Biološki značaj spolnog razmnožavanja organizama. Koje je biološko značenje nespolnog razmnožavanja kod biljaka? Karakteristične značajke klase Sisavci

Ključna pitanja

Koje prednosti i nedostatke donosi spolno razmnožavanje pojedinim jedinkama i cijelim vrstama životinja?

Koji oblik razmnožavanja omogućuje bolju prilagodljivost promjenama u okolišu?

Što je mutacija?

Kako homologni kromosomi ulaze u mejozu?

Što je konjugacija homolognih kromosoma u mejozi i kako do nje dolazi?

Što je partenogeneza? Kako se partenogeneza odvija u populacijama pčela?

2.1. Značaj spolnog razmnožavanja je u tome što je ono jedan od glavnih čimbenika varijabilnosti svojstava, od kojih neka mogu utjecati na opstanak organizama.

Velika većina organizama koji žive na Zemlji - bakterije, biljke i životinje - razmnožavaju se spolno, iako se neki mogu razmnožavati i nespolno. Nije odmah moguće odgovoriti zašto se to događa, jer je aseksualna reprodukcija izuzetno učinkovita.

Zašto su tisuće i tisuće vrsta organizama odabrale riskantniji način razmnožavanja, povezan sa stvaranjem muških i ženskih spolnih stanica i njihovim stapanjem u odgovarajućim uvjetima? Osoba, kao nitko drugi, trebala bi razumjeti sve prednosti ove metode, od kojih je glavna ta da spolno razmnožavanje povećava opstanak vrste. U nekim je slučajevima teško razumjeti biološko obrazloženje za određene vrste spolnog razmnožavanja. Na primjer, kada mu bogomoljka, stimulirajući mužjaka na parenje, odgrize glavu. Međutim, unatoč složenoj, pa čak i rizičnoj prirodi spolnog razmnožavanja, ono je pouzdan način da se osigura uspješan razvoj vrsta u okruženju koje se stalno mijenja. Zašto? Budući da spolna reprodukcija proizvodi milijune jedinstvenih kombinacija genetskog materijala od dva neidentična roditelja, čime se postiže raznolikost u budućim generacijama. Neke od kombinacija mogu biti samo potrebne za održavanje održivosti vrsta u promijenjenim uvjetima okoliša. Kod nespolnog razmnožavanja organizmi nemaju istu sposobnost prilagodbe. Na primjer, kada se vlažna okolina, kao što je močvara, počne postupno sušiti, vrste koje nastanjuju tu okolinu će na kraju umrijeti osim ako se preživjele jedinke te vrste otporne na sušu ne razmnože i ponovno nasele to područje.

2.2. Mutacije mogu promijeniti organizme koji se razmnožavaju i spolno i nespolno

Naslijeđena promjena u strukturi molekule DNA, kao što je promjena uzrokovana zračenjem, naziva se mutacija. Takve su promjene u suštini nepovratne i sve stanice ili organizmi koji nastaju iz mutiranih stanica snosit će te promjene. U organizmima koji se razmnožavaju nespolno, mutacija je iznenadna promjena (korisna ili štetna za organizam) koja će se prenijeti na sljedeće generacije. Dobro je ako je ova promjena korisna; ako je štetan, potomci mutanta obično umiru. Međutim, organizmi koji se spolno razmnožavaju dobivaju genetski materijal od dva roditelja. Stoga se mutacije neutraliziraju "normalnim" genetskim materijalom partnera. Dakle, spolno razmnožavanje u konačnici osigurava raznolikost u organizmima i sprječava nastanak naglih promjena (mutacija) u kratkom vremenskom razdoblju.

2.3. Spolno razmnožavanje uključuje rekombinaciju kromosomske DNA

Genetska informacija sadržana je u uvijenim vlaknastim strukturama u staničnoj jezgri tzv kromosoma. Prije mnogo godina uočeno je da je broj kromosoma u stanicama obično konstantan. Štoviše, gotovo sve stanice u tijelu imaju isti broj kromosoma, a taj broj karakterizira sve organizme određene vrste. Uočeno je da su kromosomi u većini slučajeva prisutni u paru - dva kromosoma iste veličine i oblika sadrže slične gene. Takvi se kromosomi nazivaju homologni.

Ispitivanjem 46 ljudskih kromosoma, svaki par homolognih kromosoma može se razlikovati i označiti odgovarajućim brojem. Različitim metodama Utvrđeno je da tijekom razvoja novog organizma svaki par njegovih homolognih kromosoma uključuje po jedan kromosom od svakog roditelja. Radi praktičnosti naziva se kompletan skup kromosoma u stanici diploidan. Haploidni set kromosoma je polovica ovog broja, tj. uključuje po jedan kromosom iz svih parova. Svaki roditelj daje haploidni skup kromosoma pri oplodnji.

