Размножение организмов
Размножение — это способность живых существ воспроизводить себе подобных. При этом обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Принято различать два основных типа размножения: бесполое и половое.
Сравнительная характеристика бесполого и полового размножения
Показатель | Способ размножения | |
бесполое | половое | |
Родители | Одна особь | Обычно две особи (разного пола) |
Потомство | Генетически точная копия родителя (клон) | Генетически отличны от обоих родителей |
Главный клеточный механизм | Митоз | Мейоз |
Время возникновения | Раньше полового | Позже бесполого |
Клеточные источники наследственной информации для развития потомка | Многоклеточные: одна или несколько соматических клеток родителя; одноклеточные: клетка- организм как целое | Родители образуют половые клетки (гаметы) |
Эволюционное значение | Обеспечивает воспроизведение большого количества идентичных особей, поддерживает наибольшую приспособленность в маломеняющихся условиях обитания, способствует стабилизирующему естественному отбору. Более выгодно в относительно постоянных условиях | Обеспечивает биологическое разнообразие видов, возможность освоения разнообразных условий обитания, увеличивает эволюционные перспективы, способствует движущему естественному отбору. Более выгодно в изменяющихся условиях |
Бесполое размножение
Основными формами бесполого размножения являются деление, спорообразование, почкование, фрагментация и вегетативное размножение. В двух первых случаях новый организм образуется из одной клетки родительской особи, в остальных — из группы клеток.
Формы бесполого размножения
Форма | Примеры | Характеристика |
Деление | Свойственна одноклеточным организмам | Самая простая форма бесполого размножения. Исходная материнская клетка делится на две или несколько более или менее одинаковых дочерних клеток. Множественное деление, когда одна материнская клетка даёт начало более чем двум дочерним клеткам, называется шизогонией. |
Споруляция | Встречается у всех растений, грибов и некоторых простейших | Размножение посредством спор. Спора — это мелкая гаплоидная клетка, покрытая защитным покровом (споровой оболочкой), позволяющим переносить действие различных неблагоприятных факторов среды. У многих растений процесс образования спор (спорогенез) осуществляется в особых мешковидных структурах — спорангиях. У многих организмов споры служат не только для размножения, но и для расселения. Споры большинства организмов неподвижны и распространяются пассивно. Но у некоторых водорослей и грибов споры имеют жгутики (зооспоры) и способны активно передвигаться. |
Почкование | Характерно для кишечнополостных | На теле материнской особи появляется небольшой вырост (почка), а затем происходит отделение (отпочкование) дочерней особи. Почкование многоклеточных организмов не следует путать с формой деления клетки одноклеточных. |
Фрагментация | Свойственна для плоских, ленточных и кольчатых червей, иглокожих | Заключается в распаде тела многоклеточного организма на две или более части, которые затем превращаются в самостоятельные особи. Фрагментация возможна благодаря регенерации — восстановлению утраченных частей тела. |
Вегетативное размножение | Характерно для многих групп растений — от водорослей до цветковых | От материнского организма отделяется достаточно хорошо дифференцированная часть (отводки, усы, корневые отпрыски, поросль) или же образуются особые структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения (луковицы, клубни, корневища и др.). |
Клонирование | Искусственный способ размножения, не встречающийся в естественных условиях | Клон — совершенно одинаковое в генетическом отношении потомство, полученное в результате имплантации ядра соматической клетки донора в яйцеклетку. Таким образом, получают зиготу, минуя «классическое» оплодотворение. |
Половое размножение
Половое размножение характерно для подавляющего большинства живых существ. Оно складывается из 4 основных процессов:
- Гаметогенез — образование половых клеток (гамет).
- Оплодотворение — слияние гамет и образование зиготы.
- Эмбриогенез — дробление зиготы и формирование зародыша.
- Постэмбриональный период — рост и развитие организма в послезародышевый период.
Половые клетки
Гаметы — половые клетки, при слиянии которых образуется зигота, из которой развивается новая особь.
Гаметы имеют вдвое меньше хромосом, чем остальные клетки тела (соматические клетки). Они не способны делиться в отличие от большинства соматических клеток. Различают женские и мужские половые клетки. Половая принадлежность у высших форм (например, у позвоночных) определяется на генетическом уровне.
Мужские гаметы называются сперматозоидами (если они подвижны) или спермиями (если они лишены жгутикового аппарата и не способны активно передвигаться). Сперматозоиды имеют очень маленькие размеры. Они состоят из головки, шейки, средней части и хвоста.
В головке располагается ядро, содержащее ДНК. На переднем конце головки имеется акросома — видоизменённый комплекс Гольджи, который содержит литические ферменты для растворения оболочки яйцеклетки при оплодотворении. Хвост образован микротрубочками и служит для передвижения сперматозоида.
Женские гаметы называются яйцеклетками.
Они, как правило, неподвижны, имеют большие, чем сперматозоиды, размеры, хорошо развитую цитоплазму и запас питательных веществ.
Яйцеклетки разных организмов отличаются друг от друга. В зависимости от количества в яйцеклетке желтка их делят на алецитальные, олиголецитальные, мезолецитальные, полилецитальные. В зависимости от характера распределения желтка в яйцеклетке различают гомо- или изолецитальные, телолецитальные, центролецитальные яйцеклетки.
Типы яйцеклеток
Тип | Характеристика | Организмы |
Изолецитальные (гомолецитальные) | Относительно мелкие с небольшим количеством равномерно распределённого желтка. Ядро в них располагается ближе к центру | Встречаются у червей, двустворчатых и брюхоногих моллюсков, иглокожих, ланцетника |
Умеренно телолецитальные | Имеют диаметр около 1,5–2 мм и содержат среднее количество желтка, основная масса которого сосредоточена на одном из полюсов (вегетативном) На противоположном полюсе (анимальном), где желтка мало, находится ядро яйцеклетки | Характерны для осетровых рыб и земноводных |
Резко телолецитальные | Содержат очень много желтка, занимающего почти весь объём цитоплазмы яйцеклетки. На анимальном полюсе находится зародышевый диск с активной, лишённой желтка цитоплазмой. Размеры этих яиц крупные — 10–15 мм и более. | Встречаются у некоторых рыб, пресмыкающихся, птиц и яйцекладущих млекопитающих |
Центролецитальные | Характеризуются концентрацией желтка вокруг ядра, расположенного в центре, а периферические слои лишены питательных веществ | Характерны для насекомых |
Алецитальные | Практически лишены желтка, имеют микроскопически малые размеры (0,1–0,3 мм) | Характерны для плацентарных млекопитающих, в том числе и для человека |
Образование половых клеток
Процесс образования половых клеток — гаметогенез — протекает в половых железах (гонадах). У высших животных женские гаметы образуются в яичниках, мужские — в семенниках. Процесс образования сперматозоидов называют сперматогенезом, яйцеклеток — оогенезом (или овогенезом). Гаметогенез делят на несколько фаз: размножения, роста, созревания и выделяемую при сперматогенезе фазу формирования.
Фазы гаметогенеза
Стадии | Число хромосом и хроматид | Сперматогенез | Овогенез |
Размножение | 2n4c | Характеризуется многократными митотическими делениями клеток стенки семенника,приводящими к образованию многочисленных сперматогоний. Эти клетки диплоидны. Фаза размножения у мужчин начинается с наступлением половой зрелости и продолжается постоянно в течение почти всей жизни | Характеризуется многократными митотическими делениями клеток стенки яичника, приводящими к образованию многочисленных оогоний (овогоний). Эти клетки диплоидны. В женском организме размножение оогоний начинается в эмбриогенезе и завершается к 3-му году жизни. |
Рост | 2n4c | Сопровождается незначительным увеличением объёма цитоплазмы клеток, незначительным накоплением питательных веществ, необходимых для дальнейших делений, репликацией ДНК и удвоением хромосом. В фазе роста клетки получают название сперматоцитов I порядка | Сопровождается значительным увеличением объёма цитоплазмы клеток, значительным накоплением питательных веществ, необходимых для дальнейших делений, репликацией ДНК и удвоением хромосом. В фазе роста клетки получают название ооцитов (овоцитов) I порядка |
Созревание | 1n1c | В результате первого мейотического деления образуются два одинаковых сперматоцита II порядка, каждый из которых после второго деления мейоза формирует по две сперматиды.В результате фазы созревания из каждой диплоидной клетки формируются 4 гаплоидные сперматиды | Профаза первого мейотического деления осуществляется ещё в эмбриональном периоде, а остальные события мейоза продолжаются после полового созревания организма. Каждый месяц в одном из яичников половозрелой женщины созревает одна яйцеклетка. При этом завершается I деление мейоза, образуются крупный ооцит II порядка и маленькое первое полярное (направительное) тельце, которые вступают во второе деление мейоза На стадии метафазы второго мейотического деления ооцит II порядка овулирует — выходит из яичника в брюшную полость, откуда попадает в яйцевод. Дальнейшее созревание его возможно лишь после слияния со сперматозоидом. Если оплодотворения не происходит, ооцит II порядка погибает и выводится из организма. В случае оплодотворения он завершает второе мейотическое деление, образуя зрелую яйцеклетку — оотиду (овотиду) — и второе полярное тельце. Полярные тельца никакой роли в оогенезе не играют и в конце концов погибают. В результате фазы созревания из каждой диплоидной клетки формируются гаплоидные клетки: 1 оотида и 3 полярных тельца. |
Формирование | 1n1c | Из каждой сперматиды формируется сперматозоид с головкой, шейкой и хвостом. | Эта стадия отсутствует. |
Оплодотворение
Оплодотворение — это процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет), в результате которого образуется оплодотворённая яйцеклетка (зигота).
