Классификация процессов деления клеток. Размножение

Сперматогенез у растений происходит в антеридиях и не сопровождается мейозом. Овогенез у высших растений происходит в архегониях (кроме покрытосеменных растений).

 

 

2.4. Размножение организмов, его биологическая роль.

Размножение – это способность  всех организмов воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность  и приемлемость жизни.

Известны различные формы  размножения, но все они могут  быть объединены в два типа: половое  и бесполое.

 

Бесполое размножение

При бесполом размножении  новый организм может возникнуть из одной клетки или из нескольких неполовых (соматических) клеток материнской  особи. В бесполом размножении участвует  только одна родительская особь. Поскольку  клетки, дающие начало дочерним организмам, возникают в результате митоза, то все потомки окажутся сходными по наследственным признакам с материнской особью.

Многие простейшие (амебы, эвглена зеленая и др.), одноклеточные  водоросли (хламидомонада) размножаются путем митотического деления  клетки. Другим одноклеточным — некоторым низшим грибам, водорослям (хлорелла), животным, например возбудителю малярии — малярийному плазмодию, свойственно спорообразование.

Как у одноклеточных, так  и у многоклеточных организмов способом бесполого размножения служит также почкование.

У растений широко распространено вегетативное размножение, т.е. частями тела — черенками, усами, клубнями.

 

Половое размножение

Размножение, при котором  организм возникает при участии  половых клеток – гамет, называется половым размножением.

Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информации из двух разных источников — родителей.

В половых железах развиваются  половые клетки: мужские — сперматозоиды, женские — яйцеклетки. В первом случае их развитие называют сперматогенезом, во втором — овогенезом (от лат. ово — яйцо). Процесс слияния женской половой клетки с мужской половой клеткой называется оплодотворением.

Женские половые клетки в  процессе созревания покрываются оболочками и готовы к оплодотворению непосредственно  после завершения мейоза. Во многих случаях, например у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, за счет деятельности клеток, окружающих яйцеклетку, вокруг нее возникает ряд дополнительных оболочек. Их функция заключается  в защите яйцеклетки и развивающегося зародыша от внешних неблагоприятных воздействий.

Сперматозоиды могут иметь  различные размеры и форму. Функция сперматозоидов состоит в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. Сформированный сперматозоид содержит митохондрии, аппарат Гольджи, выделяющий ферменты, растворяющие мембрану яйца при оплодотворении, т. е. при слиянии сперматозоида и яйцеклетки. Возникающая при этом диплоидная клетка носит название зиготы.

Биологическая роль полового размножения состоит в том, что  у потомков значительно обновляется  наследственный материал, у них появляется большая возможность приспособиться к среде обитания, чем у организмов, возникших при бесполом размножении, когда потомки практически не отличаются от родителей по своим  наследственным признакам. Появление  новых комбинаций генов обеспечивает более успешное и быстрое приспособление вида к меняющимся условиям обитания.

 

 

2.5. Развитие организмов.

Индивидуальным развитием, или онтогенезом, называют весь период жизни особи — с момента  слияния сперматозоида с яйцом  и образования зиготы до гибели организма. Онтогенез делится на два периода: 1) эмбриональный — от образования  зиготы до рождения или выхода из яйцевых  оболочек; 2) постэмбриональный —  от выхода из яйцевых оболочек или  рождения до смерти организма.

 

Эмбриональный период развития

У большинства многоклеточных животных, независимо от сложности  их организации, стадии эмбрионального развития, которые проходит зародыш, едины. В эмбриональном периоде  выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез.

Дробление. Развитие организма начинается со стадии одной клетки. Оплодотворенное яйцо — это клетка и одновременно уже организм на самой ранней стадии его развития. В результате многократных делений одноклеточный организм превращается в многоклеточный. Возникшее при оплодотворении путем слияния сперматозоида и яйцеклетки диплоидное ядро через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делится и цитоплазма. Образующиеся клетки с каждым делением уменьшаются в размерах, поэтому процесс деления носит название дробления. В период дробления накапливается клеточный материал для дальнейшего развития. Завершается дробление образованием многоклеточного зародыша — бластулы. Бластула имеет полость, наполненную жидкостью, так называемую первичную полость тела.

Общий объем клеток на стадии бластулы не превышает объема зиготы. Другими словами, митотическое деление зиготы не сопровождается ростом образовавшихся дочерних клеток до объема материнской, и размеры их в результате ряда последовательных делений прогрессивно уменьшаются. Эта особенность митотического деления клеток в ходе дробления наблюдается при развитии оплодотворенных яиц у всех животных.

Гаструляция. Зародыш на этой стадии состоит из отчетливо различимых пластов клеток — так называемых зародышевых листков: наружного, или эктодермы (от греч. эктос — находящийся снаружи), и внутреннего, или энтодермы (от греч. энтос — находящийся внутри). Совокупность процессов, приводящих к образованию гаструлы, называют гаструляцией.

У многоклеточных животных, кроме кишечнополостных, параллельно  с гаструляцией или, как у ланцетника, вслед за ней возникает и третий зародышевый листок — мезодерма (от греч. мезос — находящийся посередине), которая представляет собой совокупность клеточных элементов, расположенных между экто- и энтодермой в первичной полости тела — бластоцеле. С появлением мезодермы зародыш становится трехслойным.

Таким образом, сущность процесса гаструляции заключается в перемещении клеточных масс. Клетки зародыша практически делятся и не растут. Однако на этой стадии начинается использование генетической информации клеток зародыша, появляются первые признаки дифференцировки.

