Какво предимство имат репродуктивните организми? Полово размножаване и неговото биологично значение. Поведения, свързани със сексуалното размножаване

25.06.2019 -

Основният процес е естественият подбор. Той решава кои адаптации за дадено местообитание са благоприятни и кои не са толкова желателни. Ако адаптацията е благоприятна, тогава организмите, които имат , кодираща тази черта, ще живеят достатъчно дълго, за да се възпроизвеждат и да предадат своите гени на следващото поколение.

За да работи естественият подбор върху популацията, трябва да има разнообразие. За да се получи разнообразие в индивидите, са необходими различни генетики и изражения. Всичко това зависи от метода на възпроизвеждане на даден вид.

Безполово размножаване

Безполовото размножаване е производството на потомство от един родител, което не е придружено от чифтосване или смесване на гени. Безполовото размножаване води до клониране на родителя, което означава, че потомството има идентична ДНК на своя прародител. По правило липсва видово разнообразие от поколение на поколение.

Един от начините да се постигне известно видово разнообразие е чрез мутации на ниво ДНК. Ако възникне грешка в процеса или копирането на ДНК, тогава тази грешка ще бъде предадена на потомството, като вероятно ще промени техните черти. Въпреки това, някои мутации не променят фенотипа, така че не всички промени в безполовото размножаване водят до вариации в потомството.

Полово размножаване

Сексуалното размножаване възниква, когато женска репродуктивна клетка (яйцеклетка) се комбинира с мъжка клетка (сперма). Потомството е генетична комбинация от майка и баща, като половината от неговите хромозоми идват от единия родител, а другата половина от другия. Това гарантира, че потомството е генетично различно от своите родители и дори братя и сестри.

Мутации могат да възникнат и при полово размножаващи се видове, за да се увеличи допълнително разнообразието на потомството. Процесът, който създава (половите клетки), използвани за възпроизвеждане, също помага за увеличаване на разнообразието. Той гарантира, че получените гамети са генетично различни. Независимото набиране по време на мейозата и произволното оплождане също влияе върху смесването на гените и позволява на потомството да се адаптира по-добре към околната среда.

Размножаване и еволюция

Като правило се смята, че сексуалното размножаване допринася повече за еволюцията, отколкото безполовото възпроизвеждане, тъй като има много по-голям

Възпроизвеждане- най-важното свойство на всички живи същества. Вид, който се размножава само безполово, може да процъфтява доста дълго време, ако живее в родн постоянни условия. Ако настъпят промени в местообитанието му, които причиняват смъртта на отделни индивиди, много вероятно е всички индивиди да умрат, защото са много сходни генетично.

При сексуалномайчините и бащините организми произвеждат специализирани зародишни клетки -. Женските неподвижни гамети се наричат яйцеклетки, мъжките неподвижни гамети се наричат сперма, а подвижните гамети се наричат сперма. Тези зародишни клетки се сливат, образувайки зигота, т.е. настъпва оплождане. Половите клетки, като правило, имат половин набор от хромозоми (), така че когато се слеят, се възстановява двоен (диплоиден) набор и от зиготата се развива нов индивид. При половото размножаване потомството се образува от сливането на хаплоидни ядра. Хаплоидните ядра се образуват в резултат на мейотичното делене.

Мейозата води до намаляване генетичен материалсе удвоява, поради което количеството генетичен материал в индивидите от даден вид остава постоянно през редица поколения. По време на мейозата се случват няколко неща важни процеси: произволна дивергенция на хромозомите (независима дисекция), обмен на материал между хомоложни хромозоми (кросингоувър). В резултат на тези процеси възникват нови комбинации от гени. Тъй като ядрото на зиготата след оплождането съдържа генетичния материал на двамата родители, това увеличава генетичното разнообразие в рамките на вида. Ако същността и биологично значениеДокато сексуалният процес е еднакъв за всички организми, неговите форми са много разнообразни и зависят от нивото на развитие, местообитанието, начина на живот и някои други характеристики.

Полово размножаванеВсички растителни групи го имат. Мъховете растат в копки. Мъжките и женските растения са едно до друго. Дъждовната вода помага на сперматозоидите да стигнат до върховете на женските растения, където те се сливат с яйца, образувайки зигота, от която се развива кутия със спори, разположена на дълга дръжка. В зародишните клетки зародишните клетки се развиват върху зародиш, образуван в резултат на поникване на спори. От долната страна на проталуса женски органи- архегонии, мъжки - антеридии. Във влажна среда половите клетки се сливат, от зиготата възниква ембрион, от който израства млад. При цъфтящите растения най-сложното полово размножаване е двойното оплождане. Прашец (мъжки репродуктивни клетки) каца върху стигмата (женски репродуктивен орган) и покълва. Спермата се движи по поленовата тръба към. Сперматозоидите проникват в ембрионалния сак. Единият се слива с яйцеклетката и поражда ембрион, вторият сперматозоид се слива с централната клетка и поражда ендосперма - източник на хранителни вещества.