То есть из двух гаплоидных гамет образуется одна диплоидная клетка (зигота).
Различают наружное оплодотворение, когда половые клетки сливаются вне организма, и внутреннее, когда половые клетки сливаются внутри половых путей особи; перекрёстное оплодотворение, когда объединяются половые клетки разных особей; самооплодотворение — при слиянии гамет, продуцируемых одним и тем же организмом; моноспермию и полиспермию — в зависимости от числа сперматозоидов, оплодотворяющих одну яйцеклетку.
Для большинства видов животных, обитающих или размножающихся в воде, свойственно наружное перекрёстное оплодотворение, которое осуществляется по типу моноспермии. Подавляющее большинство наземных животных и некоторые водные виды имеют внутреннее перекрёстное оплодотворение, причём для части птиц и рептилий характерна полиспермия. Самооплодотворение встречается среди гермафродитов, да и то в исключительных случаях.
У человека процесс оплодотворения происходит в маточной трубе, куда после овуляции попадает ооцит II порядка и могут находиться многочисленные сперматозоиды. При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоида выделяет ферменты, разрушающие оболочки яйцеклетки и обеспечивающие проникновение сперматозоида внутрь. После проникновения сперматозоида яйцеклетка формирует на поверхности толстую непроницаемую оболочку оплодотворения, препятствующую полиспермии.
Проникновение сперматозоида стимулирует ооцит II порядка к дальнейшему делению. Он осуществляет анафазу и телофазу II мейотического деления и становится зрелым яйцом. В результате в цитоплазме яйцеклетки оказываются два гаплоидных ядра, называемых мужским и женским пронуклеусами, которые сливаются с образованием диплоидного ядра — зиготы.
У цветковых растений, кроме слияния гаплоидных гамет — одного из спермиев с яйцеклеткой и образования диплоидной зиготы, из которой развивается зародыш семени, происходит слияние второго спермия с диплоидной вторичной клеткой и образование триплоидных клеток, из которых образуется эндосперм. Этот процесс называется двойным оплодотворением.
Для некоторых групп организмов характерны типы полового размножения (без оплодотворения), один из которых называется партеногенез. Партеногенез — развитие организма из неоплодотворёной яйцеклетки. Характерен для многих общественных насекомых (муравьёв, пчёл, термитов), а также для коловраток, дафний и даже некоторых рептилий. Встречается и у растений (одуванчик).
Индивидуальное развитие организмов
Типы онтогенеза
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от зарождения до конца жизни (смерти или нового деления). У видов, размножающихся половым путём, он начинается с оплодотворения яйцеклетки. У видов с бесполым размножением онтогенез начинается с обособления одной клетки или группы клеток материнского организма. У прокариот и одноклеточных эукариотических организмов онтогенез представляет собой, по сути, клеточный цикл, обычно завершающийся делением или гибелью клетки.
Онтогенез есть процесс реализации наследственной информации особи в определённых условиях среды.
Различают два основных типа онтогенеза: прямой и непрямой.
При прямом развитии рождающийся организм в основном сходен со взрослым, а стадия метаморфоза отсутствует.
При непрямом развитии образуется личинка, отличающаяся от взрослого организма внешним и внутренним строением, а также характером питания, способом передвижения и рядом других особенностей.
Типы онтогенеза
Тип | Характеристика | Примеры |
Непрямой (личиночный) | Наличие личинки обусловлено относительно малыми запасами желтка в яйцах этих животных, а также необходимостью смены среды обитания в ходе развития либо необходимостью расселения видов, ведущих сидячий, малоподвижный или паразитический образ жизни. Личинки живут самостоятельно, активно питаются, растут, развиваются. У них имеется ряд специальных провизорных, то есть временных, отсутствующих у взрослых форм, органов. Во взрослую особь личинка превращается в результате метаморфоза. В зависимости от особенностей метаморфоза непрямой (личиночный) тип развития может быть с неполным и с полным превращением. | Многие виды беспозвоночных и некоторые позвоночные животные: рыбы, земноводные |
с неполным превращением (метаморфозом) | Личинки постепенно утрачивают временные личиночные органы и приобретают постоянные, характерные для взрослых особей. | Кузнечики |
с полным превращением (метаморфозом) | Личинка сначала превращается в неподвижную куколку, из которой выходит взрослый организм, совершенно непохожий на личинку. | Бабочки |
Тип | Характеристика | Примеры |
Прямой неличиночный (яйцекладный) | Зародыш длительное время развивается внутри яйца. Основные жизненные функции у таких зародышей осуществляются специальными провизорными органами — зародышевыми оболочками. | У ряда беспозвоночных, а также у рыб, пресмыкающихся, птиц и некоторых млекопитающих, яйца которых богаты желтком |
Прямой внутриутробный | Все жизненные функции зародыша осуществляются через материнский организм. Для этого из тканей матери и зародыша развивается сложный провизорный орган — плацента. Завершается этот тип развития процессом деторождения. | Характерен для высших млекопитающих и человека, яйцеклетки которых почти лишены желтка |
Онтогенез многоклеточных организмов подразделяют на периоды:
- эмбриональный (развитие зародыша);
- постэмбриональный (послезародышевое развитие).
Эмбриональное развитие
Эмбриональное развитие (эмбриогенез) начинается с момента оплодотворения, представляет собой процесс преобразования зиготы в многоклеточный организм и завершается выходом из яйцевых или зародышевых оболочек (при личиночном и неличиночном типах развития) либо рождением (при внутриутробном). Эмбриогенез включает процессы дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза.
Эмбриогенез
Этапы | Характеристика |
Дробление | Ряд последовательных митотических делений зиготы, в результате которых происходит образование бластомеров. Образовавшиеся бластомеры не увеличиваются в размерах. В процессе дробления суммарный объём зародыша не изменяется, а размеры составляющих его клеток уменьшаются. Характер дробления у разных групп организмов различен и определяется типом яйцеклетки. Различают полное дробление, когда зигота дробится целиком, и неполное, когда дробится только часть её. Полное дробление, в свою очередь, бывает равномерным, если образующиеся бластомеры примерно одинаковы по величине, и неравномерным, если они отличаются по размерам. Дробление бывает синхронным или асинхронным в зависимости от того, одновременно или нет происходит деление бластомеров. В результате ряда дроблений образуется морула, а из неё бластула, или сразу бластула. Морула — многоклеточный зародыш, состоящий из группы тесно прилегающих друг к другу клеток и напоминающий тутовую ягоду. Бластула — многоклеточный шаровидный зародыш с однослойной стенкой и полостью внутри. Бластула образуется в результате бластуляции, когда бластомеры смещаются к периферии, образуя бластодерму, образующаяся при этом внутренняя полость заполняется жидкостью и становится первичной полостью тела — бластоцелью. |
Гаструляция | Процесс образования двух- или трёхслойного зародыша — гаструлы. Она образуется в результате перемещения клеток бластодермы. Образующиеся слои называют зародышевыми листками. Наружный слой клеток называется эктодермой, внутренний — энтодермой, слой клеток между ними называется мезодермой. Каждый из зародышевых листков дает начало тем или иным органам. В ряде случаев возможно смешанное происхождение. В зависимости от типа бластулы клетки в ходе гаструляции перемещаются по-разному. Выделяют четыре основных способа гаструляции: инвагинация (впячивание), эпиболия (обрастание), иммиграция (проникновение внутрь), деламинация (расслоение), которые в чистом виде почти не встречаются, что даёт основание выделять пятый способ — смешанный (комбинированный). |
Гисто- и органогенез | Формирование тканей и органов зародыша в результате дифференцировки клеток и зародышевых листков. Дифференцировка — это процесс появления и нарастания морфологических, биохимических и функциональных различий между отдельными клетками и частями развивающегося зародыша. Процесс дифференцировки обеспечивается дифференциальной активностью генов, то есть активностью разных групп генов в различных типах клеток. Из эктодермы образуются нервная система, эпидермис кожи и его производные (роговые чешуи, перья и волосы, зубы).Из мезодермы образуются мускулатура, скелет, выделительная, половая и кровеносная системы. Из энтодермы образуются пищеварительная система и её железы (печень, поджелудочная железа), дыхательная система. |
Постэмбриональное развитие
Постэмбриональное (послезародышевое) развитие начинается с момента рождения (при внутриутробном развитии зародыша у млекопитающих) или с момента выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до смерти живого организма. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. При этом он может быть ограничен определённым сроком или длиться в течение всей жизни.