2.4. Kromosomi se prenose s generacije na generaciju u jezgrama specijaliziranih spolnih stanica koje se nazivaju gamete

U jednostavnim organizmima gotovo da nema spolnih razlika. Njihove reproduktivne stanice također su vrlo slične - gamete koji se zovu izogamete, a proces njihovog spajanja je izogametska gnojidba. Na taj se način razmnožavaju npr. jednostanične flagelirane alge Chlamidomonas. U ovom slučaju spol partnera nije označen kao ženski i muški, već se naziva vrste križanja.

Kod složenijih organizama, a posebno kod ljudi, razlike među spolovima su značajne i svaki organizam proizvodi karakteristične gamete specifične za svoj spol. Kod životinja, ženka tvori makrogametu, nesposobnu za aktivno kretanje, koja se naziva jajna stanica ili jaje. Mužjak razvija malu, pokretnu mikrogametu ili spermu. Makrogamata kod viših biljaka naziva se još i jajna stanica, a mikrogamete kod peluda su jezgre stanica muškog ognjišta.

Tijekom spolnog razmnožavanja dolazi do spajanja dviju gameta, ali broj kromosoma u svakoj vrsti ostaje konstantan u svim generacijama. Stoga, očito, mora postojati mehanizam uslijed kojeg se normalni diploidni skup kromosoma svakog roditelja reducira na haploidni skup u gametama. Taj se mehanizam naziva mejoza, a dio je gametogeneze – procesa nastajanja spolnih stanica.

U višestaničnih životinja gamete se stvaraju u spolnim organima - spolne žlijezde. Ženska spolna žlijezda naziva se muški jajnik - testis. Tipično, mejotička dioba se događa u spolnim žlijezdama, pri čemu se broj kromosoma prepolovljuje. Ovdje dolazi do diferencijacije, tijekom koje se formiraju specifična svojstva jajašca i spermija. U jajima nekih vrsta dolazi do mejotske diobe nakon ovulacija, oslobađanje zametne stanice iz jajnika. Ako je jaje za brz razvoj Nakon oplodnje potrebna je velika zaliha makromolekula, spermij mora imati strukture koje osiguravaju njegovu pokretljivost (slika 2-1).

2.5. Mejoza se sastoji od dvije uzastopne stanične diobe koje rezultiraju stvaranjem gameta, od kojih svaka ima haploidni set kromosoma

Na prvi pogled, obje specijalizirane stanične diobe koje se događaju u mejozi slične su mitotskim diobama. Mejoza, kao i mitoza, uključuje iste faze diobe jezgre (profaza, prometafaza, metafaza itd.) i citoplazme (citokineza).

Međutim, postoji nekoliko velikih razlika između ovih tipova stanične diobe.

1. U prvoj mejotičkoj diobi parovi homolognih kromosoma se spajaju i nalaze se u bočnim zonama jezgre. Ovaj proces se zove konjugacija kromosoma odnosno sinapsi (sl. 2-3).

2. Genetski materijal replicira se samo jednom tijekom dvije mejotičke diobe. Tijekom konjugacije dolazi do izmjene genetskog materijala između homolognih kromosoma, odn prelazeći preko. Slika 2-2 shematski prikazuje kako se crossing over događa na mejotičkim kromosomima.

Crossing over je raširen i vrlo važan čimbenik koji pridonosi nastanku genetske varijacije tijekom spolnog razmnožavanja. Mejotski kromosomi imaju specifičnu strukturu nazvanu konjugacijski kompleks, koji vjerojatno provodi ovaj proces.

Istina, ostaje nepoznato kako dolazi do konvergencije homolognih kromosoma.

3. Većina organizama u suštini nema stadije interfaze ili profaze prije druge mejotičke diobe.

Tijekom spolnog razmnožavanja, konjugacija homolognih kromosoma obavlja dvije glavne funkcije. Prva funkcija omogućuje da sve zametne stanice nastale tijekom procesa mejoze prime jedan kromosom iz svakog homolognog para. Druga funkcija je da konjugacija osigurava da se broj kromosoma smanji točno na pola (tijekom druge mejotičke diobe) spajanjem homolognih kromosoma u parove koji se ponašaju kao jedna jedinica. Budući da je svaki od uparenih homolognih kromosoma prethodno repliciran i stoga se sastoji od dvije kromatide, ti se parovi nazivaju kromatidne tetrade, ili kromosomske bivalente. Tijekom procesa konjugacije, diploidni skup repliciranih kromosoma postaje haploidni skup kromosomskih bivalenata ili kromatidnih tetrada. Tijekom druge mejotičke diobe ti se bivalenti dijele na dva dijela, tvoreći gamete s haploidnim brojem kromosoma.

