальной, срединной), а остальная часть клубня имеет типичное строение корня. Такие корнеклубни могут выполнять и запасающую, и всасывающую функции.
Корнеплоды.В образовании корнеплода могут участвовать различные части растения: разросшаяся базальная часть главного корня, утолщенный гипокотиль и др. Короткокорнеплодные сорта представителей семейства Капустные (редис, репа) имеют плоский или округлый клубень, большая часть которого представлена разросшимся гипокотилем. Такие корнеплоды имеют вторичное анатомическое строение при диархной (двулучевой) первичной ксилеме и хорошо развитой вторичной, выполняющей запасающую функцию (рис. 9, см. цв. вкл.). Клубень длиннокорнеплодных сортов представителей семейства Сельдерейные (морковь, пастернак, петрушка) состоит из утолщеннойбазальной части главного корня. Эти корнеклубни также имеют диархную первичную ксилему, но запасающую функцию выполняет разросшаяся
studfiles.net
63. Бесполое размножение и его формы.
Бесполое размножениеосуществляется 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:
-простое бинарное деление (прокариоты)
-митотическое бинарное деление (простейшие, одноклеточные водоросли)-
-множественное деление, или шизогонию (малярийный плазмодий, трипаносомы). Во время шизогонии 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. 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-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).
64. Митоз – цитологическая основа бесполого размножения.
Митоз (от греч. mitos - нить) является универсальным механизмом деления клеток. Митоз следует за G2-периодом и завершает клеточный цикл. Он длится 1-3 часа и обеспечивает равномерное распределение генетического материала в дочерние клетки. Митоз включает 4 основные фазы профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Профаза. Эта стадия характеризуется постепенной конденсацией и спирализацией хромосом. Под микроскопом становятся различимы хромосомы в виде нитевидных структур. Видно, что каждая хромосома состоит из двух копий-дочерних хроматид, соединенных центромерой. Другим важным событием профазы является постепенное исчезновение ядрышка, содержимое которого распределяется по ядру. К полюсам клетки расходятся дочерние центриоли, и между ними формируется митотическое веретено. Митотическое веретено-это биполярная структура, которая состоит из микротрубочек.
Метафаза. На этой стадии хромосомы, прикрепленные центромерами к нитям веретена, собираются на экваторе-плоскости, расположенной посередине между полюсами веретена. Образовавшаяся метафазная пластинка представляет собой наиболее характерную особенность метафазы. Хромосомы максимально спирализованы.
Анафаза. На этой стадии каждая центромера делится пополам. Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и две дочерние ценромеры устремляются к противоположным полюсам, увлекая за собой по одной из двух дочерних хромосом.
Телофаза. Два набора дочерних хромосом группируются у противоположных полюсов веретена. Происходит деспирализация хромосом. Вокруг каждого набора хромосом образуется ядерная оболочка, вновь возникает ядрышко.
Цитокинез. Разделение цитоплазмы на две обособляющиеся части. Механическим аппаратом цитокинеза является сократимое кольцо микрофиламентов, которые состоят из актина. Митотическое веретено и сократимое кольцо располагаются перпендикулярно друг другу, и веретено оказывается внутри сократимого кольца. Борозда деления разделяет плоскость митоза и образуется две генетически равноценные клетки. Цитокинез начинается в телофазе.
studfiles.net
26.Репродукция живого. Классификация способов размножения.
Размножение, или репродукция,— одно из основных свойств, характеризующих жизнь. Под размножением понимается способность организмов производить себе подобных. Явление размножения тесно связано с одной из черт, характеризующих жизнь,— дискретностью. Как известно, целостный организм состоит из дискретных единиц — клеток. Жизнь почти всех клеток короче жизни особи, поэтому существование каждой особи поддерживается размножением клеток. Каждый вид организмов также дискретен, т. е. состоит из отдельных особей. Каждая из них смертна. Существование вида поддерживается размножением (репродукцией) особей. Следовательно, размножение — необходимое условие существования вида и преемственности последовательных генераций внутри вида. В основе классификации форм размножения лежит тип деления клеток: митотический (бесполое) и мейотический (половое). Формы размножения можно представить в виде следующей схемы
Бесполое размножение. У одноклеточных эукариот это — деление, в основе которого лежит митоз, у прокариот — разделение нуклеоида, а у многоклеточных организмов — вегетативное (лат. vegetatio — расти) размножение, т. е. частями тела или группой соматических клеток.
Бесполое размножение одноклеточных организмов. У одноклеточных растений и животных различают следующие формы бесполого размножения: деление, эндогония, множественное деление (шизогония) и почкование.
