10 класс. Биология. Формы размножения организмов. Бесполое размножение

Комментарии преподавателя

 Процесс размножения

Спо­соб­ность к раз­мно­же­нию яв­ля­ет­ся одним из свойств живых си­стем. Бла­го­да­ря раз­мно­же­нию про­ис­хо­дит пе­ре­да­ча ге­не­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла ро­ди­те­лей сле­ду­ю­ще­му по­ко­ле­нию, что обес­пе­чи­ва­ет вос­про­из­ве­де­ние при­зна­ков не толь­ко дан­но­го вида, но и кон­крет­ных ро­ди­тель­ских осо­бей.

Для по­пу­ля­ции и био­ло­ги­че­ско­го вида смысл раз­мно­же­ния со­сто­ит в за­ме­ще­нии осо­бей, ко­то­рые гиб­нут. Это обес­пе­чи­ва­ет непре­рыв­ное су­ще­ство­ва­ние вида. При под­хо­дя­щих усло­ви­ях раз­мно­же­ние поз­во­ля­ет уве­ли­чить общую чис­лен­ность осо­бей дан­но­го вида.

Кло­наль­ное мик­ро­раз­мно­же­ние

До­сти­же­ния в об­ла­сти био­тех­но­ло­гии рас­те­ний при­ве­ли к воз­ник­но­ве­нию но­во­го ме­то­да ве­ге­та­тив­но­го раз­мно­же­ния, а имен­но кло­наль­но­го мик­ро­раз­мно­же­ния.

Кло­наль­ное мик­ро­раз­мно­же­ние – по­лу­че­ние непо­ло­вым путем (in vitro) рас­те­ний, ге­не­ти­че­ски иден­тич­ных ма­те­рин­ско­му эк­зем­пля­ру.

Слово in vitro («в стек­ле») озна­ча­ет вы­ра­щи­ва­ние в чаш­ках Петри, кол­бах, про­бир­ках рас­ти­тель­ных кле­ток, мик­роб­ных кле­ток, а также жи­вот­ных кле­ток, то есть куль­ти­ви­ро­ва­ние в ис­кус­ствен­но со­здан­ных че­ло­ве­ком усло­ви­ях.

В ос­но­ве этого ме­то­да лежит уни­каль­ная спо­соб­ность рас­ти­тель­ных кле­ток к то­ти­по­тент­но­сти. То­ти­по­тент­ность – спо­соб­ность клет­ки путем де­ле­ния дать на­ча­ло лю­бо­му кле­точ­но­му типу ор­га­низ­ма.

Если вы возь­ме­те любую часть рас­те­ний, будь-то сте­бель или ко­рень, и по­ме­сти­те эту часть в усло­вия in vitro на опре­де­лен­ную пи­та­тель­ную среду, то из этого ли­сточ­ка может вы­рас­ти новое рас­те­ние. Од­на­ко если вы возь­ме­те кожу че­ло­ве­ка либо часть тела че­ло­ве­ка и по­ме­сти­те их в спе­ци­аль­ные усло­вия, то не по­лу­чи­те че­ло­веч­ка. Кло­ни­ро­ва­ние жи­вот­ных и че­ло­ве­ка – про­цесс много более слож­ный.

Сле­до­ва­тель­но, у рас­те­ний из диф­фе­рен­ци­ру­е­мых кле­ток можно по­лу­чить ма­лень­кие рас­те­ния, а из че­ло­ве­че­ских кле­ток но­во­го че­ло­ве­ка по­лу­чить невоз­мож­но. Ис­клю­че­ни­ем яв­ля­ет­ся рас­смот­рен­ная выше по­ли­эм­бри­о­ния.

Ос­нов­ным пре­иму­ще­ством кло­наль­но­го мик­ро­раз­мно­же­ния яв­ля­ет­ся очень вы­со­кий ко­эф­фи­ци­ент раз­мно­же­ния. При ве­ге­та­тив­ном раз­мно­же­нии от од­но­го рас­те­ния можно по­лу­чить от 10 до 100 рас­те­ний в год, а с по­мо­щью кло­наль­но­го мик­ро­раз­мно­же­ния от од­но­го ис­ход­но­го рас­те­ния можно по­лу­чить от пяти тысяч до од­но­го мил­ли­о­на рас­те­ний в год. При этом эти рас­те­ния будут вы­ра­щи­вать­ся на тер­ри­то­рии ла­бо­ра­то­рии (Рис. 13).