Konjugacija homolognih kromosoma događa se u profazi prve mejotičke diobe. Rezultirajuće tetrade pomiču se u ekvatorijalnu ravninu, pričvršćuju se na vlakna vretena i zatim se svaka raspada u dvije dijade (kromosomi koji se sastoje od dvije kromatide). Zatim dolazi do citokineze i formiraju se dvije stanice s haploidnim brojem dijada. U drugoj mejotičkoj diobi svaka od tih stanica se dijeli bez replikacije genetskog materijala. U drugoj mejotičkoj diobi one se cijepaju i formiraju monade, stvarajući tako četiri iz jedne izvorne stanice. Svaki nosi različite kombinacije genetskog materijala od svojih roditelja, što je rezultat križanja, kao i neovisne segregacije kromosoma u mejozi.

Međutim, netočno je reći da u svim slučajevima mejoze kod životinja iz jedne spolne stanice nastaju četiri spolne stanice. Ovo vrijedi samo za. proces stvaranja spermija, kada jedna stanica, koja se mejotski dijeli dva puta, formira četiri spermija.

Kada se formiraju jaja (oogeneza), svaka stanica proizvodi samo

jedno jaje i dva ili tri mala polarna tjelešca, “mrtve stanice”, koje nemaju značajniju ulogu u daljnjem razvoju. U oogenezi se ne formiraju četiri mala jaja, već jedno veliko s velikom zalihom tvari potrebnih za njegov razvoj nakon oplodnje. Hranjive tvari koje se mogu podijeliti između četiri stanice nakupljaju se u jednom jajetu.

2.6. Oplodnja je proces spajanja muške i ženske gamete ili dva izogameta

Tijekom procesa oplodnje spajaju se jezgre dviju spolnih stanica, od kojih svaka sadrži haploidni set kromosoma, čime se obnavlja normalni diploidni set kromosoma. Tijekom oplodnje može se koristiti i druga metoda razmjene genetskog materijala.

Na primjer, kod morskih beskralježnjaka kao što su mekušci, morski ježevi i zvijezde, gnojidba je vrlo neekonomičan proces.

Svaki odrasli organizam troši ogromnu energiju pri formiranju velikog broja jaja ili spermija. Međutim, samo neki od njih sudjeluju u oplodnji.

To se događa jer su jaja, ličinke i mladi ovih životinja hrana za druge vrste. Stoga se samo jedan posto originalnih jajašaca razvije do odrasle dobi. Iako ova metoda zahtijeva puno energije, raširena je među raznim vrstama, što dokazuje njenu visoku učinkovitost.

Mnoge druge životinje, osobito one koje žive na kopnu, razvile su metode unutarnje oplodnje kojima se izbjegava gubitak zametnih stanica.

2.7. Partenogeneza je razvoj neoplođenih jaja

Mnogi organizmi, osim spolnog razmnožavanja, mogu proizvesti jajašca koja se razvijaju bez oplodnje spermijem. Ovaj proces se zove partenogeneza.

Pčelinje zajednice čine jedinke koje su se razvile spolnim razmnožavanjem, kao i partenogenetski organizmi. Oba potječu iz jajašaca koje je položila pčela matica. Matica se pari s trutom samo jednom, a zatim održava opskrbu spermom tijekom svog reproduktivnog razdoblja. Iz tih oplođenih jaja razvijaju se diploidne ženke – pčele radilice (a možda i buduće matice). Jaja koja su položena neprobavljena razvijaju se u haploidne trutove.

Spontana partenogeneza karakteristična je i za neke više životinje. Poznate su vrste guštera i riba koje nemaju mužjake. Ženke mogu proizvesti potomstvo unatoč dugotrajnoj izolaciji od drugih životinja. Često se kod nekih linija purana jaja mogu razviti partenogenetski. Mali je broj organizama koji dospiju u odraslu dob, a sve su to ženke koje mogu rađati potomstvo. U nekim slučajevima partenogenetski razvoj nekih jajašaca može se potaknuti kemijskom ili fiziološkom stimulacijom, što je prvi učinio I. Loeb 1898. godine.

Razmnožavanje je nužno svojstvo života. Kontinuitet života na zemlji, trajanje postojanja bilo koje vrste živih organizama - biljaka i životinja - podržava proces reprodukcije. Spolno razmnožavanje je biološki proces čiji je cilj povećanje broja jedinki i osiguranje daljnjeg postojanja vrste. Daje naglo povećanje varijabilnosti. Rasprostranjena je u prirodi. Sve domaće životinje razmnožavaju se spolno. Tijekom spolnog razmnožavanja potrebno je spajanje dviju spolnih stanica mužjaka i ženke – oplodnja. Biološki značaj Proces oplodnje je da se tijekom spolnog razmnožavanja novi organizam koji je nastao više prilagođava promjenjivim životnim uvjetima, jer kao rezultat spajanja dviju zametnih stanica nastaje organizam s dvostrukim nasljeđem - muškim i ženskim, koji imaju različitog porijekla. Tijekom oplodnje spolne stanice se međusobno obogaćuju, a istovremeno se uravnotežuje metabolizam, što daje povećanu vitalnost novoj generaciji.