Деление характерно для одноклеточных (амебы, жгутиковые, инфузории). Сначала происходит митоти-ческое деление ядра, а затем в цитоплазме возникает все углубляющаяся перетяжка. При этом дочерние клетки получают равное количество информации. Органоиды обычно распределяются равномерно. В ряде случаев обнаружено, что делению предшествует их удвоение. После деления дочерние особи растут и, достигнув величины материнского организма, переходят к новому делению.
Эндогония — внутреннее почкование. При образовании двух дочерних особей — эндодиогонии — материнская дает лишь двух потомков (так происходит размножение токсоплаз-мы), но может быть множественное внутреннее почкование, что приведет к шизогонии.
Шизогония, или множественное деление,— форма размножения, развившаяся из предыдущей. Она тоже встречается у одноклеточных организмов, например у возбудителя малярии — малярийного плазмодия. При шизогонии происходит многократное деление ядра без цитокинеза, а затем и вся цитоплазма разделяется на частички, обособляющиеся вокруг ядер. Из одной клетки образуется много дочерних. Эта форма размножения обычно чередуется с половой.
Почкование заключается в том, что на материнской клетке первоначально образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро, или нуклеоид. Почка растет, достигает размеров материнской особи и затем отделяется от нее. Эта форма размножения наблюдается у бактерий, дрожжевых грибов, а из одноклеточных животных — у сосущих инфузорий.
Спорообразование встречается у животных, относящихся к типу простейших, классу споровиков. Спора — одна из стадий жизненного цикла, служащая для размножения, она состоит из клетки, покрытой оболочкой, защищающей от неблагоприятных условий внешней среды. Некоторые бактерии после полового процесса способны образовывать споры. Споры бактерий служат не для размножения, а для переживания неблагоприятных условий и по своему биологическому значению отличаются от спор простейших и многоклеточных растений.
Вегетативное размножение многоклеточных ж-ных При вегетативном размножении у многоклеточных животных новый организм образуется из группы клеток, отделяющейся от материнского организма. Вегетативное размножение встречается лишь у наиболее примитивных из многоклеточных животных: губок, некоторых кишечнополостных, плоских и кольчатых червей.
У губок и гидры за счет размножения группы клеток на теле образуются выпячивания (почки). В почку входят клетки экто- и энтодермы. У гидры почка постепенно увеличивается, на ней формируются щупальца, и, наконец, она отделяется от материнской особи. Ресничные и кольчатые черви делятся перетяжками на несколько частей; в каждой из них восстанавливаются недостающие органы. Так может образоваться цепочка особей. У некоторых кишечнополостных встречается размножение стробиляцией, заключающейся в том, что полиплоидный организм довольно интенсивно растет и по достижении известных размеров начинает поперечными перетяжками делиться на дочерние особи. В это время полип напоминает стопку тарелок. Образовавшиеся особи — медузы отрываются и начинают самостоятельную жизнь. У многих видов (например, кишечнополостных) вегетативная форма размножения чередуется с половой.
Особой формой вегетативного размножения следует признать полиэмбрионию, при которой эмбрион делится на несколько частей, каждая из которых развивается в самостоятельный организм. Полиэмбриония распространена у ос (наездники), ведущих паразитический образ жизни в личиночном состоянии, из млекопитающих — у броненосца. К этой категории явлений относится образование однозиготных близнецов у человека и других млекопитающих.
Половое размножение
Половой процесс. Половое размножение отличается наличием полового процесса, который обеспечивает обмен наследственной информацией и создает условия для возникновения наследственной изменчивости. В нем, как правило, участвуют две особи — женская и мужская, которые образуют гаплоидные женские и мужские половые клетки — гаметы. В результате оплодотворения, т. е. слияния женской и мужской гамет, образуется диплоидная зигота с новой комбинацией наследственных признаков, которая и становится родоначальницей нового организма.
Половое размножение по сравнению с бесполым обеспечивает появление наследственно более разнообразного потомства. Формами полового процесса являются конъюгация и копуляция.
Конъюгация — своеобразная форма полового процесса, при которой оплодотворение происходит путем взаимного обмена мигрирующими ядрами, перемещающимися из одной клетки в другую по цитоплазматическому мостику, образуемому двумя особями. При конъюгации обычно не происходит увеличения количества особей, но происходит обмен генетическим материалом между клетками, что обеспечивает перекомбинацию наследственных свойств. Конъюгация типична для ресничных простейших (например, инфузорий), некоторых водорослей (спирогиры).
Копуляция (гаметогамия) — форма полового процесса, при которой две различающиеся по полу клетки — гаметы — сливаются и образуют зиготу. При этом ядра гамет образуют одно ядро зиготы.
Различают следующие основные формы гаметогамии: изогамия, анизогамия и оогамия.
При изогамии образуются подвижные, морфологически одинаковые гаметы, однако физиологически они различаются на «мужскую» и «женскую». Изогамия встречается у многих водорослей.