Рис. 1. Мик­ро­кло­наль­ное раз­мно­же­ние. Клет­ки рас­те­ния по­ме­ща­ют в про­бир­ку, а затем вы­ра­щи­ва­ют в спе­ци­аль­ных усло­ви­ях.

Кло­наль­ное мик­ро­раз­мно­же­ние осо­бен­но вы­год­но при раз­мно­же­нии элит­ных сор­тов, ко­то­рые на­счи­ты­ва­ют всего несколь­ко эк­зем­пля­ров в мире. Се­год­ня в таких стра­нах, как Дания, Бель­гия, Гол­лан­дия, а также в Аме­ри­ке и Поль­ше есть фирмы, спе­ци­а­ли­зи­ру­ю­щи­е­ся на мик­ро­кло­наль­ном раз­мно­же­нии.

Ак­ти­но­ми­це­ты

Ак­ти­но­ми­це­та­ми на­зы­ва­ют вет­вя­щи­е­ся бак­те­рии, лу­чи­стые гриб­ки, со­че­та­ю­щие при­зна­ки бак­те­рий и гри­бов. Как бак­те­рии они про­ка­ри­о­ты, а как грибы имеют вет­вя­щи­е­ся нити, на­по­ми­на­ю­щие ми­це­лий (рис. 14).

Рис. 2. Нити ак­ти­но­ми­це­тов

Эти нити могут до­сти­гать в длину несколь­ко мил­ли­мет­ров, в диа­мет­ре они тоже до­воль­но тон­кие (0,5–1,5 мкм). Такое ветв­ле­ние ха­рак­тер­но для пред­ста­ви­те­лей цар­ства гри­бов. Но ак­ти­но­ми­це­ты раз­мно­жа­ют­ся спо­ра­ми, ко­то­рые ха­рак­тер­ны для гри­бов (рис. 15). Но клет­ку они имеют про­ка­ри­о­ти­че­скую, по­это­му к гри­бам их никак нель­зя от­не­сти.

Рис. 3. Споры ак­ти­но­ми­це­тов

Ак­ти­но­ми­це­ты ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны в почве, где они раз­ла­га­ют ор­га­ни­че­ские ве­ще­ства, в том числе и труд­но­раз­ла­га­е­мые (хитин, лиг­нин, цел­лю­ло­за). Кроме этого, боль­шин­ство из ак­ти­но­ми­це­тов про­ду­ци­ру­ют ан­ти­био­ти­ки, ко­то­рые ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в ме­ди­цине.

Неко­то­рые спо­со­бы ве­ге­та­тив­но­го раз­мно­же­ния

Спо­со­бы ве­ге­та­тив­но­го раз­мно­же­ния мно­го­чис­лен­ны и раз­но­об­раз­ны. Неко­то­рые рас­те­ния раз­мно­жа­ют­ся с по­мо­щью усов или сто­ло­нов (тон­ких сте­ля­щих­ся по земле по­бе­гов).

Ус несет плен­ча­тые ли­стья с па­зуш­ны­ми поч­ка­ми, ко­то­рые дают на­ча­ло при­да­точ­ным кор­ням и новым рас­те­ни­ям. После уко­ре­не­ния новых рас­те­ний преж­ние усы раз­ру­ша­ют­ся (рис 16).

Рис. 4. Зем­ля­ни­ка раз­мно­жа­ет­ся при по­мо­щи ви­до­из­ме­нен­ных стеб­лей – усов

В роли уса может вы­сту­пать глав­ный сте­бель, ус также может расти из ниж­них, па­зуш­ных почек на глав­ном стеб­ле. У зем­ля­ни­ки, на­при­мер, плен­ча­тые ли­стья и па­зуш­ные почки есть у каж­до­го узла.

 Бесполое размножение

Су­ще­ству­ют два ос­нов­ных типа раз­мно­же­ния: бес­по­лое и по­ло­вое. Бес­по­лое раз­мно­же­ние про­ис­хо­дит без фор­ми­ро­ва­ния по­ло­вых кле­ток – гамет. В нем участ­ву­ет один ор­га­низм. При бес­по­лом раз­мно­же­нии об­ра­зу­ют­ся иден­тич­ные по­том­ки, при этом един­ствен­ным ис­точ­ни­ком ге­не­ти­че­ской из­мен­чи­во­сти могут быть слу­чай­ные му­та­ции.