4. Prirodno osjemenjivanje životinja. Ručno i kuharsko parenje

Prirodna oplodnja u spolnim organima je kompleks uvjetovanih i bezuvjetnih refleksa koji osiguravaju izlazak sperme iz muškog organa u ženski spolni organ. Da bi došlo do spolnog odnosa, neophodan je izravan kontakt između muškarca i žene. EO- se kod domaćih životinja dijeli na EO s vaginalno-uterinim tipom osjemenjivanja kod životinja, spolni odnos nije velik, volumen ejakulata je mali, koncentracija spermija je velika, pomoćne spolne žlijezde proizvode malu količinu sperma, životinje s uterinim tipom osjemenjivanja, sperma ulazi u maternicu ženke, Trajanje spolnog odnosa je značajno, volumen ejakulata velik, a koncentracija spermija mala. Javlja se tijekom spolnog odnosa, odnosno kontakta ženke i mužjaka, kada se javlja cijeli kompleks spolnih refleksa karakterističnih za parenje. Glavne metode prirodnog osjemenjivanja su ručno, kuhanje i slobodno parenje. Ručno parenje- parenje se odvija pod nadzorom servisnog osoblja. Omogućuje odabir matica i bikova prema planiranom planu iu određenom roku; regulirati spolno opterećenje proizvođača; spriječiti pojavu spolno prenosivih bolesti, budući da ženke i mužjake prije parenja pregleda veterinar; točno uzeti u obzir potomstvo roditelja. Slučaj za kuhanje Sastoji se u tome da se ženka u tijeku i mužjak smjeste u odvojenu prostoriju (kuvaonik, baza, obor, kavez) i ostave neko vrijeme. Nedostatak ove metode je što proizvođač oplođuje istu ženku nekoliko puta.

5. Zajedničko, slobodno i haremsko (cool) parenje

Slobodno parenje– proizvođač je stalno u stadu ( specifični podražaj spolna funkcija ženki). Početak vreline (stadij buđenja) je ubrzan, teče vedro, eliminira se nedostajuća vrelina i postiže visok postotak oplodnje. Nedostatak: – otežano je snimanje inseminacija; – uzgojni rad se ne može provoditi u velikim stadima; – koristi se u govedarstvu; na malim farmama Školsko parenje– koristi se u uzgoju stadnih konja. Pastuh se drži 24 sata dnevno zajedno s kobilama na pašnjaku pod nadzorom voditelja stada koji upisuje osjemenjene matice. Hladno parenje - koristi se na farmama ovaca. Ovce se dijele u skupine (razrede) i dodjeljuju im se određeni ovnovi. Haremsko parenje– uz svakog ovna se veže određen broj ovaca odgovarajuće kakvoće. Priplodni ovnovi pasu s njima i oplođuju ih.

13. Razmnožavanje je glavno svojstvo živih bića. Nespolno i spolno razmnožavanje. Oblici nespolnog razmnožavanja. Definicija, suština, biološki značaj.

Razmnožavanje je sastavni dio živih bića. Postojanje organizma je priprema za ispunjenje glavne biološke zadaće - sudjelovanje u reprodukciji.

Razmnožavanje (razmnožavanje, samorazmnožavanje) odnosi se na sposobnost organizama da reproduciraju vlastitu vrstu.

Biološka uloga razmnožavanja: osigurava smjenu generacija; uz njegovu pomoć se tijekom vremena čuvaju biološke vrste i život kao takav; održava se intraspecifična varijabilnost; rješavaju se problemi povećanja broja jedinki.

Postoje 2 načina razmnožavanja: nespolno i spolno.

Nespolni – početak novog organizma daje jedan roditeljski organizam, potomak je točna genetska kopija roditelja; Ne postoji spolni proces, dakle nema razmjene genetskih informacija. Ne postoji poseban stanični materijal za razvoj potomaka: a) nekoliko somatskih stanica višestaničnog roditelja; b) cijeli organizam, ako je praživotinja. Stanični mehanizam nastanak potomka – mitoza. Iz 1. stanice nastaju identični potomci – klon. Izvor varijabilnosti klona su slučajne mutacije. U evolucijskom smislu, takva reprodukcija povećava utjecaj stabilizirajuće selekcije i pomaže u održavanju najveće prilagodljivosti malo promjenjivim uvjetima okoline.