При анизогамии (гетерогамии) формируются подвижные, различающиеся морфологически и физиологически гаметы. Такой тип полового процесса характерен для многих водорослей.
В случае оогамии гаметы сильно отличаются друг от друга. Женская гамета — крупная неподвижная яйцеклетка, содержащая большой запас питательных веществ. Мужские гаметы — сперматозоиды — мелкие, чаще всего подвижные клетки, которые перемещаются с помощью одного или нескольких жгутиков. У семенных растений мужские гаметы — спермии — не имеют жгутиков и доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки. Оогамия характерна для животных, высших растений и многих грибов.
studfiles.net
Размножение и его формы
Размножение – это всеобщее свойство живых организмов, заключающееся в способности производить подобных себе особей своего вида. Благодаря размножению происходит бесконечная смена поколений каждого вида. В процессе размножения могут возникать уникальные комбинации генетического материала, влекущие за собой появление наследственных изменений в организме. Таким образом, возникает генетическое разнообразие особей в пределах одного вида и закладываются основы изменчивости и дальнейшей эволюции вида.
Размножение – необходимое условие существования жизни на Земле.
Бесполое размножение. Древнейшей формой размножения на нашей планете является бесполое размножение. Оно заключается в делении одноклеточного организма (или одной или нескольких клеток многоклеточного организма) и образовании дочерних особей. Чаще эта форма размножения встречается у прокариот, растений, грибов и простейших, наблюдается она и у некоторых видов животных.
Виды бесполого размножения. Рассмотрим основные виды бесполого размножения.
Размножение делением. У прокариот перед делением единственная кольцевая хромосома удваивается, между двумя дочерними хромосомами возникает перегородка и клетка делится надвое.
Многие одноклеточные водоросли (например, хламидомонада, эвглена зеленая) и простейшие (амеба) делятся митозом, образуя две клетки.
Размножение спорами. Споры – это специализированные гаплоидные клетки грибов и растений (не путать со спорами бактерий), служащие для размножения и расселения. У грибов и низших растений споры образуются путем митоза, у высших растений – в результате мейоза.
У семенных растений споры потеряли функцию расселения, но являются необходимым этапом цикла воспроизведения.
Вегетативное размножение. Представленные выше способы бесполого размножения объединяются тем, что новый организм во всех этих случаях развивается из одной клетки одноклеточного или многоклеточного родителя. Однако очень часто при бесполом размножении многоклеточных организмов потомство развивается из группы родительских клеток. Такой способ бесполого размножения называют вегетативным. Различают несколько видов вегетативного размножения. Первый из них – размножение растений частями вегетативных органов (часть слоевища, черенок стебля, черенок корня) или специальными видоизменениями побегов (корневище, луковица, клубень).
Другой вид вегетативного размножения – фрагментация, – процесс, основанный на регенерации. Так, например, фрагмент тела дождевого червя дает начало целой особи. Однако следует учитывать, что в природных условиях фрагментация встречается редко, в частности у многощетинковых червей, плесневых грибов, некоторых водорослей (спирогира).
Третий вид вегетативного размножения – почкование. В этом случае группа клеток родительской особи начинает согласованно делиться, давая начало дочерней особи, которая некоторое время развивается как часть материнского организма, а затем отделяется от него (пресноводная гидра) или формирует колонии из многих особей (коралловые полипы).
Значение бесполого размножения. Бесполое размножение позволяет быстро увеличивать численность особей данного вида в благоприятных условиях. Но при таком способе размножения все потомки имеют генотип, идентичный родительскому. Следовательно, при бесполом размножении практически не происходит увеличения генетического разнообразия, которое могло бы оказаться очень полезным при необходимости приспособиться к изменившимся условиям обитания. По этой причине подавляющее большинство живых организмов периодически или постоянно размножаются половым путем.
Бесполое размножение. Вегетативное размножение.
Встречается способ бесполого размножения, называемый шизогонией. Шизогония свойственна малярийным плазмодиям, относящимся к простейшим. При этом содержимое материнской клетки многократно делится и образуется множество новых клеток-паразитов.
Особым видом вегетативного размножения организмов является полиэмбриония. В этом случае зародыш (эмбрион) высших животных вскоре после образования делится на несколько фрагментов, каждый из которых независимо развивается в полноценную особь. Такое деление эмбрионов встречается, например, у броненосцев. К полиэмбрионии также относится образование однояйцевых близнецов у человека.
В этом случае зигота, возникшая в результате обычного оплодотворения, дробясь, образует зародыш, который, по пока не вполне понятным причинам, разделяется на несколько частей. Каждая из этих частей проходит путь нормального эмбрионального развития, в результате чего рождаются два и более практически одинаковых младенца, обязательно одного пола. Частота рождаемости однояйцевых близнецов не превышает одного случая на 250 обычных родов. Но иногда разделение формирующегося зародыша бывает неполным. В этом случае возникают организмы, имеющие общие части тела или внутренние органы.
biofile.ru
Формы размножения комнатных растений
Размножение – это присущая всем организмам способность воспроизводить себе подобных, обеспечивающая непрерывность и преемственность жизни.