Полово размножаванеима много големи предимства в сравнение с безполовия. Същността на половото размножаване е обединяването на потомството в наследствения материал генетична информацияот два различни източника – родители. Оплождането при животните може да бъде външно и вътрешно. Сливането произвежда зигота с двоен набор от хромозоми.

В ядрото на зиготата всички хромозоми се сдвояват: във всяка двойка една от хромозомите е бащина, другата е майчина. Дъщерният организъм, който се развива от такава зигота, е еднакво оборудван с наследствена информация от двамата родители.

Биологично значение на половото размножаванее, че възникващите организми могат да се комбинират полезни знацибаща и майка. Такива организми са по-жизнеспособни. Сексуалното размножаване играе важна роляв еволюцията на организмите.

Въпрос 1. Какви са предимствата на сексуалното размножаване пред безполовото размножаване?
Безполовото размножаване включва само един родител, който се дели, пъпки или произвежда спори. При безполовото размножаване организмът възниква от соматични клеткии източникът на променливост може да бъде случайни мутации.
При половото размножаване се появяват индивиди от ново поколение с участието на два организма: майчина и бащина. Нов организъмвъзниква от специализирани зародишни клетки или индивиди, изпълняващи тези функции.
Предимството на сексуалното размножаване (еволюционно то се появява по-късно от безполовото) е рекомбинацията на наследствените характеристики на двамата родители, което е източник на променливост. Потомството е по-жизнеспособно и адаптирано към условията на живот. Еволюцията се случва по-бързо.

Въпрос 2. Обяснете биологичното значение на наличието на половин набор от хромозоми в спермата и яйцето.
По време на половото размножаване майчините и бащините организми произвеждат специализирани полеви клетки - гамети. Женските неподвижни гамети се наричат яйцеклетки, мъжките неподвижни гамети се наричат сперма, а подвижните гамети се наричат сперма. Тези зародишни клетки се сливат, за да образуват зигота, което означава, че настъпва оплождане. Половите клетки, като правило, имат половин набор от хромозоми (хаплоидни), така че когато се слеят, се възстановява двоен (диплоиден) набор и от зиготата се развива нов индивид.
По този начин сексуалното размножаване има много големи еволюционни предимства в сравнение с безполовото размножаване. Това се дължи на факта, че генотипът на потомството възниква от комбинация от гени, принадлежащи на двамата родители. В резултат на това се увеличава способността на организмите да се адаптират към условията заобикаляща среда. Половият процес се състои в сливането на две клетки - гамети. Образуването на гамети се предшества от специална форма на делене - мейоза, което води до намаляване наполовина на броя на хромозомите.

Въпрос 3. Къде се случва оплождането? Какво се образува в резултат на този процес?
Процесът на оплождане при животните, сливането на яйцеклетка и сперма, може да се извърши по два начина: външно или вътрешно. Външното оплождане е примитивен и доста ненадежден метод, който се среща при повечето водни животни (риби, земноводни и други). Животните с вътрешно оплождане (обикновено сухоземни) имат допълнителни репродуктивни органи за прехвърляне на сперматозоиди от тялото на мъжкото в тялото на женската, където се извършва оплождането.
Обикновено се произвеждат огромен брой сперматозоиди, но само един сперматозоид опложда яйцеклетката. Веднага щом първият сперматозоид проникне през мембраната на яйцеклетката, веднага се образува мембрана за оплождане, която предотвратява навлизането на други в яйцеклетката. Тогава двете ядра се придвижват едно към друго и се сливат. Това създава зигота, която има двоен набор от хромозоми. При хората сливането на яйцеклетката и спермата става във фалопиевата тръба.

Въпрос 4. Защо ембрионът може да остане в матката, а неоплодената яйцеклетка не може?
Неоплоденото яйце, за разлика от ембриона, няма власинки, които му позволяват да остане в матката.

Тема: „РАЗМНОЖАВАНЕ И РАЗВИТИЕ НА ОРГАНИЗМИТЕ
Методи за размножаване на организмите"

Семинар 2 часа

Общинска образователна институция гимназия № 10 на Мурманск
Учител: Подмятникова Л.С. , учител по биология, победител в конкурса за най-добри учители на Руската федерация (NPPO)

11 клас

Цели:

Студентите трябва да научат концепциите за „асексуално размножаване, сексуално размножаване, вегетативно размножаване, спорулация, фрагментация, пъпкуване, гамети, хермафродизъм, конюгация, партеногенеза, яйчници, тестиси, яйцеклетка, сперматозоиди, гаметогенеза, оогенеза, сперматогенеза, водещи тела, репродуктивна зона, зона на растеж, зона на съзряване, оплождане, зигота, двойно оплождане, микроспори, мегаспори, поленово зърно, зародишна торбичка”, познават същността на процесите на гаметогенезата, оплождането, предимствата и недостатъците на безполовия и половия начин на размножаване.