Oblici: 1) kod jednoćelijskih eukariota: a) binarni (podjela na 2); b) shizogonija – jednostruka podjela na mnogo dijelova; c) pupanje - potomak se formira na tijelu roditelja, kao izdanak s naknadnim odcjepljenjem; d) sporogonija – opetovana dioba na više dijelova. 2) kod višestaničnih organizama: a) vegetativni – dijelovi tijela ili skupine somatskih stanica; b) pupanje – stvaranje pupova; c) sporulacija – stvaranje spora u posebnim strukturama; d) fragmentacija – raspadanje višestaničnog tijela na dijelove koji se pretvaraju u samostalne jedinke.

14. Spolno razmnožavanje u jednostaničnih i višestaničnih organizama. Spolni proces kao mehanizam razmjene nasljednih informacija unutar vrste. Morfofiziološke karakteristike spolnih stanica.

Temelj spolne reprodukcije je spolni proces, čija se bit svodi na kombinaciju u nasljednom materijalu za razvoj potomka genetskih informacija iz dva različita izvora - roditelja. Ideja o spolnom procesu daje se procesima konjugacije ciliata. Sastoji se od privremenog povezivanja dviju jedinki u svrhu razmjene (rekombinacije) nasljednog materijala, što rezultira pojavom jedinki koje se genetski razlikuju od matičnih organizacija. Nakon toga se razmnožavaju nespolno.

Na određenom stupnju evolucije u multiklerikalnim organizacijama pokazalo se da je seksualni proces kao način razmjene genskih informacija među jedinkama unutar vrste povezan s reprodukcijom.

Za spolno razmnožavanje roditeljske jedinke proizvode gamete - stanice specijalizirane za osiguravanje generativne funkcije. Spajanje majčinih i očinskih spolnih stanica dovodi do nastanka zigote - stanice koja je jedinka kćeri u najranijoj fazi razvoja.

Značajke spolnih stanica: haploidne; niska razina metaboličkih procesa; Samo jaje ulazi u mitozu u slučaju oplodnje; samo jaje ima zaštitnu proteinsku ljusku; samo spermij ima stanično središte koje se prenosi u jajašce; sperma je pokretna; jaje se razvija (u slučaju oplodnje); Spermij prenosi genetski materijal.

18. Razmnožavanje biljaka. Značenje spolnog i nespolnog razmnožavanja. Vrste spolnog procesa.

Razmnožavanje biljaka- skup procesa koji dovode do povećanja broja jedinki određene vrste; javlja se u biljkama aseksualan, spolni I vegetativni(u pojam se spajaju nespolno i spolno razmnožavanje generativno razmnožavanje). Proučavanje različitih aspekata reprodukcije je predmet reproduktivna biologija.

Nespolno razmnožavanje se razlikuje od vegetativnog po tome što je tijekom vegetativnog razmnožavanja jedinka kćeri genetski identična jedinki majke ( klon), nužno prima fragment majčinog organizma, budući da se iz njega formira; Kod nespolnog razmnožavanja to se ne događa.

Generativno razmnožavanje temelji se na izmjeni dviju nuklearnih faza - haploidne i diploidne. Ova izmjena je posljedica dva alternativna procesa - oplodnje i redukcijske diobe (mejoze). Kod biljaka se haploidna faza koja proizvodi haploidne gamete naziva gametofit, a diploidna faza, koja tvori haploidne spore iz kojih se razvijaju gametofiti, je sporofit. Sporofit i gametofit mogu se međusobno morfološki razlikovati ( heteromorfni životni ciklus), i biti iste strukture ( izomorfni životni ciklus).

Razlika između spolnog razmnožavanja i spolnog razmnožavanja je u tome što se u prvom slučaju na gametofitu formira jedan embrij sporofita, au drugom - nekoliko. Većina biljaka se spolno razmnožava

Bespolna reprodukcija biljke se izvode haploidnim sporama - aplanomeiospore. Nastaju u posebnim tijelima - sporangiji. Kod algi su u većini slučajeva sporangiji jednostanični (samo kod nekih algi sporangiji su višestanični, ali nisu diferencirani u tkiva).

Kod viših biljaka sporangiji su višestanični, njihove stanice su diferencirane. Plodne stanice čine arhesporij- sporogeno tkivo, vanjske sterilne stanice čine zaštitni zid. Sloj obloge formiran je od vanjskih stanica arhesporija - tapetum, koji, šireći se, oblikuje periplazmodij. Hranjive tvari koje sadrži koriste se za stvaranje spora.

Archesporium stanice, dijeleći se mitozom, nastaju sporociti, koji dijeleći se mejozom tvore tetrade spora.

Spore su prekrivene dvo- ili troslojnom ljuskom - sporoderm. Spore su svijetle, bogate citoplazmom, imaju veliku jezgru i proplastide; rezervne tvari često predstavljaju masti.

