Каким преимуществом обладают организмы размножающиеся. Половое размножение и его биологический смысл. Формы поведения, связанные с половым размножением
Главный процесс - естественный отбор. Он решает, какие адаптации для данной среды обитания благоприятны, а какие не столь желательны. Если адаптация является благоприятной, тогда организмы, у которых есть , кодирующие эту черту, будут жить достаточно долго, чтобы размножаться и передавать свои гены следующему поколению.
Для того, чтобы естественный отбор работал на популяцию, должно быть многообразие. Чтобы получить разнообразие в индивидуумах, необходима разная генетика и выраженные . Все это зависит от способа размножения определенного вида.
Бесполое размножение
Бесполое размножение - это получение потомства от одного родителя, которое не сопровождается спариванием или смешиванием генов. Бесполое размножение приводит к клонированию родителя, то есть потомство имеет идентичную ДНК своего предка. Как правило, отсутствует видовое разнообразие от поколения к поколению.
Один из способов получить некоторое видовое разнообразие - это мутации на уровне ДНК. Если происходит ошибка в процессе или копирования ДНК, то эта ошибка будет передана потомству, что, возможно, изменит его черты. Однако некоторые мутации не меняют фенотип, поэтому не все изменения при бесполом размножении приводят к вариациям потомства.
Половое размножение
Половое размножение происходит, когда женская половая (яйцеклетка) объединяется с мужской клеткой (сперматозоид). Потомок - это генетическое сочетание матери и отца, половина его хромосом происходит от одного родителя, а другая половина - от другого. Это гарантирует, что потомство генетически отличается от родителей и даже братьев, и сестер.
Мутации также могут происходить у видов, размножающихся половым способом, для дальнейшего увеличения разнообразия потомства. Процесс , который создает (половые клетки), используемые для размножения, также способствует увеличению разнообразия. Он гарантирует, что полученные гаметы генетически разные. Независимый набор во время мейоза и случайного оплодотворения также влияет на смешивание генов и позволяет потомству лучше адаптироваться к окружающей среде.
Размножение и эволюция
Как правило, считается, что половое размножение в большей степени способствует эволюции, чем бесполое, поскольку имеет гораздо большее
Размножение – важнейшее свойство всего живого. Вид, размножающийся только бесполым путем, может процветать достаточно длительное время, если он обитает в относительно постоянных условиях. При возникновении в среде его обитания изменений, которые вызывают гибель отдельных особей, весьма вероятно, что погибнут все особи, потому что они очень сходны генетически.
При половом материнским и отцовским организмами вырабатываются специализированные половые клетки – . Женские неподвижные гаметы называются яйцеклетками, мужские неподвижные – спермиями, а подвижные – сперматозоидами. Эти половые клетки сливаются с образованием зиготы, т.е. происходит оплодотворение. Половые клетки, как правило, имеют половинный набор хромосом (), так что при их слиянии восстанавливается двойной (диплоидный) набор, из зиготы развивается новая особь. При половом размножении потомство образуется при слиянии гаплоидных ядер. Гаплоидные ядра образуются в результате мейотического деления.
Мейоз ведет к уменьшению генетического материала вдвое, благодаря чему количество генетического материала у особей данного вида в ряду поколений остается постоянным. Во время мейоза происходит несколько важных процессов: случайное расхождение хромосом (независимое расчленение), обмен материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер). В результате этих процессов возникают новые комбинации генов. Поскольку ядро зиготы после оплодотворения содержит генетический материал двух родительских особей, это повышает генетическое разнообразие внутри вида. Если суть и биологическое значение полового процесса едины для всех организмов, то его формы очень разнообразны и зависят от уровня развития, среды обитания, образа жизни и некоторых других особенностей.
Половое размножение есть у всех групп растений. Мхи растут дернинами. Мужские и женские растения оказываются рядом. Дождевая вода помогает сперматозоидам попасть на верхушки женских растений, где они сливаются с яйцеклетками, образуется зигота, из которой развивается сидящая на длинной ножке коробочка со спорами. У половые клетки развиваются на заростке, образовавшемся в результате прорастания споры. На нижней стороне заростка женские органы – архегонии, мужские – антеридии. Во влажной среде половые клетки сливаются, зигота дает начало зародышу, из которого вырастает молодой . У цветковых растений самое сложное половое размножение – двойное оплодотворение. Пыльца (мужские половые клетки) попадает на рыльце пестика (женский половой орган) и прорастает. По пыльцевой трубке спермии движутся к . Спермии проникают в зародышевый мешок. Один сливается с яйцеклеткой и дает начало зародышу, второй спермий сливается с центральной клеткой и дает начало эндосперму – запасу питательных веществ.
