Биология_лекции. Тема Сущность и субстрат жизни. Свойства живого. Уровни организации живой материи. Типы клеточной организации

• Название: Тема Сущность и субстрат жизни. Свойства живого. Уровни организации живой материи. Типы клеточной организации
• Анкор: Биология_лекции.docx
• Дата: 27.01.2018
• Размер: 5.67 Mb.
• Имя файла: Биология_лекции.docx
• Тип: Документы; #14937
• страница: 6 из 9

Тема 3. ОРГАНИЗМЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
План

• 
  Половое и бесполое размножение.
  
• 
  Чередование поколений.
  
• 
  Индивидуальное развитие организма: эмбриональное, постэмбриональное развитие
  
• 
  Наследственность
  

РАЗМНОЖЕНИЕ
Размножение — это свойство организмов производить потомство или способность организмов к самовоспроизведению.
Различают два основных способа размножения:

• 
  бесполое
  
• 
  половое
  

а – бесполое размножение (одна особь производит двух или большее число потомков); б – половое размножение (две гаметы от двух родительских особей, соединяясь, дают начало новому организму)



Полове размножение, или амфимиксис (от греч. amphi — с обеих сторон, mixis — смешение).- участвует два родителя, каждый из которых имеет собственную репродуктивную систему и продуцирует гаметы.

Следовательно, при половом размножении имеет место смешение наследственных факторов.

Бесполое размножение, или апомиксис (от греч. аро — без, mixis — смешение), - процесс, в котором участвует лишь один родитель (клетка или многоклеточный организм).

Встречается у вирусов, бактерий, водорослей, грибов, сосудистых растений, простейших, губок, кишечнополостных, мшанок и оболочников.
Наиболее простая форма характерна для вирусов. Их репродуктивный процесс связан с молекулами нуклеиновых кислот, со способностью этих молекул к самоудвоению и основан на специфичности относительно слабых водородных связей между нуклеотидами.
Половое размножение

встречается у:

• 
  одноклеточных
  
• 
  многоклеточных (растений и животных).
  

Формы полового процесса:

• 
  Конъюгация
  
• 
  копуляция
  
• 
  образованием гамет
  

Конъюгация у бактерий - способ переноса генетического материала от одной бактериальной клетки к другой

Электронномикроскопическое изображение конъюгации у кишечной палочки; удлинённая клетка — донор, круглая — реципиент.

конъюгация у инфузорий, - слияния не гамет, а генеративных ядер из различных клеток. В течение жизненного цикла у большинства одноклеточных чередуются бесполое и половое размножение.
Копуляция - у одноклеточных животных (паразитические споровики)

заключается в слиянии двух особей, которые являются гаметами, в одну (споровая форма), из которой затем развивается новый организм.
У многоклеточных организмов половое размножение связано с образованием гамет, оплодотворением и образованием зигот

Гаметогенез - процесс образования (роста и дифференциации) мужских и женских половых клеток Гаметогенез основан на мейозе Сперматогонии - диплоидные соматические клетки из которых образуются сперматозоидыОвогонии - соматические клетки, из которых образуются яйцеклетки вследствие неравномерного мейоза лишь из одной клетки получается жизнеспособная яйцеклетка. Три другие мельче, превращаются в редукционные тельца и вскоре погибают.

Схема гаметогенеза а – сперматогенез; б – овогенез

Биологический смысл образования только одной яйцеклетки и гибели трех полноценных (с генетической точки зрения) направительных телец обусловлен необходимостью сохранения в одной клетке всех запасных питательных веществ, которые понадобятся для развития будущего зародыша.
Схема, иллюстрируюшая механизм сохранения диплоидного набора хромосом при половом размножении



Таблица Деление клеток (исходная клетка 2n 4с (n - хромосомы, с - хроматиды)

Тип деления	Фазы	Набор хромосом в результате деления (n - хромосомы, с - хроматиды)	Число и качество клеток, образующихся в результате деления	Клетки, где происходит деление	Распространение среди организмов
Митоз (непрямое деление)	Интерфаза Профаза Метафаза Анафаза Телофаза	2п 2с (диплоидный), хромосомы однохроматидные	Две диплоидные	Соматические (клетки тела)	Все животные и растительные организмы, кроме бактерий и сине-зеленых (прокариот)
Мейоз: мейоз I (редукционное деление) мейоз II (митотическое деление)	Интерфаза Профаза I Метафаза I Анафаза I Телофаза I Метафаза II Анафаза II Телофаза II	In 2с (гаплоидный), хромосомы двухроматидные 1n 1с (гаплоидный), хромосомы однохроматидные	Две гаплоидные Две гаплоидные Всего: четыре гаплоидные клетки	Половые клетки животных: при овогенезе образуются четыре клетки: одна яйцеклетка и три направительных тельца (отмирающие); при сперматогенезе все клетки образуют сперматозоиды. Спорообразующие клетки растений: у семенных растений из четырех крупных спор три отмирают, одна остается; мелкие споры все остаются	Все животные и растения, кроме прокариот