Iz spora se razvijaju gametofiti. Kada homosporous Kod biljaka su sve spore jednake veličine. Ova pojava se zove izosporija. Na heterosporija nastaju spore različite veličine. Od većih spora (megaspora) nastaju ženski gametofiti, a od manjih (mikrospora) muški gametofiti; takve se biljke nazivaju heterosporozni.

Seksualni proces V Flora izuzetno raznolik i često vrlo složen, ali se u biti svodi na spajanje dviju spolnih stanica (gameta) – muške i ženske.

Gamete nastaju u određenim stanicama ili organima biljaka. U nekim slučajevima, gamete su identične veličine i oblika i obje su pokretljive zbog prisutnosti flagela (izogamija); ponekad se međusobno malo razlikuju po veličini (heterogamija). Ali češće - s takozvanom oogamijom - veličine spolnih stanica su oštro različite: muška spolna stanica, nazvana sperma, mala je i pokretna, a ženska - jaje - nepokretna je i velika. Proces spajanja gameta naziva se oplodnja. Gamete u svojoj jezgri imaju jedan set kromosoma, au stanici nastaloj spajanjem gameta, koja se naziva zigota, broj kromosoma se udvostruči. Zigota klija i daje novu pojedinačnu biljku.

Spolni proces se kod biljaka događa u određeno vrijeme i u određenom stadiju njezina razvoja, pri čemu se biljka može razmnožavati i nespolno (stvaranjem spora) i vegetativno.

Seksualno razmnožavanje nastalo je u biljnom svijetu tijekom procesa evolucije. Bakterije i modrozelene alge ga još nemaju. Kod većine algi i gljiva, kao i kod svih viših kopnenih biljaka, spolni proces je jasno izražen.

Spolno razmnožavanje vrlo je važno za tijelo jer spajanjem očinske i majčine stanice nastaje novi organizam. Ima veću varijabilnost i bolje je prilagođen okolišnim uvjetima.

Najjednostavniji proces spolnog razmnožavanja može se promatrati kod jednostaničnih algi, na primjer kod Chlamydomonas.

Značenje aseksualnog: prva i najvažnija stvar je brzina: aseksualna reprodukcija zahtijeva znatno manje energije, što znači daje više mogućnosti, grubo rečeno, po 1 J utrošene energije. Posljedica ovog prvog je da postoji više šanse za širenje, ali pod uvjetom da je genotip biljke koja se razmnožava nespolno dovoljno optimalan za lokalne uvjete. U ovom slučaju, potomci biljke prolaze kroz neku vrstu ekspanzije. Konačno, očuvanje genotipa: spolno razmnožavanje je lansirna rampa za mogućnost specijacije, a nespolno razmnožavanje je svojevrsno očuvanje postojećeg genotipa.

Značenje seksualnog: Spolnim razmnožavanjem, u usporedbi s vegetativnim, postiže se: 1) veća stopa razmnožavanja, tj. mnogo veći broj začetaka novih jedinki; 2) mogućnost naseljavanja na mnogo veće udaljenosti i, posljedično, naseljavanja većeg teritorija; 3) prijenos sjemena u druge uvjete, što omogućuje da se pod utjecajem novih uvjeta dogode različite promjene i stoga daje novi materijal za prirodnu selekciju. Još je važnije da tijekom vegetativnog (ili nespolnog) razmnožavanja nova biljka u potpunosti naslijedi sva svojstva majčine biljke, uključujući senilne promjene vezane uz dob koje se kod većine ljudi javljaju prije ili kasnije; osim toga, ne dobiva nikakva nova svojstva i može živjeti samo unutar istih granica vanjskih uvjeta kao matična biljka.

Tijekom spolnog razmnožavanja dolazi do potpune obnove, život počinje u punom smislu ispočetka, a sve starosne promjene roditelja ne prenose se na potomstvo. Osim toga, a to je vrlo važno, tijekom spolnog razmnožavanja dolazi do kombinacije više ili manje različitih očevih i majčinih nasljednih sklonosti, potomci su raznovrsniji, s novim kombinacijama očinskih i majčinih svojstava, a ponekad i s potpuno novim karakteristikama. Takvi genetski heterogeniji potomci imaju širi raspon prilagodljivosti na vanjske uvjete, pojedini predstavnici mogu se snaći u uvjetima u kojima bi njihovi roditelji umrli, a cijela vrsta (kompleks međusobno najbližih oblika) bit će upornija u tome; borbi za egzistenciju. Takve vrste koje se spolno razmnožavaju bile su pobjednici u borbi za život.