Размножение семенами – это половое размножение, при котором происходит «перетасовка» генного материала, что имеет большое значение для селекции и позволяет вывести растения с желаемыми признаками.
Растения могут иметь самые разнообразные по форме и размеру семена, что обусловливает многие особенности работы с ними. Не одинаковы и сроки их высевания: для одних видов семена высевают сразу по достижении созревания, другие – весной или осенью. Некоторые требуют особой предварительной обработки – предпосевной подготовки.
Скарификацию (удаление защитной оболочки семян для лучшего их прорастания) можно производить трением (при помощи наждачной бумаги), «хирургическим путем» при помощи скальпеля, семена многих бобовых (например, софоры) обливают кипятком.
Другим приемом предпосевной обработки семян является стратификация, при которой искусственно изменяют условия покоя: семена перемешивают с влажным песком или иным субстратом и выдерживают около месяца при постоянной температуре ненамного выше нуля (около 5 °С).
Семена таких растений высевают весной. Семена большинства видов с крупными семенами высевают осенью, предварительно протравив или обеззаразив любым доступным способом.
Семена тропических растений, как правило, быстро теряют всхожесть, их надо высевать сразу после дозревания. Во всех случаях обеззараживание желательно, так как возбудители болезней и вредители легко могут погубить только что проросшее растение.
Существуют разные приемы обеззараживания семян. Наиболее простой и быстрый – это термическое обеззараживание, при котором семена замачивают в очень теплой воде (около 50 °С) в течение часа. Химическое обеззараживание называется протравливанием. Для него используют различные химические вещества от марганцовокислого калия, сурика, серы до многих специальных протравителей.
Для посева семян используют обыкновенные цветочные горшки, маленькие ящики или плошки. Перед посевом посуду моют, обдают кипятком и дезинфицируют. Чтобы в горшках не задерживалась вода, на водоотводные отверстия выкладывают битые черепки (выпуклостями кверху), на них насыпают песок с кусочками древесного угля. Этот слой служит дренажем при поливе. На дренажный слой насыпают легкую землю – чаще всего используется землесмесь из перегнойной и дерновой земли с добавлением песка. Но требования разных видов к почве неодинаковы: для тропических лучше брать смесь торфяной земли с песком, для некоторых древесных и кустарниковых видов подходящим будет субстрат из опилок и т. д. Перед посевом посуду с землей встряхивают, чтобы земля осела, поверхность ее выравнивают и увлажняют.
Крупные семена раскладывают на поверхности земли, вдавливают в нее дощечкой, после чего присыпают слоем земли, толщина которого должна быть чуть больше толщины семян. Мелкие семена для равномерного высева смешивают с сухим песком или землей. Высевают смесь из пакетика или согнутого листка белой бумаги. Мелкие семена не присыпают землей, а лишь прижимают к ней дощечкой. Неплохо, если сверху прикрыть их мульчей из мелкого песка или опилок. Мульчирование уменьшает пересыхание грунта и предотвращает образование на нем корки. Мелкие семена можно просто закрыть листом бумаги.
Посевы накрывают стеклами или полиэтиленом и помещают в темное место. Затенение надо поддерживать до появления всходов, но и молодые растения нельзя выставлять под открытые солнечные лучи. Исключение – семена кактусов, они могут прорастать и на свету.
Молодые проростки очень нежные, поэтому особо важно соблюдать для них правильный режим поливов (влажность должна поддерживаться равномерной и постоянной) и поливать их осторожно, чтобы струи воды не смывали мелкие семена и не изменяли глубину заделки средних. Для этого можно использовать опрыскиватель. Если семена проращиваются в горшке, удобным способом окажется увлажнение через поддон.
Не менее важно соблюдать и правильный температурный режим. Для субтропических видов достаточно комнатной температуры, для тропических видов она должна быть выше: 25 – 28 °С.
Если всходы взошли густо или расположены слишком близко друг к другу, их надо пикировать.
Размножение спорами характерно для папоротников, хвощей и плаунов.
Высевают их споры в предварительно прокаленную легкую рыхлую влажную торфяную с песком землесмесь на ровную поверхность и прикрывают сверху полиэтиленом или стеклом до появления проростков. Дренаж внизу обязателен. Оптимальная температура – 22 – 25 °С.
Вегетативное размножение – это увеличение числа организмов данного вида при помощи отделения от вегетативного тела жизнеспособных частей с дальнейшей регенерацией частей до целого дочернего организма.