С дру­гой сто­ро­ны, бес­по­лое раз­мно­же­ние поз­во­ля­ет быст­ро уве­ли­чить чис­лен­ность вида. Иден­тич­ные потом­ства, про­ис­хо­дя­щие от одной потом­ствен­ной клет­ки, на­зы­ва­ют кло­на­ми. Члены клона могут быть ге­не­ти­че­ски раз­лич­ны­ми толь­ко в слу­чае воз­ник­но­ве­ния слу­чай­ных му­та­ций. Раз­ли­ча­ют несколь­ко типов бес­по­ло­го раз­мно­же­ния. Во-пер­вых, это раз­мно­же­ние про­стым де­ле­ни­ем (рис. 1).

Рис. 5. Пря­мое де­ле­ние клет­ки про­ка­ри­от: І – клет­ка, го­то­ва к де­ле­нию; ІІ – ре­пли­ка­ция ДНК; ІІІ – об­ра­зо­ва­ние до­чер­них кле­ток.  1 – кле­точ­ная стен­ка, 2 – плаз­ма­ти­че­ская мем­бра­на, 3 – нук­лео­ид (коль­це­вая мо­ле­ку­ла ДНК, в ко­то­рой хра­нит­ся на­след­ствен­ная ин­фор­ма­ция про­ка­ри­от), 4 – ци­то­плаз­ма

У про­ка­ри­от един­ствен­ная коль­це­вая хро­мо­со­ма перед де­ле­ни­ем удва­и­ва­ет­ся. Между до­чер­ни­ми клет­ка­ми об­ра­зу­ет­ся либо пе­ре­го­род­ка, либо пе­ре­тяж­ка, и клет­ка де­лит­ся на две части.

Мно­гие од­но­кле­точ­ные во­до­рос­ли, такие как хла­ми­до­мо­на­да или же эв­гле­на зе­ле­ная, раз­мно­жа­ют­ся с по­мо­щью ми­то­за. С по­мо­щью ми­то­за могут раз­мно­жать­ся и про­стей­шие. При этом об­ра­зу­ют­ся две до­чер­ние клет­ки.

 Множественное деление

Мно­же­ствен­ное де­ле­ние, во время ко­то­ро­го за по­втор­ны­ми де­ле­ни­я­ми ядра про­ис­хо­дит и де­ле­ние самой клет­ки на мно­же­ство до­чер­них кле­ток, на­блю­да­ет­ся у про­стей­ших, у спо­ро­ви­ков.

Рас­смот­рим ши­зо­го­нию на при­ме­ре кок­ци­дии (рис. 2).

Рис. 6. Рост ши­зон­та и ши­зо­го­ния кок­ци­дий: 1 – мо­ло­дой ши­зонт, ядро еще не при­сту­пи­ло к де­ле­нию; 2–4 – уве­ли­че­ние числа ядер путем де­ле­ния и рост ши­зон­та; 5 – рас­пад ши­зон­та на ме­ро­зо­и­ты

У ма­ля­рий­но­го плаз­мо­дия также ста­дия, на ко­то­рой про­ис­хо­дит мно­же­ствен­ное де­ле­ние, на­зы­ва­ет­ся ши­зон­том, а сам про­цесс – ши­зо­го­ни­ей (рис. 3).

Рис. 7. Жиз­нен­ный цикл ма­ля­рий­но­го плаз­мо­дия. Ши­зо­го­ния про­ис­хо­дит на ста­дии 3 (бес­по­лое раз­мно­же­ние в клет­ках пе­че­ни)

У плаз­мо­дия ши­зо­го­ния непо­сред­ствен­но сле­ду­ет за за­ра­же­ни­ем хо­зя­и­на, когда па­ра­зит по­ра­жа­ет пе­чень. При этом сразу об­ра­зу­ет­ся около ты­ся­чи до­чер­них кле­ток, каж­дая из ко­то­рых спо­соб­на про­ник­нуть в эрит­ро­ци­ты.

Такая вы­со­кая пло­до­ви­тость ком­пен­си­ру­ет боль­шие по­те­ри и труд­но­сти, свя­зан­ные со слож­ным жиз­нен­ным цик­лом.

 Размножение спорами

Сле­ду­ю­щий тип бес­по­ло­го раз­мно­же­ния – раз­мно­же­ние спо­ра­ми. Споры – спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ные га­п­ло­ид­ные клет­ки у гри­бов и рас­те­ний, слу­жа­щие для раз­мно­же­ния и рас­се­ле­ния. Нель­зя пу­тать споры бак­те­рий и споры гри­бов и рас­те­ний, по­сколь­ку у бак­те­рий они слу­жат для за­щи­ты при небла­го­при­ят­ных усло­ви­ях.