Velika važnost spolnog razmnožavanja za evoluciju je ta

Vlad Ustelyomov

Spolno razmnožavanje je progresivniji oblik razmnožavanja, vrlo raširen u prirodi, kako među biljkama tako i među životinjama. Organizmi nastali tijekom spolnog razmnožavanja razlikuju se jedni od drugih genetski, kao i po prirodi svoje prilagodljivosti životnim uvjetima.

Tijekom spolnog razmnožavanja organizmi majke i oca stvaraju specijalizirane spolne stanice – gamete. Ženske nepomične spolne stanice nazivaju se jajašca, muške nepomične spolne stanice spermije, a pokretne spolne stanice spermije. Te se spolne stanice stapaju u zigotu, tj. dolazi do oplodnje. Spolne stanice, u pravilu, imaju polovičan set kromosoma (haploid), tako da se njihovim spajanjem obnavlja dvostruki (diploidni) set, a iz zigote se razvija nova jedinka. U spolnom razmnožavanju potomci nastaju spajanjem haploidnih jezgri. Haploidne jezgre nastaju kao rezultat mejotske diobe.

Mejoza dovodi do smanjenja genetskog materijala za polovicu, zbog čega količina genetskog materijala u jedinki određene vrste ostaje konstantna tijekom niza generacija. Tijekom mejoze događa se nekoliko važnih procesa: slučajna segregacija kromosoma (neovisna segregacija), izmjena genetskog materijala između homolognih kromosoma (crossing over). Kao rezultat tih procesa nastaju nove kombinacije gena. Budući da jezgra zigote nakon oplodnje sadrži genetski materijal oba roditelja, to povećava genetsku raznolikost unutar vrste. Ako je suština i biološki značaj spolnog procesa isti za sve organizme, onda su njegovi oblici vrlo raznoliki i ovise o stupnju evolucijskog razvoja, staništu, načinu života i nekim drugim značajkama.
Spolno razmnožavanje ima vrlo velike evolucijske prednosti u usporedbi s nespolnim razmnožavanjem. Bit spolnog razmnožavanja je kombinacija u nasljednom materijalu potomka genetskih informacija iz dvaju različitih izvora – roditelja. Oplodnja kod životinja može biti vanjska i unutarnja. Fuzija proizvodi zigotu s dvostrukim nizom kromosoma.

U jezgri zigote, svi kromosomi postaju upareni: u svakom paru, jedan od kromosoma je očinski, drugi je majčin. Organizam kćeri koji se razvija iz takve zigote podjednako je opremljen nasljednim informacijama od oba roditelja.

Biološko značenje spolnog razmnožavanja je da organizmi u nastajanju mogu kombinirati korisne karakteristike oca i majke. Takvi organizmi su održiviji. Spolno razmnožavanje ima važnu ulogu u evoluciji organizama.

Koji je biološki značaj spolnog razmnožavanja?

Alex

U genetskoj rekombinaciji. Pogrešno postavljate pitanje o značenju seksualnog procesa. Ovo je izvor kombinacijske varijabilnosti za selekciju i ujedno mehanizam za usporedbu genotipova dvaju organizama kako bi se održalo genetsko jedinstvo populacije i vrste.

Aleksandar Maštakov

Mislim da se trebate okrenuti udžbenicima biologije. Smisao spolnog razmnožavanja je ponovno uspostavljanje radnih gena i blokiranje gena oštećenih mutacijom. Odnosno, postoji neki mehanizam koji je na molekularnoj razini još uvijek sposoban "ispraviti" štetnu mutaciju, za koju bi, uz istospolnu reprodukciju, trebalo mnogo više vremena da se ispravi putem Darwinove prirodne selekcije. Dakle, spolna reprodukcija omogućuje, prije svega, odsijecanje nasumičnih i štetnih mutacija gena, ali omogućuje preživljavanje nositelja tih mutacija.

Ministarstvo općeg i stručnog obrazovanja regije Sverdlovsk
GBOU SPO SO
"YEKATERINBURG COLLEGE OF TRANSPORT CONSTRUCTION"

Esej
Disciplina: Biologija
Tema: “Spolno razmnožavanje i njegov biološki značaj

Specijalnost 270802 "izgradnja i rad urbanih zgrada i građevina"

Dovršio Urvanov N.N.
Student gr. PGS-11
Provjerio sam Sosnovskikh O.M.