Учениците трябва да могат самостоятелно да работят с учебния материал, да сравняват биологични процеси, да дават аргументиран отговор, да правят изводи и да прилагат знанията в нестандартна ситуация.

Допринасят за формирането на научен мироглед и комуникативни умения у учениците.
Възпроизвеждането си е възпроизвеждане
себеподобни чрез собствените си различни.

Прогрес на урока.

I. АКТУАЛИЗИРАНЕ НА ЗНАНИЯТА, ВЪВЕДЕНИЕ В ТЕМАТА.
В последния урок изучавахме подробно различни начиниклетъчно делене, което е в основата на размножаването и развитието не само на едноклетъчни, но и на многоклетъчни организми.
-Каква е основната разлика между митозата и мейозата?
- Какво е биологичното значение на митозата? мейоза?
Способността за възпроизвеждане е една от най-важните характеристикижив. По време на процеса на възпроизвеждане генетичният материал се прехвърля от родителите към потомството. Значението на размножаването за вида като цяло се състои в непрекъснатото попълване на броя на индивидите от даден вид, които умират поради различни причини. В допълнение, възпроизводството позволява при благоприятни условия да се увеличи броят на индивидите.
Процесът на размножаване е един от най-разнообразните в природата. В някои случаи размножаването става непрекъснато през целия живот на организма, в други - само веднъж. Понякога възпроизвеждането започва, след като индивидът спре да расте, а понякога е възможно по време на процеса на растеж. Методите за размножаване могат да бъдат разделени на две групи: асексуални и сексуални (слайд 3). . Въпреки че сексуалното размножаване с право се счита за по-прогресивен метод, много организми в жизнен цикълзапазили способността си да се възпроизвеждат безполов начин(слайд 4).
- Защо сексуалното размножаване не е изместило напълно безполовото?

II. УЧЕНЕ НА НОВ МАТЕРИАЛ
Нека се запознаем с характеристиките и формите на безполовото размножаване
1. Безполово размножаване на организмите – устен отговор, преговор
Така че безполовото размножаване е широко разпространено в природата. Характерни са следните характеристики (слайд 5). :

само един индивид участва в размножаването;
извършва се без участието на зародишни клетки;
Размножаването се основава на митоза и мейоза (образуване на спори в растенията);
потомството е идентично и е точно генетично копие на майката.

Формите на безполово размножаване са разнообразни (слайд 6).

А). Бинарното делене е делене, при което се образуват две равни дъщерни клетки (амеба) - (слайд 7).

B) Множествено делене или шизогония. Майчината клетка се разпада на голям бройгоре-долу същото дъщерни клетки(малариен плазмодий).

Б) Спорообразуване. Размножаване чрез спори - специализирани клетки на гъби и растения. Ако спорите имат флагелум и са подвижни, тогава те се наричат зооспори (Chlamydomonas) (слайд 8).

Г) Пъпкуване. На майчиния индивид се образува израстък - пъпка, от която се развива нов индивид (дрожди, хидра) (слайд 9).

Г) Фрагментацията е разделянето на индивида на две или повече части, всяка от които се развива в нов индивид. В растенията (спирогира) и животните ( анелиди). Фрагментацията се основава на свойството регенерация.

Д) Размножаване чрез части от вегетативни органи. Характерен за много групи растения. По време на вегетативното размножаване нов индивид се развива или от част от майката, или от специални структури (луковица, грудка и др.), специално предназначени за вегетативно размножаване.

Ж) Полиембриония. Размножаване по време на ембрионалното развитие, при което от една зигота се развиват няколко ембриона - близнаци (еднояйчни близнаци при човека). Потомството винаги е от един и същи пол (слайд 10).

З) Клониране. Изкуствен начинбезполово размножаване. Не се среща в естествени условия. Клонът е генетично идентично потомство, получено от един индивид в резултат на един или друг метод на безполово размножаване (слайд 11).
Упражнение 1.Може ли потомството, създадено чрез безполово размножаване, да има характеристики, които да ги отличават от тези на майчиния организъм?
Проверка на напредъка.
Нека идентифицираме предимствата и недостатъците на безполовото размножаване (слайд 12)

1. Полово размножаване. Начини на половото размножаване – устен отговор, преговор
Характеристики на сексуалното размножаване (слайд 13):
Участват 2 родители
Образуват се гамети – полови клетки
Настъпва оплождане
Процесът на мейоза се основава на
Потомците са генетично хетерогенни.