Некоторые особенности строения яйца птицы У пернатых, проживающих в горных районах, ооциты имеют «ребра», подобно ребрам жесткости. Они необходимы для сохранения целостности яиц, чтобы они не разбивались, когда пернатые приземляются в гнездо, имеющее небольшую площадь. Следует, межу прочим, отметить, что это ребро способно выдерживать давление порядка 40 кг/кв. см, а сторона, где оно отсутствует – не больше 2 кг/кв. см. Поверхность яиц бывает шероховатой или гладкой, блестящей либо матовой. Цвет может быть совершенно любым: от чистого белого до зеленого и темного лилового. Поверхность яиц некоторых видов покрыта крапинками, в некоторых случаях образующих вокруг тупого края венчик. Окрас будет зависеть от образа и места гнездования. Так, у многих скрытно откладывающих яйца особей и домашних пернатых скорлупа имеет белый цвет. У тех же, кто оставляет кладку на земле, окраска становится идентичной окружающим условиям: сливается с камешками или растительной ветошью, которая выстилает гнездо. Свой цвет яйцо получает еще в родовых путях самки. Так, например, биливердин (пигмент) в соединении с цинком придает голубой либо зеленый окрас поверхности яйца. За счет протопорфирина получается красный либо коричневый цвет, или пятна таких оттенков. Далее рассмотрим более подробно внутреннее строение яйца птицы.
Устройство ооцита
Строение яйца птицы соответствует назначению. В нем присутствует все необходимое для формирования и развития молодого организма. Зародыш в яйце питается за счет соединений, которые содержатся в желтке. Эта масса представлена в двух видах – в белом и желтом. Они расположены концентрическими чередующимися слоями. Желток заключается в вителлиновой мембране. Он окружен белком. На ранних стадиях развития оболочки яйца птицы выполняют питательную функцию. Белок, кроме этого, обеспечивает защиту нового организма от контакта со скорлупой. Само содержимое ооцита окружено двумя подскорлуповыми слоями: наружным и внутренним. Рассматривая строение яйца птицы, необходимо сказать несколько слов и о самой скорлупе. Она состоит, преимущественно, из карбоната кальция. На тупом краю ооцита после кладки формируется постепенно воздушная камера.
Желток
Рассматривая строение яйца птицы, схема которого приведена ниже, следует сказать, что дейтоплазма (желток) является неотъемлемым компонентом внутреннего содержимого ооцита. В желточной массе собраны все необходимые вещества, обеспечивающие питание и нормальное развитие организма. Дейтоплазма обнаруживается в яйцеклетке не только птиц, но и других животных (и у человека) и представляет собой скопление пластинок либо зерен, сливающихся в некоторых случаях в сплошную массу. Количество желтка, так же как и его распределение, может быть различным. При небольшом объеме дейтоплазмы зерна или пластины распределены равномерно по цитоплазме. В этом случае говорят об «изолецитальных» яйцах. При большом количестве желтка компоненты накапливаются или в центральной области цитоплазмы – около ядра или в вегетативной части ооцита. В первом случае говорят о центролецитальных, а во втором – телолецитальных яйцах. В соответствии с объемом и степенью распределения желточной массы устанавливается и тип дробления ооцитов. Химически строение яйца птицы предусматривает три вида дейтоплазмы. Желток может быть углеводным, жировым или белковым. Но, как правило, у большинства особей желтковые компоненты включают в себя, кроме указанных соединений, минеральные вещества, пигменты, рибонуклеиновую кислоту, имея, таким образом, сложную химическую структуру. Так, к примеру, в закончившем рост курином ооците в желтке содержится нейтрального жира 23%, белка – 16%, 1.5% холестерина, фосфолипидов – 11% и минеральных соединений 3%. В накоплении и синтезе желткового компонента участуют разные органоиды: митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи. Синтез белкового компонента структуры желтка у многих животных происходит за пределами яичника. Путем пиноцитоза белковый компонент проникает в развивающуюся яйцеклетку.
Другие элементы структуры ооцита
Все оболочки предотвращают растекание, высыхание и повреждение яйцеклетки. Но они не обеспечивают необходимой влажности растущему организму. Ее формируют внезародышевые органы. В частности, к ним относят водную (или амниотическую) оболочку. За счет нее ограничивается полость амниона, которая заполнена жидкостью, где, собственно, и развивается организм. Вместе с водной формируются еще два слоя: сосудистая и серозная (или аллантоис). У птиц и рептилий этот слой является органом выделения и дыхания. От яйцеклетки к тупому и острому краям яйца отходят халазы – белковые скрученные плотные тяжи. Они обеспечивают стабильное положение ядра, предотвращая смещение от среднего положения.
Скорлупа
Изучая строение птичьего яйца, следует более подробно остановиться на слоях, окружающих ядро. Самой твердым внешним слоем является скорлупа. Она достаточно плотная и выполняет функцию защиты от механических повреждений и негативного влияния внешней среды. Под скорлупой присутствует подскорлуповые оболочки. На тупом конце они расходятся и формируют воздушную камеру. В ней присутствует кислород, который необходимо для дыхания нового организма. Трофические ооциты Существует тип яиц, которые в кладке выполняют функции пищи для потомства. Как правило, они неоплодотворены, и их внешний вид практически не отличается от обычных. Их откладывают самки некоторых муравьев и матки термитов до того момента, пока колония не начнет добывать достаточно еды. Неоплодотворенные ооциты мясо-яичных и яичных куриных пород в некоторых случаях по ошибке называют также трофическими, поскольку они используются в пищу не самими птицами, а человеком и иногда домашними животными.
Амнио́н (греч. Amnion), Амниотический мешок, Амниотический пузырь или Водная оболочка — одна иззародышевых оболочек у эмбрионов пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.
Эволюционно амнион возник для защиты эмбрионов от высыхания при развитии вне водной среды. Поэтому позвоночных животных, откладывающих яйца (рептилии и птицы), а также млекопитающих относят к группе амниот(«Животные с яйцевыми оболочками»). Предшествующие классы и надклассы позвоночных (головохордовые, круглоротые, рыбы, земноводные) откладывают икру в водную среду, поэтому им не требуется водная оболочка. Эти классы животных объединяют в группу анамний. В отличие от анамний амниотам не требуется водная среда для размножения и раннего развития, поэтому амниоты не привязаны к водоемам. В этом состоит эволюционная роль амниона.
Амнион развивается из эктобластического пузырька, складками наружного и среднего зародышевых листков(эктодермы и мезенхимы) и образует заполненную плодной жидкостью полость, предохраняющую зародыш от механических повреждений и обеспечивающую водную среду для его развития. В тесной связи с амниотической растёт серозная оболочка (сероза). При родах млекопитающих водная оболочка лопается, воды вытекают, а остатки амниона на теле новорождённого часто называют «рубашечкой», которая повсеместно с давних времён является знаком удачи и прочих суеверий (отсюда, в частности, русская поговорка про тех, кто «в рубахе родился»).