Этот способ дает возможность скорее получить цветущие или сформированные растения, чем при выращивании из семян, а главное – сохранить признаки маточного растения.
Размножение черенками. Черенкованием называется укоренение частей стебля (стеблевые черенки) или листка (листовые черенки). Выращивание растений из черенков является самым распространенным способом размножения комнатных растений.
Только очень немногие виды можно черенковать прямо в грунт, большинство из них требуют большего ухода. Для них часто составляют специальные земельные смеси, но для укоренения удобно использовать хорошо прокаленный песок или субстраты-наполнители (вроде вермикулита), позволяющие проследить за состоянием нижних срезов: они не должны ни подгнивать, ни подсыхать.
Лучший период для черенкования многих декоративных растений – с середины июня до начала июля, когда молодые побеги одревесневают, другие предпочтительней черенковать в феврале – марте, но есть виды, для которых самым благоприятным периодом будет осень, а некоторые кустарниковые и древесные виды и вовсе лучше укоренятся в январе – феврале.
Заготовку зеленых черенков лучше производить с конца весны до середины лета, заготовку одревесневших черенков – в период покоя растений. Хранить черенки можно в холодильнике или на балконе при температуре 2 – 6 °С в полиэтиленовых пакетах, а некоторые даже в стеклянных банках, ~ закрытых плотной тканью. Тем не менее, вероятность: успешного укоренения только что срезанного черенка намного выше: очень сложно стопроцентно уберечь долго хранящийся черенок от увядания.
Средняя длина стеблевого черенка должна составлять 5 – 15 см (на них должно уместиться не меньше 1 – 2 междоузлий), а длина некоторых одревесневших черенков и до 20 – 25 см, на нем должно быть несколько почек (хотя бы 2 – 3). Листовые черенки травянистых декоративных растений могут состоять всего лишь из части листа, а у кустарниковых или древесных видов черенки желательно брать с частью побега.
Отделяют от материнского растения черенки острым ножом или бритвой, но иногда и отрывают. Последний способ не очень желателен, так как может вызвать чрезмерное повреждение растения.
Если растение имеет млечники и срезанный черенок покрывается содержащегося в них сока, его нужно промыть в теплой воде. Существуют и другие способы: удалить сок влажной губкой, оставить черенок в холодном месте на несколько часов или подержать срез несколько секунд над открытым пламенем спички, зажигалки или свечи.
Для укоренения черенков используют плошки или ящики, на дне которых устраивают дренаж из битых черепков, как и для посева семян. На дренажный слой насыпают смесь лиственной и торфяной земли с песком, а на него – слой крупнозернистого песка, в который и будут посажены черенки.
Основой успешного черенкования является соблюдение оптимальных режимов температуры, освещения и влажности.
Влажность субстрата (вода должна быть теплее комнатной) должна составлять около 70 %, влажность воздуха для черенков в оптимальном варианте – около 90 %, но поливом не стоит слишком увлекаться: черенки от избытка влаги могут и загнить. Если вы выращиваете их под пленкой или рамами, обязательно проветривайте время от времени.
Для холодостойких видов достаточно поддерживать постоянную температуру около 18 – 20°С, то есть близкую к комнатной. Для теплолюбивых культур грунт лучше подогреть: некоторые нормально не укореняются, если температура не будет превышать обычную на 3 – 4 °С. Кроме того, за исключением черенков особо светолюбивых видов, их желательно (а некоторые и необходимо) притенять.
Если все сделано правильно, через пару недель появятся корешки. После укоренения черенки рассаживают в небольшие горшки.
Размножение отводками в комнатных условиях применяется относительно: этот способ применим главным образом к кустарниковым и древесным формам. Однако многие ампельные растения можно также успешно размножать отводками, то есть боковыми побегами, которые пригибают и прикапывают землей, а после образования корней отрезают. Чтобы удержать отводок под слоем грунта, его можно пришпилить шпилькой (желательно деревянной).
В отводки превращают побеги с хорошо развитыми листьями длиной около 30 см.
Цитрусовые и некоторые другие растения можно размножать несколько иным способом. На ветви срезают узкое кольцо коры или вырезают в ней, а на оголенное место накладывают или повязку из увлажненного мха, или кулек без дна, или емкость с небольшим количеством грунта так, чтобы они хорошо обхватили окошко или место надреза. Где-то через месяц или больше на обработанном участке стебля начнут образовываться придаточные корни; когда они окрепнут, эту часть растения можно срезать и высадить в горшок. Такой способ называется размножением воздушными отводками.
Делением куста размножают растения, которые образуют много стеблей с отдельными корнями. Таким способом хорошо размножать циперусы, папоротники, спаржу, изолепис и другие. Осуществляется оно следующим образом: материнское растение осторожно вынимают из горшка, освобождают почти полностью от земляного кома и разрезают острым ножом на части. Растения, у которых корни хорошо делятся, можно разделить руками.