2. Структурата на гаметите. Гаметогенеза – устен отговор, дискусия(слайд 14)
Задача 2.Помислете за фиг. 1. и попълнете таблицата „Образуване на зародишни клетки“

Фиг. 1. Схема на образуване на зародишни клетки

Образуване на зародишни клетки

Какви са основните прилики и основните разлики в тези процеси?
Проверка на напредъка (слайд 15).

Допълнения.

Размерът на яйцата варира в широки граници - от няколко десетки микрометра до няколко сантиметра (човешкото яйце е около 100 микрона, щраусово яйце, което има дължина с черупка около 155 мм, също е яйце).
По време на оогенезата яйцето натрупва всички необходими вещества за начални етапиразвитие на ембриона. Методите за получаване на тези вещества са различни: при нисшите животни - чрез фагоцитоза на съседни клетки от яйцеклетката, при висшите животни - от фоликуларни клетки чрез цитоплазмени мостове (насекоми) или празнини (гръбначни). В този случай жълтъкът често се синтезира в органи, далеч от яйцето, например в чернодробни клетки. Жълтъкът обикновено е концентриран на вегетативния полюс, а ядрото на анималния полюс. В допълнение към жълтъка, яйцето натрупва някои органели - рибозоми (до 10 13). Настъпва амплификация на r-RNA гени (милиони копия). Яйцеклетката образува друга обвивка върху мембраната - първичната. Състои се от гликопротеини и участва в видово-специфичното разпознаване на спермата. При много животни се образуват и вторични (секретирани от фоликуларни клетки) и третични (секретирани от стените на яйцепроводите) яйчни черупки.Те се образуват след оплождането.Пример - белтък,пергаментна черупка,черупка от птичи яйца.Коровите гранули се натрупват под яйчна черупка - мембранни везикули, участващи в оплождането.При бозайниците яйцата имат zona pellucida, на върха на която е corona radiata, слой от фоликуларни клетки.
Клетките, които са завършили митотично делене, са овоцити от 1-ви ред. При хората по време на ембрионалното развитие женско тялоовоцитите влизат в профаза 1 на мейотичното делене и остават на този етап 12-13 години до пубертета. Едва след това, под въздействието на половите хормони, периодично някои овоцити завършват 1-вото разделение на мейозата и стават хаплоидни - овоцити от 2-ри ред. Оплождането настъпва на етап метафаза II. След оплождането процесът на мейоза завършва и овоцитите стават зрели яйцеклетки. Ако не настъпи оплождане, овоцитът се унищожава.

3. Оплождане – устен отговор, преговор(слайд 16, 17)
Допълнение.
Яйцата на много животни отделят два вида непротеинови вещества: първите активират движението на сперматозоидите, вторите причиняват тяхното залепване. Спермата също отделя вещества, които забавят движението на други сперматозоиди. Сперматозоидите се свързват с помощта на протеина bindin към гликопротеиновите рецептори на първичната черупка на яйцето. биндините варират дори сред тясно свързани видове.
След прикрепването на спермата, областта на първичната мембрана се разтваря и външните мембрани на спермата и яйцето се сливат. Най-често сперматозоидите се прибират напълно в яйцето; понякога камшикът остава отвън и се изхвърля. От момента, в който спермата проникне в яйцеклетката, гаметите престават да съществуват, тъй като те образуват една клетка - зиготата. В зависимост от броя на сперматозоидите, които проникват в яйцеклетката по време на оплождането, те се различават: моноспермия - оплождане, при което само един сперматозоид прониква в яйцеклетката (най-често срещаното оплождане) и полиспермия - оплождане, при което няколко сперматозоида проникват в яйцеклетката. Но дори и в този случай ядрото само на един от сперматозоидите се слива с ядрото на яйцеклетката, а останалите ядра се унищожават.
Кортикалните гранули се сливат с външната мембрана и съдържанието им се излива под първичната мембрана. В резултат на това първичната обвивка се отделя от външната мембрана и става по-твърда. Нарича се оплодна мембрана. Тези процеси предотвратяват полиспермията.

Задача 3*.

Като цяло процесът на оплождане е подобен за повечето животни, но по-специално има доста значителни разлики, вариращи от поведение при чифтосване, методи на оплождане до разлики в механизмите на проникване на спермата в яйцето. Какъв според вас е биологичният смисъл на такова разнообразие?
Задача 4*. Експериментално можете да унищожите ядрото на яйцеклетката с рентгенови лъчи или ултравиолетово лъчение и след това да я оплодите с два сперматозоида. След сливането на техните ядра може да се развие пълноценно потомство. Как ще се различават резултатите от подобни експерименти между птиците и бозайниците?
Проверка на напредъка.

4. Двойно оплождане при цветните растения – устен отговор, преговор