Хорио́н (лат. Chorion) — термин, используемый применительно к некоторым эмбриологическим структурам. Именно, «хорионом» разные авторы называют:Зародыш плацентарного млекопитающего после имплантации (синим цветом показана эктодермальная часть хориона, в т. ч. волоски)
- серозу — внешнюю из трёх зародышевых оболочек (сероза, аллантоис, амнион), имеющихся у амниот[1][2];
- хориоаллантоисную оболочку (англ. chorioallantoic membrane; данный термин используют авторы, именующие «хорионом» серозу) — результат срастания участков серозы и наружной стенки аллантоиса, обычного у амниот[3][4] (у яйцекладущих видоврасполагается под скорлупой яйца, а у живорождение видов служит зародышевой частью плаценты);
- кутикулярную оболочку, окружающую яйцо у большинства многоклеточных животных — как позвоночных, так ибеспозвоночных[5].
Алланто́ис (от греч. allantoeidēs — колбасовидный) — эмбриональный орган дыхания высших позвоночных животных; зародышевая оболочка, развивающаяся из вентральной стенки задней кишки эмбриона. Кроме того, аллантоис участвует в газообмене зародыша с окружающей средой и выделении жидких отходов. Аллантоис и другие эмбриональные оболочки — амнион и хорион, являются определяющими признаками высших позвоночных животных — млекопитающих, птиц и рептилий.
У яйцекладущих птиц и рептилий аллантоис развивается вокруг эмбриона вдоль стенок скорлупы. В своём внешнем слое, называемым мезодермой, он создаёт разветвлённую сеть кровеносных сосудов, с помощью которых происходит взаимодействие с внешней средой. У млекопитающих аллантоис входит в состав пуповины. Служит местом накопления азотистых отходов метаболизма.Аллантоис выстлан переходным эпителием (уроэпителий)
Строение матки кошки с зародышем во времябеременности. 1 — Пуповина, 2 — Амнион, 3 — Аллантоис, 4 — Желточный мешок, 5 — Развивающаяся гематома, 6 — Материнская часть плаценты
Структуры и зародышевые листки: решаем ЕГЭ по биологии
26.03.2020
37510
В ЕГЭ по биологии часто упоминаются cтруктуры и зародышевые листки. Что это такое? Какую информацию об необходимо помнить, чтобы ответить на эти вопросы без труда? Давайте разбираться!
Хотите круто подготовиться к экзаменам? Записывайтесь на бесплатный пробный урок в MAXIMUM! Вы узнаете всю структуру ЕГЭ-2021, разберете сложные задания из первой части, получите полезные рекомендации и узнаете, как устроена подготовка к ЕГЭ в MAXIMUM.
Теоретическая
часть
После того, как сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, их генетическая информация сливается и образуется диплоидная зигота. После этого события клетка начинает многократно делиться и со временем образует трехслойную нейрулу. Вот эти слои и называются зародышевыми листками.
Есть простой способ запомнить расположение листков. Эктодерма – наружный слой, а энтодерма — внутренний. Буква «к» в алфавите идет раньше, чем буква «н», поэтому эктодерма находится с наружной стороны зародыша. Мезодерма — средний зародышевый листок и, так уж вышло, что буква «м» находится между «к» и «н».
Есть еще один способ для тех, кто хорошо
понимает химию: можно вспомнить экзотермические и эндотермические химические
реакции. При экзотермических реакциях энергия выделяется наружу (от латинского «экзо»- наружу), а при эндотермических энергия поглощается внутрь (от «эндо» — внутрь). А мезодерма – это листок, который
находится между эктодермой и энтодермой.
После того, как мы вспомнили, где именно расположен каждый из зародышевых листков, важно осознать какие ткани, органы и системы органов образуются из каждого из них.
Что формируется из эктодермы?
- нервная система – нервная ткань, которая образует головной и спинной мозг, нервы и некоторые клетки разных анализаторов (например, хрусталик глаза).
- эпителий и его производные (кожа, ногти, когти, рога), а также кожные железы. Все эти структуры образованы эпителиальной тканью.
- зубная эмаль
Лайфхак для запоминания. Вы можете потрогать свой глаз? Или почувствуете ли прикосновение к нервным окончаниям на коже? А потрогать кожу или волосы? Да. Проведите параллель, эктодерма – наружный слой и то, к чему вы можете прикоснуться, в основном, закладывается из эктодермы.
Что формируется из энтодермы?
- пищеварительная система
- дыхательная система
- выделительная система
- эндокринные железы
Лайфхак для запоминания. Эти системы органов мы называем внутренними органами. Энтодерма – внутренний слой и из нее образуются внутренние органы.
Что формируется из мезодермы?
- мышцы
- скелет – хрящи и кости
- почки
- сердечно – сосудистая система –
сердце, сосуды и клетки крови - половая система — семенники и яичники
Лайфхак для запоминания. Все эти структуры состоят из мышечной и соединительной ткани, именно эти типы ткани закладываются из мезодермы.
Структуры и зародышевые листки: практическая часть
Давайте решим задания, где упоминаются cтруктуры и зародышевые листки. Обращаю ваше внимание, что эта тема встречается в заданиях на 2 и на 3 балла.
Пример 1. Установите
соответствие между структурой организма человека и зародышевым листком, из
которого она сформировалась.
СТРУКТУРА ОРГАНИЗМА | ЗАРОДЫШЕВЫЙ ЛИСТОК |
A) болевые рецепторы Б) волосы B) лимфа Г) кровь Д) ногтевые пластинки |
1) мезодерма 2) эктодерма |
Теперь, после обсуждения
теоретического материала, это задание не кажется нам сложным. Эктодерма —
наружный зародышевый листок, из него образуются те структуры, которые мы можем
«потрогать». То есть, из перечисленных здесь вариантов – это болевые рецепторы,
волосы и ногтевые пластинки. Мезодерма – средний зародышевый листок, из нее
закладывается соединительная и мышечная ткань. Кровь и лимфа образованы
соединительной тканью и образуются из мезодермы.
Ответ: 22112
Пример 2. Назовите зародышевый листок позвоночного животного, обозначенный на рисунке цифрой 2. Какие типы тканей и системы органов формируются из него?
Рисунок, похожий на этот, мы сегодня уже рассматривали. Цифрой 2 отмечен зародышевый листок, который находится между двумя другими, а значит – мезодерма. Из мезодермы образуются соединительная и мышечная ткань, сердечно-сосудистая и опорно-двигательная системы.
Желаем удачи! Если хотите быстро и эффективно подготовиться к ЕГЭ по биологии, обратите внимание на наши курсы, почитайте отзывы о них. И следите за блогом, чтобы не пропустить разборы других заданий!
Лайфхаки экзамена
К рубрике
Все для Joomla . Бесплатные шаблоны и расширения.
Эмбриональное развитие человека
Во внутриутробном развитии человека условно выделяют три периода: период имплантации, эмбриональный и плодный период. Период имплантации длится от момента оплодотворения до 2 недель. Эмбриональный – до двух месяцев, плодный – от двух месяцев до рождения.
Для периода имплантации характерно дробление оплодотворенной яйцеклетки, продвижение ее по маточной трубе к полости матки и имплантация – внедрение в слизистую оболочку матки (на 6–7-й день после оплодотворения) и дальнейшее формирование плодных оболочек, создающих необходимые условия для развития зародыша. Зародышевые оболочки обеспечивают питание (трофобласт), создают жидкую среду обитания и механическую защиту (жидкость плодного пузыря). Клетки трофобласта образуют наружную оболочку – хорион. В эмбриобласте появляются две полости – амниотическая и желточный мешок. Амнион (водная оболочка) окружает развивающийся зародыш, защищая его от механических повреждений. Желточный мешок не содержит питательных веществ, рудиментарный орган. Из задней кишки развивается аллантоис, он приходит в соприкосновение с хорионом, образуется хориоаллантоис, из которого сформируется плацента. Плаценту с зародышем связывает пуповина, в которой проходит одна пупочная вена, несущая артериальную кровь к эмбриону, и две пупочных артерии, несущих венозную кровь к плаценте. Кровь матери и плода не смешивается.
Зародыш во время своего развития крайне чувствителен к лекарственным препаратам, алкоголю, никотину, инфекционным заболеваниям матери, избытку гормонов в организме матери. Все эти факторы могут привести к различным нарушениям в обмене веществ эмбриона, к различным уродствам и аномалиям. К моменту рождения под действием окситоцина нейрогипофиза происходит сокращение матки, и ребенок по родовым путям выталкивается наружу. В это время происходит разрыв амниотического мешка, отходят околоплодные воды. Появляется самостоятельное дыхание, пуповина перевязывается и перерезается.