У гри­бов и низ­ших рас­те­ний споры об­ра­зу­ют­ся в ре­зуль­та­те ми­то­за, у выс­ших рас­те­ний – в про­цес­се мей­о­за. У се­мен­ных рас­те­ний споры по­те­ря­ли свою функ­цию рас­се­ле­ния и яв­ля­ют­ся одним из эта­пов цикла вос­про­из­ве­де­ния.

 Почкование

Сле­ду­ю­щий тип бес­по­ло­го раз­мно­же­ния – поч­ко­ва­ние. В этом слу­чае новая особь об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те вы­ро­ста или почки на теле ро­ди­тель­ской особе, затем она от­де­ля­ет­ся и на­чи­на­ет са­мо­сто­я­тель­ную жизнь. Поч­ко­ва­ние на­блю­да­ет­ся в раз­ных груп­пах живых ор­га­низ­мов.

    

Рис. 8. При­ме­ры раз­мно­же­ния поч­ко­ва­ни­ем. Слева на­пра­во: у жи­вот­ных (гидра прес­но­вод­ная), гри­бов (дрож­жи) и рас­те­ний (ка­лан­хоэ).

Поч­ко­ва­ние встре­ча­ет­ся у жи­вот­ных, на­при­мер у ки­шеч­но­по­лост­ных (гидра), у од­но­кле­точ­ных гри­бов, у дрож­жей, бак­те­рий (рис. 4). Необыч­ная форма поч­ко­ва­ния встре­ча­ет­ся у ка­лан­хоэ (брио­фил­лю­ма), ко­то­рое часто вы­ра­щи­ва­ют в ка­че­стве ком­нат­но­го рас­те­ния. По краям его ли­стьев из почек об­ра­зу­ют­ся ми­ни­а­тюр­ные рас­те­ния с ко­реш­ка­ми, ко­то­рые затем от­па­да­ют и пре­вра­ща­ют­ся в ма­лень­кие са­мо­сто­я­тель­ные рас­те­ния.

 Фрагментация

Сле­ду­ю­щий тип бес­по­ло­го раз­мно­же­ния – это фраг­мен­та­ция. Фраг­мен­та­ци­ей на­зы­ва­ют раз­де­ле­ние особи на две или несколь­ко ча­стей, каж­дая из ко­то­рых дает на­ча­ло но­во­му ор­га­низ­му. Этот про­цесс ос­но­ван на ре­ге­не­ра­ции.

Что такое ре­ге­не­ра­ция? Это спо­соб­ность ор­га­низ­ма вос­ста­нав­ли­вать утра­чен­ные части. Так, на­при­мер, фраг­мент тела дож­де­во­го червя дает на­ча­ло новой особе (рис. 5).

 

Рис. 9. Фраг­мен­та­ция у коль­ча­тых чер­вей

Од­на­ко сле­ду­ет учи­ты­вать, что в при­род­ных усло­ви­ях фраг­мен­та­ция встре­ча­ет­ся редко. В част­но­сти, у мно­го­ще­тин­ко­вых чер­вей, плес­не­вых гри­бов и неко­то­рых во­до­рос­лей, на­при­мер у спи­ро­ги­ры.

 Вегетативное размножение

Ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние ши­ро­ко пред­став­ле­но у рас­те­ний. Это спо­соб раз­мно­же­ния спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ны­ми ор­га­на­ми или от­дель­ны­ми ча­стя­ми тела (рис. 6).

  

Рис. 10. Ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние рас­те­ний

Суть его со­сто­ит в том, что от ма­те­рин­ско­го эк­зем­пля­ра, от­де­ля­ет­ся боль­шая хо­ро­шо сфор­ми­ро­ван­ная часть, ко­то­рая впо­след­ствии дает на­ча­ло но­во­му ор­га­низ­му, или же об­ра­зу­ют­ся струк­ту­ры, спе­ци­аль­но пред­на­зна­чен­ные для ве­ге­та­тив­но­го раз­мно­же­ния: лу­ко­ви­цы, клуб­не­лу­ко­ви­цы, кор­не­ви­ща (рис. 7).

Рис. 11. Ор­га­ны ве­ге­та­тив­но­го раз­мно­же­ния рас­те­ний

Прин­ци­пи­аль­но ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние ничем не от­ли­ча­ет­ся от фраг­мен­та­ции или поч­ко­ва­ния, но этот тер­мин тра­ди­ци­он­но при­ме­ним имен­но к рас­те­ни­ям и лишь ино­гда к жи­вот­ным, в от­ли­чие от фраг­мен­та­ции или поч­ко­ва­ния.