Половое размножение имеет очень большие преимущества по сравнению с бесполым. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информации из двух разных источников – родителей. Оплодотворение у животных может быть наружным или внутренним. При слиянии образуется зигота с двойным набором хромосом.
В ядре зиготы все хромосомы становятся парными: в каждой паре одна из хромосом отцовская, другая – материнская. Дочерний организм, который разовьется из такой зиготы, в одинаковой мере снабжен наследственной информацией обоих родителей.
Биологический смысл полового размножения состоит в том, что возникающие организмы могут сочетать полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. Половое размножение играет важную роль в эволюции организмов.
Вопрос 1. Каковы преимущества полового размножения перед бесполым?
При бесполом размножении участвует только одна родительская особь, которая делится, почкуется или образует споры. При бесполом размножении организм возникает из соматических клеток и источником изменчивости могут быть случайные мутации.
В случае полового размножения особи нового поколения появляются при участии двух организмов: материнского и отцовского. Новый организм возникает из специализированных половых клеток или особей выполняющих эти функции.
Преимущество полового размножения (эволюционно оно появилось позднее бесполого) состоит в перекомбинации наследственных признаков обоих родителей, что является источником изменчивости. Потомство более жизнеспособное и приспособленное к условиям существования. Быстрее происходит эволюция.
Вопрос 2. Объясните, какое биологическое значение имеет наличие у сперматозоида и яйцеклетки половинного набора хромосом.
При половом размножении материнским и отцовским организмами вырабатываются специализированные поле вые клетки - гаметы. Женские неподвижные гаметы называют яйцеклетками, мужские неподвижные - спермиями а подвижные - сперматозоидами. Эти половые клетки сливаются с образованием зиготы, то есть происходит оплодотворение. Половые клетки, как правило, имеют половинный набор хромосом (гаплоидный), так что при их слиянии восстанавливается двойной (диплоидный) набор, из зиготы развивается новая особь.
Таким образом, половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Половой процесс заключается в слиянии двух клеток – гамет. Формированию гамет предшествует особая форма деления – мейоз, который приводит к уменьшению количества хромосом вдвое.
Вопрос 3. Где происходит оплодотворение? Что образуется в результате этого процесса?
Процесс оплодотворения у животных, слияние яйцеклетки и сперматозоида, может осуществляться двумя способами: наружно или внутренне. Наружное оплодотворение примитивный и довольно ненадежный способ, происходит у большинства водных животных (рыбы, земноводные и прочие). У животных с внутренним оплодотворением (как правило, наземных) есть дополнительные половые органы для переноса спермальной жидкости из тела самца в тело самки, где и происходит оплодотворение.
Обычно образуется огромное количество сперматозоидов, но оплодотворяет яйцеклетку один. Как только первый сперматозоид проникает сквозь мембрану яйцеклетки, тут же образуется оболочка оплодотворения, которая не допускает проникновения в яйцеклетку других. Затем оба ядра движутся друг к другу и сливаются. Так образуется зигота, которая имеет двойной набор хромосом. У человека слияние яйцеклетки и сперматозоида происходит в маточной трубе.
Вопрос 4. Почему зародыш может удержаться в матке, а неоплодотворенная яйцеклетка - не может?
Неоплодотворенная яйцеклетка, в отличие от зародыша, не имеет ворсинок, которые и позволяют удержаться в матке.
Тема: "РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Способы размножения организмов"
Семинар 2 часа
МОУ гимназии № 10 г. Мурманска
Учитель
: Подмятникова Л.С.
,
учитель биологии, победитель конкурса лучших учителей РФ (НППО)
11 клас
Цели:
Учащиеся должны усвоить понятия «бесполое размножение, половое размножение, вегетативное размножение, споруляция, фрагментация, почкование, гаметы, гермафродизм, коньюгация, партеногенез, яичники, семенники, яйцеклетка, сперматозоид, гаметогенез, оогенез, сперматогенез, направительные тельца, зона размножения, зона роста, зона созревания, оплодотворение, зигота, двойное оплодотворение, микроспоры, мегаспоры, пыльцевое зерно, зародышевый мешок», знать сущность процессов гаметогенеза, оплодотворения, преимущества и недостатки бесполого и полового способов размножения.