Просмотров: 5299
Гаметогенез (греч. gamete– жена, gametes – муж + genesis – зарождение)
Гаметогенезом называют процесс образования половых клеток (гамет). Этот процесс происходит у мужских и женских
особей в гонадах (половых железах), представленных семенниками (яичками) и яичниками.
Гаметы (n) образуются в результате мейоза из клеток-предшественников (2n, как у соматических клеток). Половые клетки гаплоидны, то есть имеют в
два раза меньшее число хромосом, чем клетки-предшественники. Мужская (n) и женская (n) гаметы, сливаясь друг с другом в
процессе оплодотворения, образуют зиготу (2n).
Таким образом, за счет гаплоидности гамет (в результате мейоза) поддерживается постоянное количество хромосом в ряду поколений, не происходит их удвоения.
Процессы сперматогенеза и овогенеза (оогенеза) требуют нашего более детального изучения.
Сперматогенез (греч. sperma – семя + genesis – зарождение)
Сперматогенезом называют процесс формирования мужских гамет (половых клеток) — сперматозоидов. Он начинается в период полового
созревания (под влиянием мужских половых гормонов) и длится практически до конца жизни. Сперматогенез складывается из четырех фаз
(периодов):
- Фаза размножения
- Фаза роста
- Фаза созревания
- Формирования
В ходе фазы размножения диплоидные сперматогенные клетки (2n2c) многократно делятся митозом, в результате образуются
сперматогонии (2n2c) — стволовые клетки. Часть сперматогоний вступает в последующее митотическое деление, образуя
такие же сперматогонии (2n2c).
Половые клетки в этой фазе называются сперматоцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению.
В этот период клетка растет, увеличивается количество органоидов и цитоплазмы. Происходит подготовка к мейозу, который начинается
в следующей фазе — созревания.
На фазу роста приходится S-период: происходит удвоение ДНК, в результате чего набор хромосом сперматоцита I порядка становится (2n4c).
Происходит первое деление мейоза (мейоз I). В результате из сперматоцитов I порядка (2n4c) образуются сперматоциты II порядка (n2c).
Между мейозом I и мейозом II практически отсутствует интерфаза, поэтому сперматоциты II порядка (n2c) сразу же вступают в мейоз II, в
результате которого образуются сперматиды (nc).
Итак, в фазу созревания происходят первое и второе деления мейоза, которые приводят к тому, что образовавшаяся клетка — сперматида —
имеет гаплоидный набор хромосом (nc).
В этой фазе у каждой сперматиды отрастает жгутик, после чего они получают полное право называться сперматозоидами. У основания жгутика
концентрируются митохондрии — «энергетические станции клетки», которые всегда будут готовы предоставить АТФ для его активной работы.
Овогенез, или оогенез (греч. ōón — яйцо + genesis – зарождение)
Оогенезом называют процесс формирования женских гамет (половых клеток) — яйцеклеток. Он активируется в женском организме в период полового
созревания (под действием женских половых гормонов) и длится до менопаузы (45-55 лет).
Оогенез протекает по очень похожей со сперматогенезом схеме, однако вы увидите некоторые отличия. Например, фаза формирования, характерная для сперматогенеза,
здесь отсутствует, поэтому овогенез складывается из трех фаз:
- Фаза размножения
- Фаза роста
- Фаза созревания
В результате многократных делений клеток яичника образуются стволовые клетки — овогонии (2n2c).
Половые клетки в этой фазе называются ооцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению.
В овогенезе эта фаза отличается более длительной продолжительностью, по сравнению с такой же фазой в сперматогенезе. Клетки накапливают большой запас питательных веществ. В этот период происходит удвоение ДНК в S-периоде — набор хромосом и ДНК ооцитов I порядка становится 2n4c.
Ооциты I порядка (2n4c) вступают в первое деление мейоза, в результате которого образуются ооциты II порядка (n2c) и первое полярное
(направительное) тельце, которое не несет большой функциональной значимости и подвергается дегенерации.
Второе деление мейоза начинается только после взаимодействия овоцита II порядка (n2c) со сперматозоидом. В результате этого образуется
яйцеклетка (nc) и второе полярное тельце, которое также подвергается дегенерации.
Строго говоря, при овуляции из яичников выходит не «яйцеклетка», а ооцит II порядка, который ждет встречи со сперматозоидом для продолжения
деления и развития будущего зародыша. Если такого взаимодействия не происходит, то яйцеклетка подвергается дегенерации.
Оплодотворение
Оплодотворение — ключевой процесс полового размножения, обусловленный слиянием сперматозоида и яйцеклетки. После оплодотворения в результате
ряда стадий образуется эмбрион.
Сперматозоид (nc) обладает положительным химическим таксисом к яйцеклетке (nc). Оплодотворение — слияние сперматозоида с яйцеклеткой и образование зиготы (2n2c).
При внутреннем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой в женских половых путях, куда самец вводит семенную жидкость со сперматозоидами.
При внешнем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой вне половых путей самки, например, у двустворчатых моллюсков оплодотворение происходит в мантийной полости самки.
Внешнее оплодотворение характерно для рыб, земноводных, моллюсков. Внутреннее — для пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах
Категория:
Атрибут:
Всего: 189 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
Добавить в вариант
Все приведённые ниже термины, кроме двух, используются для описания полового размножения у цветковых растений. Определите два термина, «выпадающие» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) Пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка.
2) В оплодотворении участвуют вегетативная клетка и спермий.
3) Из материнских клеток спор образуются микро и макроспоры.
4) Гаметы — спермии и яйцеклетки — образуются в результате мейоза микроспор.
5) Яйцеклетка оплодотворяется одним спермием, а другой спермий оплодотворяет центральную клетку.
Кариотип шимпанзе составляет 48 хромосом. На сколько хромосом меньше содержится в яйцеклетках человека, чем в яйцеклетках шимпанзе? В ответе запишите только цифру.
Выберите клетки, в которых набор хромосом диплоиден.
1) ооциты первого порядка
2) яйцеклетки растений
3) сперматозоиды животных
4) клетки печени мыши
5) нейроны мозга
6) клетки листьев мха
Пользуясь таблицей «Размеры яйцеклеток животных», выберите верные предложения.
Размеры яйцеклеток животных
Организмы | Размеры яйцеклеток (в мм) |
---|---|
Аскарида | 0,04 |
Лососевые рыбы | 6–9 |
Человек | 0,1 |
Курица | 30 |
Моллюски, иглокожие | 1,4 |
Лягушка | 1.5 |
Крокодил | 50 |
Кошка | 0,13 |
Страус | 80 |
Корова | 0,15 |
1) У страуса самая большая яйцеклетка.
2) Размеры яйцеклеток млекопитающих составляют только десятые доли миллиметра, так как питательные вещества яйцеклетки у млекопитающих необходимы на развитие зародыша только на начальной стадии.
3) У аскариды самая большая яйцеклетка.
4) Размеры яйцеклеток лягушки и моллюсков одинаковы, т. к. яйцеклетка развивается в воде.
5) Размеры яйцеклеток у млекопитающих зависят от размера взрослой особи
Источник: РЕШУ ОГЭ
Установите соответствие между характеристиками этапов клонирования и цифрами, которыми этапы обозначены на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) Активация дробления
Б) Удаление соматического ядра
В) Удаление ядра из яйцеклетки
Г) Яйцеклетка, из которой разовьётся клон элитной коровы
Д) Возникновение эмбриона
Е) Создание гибридной яйцеклетки
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А | Б | В | Г | Д | Е |
Показать
1
Каким номером на рисунке обозначена яйцеклетка, получившаяся в результате объединения безъядерной яйцеклетки и ядра соматической клетки?
2
Установите соответствие между характеристиками этапов клонирования и цифрами, которыми этапы обозначены на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) Получение клонов
Б) Выделение соматической клетки
В) Пересадка эмбриона в корову-носительницу
Г) Выделение клетки, несущие гены элитной породы
Д) Выделение яйцеклетки
Е) Получение высокопродуктивного потомства
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А | Б | В | Г | Д | Е |
Установите последовательность этапов клонирования овцы. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) удаление ядра из яйцеклетки
2) формирование зародыша
3) выделение яйцеклетки из овцы
4) получение генетически идентичных особей
5) пересадка соматического ядра в яйцеклетку
В ядре соматической клетки тела человека в норме содержится 46 хромосом. Сколько хромосом содержится в оплодотворённой яйцеклетке? В ответ запишите только соответствующее число.
Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 4.
Сколько хромосом содержится в ядре клетки кожи, если в ядре оплодотворённой яйцеклетке человека содержится 46 хромосом? В ответ запишите только соответствующее число.
Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 6.
В соматической клетке дрозофилы 8 хромосом. Какое количество Х хромосом имеет яйцеклетка дрозофилы? В ответе запишите только количество хромосом.
В соматической клетке тела шимпанзе 48 хромосом. Какой набор хромосом имеет яйцеклетка шимпанзе? В ответе запишите только количество хромосом.
Раздел: Размножение и индивидуальное развитие организмов
Пол организма зависит от хромосомного набора в
Для партеногенеза характерно
1) частичный обмен наследственной информации через цитоплазму
2) развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки
3) гибель сперматозоидов после проникновения в яйцеклетку
4) развитие яйцеклетки за счет генетического материала сперматозоидов
Установите соответствие между видом клетки и способом её образования.
ВИД КЛЕТКИ
А) спора мха
Б) сперматозоид мха
В) сперматозоид обезьяны
Г) яйцеклетка подсолнечника
Д) микроспоры мака
Е) клетка архегония папоротника
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А | Б | В | Г | Д | Е |
Установите соответствие между признаками и видами гаметогенеза, для которых эти признаки характерны.
ПРИЗНАКИ
А) образуются яйцеклетки
Б) созревают четыре полноценных гаметы
В) образуются три направительных тельца
Г) гаметы содержат небольшое количество цитоплазмы
Д) гаметы содержат большое количество питательных веществ
Е) гаметы у млекопитающих могут содержать Х или Y хромосомы
ВИДЫ ГАМЕТОГЕНЕЗА
1) овогенез
2) сперматогенез
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А | Б | В | Г | Д | Е |
Установите правильную последовательность событий при созревании яйцеклетки. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) удвоение ДНК
2) начало профазы первого деления мейоза
3) кроссинговер
4) отделение первого полярного тельца
5) формирование двух гаплоидных ядер
6) образование одной гаметы
Определите хромосомный набор макроспоры, из которой формируется восьмиядерный зародышевый мешок, и яйцеклетки. Объясните, из каких клеток и каким делением образованы макроспора и яйцеклетка.
Источник: ЕГЭ- 2017
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
В процессе двойного оплодотворения у цветковых растений происходит
1) образование зиготы
2) образование пыльцевого зерна
3) формирование макро- и микроспор
4) формирование триплоидного ядра
5) слияние спермия и яйцеклетки
6) развитие плода
Раздел: Царство Растения
В соматической клетке шимпанзе 48 хромосом. Какое количество хромосом имеет яйцеклетка шимпанзе? В ответе запишите только количество хромосом.
Установите соответствие между примерами образующихся клеток и видами деления: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ОБРАЗУЮЩИЕСЯ КЛЕТКИ
А) яйцеклетка медузы
Б) клетка мышцы ланцетника
В) нервная клетка человека
Г) спора плауна
Д) клетка листа ивы
Е) яйцеклетка кукушкина льна
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам.
А | Б | В | Г | Д | Е |
Каким номером на рисунке обозначена яйцеклетка, получившаяся в результате объединения безъядерной яйцеклетки и ядра соматической клетки?
Показать
1
Каким номером на рисунке обозначен процесс переноса зародыша в суррогатную мать?
2
Установите соответствие между характеристиками этапов клонирования и цифрами, которыми этапы обозначены на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) Активация дробления
Б) Удаление соматического ядра
В) Удаление ядра из яйцеклетки
Г) Яйцеклетка, из которой разовьётся клон элитной коровы
Д) Возникновение эмбриона
Е) Создание гибридной яйцеклетки
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А | Б | В | Г | Д | Е |
Всего: 189 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ
Размножение — это способность живых существ воспроизводить себе подобных. При этом обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Принято различать два основных типа размножения: бесполое и половое.
Сравнительная характеристика бесполого и полового размножения
Показатель | Способ размножения | |
бесполое | половое | |
Родители | Одна особь | Обычно две особи (разного пола) |
Потомство | Генетически точная копия родителя (клон) | Генетически отличны от обоих родителей |
Главный клеточный механизм | Митоз | Мейоз |
Время возникновения | Раньше полового | Позже бесполого |
Клеточные источники наследственной информации для развития потомка | Многоклеточные: одна или несколько соматических клеток родителя; одноклеточные: клетка- организм как целое | Родители образуют половые клетки (гаметы) |
Эволюционное значение | Обеспечивает воспроизведение большого количества идентичных особей, поддерживает наибольшую приспособленность в маломеняющихся условиях обитания, способствует стабилизирующему естественному отбору. Более выгодно в относительно постоянных условиях | Обеспечивает биологическое разнообразие видов, возможность освоения разнообразных условий обитания, увеличивает эволюционные перспективы, способствует движущему естественному отбору. Более выгодно в изменяющихся условиях |
Бесполое размножение
Основными формами бесполого размножения являются деление, спорообразование, почкование, фрагментация и вегетативное размножение. В двух первых случаях новый организм образуется из одной клетки родительской особи, в остальных — из группы клеток.
Формы бесполого размножения
Форма | Примеры | Характеристика |
Деление | Свойственна одноклеточным организмам | Самая простая форма бесполого размножения. Исходная материнская клетка делится на две или несколько более или менее одинаковых дочерних клеток. Множественное деление, когда одна материнская клетка даёт начало более чем двум дочерним клеткам, называетсяшизогонией. |
Споруляция | Встречается у всех растений, грибов и некоторых простейших | Размножение посредством спор. Спора — это мелкая гаплоидная клетка, покрытая защитным покровом (споровой оболочкой), позволяющим переносить действие различных неблагоприятных факторов среды. У многих растений процесс образования спор (спорогенез) осуществляется в особых мешковидных структурах — спорангиях. У многих организмов споры служат не только для размножения, но и для расселения. Споры большинства организмов неподвижны и распространяются пассивно. Но у некоторых водорослей и грибов споры имеют жгутики (зооспоры) и способны активно передвигаться. |
Почкование | Характерно для кишечнополостных | На теле материнской особи появляется небольшой вырост (почка), а затем происходит отделение (отпочкование) дочерней особи. Почкование многоклеточных организмов не следует путать с формой деления клетки одноклеточных. |
Фрагментация | Свойственна для плоских, ленточных и кольчатых червей, иглокожих | Заключается в распаде тела многоклеточного организма на две или более части, которые затем превращаются в самостоятельные особи. Фрагментация возможна благодаря регенерации — восстановлению утраченных частей тела. |
Вегетативное размножение | Характерно для многих групп растений — от водорослей до цветковых | От материнского организма отделяется достаточно хорошо дифференцированная часть (отводки, усы, корневые отпрыски, поросль) или же образуются особые структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения (луковицы, клубни, корневища и др.). |
Клонирование | Искусственный способ размножения, не встречающийся в естественных условиях | Клон — совершенно одинаковое в генетическом отношении потомство, полученное в результате имплантации ядра соматической клетки донора в яйцеклетку. Таким образом, получают зиготу, минуя «классическое» оплодотворение. |
Половое размножение
Половое размножение характерно для подавляющего большинства живых существ. Оно складывается из 4 основных процессов:
- Гаметогенез — образование половых клеток (гамет).
- Оплодотворение — слияние гамет и образование зиготы.
- Эмбриогенез — дробление зиготы и формирование зародыша.
- Постэмбриональный период — рост и развитие организма в послезародышевый период.
Половые клетки
Гаметы — половые клетки, при слиянии которых образуется зигота, из которой развивается новая особь. Гаметы имеют вдвое меньше хромосом, чем остальные клетки тела (соматические клетки). Они не способны делиться в отличие от большинства соматических клеток. Различают женские и мужские половые клетки. Половая принадлежность у высших форм (например, у позвоночных) определяется на генетическом уровне.
Мужские гаметы называются сперматозоидами (если они подвижны) или спермиями (если они лишены жгутикового аппарата и не способны активно передвигаться). Сперматозоиды имеют очень маленькие размеры. Они состоят из головки, шейки, средней части и хвоста (рис. 5.11).