Рис. 12. Ве­ге­та­тив­ные ор­га­ны рас­те­ний

Да­вай­те при­ве­дем кон­крет­ные при­ме­ры ве­ге­та­тив­но­го раз­мно­же­ния. Во-пер­вых, это раз­мно­же­ние рас­те­ний ча­стя­ми ве­ге­та­тив­ных ор­га­нов: часть сло­е­ви­ща, че­ре­нок стеб­ля, че­ре­нок корня, или спе­ци­аль­ны­ми ви­до­из­ме­не­ни­я­ми по­бе­гов (Рис. 9).

Рис. 13. Ви­до­из­ме­не­ния по­бе­гов рас­те­ний, участ­ву­ю­щие в ве­ге­та­тив­ном раз­мно­же­нии

 Полиэмбриония

Осо­бым видом бес­по­ло­го раз­мно­же­ния яв­ля­ет­ся по­ли­эм­бри­о­ния. В этом слу­чае из одной ди­пло­ид­ной зи­го­ты об­ра­зу­ют­ся несколь­ко за­ро­ды­шей, каж­дый из ко­то­рых пре­вра­ща­ет­ся в пол­но­цен­ную особь. Это про­ис­хо­дит тогда, когда бла­сто­ме­ры, ко­то­рые об­ра­зу­ют­ся при де­ле­нии зи­го­ты, рас­хо­дят­ся и каж­дый из них раз­ви­ва­ет­ся, как са­мо­сто­я­тель­ная зи­го­та. Этот про­цесс обу­слов­лен ге­не­ти­че­ски.

 

Рис. 14. Но­во­рож­ден­ные бро­не­нос­цы. Бла­го­да­ря по­ли­эм­бри­о­нии, ха­рак­тер­ной для бро­не­нос­цев, они ге­не­ти­че­ски иден­тич­ны.

Эти по­том­ки ге­не­ти­че­ски иден­тич­ны и все­гда од­но­го пола. Такой вид бес­по­ло­го раз­мно­же­ния встре­ча­ет­ся у бро­не­нос­цев (рис. 10).

К по­ли­эм­бри­о­нии также от­но­сит­ся об­ра­зо­ва­ние од­но­яй­це­вых близ­не­цов у че­ло­ве­ка (рис. 11).

Рис. 15. Од­но­яй­це­вые близ­не­цы. По­яви­лись на свет в ре­зуль­та­те рас­хож­де­ния и са­мо­сто­я­тель­но­го раз­ви­тия двух бла­сто­ме­ров.

В этом слу­чае при опло­до­тво­ре­нии также об­ра­зу­ет­ся ди­пло­ид­ная зи­го­та, ко­то­рая, дро­бясь, дает на­ча­ло за­ро­ды­шу, а он на ран­ней ста­дии, по не со­всем по­нят­ным при­чи­нам, рас­па­да­ет­ся на несколь­ко фраг­мен­тов или ча­стей. Каж­дая из этих ча­стей про­хо­дит путь нор­маль­но­го эм­бри­о­наль­но­го раз­ви­тия, в ре­зуль­та­те чего рож­да­ют­ся два или более ге­не­ти­че­ски иден­тич­ных мла­ден­ца. Так как пол у че­ло­ве­ка опре­де­ля­ет­ся на­ли­чи­ем по­ло­вых хро­мо­сом, то од­но­яй­це­вые близ­не­цы все­гда од­но­го пола.

Рис. 16. На­ру­ше­ние внут­ри­утроб­но­го раз­ви­тия од­но­яй­це­вых близ­не­цов – «си­ам­ские близ­не­цы»

Ино­гда раз­де­ле­ние фор­ми­ру­ю­ще­го за­ро­ды­ша бы­ва­ет непол­ным. В этом слу­чае по­яв­ля­ют­ся ор­га­низ­мы, ко­то­рые имеют общие ор­га­ны или части тела. Таких близ­не­цов на­зы­ва­ют си­ам­ски­ми близ­не­ца­ми (рис. 12).

По­вто­рим все спо­со­бы бес­по­ло­го раз­мно­же­ния: де­ле­ние, спо­ро­об­ра­зо­ва­ние, поч­ко­ва­ние, фраг­мен­та­ция, ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние, по­ли­эм­бри­о­ния.

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/undefined/formy-razmnozheniya-organizmov-bespoloe-razmnozhenie?seconds=0&chapter_id=836

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=FGJO48g-LVo

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=xZnj3TtswYg

источник презентации - http://prezentacii.com/biologiya/470-bespoloe-razmnozhenie.html

Файлы