После этого места разреза посыпают древесным углем, чтобы раны быстрее «подсыхали», а деленки высаживают в отдельные емкости.
Поливать дочерние растения нужно чаще обычного. Если вид не имеет противопоказаний к опрыскиванию, его обязательно надо проводить.
Похоже делят клубни. Их высаживают в песочный рыхлый грунт и разрезают на части ножом после образования ростков так, чтобы на каждой части остался росток или почка, затем подсушивают (срезы лучше присыпать углем) и высаживают в горшки.
Размножение луковицами в большинстве случаев является естественной формой вегетативного размножения: детки образовываются на материнской луковице самостоятельно, в период пересадки луковичных видов их просто отделяют и помещают в другую емкость, поначалу в песок, затем в соответствующую землесмесь.
Первые пять дней поливать разделенные клубни не нужно, чтобы не загнила поврежденная поверхность, а позже их следует довольно обильно увлажнять.
Многие виды можно размножать прививкой – приживлением части одного растения к другому. Прививка помогает повышать стойкость растений и активизировать их рост.
Самые лучшие результаты достигаются, когда привой и подвой принадлежат к разным видам одного семейства. (привой – растение, часть которого прививается, подвой – то, к которому прививают).
Существует три основных способа прививки: окулировка (приживление почки под кору), прививка черенка и аблактирование – сращивание не отделенных от стебля ветвей.
При окулировке берут почку с так называемым щитком – небольшой частью стебля. На подвое делают Т-образный надрез, отгибают кору в сторону и заводят под нее края щитка, после чего прижимают и обматывают узкой лентой. Почку при приматывании ленты затрагивать нельзя. Для обвязки можно использовать материал, который плотно обхватывает место прививки.
Прижилась ли почка, можно определить через две недели: если она потемнела, а листовой черешок при прикосновении не отпадает, прививка не удалась. Почка должна быть зеленой.
Для окулировки лучшее время – август, потому что почки к тому времени достаточно развиты, а кора легко отделяется от древесины.
Разновидности прививки черенком различаются способом присоединения привоя к подвою. Это можно делать косым срезом, клином, черенком под кору или врасщеп.
Верхушечные побеги для привоев должны иметь 2 – 3 почки. От материнского растения отсекать их можно заблаговременно.
Прививку косым срезом делают в том случае, если привой и подвой имеют приблизительно одинаковый диаметр. Под одинаковым углом делают срезы, после чего соединяют их так, чтобы не оставалось щелей, и приматывают.
При большей разнице в толщине стебля применяют прививку клином. В обрезанном на нужной высоте привое вырезают клинообразное углубление, повторяющее форму среза привоя, и совмещают части.
При прививке врасщеп так же горизонтально обрезанный подвой вертикально разрезают посередине и расщепляют, а в расщеп вставляют косо срезанный привой. Этот вариант часто применяют для кактусов. У кактусов прививают верхушку.
Лучший период для привития черенкового побега – апрель – май.
Если привой и подвой плохо приживляются друг к другу, можно сделать прививку сближением (аблактирование). При этом у близко размещенных растений срезают участки коры с древесиной и приматывают друг к другу срезы. Когда они срастаются, привой обрезают снизу, а подвой – сверху.
Делением корневищ размножают канны, аспидистры и другие корневищные растения. Корневища разрезают на части таким образом, чтобы на каждой был глазок. Все срезы посыпают порошком древесного угля для предупреждения загнивания их после посадки.
У растений, сбрасывающих на зиму листья (канны), корневища лучше сначала прорастить в теплом месте в легкой почве, а когда прорастут глазки, разрезать по количеству проросших глазков и рассадить в горшки.
Корневые отпрыски можно отделять от маточного растения (кордилины) и рассаживать в отдельные горшки. У саксифраги, хлорофитума на стеблях образуются молодые растения с воздушными корнями. После посадки в отдельные горшки они очень быстро укореняются в теплых местах.
www.earthflora.ru
Формы размножения организмов
Как указывалось выше, различают несколько форм размножения организмов, из которых рассмотрим основные: 1) половое размножение, 2) бесполое и 3) вегетативное размножение.
Бесполое и вегетативное размножение. Бесполое размножение широко распространено в природе у животных и растений. Например, деление инфузорий такое же, как и деление других одноклеточных организмов. Среди растений бесполое размножение свойственно споровым: водорослям, грибам, мхам и папоротникам. Во всех случаях бесполого размножения растения оно осуществляется за счет спор. Следовательно, бесполым размножением называют размножение при помощи одной клетки, которая не несет признаков, характерных для половых клеток. При вегетативном размножении от материнского организма отделяется группа соматических клеток, из которых и развивается дочерний организм. Типичным примером может служить размножение пресноводной гидры. На теле ее сбоку появляется небольшое утолщение, которое далее превращается в вырост (почку). Этот вырост состоит из клеток энтодермы и эктодермы. Постепенно вырост удлиняется, на переднем конце образуется рот, вокруг которого появляются щупальцы. Весь процесс заканчивается образованием маленькой дочерней гидры.