В головке располагается ядро, содержащее ДНК. На переднем конце головки имеется акросома — видоизменённый комплекс Гольджи, который содержит литические ферменты для растворения оболочки яйцеклетки при оплодотворении. Хвост образован микротрубочками и служит для передвижения сперматозоида.
Женские гаметы называются яйцеклетками. Они, как правило, неподвижны, имеют большие, чем сперматозоиды, размеры, хорошо развитую цитоплазму и запас питательных веществ.
Яйцеклетки разных организмов отличаются друг от друга. В зависимости от количества в яйцеклетке желтка их делят на алецитальные, олиголецитальные, мезолецитальные, полилецитальные. В зависимости от характера распределения желтка в яйцеклетке различают гомо- или изолецитальные, телолецитальные, центролецитальные яйцеклетки.
Типы яйцеклеток
Тип | Характеристика | Организмы |
Изолецитальные (гомолецитальные) | Относительно мелкие с небольшим количеством равномерно распределённого желтка. Ядро в них располагается ближе к центру | Встречаются у червей, двустворчатых и брюхоногих моллюсков, иглокожих, ланцетника |
Умеренно телолецитальные | Имеют диаметр около 1,5–2 мм и содержат среднее количество желтка, основная масса которого сосредоточена на одном из полюсов (вегетативном) На противоположном полюсе (анимальном), где желтка мало, находится ядро яйцеклетки | Характерны для осетровых рыб и земноводных |
Резко телолецитальные | Содержат очень много желтка, занимающего почти весь объём цитоплазмы яйцеклетки. На анимальном полюсе находится зародышевый диск с активной, лишённой желтка цитоплазмой. Размеры этих яиц крупные — 10–15 мм и более. | Встречаются у некоторых рыб, пресмыкающихся, птиц и яйцекладущих млекопитающих |
Центролецитальные | Характеризуются концентрацией желтка вокруг ядра, расположенного в центре, а периферические слои лишены питательных веществ | Характерны для насекомых |
Алецитальные | Практически лишены желтка, имеют микроскопически малые размеры (0,1–0,3 мм) | Характерны для плацентарных млекопитающих, в том числе и для человека |
Образование половых клеток
Процесс образования половых клеток — гаметогенез — протекает в половых железах (гонадах). У высших животных женские гаметы образуются в яичниках, мужские — в семенниках. Процесс образования сперматозоидов называют сперматогенезом, яйцеклеток — оогенезом (или овогенезом). Гаметогенез делят на несколько фаз: размножения, роста, созревания и выделяемую при сперматогенезе фазу формирования.
Фазы гаметогенеза
Стадии | Число хромосом и хроматид | Сперматогенез | Овогенез |
Размножение | 2n4c | Характеризуется многократными митотическими делениями клеток стенки семенника,приводящими к образованию многочисленныхсперматогоний. Эти клетки диплоидны. Фаза размножения у мужчин начинается с наступлением половой зрелости и продолжается постоянно в течение почти всей жизни | Характеризуется многократными митотическими делениями клеток стенки яичника, приводящими к образованию многочисленных оогоний (овогоний). Эти клетки диплоидны. В женском организме размножение оогоний начинается в эмбриогенезе и завершается к 3-му году жизни. |
Рост | 2n4c | Сопровождается незначительным увеличением объёма цитоплазмы клеток, незначительным накоплением питательных веществ, необходимых для дальнейших делений, репликацией ДНК и удвоением хромосом. В фазе роста клетки получают названиесперматоцитов I порядка | Сопровождается значительным увеличением объёма цитоплазмы клеток, значительным накоплением питательных веществ, необходимых для дальнейших делений, репликацией ДНК и удвоением хромосом. В фазе роста клетки получают название ооцитов (овоцитов) I порядка |
Созревание | 1n1c | В результате первого мейотического деления образуются два одинаковыхсперматоцита II порядка, каждый из которых после второго деления мейоза формирует по две сперматиды.В результате фазы созревания из каждой диплоидной клетки формируются 4 гаплоидные сперматиды | Профаза первого мейотического деления осуществляется ещё в эмбриональном периоде, а остальные события мейоза продолжаются после полового созревания организма. Каждый месяц в одном из яичников половозрелой женщины созревает одна яйцеклетка. При этом завершается I деление мейоза, образуются крупный ооцит II порядка и маленькое первое полярное (направительное) тельце, которые вступают во второе деление мейоза На стадии метафазы второго мейотического деления ооцит II порядка овулирует — выходит из яичника в брюшную полость, откуда попадает в яйцевод. Дальнейшее созревание его возможно лишь после слияния со сперматозоидом. Если оплодотворения не происходит, ооцит II порядка погибает и выводится из организма. В случае оплодотворения он завершает второе мейотическое деление, образуя зрелую яйцеклетку — оотиду (овотиду) — и второе полярное тельце. Полярные тельца никакой роли в оогенезе не играют и в конце концов погибают. В результате фазы созревания из каждой диплоидной клетки формируются гаплоидные клетки: 1 оотида и 3 полярных тельца. |
Формирование | 1n1c | Из каждой сперматиды формируется сперматозоид с головкой, шейкой и хвостом. | Эта стадия отсутствует. |
Оплодотворение
Оплодотворение — это процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет), в результате которого образуется оплодотворённая яйцеклетка (зигота). То есть из двух гаплоидных гамет образуется одна диплоидная клетка (зигота).
Различают наружное оплодотворение, когда половые клетки сливаются вне организма, и внутреннее, когда половые клетки сливаются внутри половых путей особи; перекрёстное оплодотворение, когда объединяются половые клетки разных особей; самооплодотворение — при слиянии гамет, продуцируемых одним и тем же организмом; моноспермию и полиспермию — в зависимости от числа сперматозоидов, оплодотворяющих одну яйцеклетку.
Для большинства видов животных, обитающих или размножающихся в воде, свойственно наружное перекрёстное оплодотворение, которое осуществляется по типу моноспермии. Подавляющее большинство наземных животных и некоторые водные виды имеют внутреннее перекрёстное оплодотворение, причём для части птиц и рептилий характерна полиспермия. Самооплодотворение встречается среди гермафродитов, да и то в исключительных случаях.
У человека процесс оплодотворения происходит в маточной трубе, куда после овуляции попадает ооцит II порядка и могут находиться многочисленные сперматозоиды. При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоида выделяет ферменты, разрушающие оболочки яйцеклетки и обеспечивающие проникновение сперматозоида внутрь. После проникновения сперматозоида яйцеклетка формирует на поверхности толстую непроницаемую оболочку оплодотворения, препятствующую полиспермии.
Проникновение сперматозоида стимулирует ооцит II порядка к дальнейшему делению. Он осуществляет анафазу и телофазу II мейотического деления и становится зрелым яйцом. В результате в цитоплазме яйцеклетки оказываются два гаплоидных ядра, называемых мужским и женским пронуклеусами, которые сливаются с образованием диплоидного ядра — зиготы.
У цветковых растений, кроме слияния гаплоидных гамет — одного из спермиев с яйцеклеткой и образования диплоидной зиготы, из которой развивается зародыш семени, происходит слияние второго спермия с диплоидной вторичной клеткой и образование триплоидных клеток, из которых образуется эндосперм. Этот процесс называется двойным оплодотворением.
Для некоторых групп организмов характерны типы полового размножения (без оплодотворения), один из которых называется партеногенез. Партеногенез — развитие организма из неоплодотворёной яйцеклетки. Характерен для многих общественных насекомых (муравьёв, пчёл, термитов), а также для коловраток, дафний и даже некоторых рептилий. Встречается и у растений (одуванчик).
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Типы онтогенеза
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от зарождения до конца жизни (смерти или нового деления). У видов, размножающихся половым путём, он начинается с оплодотворения яйцеклетки. У видов с бесполым размножением онтогенез начинается с обособления одной клетки или группы клеток материнского организма. У прокариот и одноклеточных эукариотических организмов онтогенез представляет собой, по сути, клеточный цикл, обычно завершающийся делением или гибелью клетки.
Онтогенез есть процесс реализации наследственной информации особи в определённых условиях среды.
Различают два основных типа онтогенеза: прямой и непрямой.
При прямом развитии рождающийся организм в основном сходен со взрослым, а стадия метаморфоза отсутствует.