Учащиеся должны уметь самостоятельно прорабатывать учебный материал, сравнивать биологические процессы, давать аргументированный ответ, делать выводы, применять знания в нестандартной ситуации.
Способствовать формированию научного мировоззрения, коммуникативных
качеств у обучающихся.
Размножение – это воспроизведение
себе подобных через себе неподобных.
Ход занятия.
I. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ, ВВЕДЕНИЕ В ТЕМУ.
На прошлом занятии мы подробно изучили разные способы деления
клеток, которые лежат в основе размножения и развития не только
одноклеточных, но и многоклеточных организмов.
- В чём заключается основное отличие митоза от мейоза?
- Каково биологическое значение митоза? мейоза?
Способность к размножению – одна из важнейших особенностей живого.
В процессе размножения происходит передача генетического материала
от родителей потомкам. Значение размножения для вида в целом
состоит в непрерывном восполнении количества особей данного
вида, умирающих по различным причинам. Кроме того, размножение
позволяет в благоприятных условиях увеличить количество особей.
Процесс размножения – один из самых разнообразных в природе.
В одних случаях размножение происходит непрерывно в течение
всей жизни организма, в других – только один раз. Иногда размножение
начинается после прекращения роста особи, а иногда оно возможно
и в процессе роста. Способы размножения можно разделить на две
группы: бесполое и половое (слайд
3) . . Хотя половое размножение по праву считается более
прогрессивным способом, многие организмы в жизненном цикле сохранили
способность размножаться бесполое способом (слайд 4).
- Почему половое размножение полностью не вытеснило
бесполое размножение?
II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Познакомимся с особенностями и формами бесполого размножения
1. Бесполое размножение организмов – устный ответ, обсуждение
Итак, бесполое размножение широко распространено в природе.
Характерны следующие особенности (слайд
5). :
- в размножении принимает участие только одна особь;
- осуществляется без участия половых клеток;
- в основе размножения лежат митоз и мейоз (образование спор у растений);
- потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи.
Формы бесполого размножения разнообразны (слайд 6) .
А). Бинарное деление – деление, при котором образуются две равноценные дочерние клетки (амеба) – (слайд 7) .
Б) Множественное деление, или шизогония. Материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток (малярийный плазмодий).
В) Споруляция. Размножение посредством спор – специализированных клеток грибов и растений. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада) (слайд 8) .
Г) Почкование. На материнской особи происходит образование выроста – почки, из которой развивается новая особь (дрожжи, гидра) (слайд 9).
Д) Фрагментация – разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. У растений (спирогира) и у животных (кольчатые черви). В основе фрагментации лежит свойство регенерации.
Е) Размножение частями вегетативных органов. Характерно для многих групп растений. При вегетативном размножении новая особь развивается либо из части материнской, либо из особых структур (луковица, клубень и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения.
Ж) Полиэмбриония. Размножение во время эмбрионального развития, при котором из одной зиготы развивается несколько зародышей – близнецов (однояйцевые близнецы у человека). Потомство всегда одного пола (слайд 10) .
З) Клонирование. Искусственный способ бесполого
размножения. В естественных условиях не встречается. Клон –
генетически идентичное потомство, полученное от одной особи
в результате того или иного способа бесполого размножения (слайд
11) ..
Задание 1.
Могут ли потомки, возникшие при
бесполом размножении, иметь признаки, отличающие их от признаков
материнского организма?
Проверка выполнения.
Давайте выявим достоинства и недостатки бесполого размножения
(слайд 12)
1. Половое размножение. Способы полового
размножения – устный ответ, обсуждение
Особенности полового размножения (слайд 13) :
Участвуют 2 родительские особи
Формируются гаметы – половые клетки
Происходит оплодотворение
В основе лежит процесс мейоза
Потомки генетически разнородны.
2. Строение гамет. Гаметогенез – устный
ответ, обсуждение
(слайд
14)
Задание 2.
Рассмотрите рис 1. и заполните таблицу
«Образование половых клеток»
Рис 1. Схема образования половых клеток
Образование половых клеток
В чём основное сходство и основное различие в этих процессах?
Проверка выполнения (слайд
15) .
Дополнения.
Размер яйцеклеток колеблется в широких пределах – от нескольких
десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека
– около 100 мкм, яйцо страуса, имеющее длину со скорлупой порядка
155 мм, – тоже яйцеклетка).