Почкование пресноводной гидры
Особенно широко распространено вегетативное размножение у растений. Так, отдельные ветви ивы, укореняясь, развиваются в новое растение. Размножение черенками широко распространено и используется при размножении ряда растений. Другим примером может служить вегетативное размножение земляники. Надземные части стебля, разрастаясь и сильно вытягиваясь, образуют так называемые усы. Попадая в почву, концы усов укореняются, и из них образуется новое растение.
Половое размножение. В отличие от вегетативного размножения, как у растений, так и у животных половое размножение происходит всегда за счет специализированных половых клеток — яйцеклеток и сперматозоидов, образующихся в половых железах. Половые клетки содержат гаплоидное (половинное) число хромосом, а значит, и половинное количество ДНК- В таком гаплоидном наборе из каждой пары хромосом, имевшихся в соматических клетках, присутствует только одна хромосома. Яйцеклетки различных животных обычно крупные, неподвижные. Размеры их сильно варьируют. Например, среди млекопитающих у кролика диаметр яйцеклетки 0,2 мм. Размер яйцеклетки определяется содержанием в цитоплазме запасного питательного вещества — желтка. В крупных яйцеклетках содержится большое количество желтка, чему ярким примером может служить огромная яйцеклетка птицы. Яйцеклетка птицы — это та часть яйца, которую в общежитии обычно называют желтком (диаметр его около 3 см). На одной стороне желтка расположено белое пятнышко, представляющее активную цитоплазму с ядром. Именно из этого небольшого участка и развивается зародыш, а вся остальная масса содержит запасные питательные вещества, обеспечивающие развитие цыпленка в яйце. Такая яйцеклетка окружена оболочками — белком и скорлупой, являющимися дополнительными образованиями. Эти оболочки обеспечивают развитие зародыша в воздушной среде. Более мелки яйцеклетки у рыб и амфибий. Это икринки диаметром в несколько миллиметров. Они содержат в цитоплазме довольно много желтка, но значительно меньше, чем у птиц. Мелкие яйцеклетки содержат очень мало желтка, и он равномерно распределяется по всей яйцеклетке. Собственная оболочка яйцеклетки, образуемая поверхностью цитоплазмы, называется желточной оболочкой. Кроме нее, возникает более или менее развитая белковая оболочка, которая выделяется клетками яйцеводов. Либо в центре яйцеклетки, либо у края располагается одно относительно крупное ядро.
Половое размножение гидры
Сперматозоид всегда во много раз меньше яйцеклетки. Типичную для многих животных форму имеют сперматозоиды млекопитающих, которые состоят из трех отделов: головки, шейки и хвостика. В головке располагается ядро, кроме него, на переднем конце содержится небольшой участок уплотненной цитоплазмы, при помощи которого сперматозоид проникает в яйцеклетку. Шейка — суженная часть позади головки — содержит центриоль и переходит в тонкую удлиненную цитоплазматическую нить — хвостик. Хвостик сходен со жгутиком жгутиконосца или ресничкой инфузории. Благодаря его движению сперматозоиды активно передвигаются.
Развитие половых клеток
Как семенник, в котором образуются сперматозоиды, так и яичник, в котором формируются яйцеклетки, можно представить в виде трубки, внутри которой и протекает весь процесс образования половых клеток. В самом начале трубки находятся первичные половые клетки, которые делятся обычным митозом, благодаря чему количество их все время возрастает. Этот участок половой железы и называется зоной размножения. Переходя в следующую зону, клетки начинают расти, образуя зону роста. Процесс роста более резко выражен во время образования женских половых клеток — овогенеза («овум» — яйцо, «генезис» — развитие, лат.). Менее выражен период роста при образовании мужских половых клеток — сперматогенезе.
Сперматогенез и овогенез
Во время роста, кроме увеличения массы цитоплазмы, происходит также увеличение размеров ядра. Выросшие клетки (при сперматогенезе) называются сперматоцитами 1-го порядка, они вступают в период созревания и переходят в зону созревания.
Во время этого процесса сперматоциты делятся два раза, т. е. из одного сперматоцита образуется четыре клетки. Каждая из них далее превращается в сперматозоид.
При овогенезе период роста обычно длится дольше, чем при сперматогенезе, перешедшая в зону роста клетка называется овоцитом 1-го порядка. За время роста она увеличивается в сотни, а иногда и тысячи раз за счет накопления запасных питательных веществ. Например, из овоцита диаметром 20—30 мкм в результате роста образуется яйцеклетка лягушки диаметром 3—4 мм.