При непрямом развитии образуется личинка, отличающаяся от взрослого организма внешним и внутренним строением, а также характером питания, способом передвижения и рядом других особенностей.
Типы онтогенеза
Тип | Характеристика | Примеры |
Непрямой (личиночный) | Наличие личинки обусловлено относительно малыми запасами желтка в яйцах этих животных, а также необходимостью смены среды обитания в ходе развития либо необходимостью расселения видов, ведущих сидячий, малоподвижный или паразитический образ жизни. Личинки живут самостоятельно, активно питаются, растут, развиваются. У них имеется ряд специальных провизорных, то есть временных, отсутствующих у взрослых форм, органов. Во взрослую особь личинка превращается в результате метаморфоза. В зависимости от особенностей метаморфоза непрямой (личиночный) тип развития может быть с неполным и с полным превращением. | Многие виды беспозвоночных и некоторые позвоночные животные: рыбы, земноводные |
с неполным превращением (метаморфозом) | Личинки постепенно утрачивают временные личиночные органы и приобретают постоянные, характерные для взрослых особей. | Кузнечики |
с полным превращением (метаморфозом) | Личинка сначала превращается в неподвижную куколку, из которой выходит взрослый организм, совершенно непохожий на личинку. | Бабочки |
Тип | Характеристика | Примеры |
Прямой неличиночный (яйцекладный) | Зародыш длительное время развивается внутри яйца. Основные жизненные функции у таких зародышей осуществляются специальными провизорными органами — зародышевыми оболочками. | У ряда беспозвоночных, а также у рыб, пресмыкающихся, птиц и некоторых млекопитающих, яйца которых богаты желтком |
Прямой внутриутробный | Все жизненные функции зародыша осуществляются через материнский организм. Для этого из тканей матери и зародыша развивается сложный провизорный орган — плацента. Завершается этот тип развития процессом деторождения. | Характерен для высших млекопитающих и человека, яйцеклетки которых почти лишены желтка |
Онтогенез многоклеточных организмов подразделяют на периоды:
- эмбриональный (развитие зародыша);
- постэмбриональный (послезародышевое развитие).
Эмбриональное развитие
Эмбриональное развитие (эмбриогенез) начинается с момента оплодотворения, представляет собой процесс преобразования зиготы в многоклеточный организм и завершается выходом из яйцевых или зародышевых оболочек (при личиночном и неличиночном типах развития) либо рождением (при внутриутробном). Эмбриогенез включает процессы дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза.
Эмбриогенез
Этапы | Характеристика |
Дробление | Ряд последовательных митотических делений зиготы, в результате которых происходит образование бластомеров. Образовавшиеся бластомеры не увеличиваются в размерах. В процессе дробления суммарный объём зародыша не изменяется, а размеры составляющих его клеток уменьшаются. Характер дробления у разных групп организмов различен и определяется типом яйцеклетки. Различают полное дробление, когда зигота дробится целиком, и неполное, когда дробится только часть её. Полное дробление, в свою очередь, бывает равномерным, если образующиеся бластомеры примерно одинаковы по величине, инеравномерным, если они отличаются по размерам. Дробление бывает синхронным илиасинхронным в зависимости от того, одновременно или нет происходит деление бластомеров. В результате ряда дроблений образуется морула, а из неё бластула, или сразу бластула. Морула — многоклеточный зародыш, состоящий из группы тесно прилегающих друг к другу клеток и напоминающий тутовую ягоду. Бластула — многоклеточный шаровидный зародыш с однослойной стенкой и полостью внутри. Бластула образуется в результатебластуляции, когда бластомеры смещаются к периферии, образуя бластодерму, образующаяся при этом внутренняя полость заполняется жидкостью и становится первичной полостью тела — бластоцелью. |
Гаструляция | Процесс образования двух- или трёхслойного зародыша — гаструлы. Она образуется в результате перемещения клеток бластодермы. Образующиеся слои называютзародышевыми листками. Наружный слой клеток называется эктодермой, внутренний —энтодермой, слой клеток между ними называется мезодермой. Каждый из зародышевых листков дает начало тем или иным органам. В ряде случаев возможно смешанное происхождение. В зависимости от типа бластулы клетки в ходе гаструляции перемещаются по-разному. Выделяют четыре основных способа гаструляции: инвагинация (впячивание), эпиболия(обрастание), иммиграция (проникновение внутрь), деламинация (расслоение), которые в чистом виде почти не встречаются, что даёт основание выделять пятый способ — смешанный(комбинированный). |
Гисто- и органогенез | Формирование тканей и органов зародыша в результате дифференцировки клеток и зародышевых листков. Дифференцировка — это процесс появления и нарастания морфологических, биохимических и функциональных различий между отдельными клетками и частями развивающегося зародыша. Процесс дифференцировки обеспечивается дифференциальной активностью генов, то есть активностью разных групп генов в различных типах клеток. Из эктодермы образуются нервная система, эпидермис кожи и его производные (роговые чешуи, перья и волосы, зубы).Из мезодермы образуются мускулатура, скелет, выделительная, половая и кровеносная системы. Из энтодермы образуются пищеварительная система и её железы (печень, поджелудочная железа), дыхательная система. |
Постэмбриональное развитие
Постэмбриональное (послезародышевое) развитие начинается с момента рождения (при внутриутробном развитии зародыша у млекопитающих) или с момента выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до смерти живого организма. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. При этом он может быть ограничен определённым сроком или длиться в течение всей жизни.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. Двуслойное строение текла характерно для
1) кольчатых червей 3) кишечнополостных
2) насекомых 4) простейших
А2. Мезодермы нет у
1) дождевого червя 3) кораллового полипа
2) майского жука 4) крысы
А3. Прямое развитие происходит у
1) лягушки 2) саранчи 3) мухи 4) пчелы
А4. В результате дробления зиготы образуется
1) гаструла 3) нейрула
2) бластула 4) мезодерма
А5. Из энтодермы развивается
1) аорта 2) мозг 3) легкие 4) кожа
А6. Отдельные органы многоклеточного организма закладываются на стадии
1) бластулы 3) оплодотворения
2) гаструлы 4) нейрулы
А7. Бластуляция – это
1) рост клеток
2) многократное дробление зиготы
3) деление клетки
4) увеличение зиготы в размерах
А8. Гаструла зародыша собаки – это:
1) зародыш с образовавшейся нервной трубкой
2) многоклеточный однослойный зародыш с полостью тела
3) многоклеточный трехслойный зародыш с полостью тела
4) многоклеточный двухслойный зародыш
А9. Дифференциация клеток, органов и тканей происходит в результате
1) действия определенных генов в определенное время
2) одновременного действия всех генов
3) гаструляции и бластуляции
4) развития определенных органов
А10.[4]Какая стадия эмбрионального развития позвоночных животных представлена множеством неспециализированных клеток?
1) бластула 3) ранняя нейрула
2) гаструла 4) поздняя нейрула
Часть В
В1. Что из перечисленного относится к эмбриогенезу?
1) оплодотворение 4) сперматогенез
2) гаструляция 5) дробление
3) нейрогенез 6) овогенез
В2. Выберите признаки, характерные для бластулы
1) зародыш, у которого сформирована хорда
2) многоклеточный зародыш с полостью тела
3) зародыш, состоящий из 32 клеток
4) трехслойный зародыш
5) однослойный зародыш с полостью тела
6) зародыш, состоящий из одного слоя клеток
ВЗ. Соотнесите органы многоклеточного зародыша с зародышевыми листками, из которых закладываются эти органы
Часть С
С1. Приведите примеры прямого и непрямого постэмбрионального развития на примере насекомых.
Ответы Онтогенез. Часть А. А1 – 3. А2 – 3. А3 – 2. А4 – 2. А5 – 3. А6 – 4. А7 – 2. А8 – 3. А9 – 1. А10 – 1.
Часть В. В1 – 2, 3, 5. В2 – 2, 5, 6. В3 А – 1; Б – 3; В – 2; Г – 1; Д – 3; Е – 1; Ж – 2.
Часть С. С1 Такие насекомые, как прямокрылые, стрекозы, тли развиваются без метаморфоза, т.е. из яйца развивается личинка, постепенно превращающаяся во взрослую форму – имаго. Жуки, бабочки, мухи и другие насекомые развиваются с метамо– рофозом и проходят в своем развитии стадию куколки.