Чередование поколений
Закономерная смена в жизненном цикле организмов генераций, различающихся способом размножения. В этом случае одно или несколько бесполых поколений организмов сменяется поколением организмов, размножающихся половым путем.

Характерно для организмов, размножающихся как половым, так и бесполым путем.

Различают чередование поколений:

• 
  первичное
  
• 
  вторичное
  

Первичное чередование поколений заключается в регулярном чередовании полового и бесполого поколений
Встречается:

- простейших

- водорослей

- высших растений.

Жизненный цикл фораминифер
Цикл развития фораминиферы Myxotheca arenilega (пo Грелю): 1 - одноядерный гамонт, 2 - гамонт после образования ядер гамет, 3 - копуляция гамет, 4 - зигота, 5 - молодой агамонт, 6 - растущий агамонт, 7 - мейоз (момент редукции); 8 - образование агамет, 9 - молодая агамета (гамонт)	Жизненный цикл фораминифер распадается на два основных этапа: шизогонию, или агамогонию - бесполое воспроизведение со стадией образования мерозоитов (эмбрионов) и заканчивающееся образованием гаплоидного поколения - мегасферических гамонтов; и гамогонию - половое воспроизведение, в конечном итоге которого восстанавливается диплоидное состояние - образуются микросферические шизонты; этот второй этап сопровождается образованием многочисленных половых элементов - гамет и попарным слиянием этих последних.

Малярийный плазмодий (Plasmodium)

При укусе комар вводит в ранку слюну, в которой содержатся спорозоиты (клетки, получающиеся в результате образования спорогонии в течение жизненного цикла. Содержимое зиготы, образующейся при слиянии половых клеток, подвергается повторному делению, в результате которого образуется несколько спорозоитов). С током крови они попадают в печень и внедряются в клетки эпителия, где размножаются путем шизогонии (тип размножения простейших класса споровиков, характеризующийся многократным делением ядра и последующим распадением клетки на множество дочерних клеток (мерозоитов) Следующее поколение клеток (мерозоиты) внедряются в эритроциты. В эритроците вначале одноядерный, затем многоядерный шизонт питается гемоглобином. После деления паразита эритроциты лопаются, а продукты обмена веществ попадают в кровь и вызывают лихорадочное состояние. Размножение паразитов при отсутствии лечения неизбежно заканчивается смертью. Больные малярией являются источником заражения комаров. Часть мерозоитов в эритроцитах превращается в гаметоциты (гамонты, стадии подготовки к половому процессу). В кишечнике комара, напившегося крови больного, микрогаметоциты дают начало микрогаметам (мужским половым клеткам), а макрогаметоциты - женским макрогаметам. Гаметы копулируют, подвижная зигота внедряется в стенку и выходит на внешнюю поверхность кишечника комара, где образует цисту. Деление паразита под защитой оболочки название спорогонии, а мелкие дочерние клетки соответственно называют спорозоитами. Из лопнувшей цисты масса спорозоитов поступает в слюнные железы и накапливается, ожидая следующего кровососания. Виды малярийных плазмодиев различаются сроками развития в эритроцитах, а поскольку размножение паразитов происходит синхронно, малярия сопровождается четко выраженными приступами; соответственно различают трехдневную (Plasmodium vivax), четырехдневную лихорадки (P. malariae) и наиболее тяжелую (смертельную) форму, с нерегулярными приступами - тропическую малярию (P. falciparum)

У растений половое поколение представлено гаметофитом, бесполое — спорофитом.

Чередование поколений у высших споровых растений Механизм первичного чередования заключается в том, что на растениях спорофитного поколения развиваются споры, которые на основе мейоза дают гаплоидные мужские и женские гаметофиты. На последних развиваются спермии и яйцеклетки. Оплодотворение яйцеклетки дает начало диплоидному спорофиту. Таким образом, клетки гаметофита содержат гаплоидный набор хромосом, а спорофита — диплоидный набор, т. е. у растений чередование поколений связано со сменой гаплоидного и диплоидного состояний.