В ходе оогенеза яйцеклетка накапливает все необходимые вещества
для начальных этапов развития зародыша. Способы получения этих
веществ различны: у низших животных – путём фагоцитоза яйцеклеткой
соседних клеток, у высших животных – из фолликулярных клеток
через цитоплазматические мостики (насекомые) или щелевые контакты
(позвоночные). При этом желток часто синтезируется в органах,
далёких от яйцеклетки, например, в клетках печени. Желток обычно
сосредоточен у вегетативного полюса, а ядро – у анимального
полюса. Кроме желтка яйцеклетка накапливает некоторые органоиды
– рибосомы (до 10 13). Происходит амплификация генов р-РНК (млн.
экземпляров). У яйцеклетки поверх мембраны образуется ещё одна
оболочка – первичная. Она состоит из гликопротеидов и участвует
в видоспецифическом узнавании сперматозоидов. У многих животных
образуется также вторичная (выделяемая фолликулярными клетками)
и третичная (выделяемая стенками яйцеводов0 оболочки яйца. Они
образуются после оплодотворения. Пример – белок, пергаментная
оболочка, скорлупа яйца птицы. Под оболочкой яйцеклетки накапливаются
кортикальные гранулы – мембранные пузырьки, участвующие в оплодотворении.
У млекопитающих яйцеклетки имеют блестящую оболочку, поверх
которой располагается лучистый венец – слой фолликулярных клеток.
Клетки, завершившие деление митоза, - ооциты 1 порядка. У человека
ещё в ходе эмбрионального развития женского организма ооциты
вступают в профазу 1 деления мейоза и на этой стадии остаются
в течение 12 – 13 лет – до периода полового созревания. Лишь
после этого под действием половых гормонов периодически некоторые
ооциты завершают 1 деление мейоза, становятся гаплоидными –
ооциты 2 порядка. Оплодотворение происходит на стадии метафазы
II. После оплодотворения процесс мейоза завершается, ооциты
становятся зрелыми яйцеклетками. Если оплодотворения не происходит
ооцит разрушается.
3. Оплодотворение – устный ответ, обсуждение
(слайд
16, 17)
Дополнение.
Яйцеклетки многих животных выделяют вещества небелковой природы
2 типов: первые активируют движение сперматозоидов, вторые вызывают
их склеивание. Сперматозоиды также выделяют вещества, замедляющие
движение других сперматозоидов. Сперматозоид связывается при
помощи белка байндина с рецепторами-гликопротеидами первичной
оболочки яйцеклетки. байндины различаются даже у близкородственных
видов.
После прикрепления сперматозоида участок первичной оболочки
растворяется и происходит слияние наружных мембран сперматозоида
и яйцеклетки. Чаще всего сперматозоид полностью втягивается
в яйцо, иногда жгутик остается снаружи и отбрасывается. С момента
проникновения сперматозоида в яйцо гаметы перестают существовать,
так как образуют единую клетку – зиготу. В зависимости от количества
сперматозоидов, проникающих в яйцеклетку при оплодотворении,
различают: моноспермию – оплодотворение, при котором в яйцо
проникает только один сперматозоид (наиболее обычное оплодотворение),
и полиспермию – оплодотворение, при котором в яйцеклетку проникает
несколько сперматозоидов. Но даже в этом случае с ядром яйцеклетки
сливается ядро только одного из сперматозоидов, а остальные
ядра разрушаются.
Кортикальные гранулы сливаются с наружной мембраной, и их содержимое
выливается под первичную оболочку. В результате первичная оболочка
отделяется от наружной мембраны, становится более твёрдой. Её
называют оболочкой оплодотворения. Эти процессы препятствуют
полиспермии.
Задание 3*.
В главном процесс оплодотворения схож для большинства животных,
но в частностях имеет довольно значительные отличия, начиная
от брачного поведения, способов оплодотворения до различий в
механизмах проникновения сперматозоида в яйцеклетку. Как вы
считаете, в чём биологический смысл такого разнообразия?
Задание 4*. Опытным путём можно разрушить ядро яйцеклетки рентгеновскими
лучами или УФО, а затем оплодотворить её двумя сперматозоидами.
После слияния их ядер может развиться полноценное потомство.
Чем будут различаться результаты таких опытов у птиц и у млекопитающих?
Проверка выполнения.
4. Двойное оплодотворение у цветковых растений – устный ответ, обсуждение