Дифференцировка, или дифференцирование, — это процесс ее возникновения и нарастания структурных и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша. С морфологической точки зрения дифференцирование выражается в том, что образуются несколько сотен типов клеток специфического строения, отличающихся друг от друга. Из неспециализированных клеток бластулы постепенно возникают клетки эпителия кожи, эпителия кишечника, легких, появляются нервные, мышечные клетки и т.д. С биохимической точки зрения специализация клеток заключается в способности синтезировать определенные белки, свойственные только данному типу клеток. Лимфоциты синтезируют защитные белки — антитела, мышечные клетки — сократительный белок миозин. Каждый тип клеток образует «свои», свойственные только ему белки. Биохимическая специализация клеток обеспечивается избирательной — дифференциальной активностью генов, т. е. в клетках разных зародышевых листков — зачатков определенных органов и систем — начинают функционировать разные группы генов.

У разных видов животных одни и те же зародышевые листки дают начало одним и тем же органам  и тканям. Это значит, что они  гомологичны. Так, из клеток наружного зародышевого листка — эктодермы — у членистоногих, хордовых, в том числе у рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих, формируются кожные покровы и их производные, а также нервная система и органы чувств. Гомология зародышевых листков подавляющего большинства животных — одно из доказательств единства животного мира.

Органогенез. После завершения гаструляции у зародыша образуется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка. У ланцетника осевые органы формируются следующим образом: эктодерма на спинной стороне зародыша прогибается по средней линии, превращаясь в желобок, а эктодерма, расположенная справа и слева от него, начинает нарастать на его края. Желобок — зачаток нервной системы — погружается под эктодерму, и края его смыкаются. Образуется нервная трубка. Вся остальная эктодерма — зачаток кожного эпителия.

Спинная часть энтодермы, располагающаяся непосредственно  под нервным зачатком, обособляется от остальной энтодермы и сворачивается  в плотный тяж — хорду. Из оставшейся части энтодермы развиваются  мезодерма и эпителий кишечника. Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению  многочисленных производных зародышевых  листков — органов и тканей. В процессе специализации клеток, входящих в состав зародышевых листков, из эктодермы образуются нервная  система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов; из энтодермы — эпителий кишки, пищеварительные железы —  печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких; из мезодермы —  мышечная ткань, соединительная ткань, в том числе рыхлая соединительная ткань, хрящевая и костная ткани, кровь и лимфа, а также кровеносная  система, почки, половые железы.

 

Постэмбриональный период развития

В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается  эмбриональный и начинается постэмбриональный  период развития. Постэмбриональное  развитие может быть прямым или сопровождается превращением (метаморфозом).

При прямом развитии (у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих) из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но с уже заложенными  всеми основными органами, свойственными  взрослому животному. Постэмбриональное  развитие в этом случае сводится в  основном к росту и половому созреванию.

При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, во взрослом состоянии отсутствующими. Личинка  питается, растет, и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными  взрослым особям. Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным.

Таким образом, метаморфоз связан с переменой образа жизни или  среды обитания. Значение метаморфоза  заключается, во-первых, в том, что  свободноживущие личинки прикрепленных  или паразитических животных способствуют расселению вида. Кроме того, личиночные формы некоторых животных живут  в иных условиях и имеют другие источники питания, чем взрослые особи: это снижает интенсивность  конкуренции за пищу и в целом  остроту борьбы за существование  внутри вида.

Постэмбриональный период развития имеет разную продолжительность. Например, поденки в личиночном состоянии  живут 2-3 года, а в половозрелом —  от 2-3 часов до 2-3 суток в зависимости  от видовой принадлежности. В большинстве  же случаев постэмбриональный период более продолжителен. У человека он включает стадию полового созревания, стадию зрелости и стадию старости.

У млекопитающих и человека наблюдается известная зависимость  продолжительности жизни от длительности полового созревания и беременности. Обычно продолжительность жизни  превышает 
дорепродуктивный период онтогенеза в 5-8 раз.

Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. Различают рост неопределенный, продолжающийся в течение  всей жизни, и определенный, ограниченный каким-то сроком. Неопределенный рост наблюдается у древесных форм растений, некоторых моллюсков, из позвоночных  — у рыб, крыс.

У многих животных рост прекращается вскоре после достижения половой  зрелости. У человека рост заканчивается  к 20-25 годам.

 

 

 

 

3. Заключение

Подводя итог своей работе, хочу отметить, что способность к размножению, или самовоспроизведению, – одна из важнейших характеристик органической природы. Размножение – свойство, присущее всем без исключения живым организмам, от бактерий до млекопитающих.

Существование любого вида животных и растений, бактерий и  грибов, преемственность между родительскими  особями и их потомством поддерживаются только благодаря размножению. Формы размножения организмов очень разнообразны и сложны.

Тесно связано с самовоспроизведением и другое свойство живых организмов – развитие. Оно также присуще  всему живому на Земле: и мельчайшим одноклеточным организмам, и многоклеточным растениям и животным.

Индивидуальное развитие (онтогенез) любого организма начинается с одной клетки. Эти клетки подвергаются делению, что для одноклеточных  организмов равнозначно размножению, а для многоклеточных – формированию нового организма. Поэтому процессы деления клеток имеют большое  значение в жизни любых организмов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Список литературы:

1. Тупикин, Е.И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности: Учеб. пособие для нач. проф. образования. – 2-е изд., стеретип. – М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000. – 384 с.
2. Боген Г. Современная биология. - М.: Мир, 1970.
3. Мамонтов С.Г. Биология. Общие закономерности. – М.: Дрофа, 2002.
4. От животных к человеку. – М.: Наука, 1971.
5. prirodakem.narod.ru/Biblioteka/posobie/BIOKMEJ.html.
6. academic.ru.