Выросшие овоциты приступают к созреванию, которое состоит из двух делений (так же как при сперматогенезе), но внешне эти деления протекают иначе. При делении овоцит 1-го порядка отделяет маленькую клетку (направительное тельце), и остается крупная клетка. Затем проходит второе деление, при котором выделяется следующее направительное тельце и образуется крупная, уже зрелая яйцеклетка. Пока происходит второе деление, первое направительное тельце успевает разделиться, и всего из овоцита образуются четыре клетки: три мелкие и одна крупная — яйцеклетка, которая сохраняет весь накопленный во время роста желток, необходимый для развития зародыша.
Созревание половых клеток (мейоз). Число хромосом для клеток каждого вида растений или животных постоянно. Это постоянство во всех клетках поддерживается благодаря митозу, которому предшествует удвоение хромосом. Как же поддерживается постоянство числа хромосом при половом размножении, когда новый организм возникает из слияния двух половых клеток? Созревшие половые клетки содержат только половинное (гаплоидное) число хромосом, а соответственно и половинное количество ДНК- В таблице приведено два примера, иллюстрирующих соотношение числа хромосом и количества ДНК в соматических и половых клетках кошки и кролика.
Вид животного |
Количество хромосом |
Количество ДНК. 10-12 г. |
||
|
в соматических клетках (диплоидное) |
в половых клетках (гаплоидное) |
в диплоидном ядре соматических клеток |
в гаплоидном ядре половых клеток |
|
|
Кошка |
38 |
19 |
6,4 - 6,8 |
3,6 |
|
Кролик |
44 |
22 |
6,75 |
3,2 |
Уменьшение числа хромосом вдвое происходит в процессе созревания половых клеток. Внешне процесс созревания состоит из двух последующих делений: первого и второго. При этом из одного сперматоцита образуются четыре клетки и каждая из них превращается далее в сперматозоид. В овогенезе из овоцита образуется только одна яйцеклетка и три направительных тельца, т. е. тоже четыре клетки. Уменьшение числа хромосом происходит в процессе мейоза и определяется тем, что из каждой пары гомологичных хромосом остается в зрелой половой клетке только одна. Подготовка к мейозу, особенно при образовании яйцеклеток, начинается задолго до того, как наступит первое деление созревания. Начинается мейоз с синтеза ДНК и соответствующего удвоения количества хромосом, которое протекает так же, как и при митозе. Далее хромосомы в профазе мейоза укорачиваются, становятся хорошо различимыми, каждая из них оказывается удвоенной, но они не расходятся, оставаясь соединенными, и ведут себя как единое целое.
Вслед за удвоением хромосом происходит их конъюгация, которая состоит в том, что парные гомологичные и уже удвоившиеся хромосомы тесно сближаются и временно соединяются. Конъюгация происходит по всей длине хромосом — от одного ее конца до другого. При этом они скручиваются, и создается впечатление, что количество хромосом уменьшилось вдвое. Важно подчеркнуть, что временное объединение в пары (конъюгация) хромосом происходит всегда только между гомологичными (парными) хромосомами. После конъюгации хромосомы расходятся, но местами они соединяются настолько плотно, что при расхождении происходят разрывы в поперечном направлении и взаимный обмен участками. Этот процесс имеет огромное значение для понимания некоторых закономерностей наследования признаков.
После окончания конъюгации хромосомы расходятся и наступает метафаза первого деления созревания, внешне сходная с метафазой митоза, но расхождение хромосом происходит иначе, чем при митозе. Во время анафазы мейоза к противоположным полюсам расходятся гомологичные, уже удвоившиеся хромосомы. Таким образом, из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна. Если учесть, что каждая пара гомологичных хромосом (на схеме одинаковой величины) состоит из одной отцовской, а другой материнской, которые обозначены на схеме различными цветами, то станет ясно, что после деления в сперматоцит попадает либо отцовская, либо материнская хромосома.
Вслед за первым наступает второе деление созревания. Теперь уже делению не предшествует синтез ДНК. Все хромосомы двойные, они располагаются в метафазе, как и при митозе, а в анафазе расходятся к противоположным полюсам, и в обеих дочерних клетках (сперматидах) оказывается одинаковый набор хромосом. Следовательно, перед началом мейоза происходит только одно удвоение хромосом, за которым следует два деления созревания, в результате чего количество хромосом уменьшается вдвое. Однако главное отличие мейоза от митоза состоит не только в этом. Удвоившиеся хромосомы конъюгируют и обмениваются отдельными участками. При митозе же хромосомы удваиваются и равномерно распределяются между дочерними клетками. При редукционном делении хромосомы из каждой гомологичной пары попадают в различные дочерние клетки.
biofile.ru