Схема изменений соотношения гаметофита (n) и спорофита (2n) в эволюции растений. 1 - водоросли 2 - мхи 3 - папоротники 4 - голосеменные 5 - покрытосеменные (цветковые) В ходе эволюции развитию подвергался спорофит, тогда как для гаметофитов характерна редукция. Примеры: Мхи - преобладающим является гаметофит (гаплоидное поколение), на котором живет спорофит. Папоротникообразные - преобладающим является спорофит (диплоидное поколение) в виде хорошо развитого растения со стеблями и корнями, а гаметофит представлен слоем клеток, которые образуют пластину, прикрепляющуюся к почве с помощью ризоидов. Голосеменные - гаметофит уменьшается до небольших количеств клеток Покрытосеменные - мужской гематофит представлен лишь двумя клетками, женский — семью, тогда как спорофитом у голосеменных и покрытосеменных является само растение.

Проросшие споры (стадия протонемы)

Сорус папоротника

Жизненный цикл папоротника

	Папоротник: 1 — внешний вид папоротника (бесполое поколение) ; 2 — долька листа с нижней стороны (видны сорусы, одетые покрывалом);3 —разрез соруса (с — спорангии, п —покрывало); 4 —отдельный спорангий, из которого высыпаются споры.
Спорангии с сорусами

Гаметофиты (заростки) с прорастающими на них ювенильными спорофитами

Женские шишки Мужские шишки

Схема строения репродуктивных органов хвойных на примере сосны (Pinus): А - строение и расположение мужских шишек: 1 - часть побега с мужскими шишками в пазухах кроющих чешуй; 2 - мужская шишка (микростробилы); 3 - микроспорофилл со спорангием (внутри тетрады микроспор); 4 - микроспора; к.ч - кроющая чешуя; в.л - нижний вегетативный лист; мс - микроспоро.филл; сп - спорангий; Б - строение и расположение женских шишек (констробилов): 1 - часть побега с женскими шишками; 2 - женская шишка; 3 - комплекс кроющей и семенной чешуи - шишечный комплекс разных сроков развития: а - с тетрадой мегаспор; б - с женским гаметофитом (эндоспермом); в - с зародышем.

	Строение семяпочки цветкового растения

Чередование поколений:

• 
  изоморфное - сходство по морфологии и продолжительности жизни между спорофитом и гаметофитом
  
• 
  гетероморфное - различия по этим признакам
  

Изоморфная смена поколений (ульва)	Гетероморфная смена поколений плаун)

Вторичное чередование поколений

широко встречается у животных.

Отмечается в формах гетерогонии и метагенеза.
Гетерогониязаключается в первичном чередовании полового процесса и партеногенеза.

Партеногенез - форма полового (но однополое размножение) размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки, яйца) развиваются без оплодотворения.
Партеногенез:

• 
  зачаточный, или рудиментарный (не идёт далее начальных стадий зародышевого развития)
  
• 
  полный естественный партеногенез (завершается развитием половозрелых особей). Встречается во всех типах беспозвоночных и у всех позвоночных, кроме млекопитающих (партеногенетические зародыши погибают на ранних стадиях эмбриогенеза)
  

Пример:у трематод половое размножение регулярно сменяется партеногенезом. У ряда организмов гетерогония зависит от сезона (коловратки, дафнии и тли осенью размножаются путем зигогенеза (путем оплодотворения яйцеклеток и образования зигот), а летом — партеногенеза.

Метагенез заключается в чередовании полового размножения и вегетативного (бесполового).
Например, гидры размножаются обычно почкованием, но при понижении температуры образуют половые клетки. У кишечнополостных на некоторых стадиях развития происходит переход от полового размножения к вегетативному. У некоторых морских кишечнополостных полипоидное поколение правильно чередуется с медузоидным. Для полипоидного поколения характерно размножение так называемой стробиляцией (поперечными перетяжками), для медузоидного — половым путем (оплодотворение яиц, образование личинок и развитие полипов).

Вопросы для самоконтроля?

Назовите основные способы размножения

Перечислите формы полового процесса, объясните, в чем их суть?

В чем особенности полового процесса у одноклеточных и многоклеточных организмов?

Что такое чередование поколений?

В каких группах организмов встречается чередование поколений и в чем особенности?