Sadržaj 2
Uvod 3
1. Vrste reprodukcije 4
1.1 Nespolno razmnožavanje 5
1.2 Spolno razmnožavanje 7
2. Individualni razvoj organizama 11
2.1 Embrionalno razdoblje razvoja 12
2.2 Postembrionalno razdoblje razvoja 15
2.3 Opći obrasci razvoja. Biogenetski zakon 17
3. Biološki značaj spolnog razmnožavanja 19
Zaključak 21
Reference 22
Prijave 23

Uvod
Sposobnost reprodukcije, tj. stvaranje nove generacije jedinki iste vrste jedna je od glavnih karakteristika živih organizama. Tijekom procesa razmnožavanja genetski materijal se prenosi s roditeljske generacije na sljedeću generaciju, čime se osigurava reprodukcija karakteristika ne samo određene vrste, već i određenih roditeljskih jedinki. Za vrstu je smisao razmnožavanja zamjena onih njezinih predstavnika koji umiru, čime se osigurava kontinuitet postojanja vrste; osim toga, pod odgovarajućim uvjetima, razmnožavanje omogućuje povećanje ukupnog broja vrsta.
Svaka nova jedinka, prije nego što dođe do stupnja u kojem je sposobna za reprodukciju, mora proći kroz niz faza rasta i razvoja. Neke jedinke umiru prije nego što dostignu reproduktivni stupanj (ili spolnu zrelost) kao rezultat uništenja od strane predatora, bolesti i raznih slučajnih događaja; dakle, vrsta može preživjeti samo pod uvjetom da svaka generacija proizvede više potomaka nego što je bilo roditeljskih jedinki koje su sudjelovale u razmnožavanju. Veličine populacije fluktuiraju ovisno o ravnoteži između reprodukcije i izumiranja jedinki. Postoji niz različitih strategija razmnožavanja, svaka s različitim prednostima i nedostacima; svi će oni biti opisani u ovom sažetku.

Vrste reprodukcije
Poznati su različiti oblici razmnožavanja, ali se svi mogu spojiti u dva tipa: spolno i nespolno.
Spolno razmnožavanje odnosi se na izmjenu generacija i razvoj organizama iz specijaliziranih – spolnih – stanica, koje nastaju u spolnim žlijezdama. U tom se slučaju novi organizam razvija kao rezultat spajanja dviju zametnih stanica koje su formirali različiti roditelji. Međutim, kod beskralješnjaka spermatozoidi i jajašca često nastaju u tijelu jednog organizma. Ova pojava – biseksualnost – naziva se hermafroditizam. Cvjetnice su također dvospolne. Kod većine vrsta biljaka angiospermi (cvjetnica) dvospolni cvijet uključuje i prašnike, koji tvore muške rasplodne stanice - spermije, i tučke koji sadrže jajašca. Kod otprilike četvrtine vrsta muški (staminati) i ženski (tučkasti) cvjetovi razvijaju se neovisno, tj. cvjetovi su im jednospolni. Primjer je konoplja. Kod nekih biljaka - kukuruza, breze - i muški i ženski cvjetovi pojavljuju se na istoj jedinki.
Razvijaju se neke vrste životinja i biljaka
neoplođeno jaje. Ova vrsta reprodukcije naziva se djevičanska ili partenogenetska.
Nespolno razmnožavanje karakterizira činjenica da se nova jedinka razvija iz nespolnih, somatskih (tjelesnih) stanica.

Bespolna reprodukcija
Nespolnim razmnožavanjem novi organizam može nastati iz jedne stanice ili iz više nespolnih (somatskih) stanica majke. Nespolno razmnožavanje uključuje samo jednog roditelja. Budući da stanice iz kojih nastaju organizmi kćeri nastaju kao rezultat mitoze, svi će potomci po nasljednim karakteristikama biti slični jedinki majke.

Riža. 1. Razmnožavanje zelene euglene

Mnoge protozoe (ameba, zelena euglena i dr.), jednostanične alge (Chlamydomonas) razmnožavaju se mitotičkom diobom stanica (slika 1). Ostali jednostanični organizmi - neke niže gljive, alge (klorela), životinje, na primjer uzročnik malarije - plazmodij falciparum, karakterizirani su sporulacijom. U tom se slučaju stanica raspada u veliki broj jedinki, jednak broju jezgri prethodno formiranih u roditeljskoj stanici kao rezultat ponovljene diobe njezine jezgre. Višestanični organizmi također su sposobni za sporulaciju: to su mahovine, više gljive, višestanične alge, pteridofiti i neki drugi.
I kod jednoćelijskih i kod višećelijskih organizama, bespolna reprodukcija služi i pupanje. Na primjer, kod gljivica kvasca i nekih ciliata (sišu cilijate), kada pupi na matičnoj stanici, u početku se formira mala kvržica koja sadrži jezgru - pupoljak. Raste, doseže veličinu blizu majčinog tijela, a zatim se odvaja i nastavlja samostalno postojanje. Kod višestaničnih organizama (slatkovodna hidra) bubreg se sastoji od skupine stanica iz oba sloja tjelesne stijenke. Pupoljak raste, izdužuje se i na njegovom prednjem kraju pojavljuje se usni otvor okružen ticalima. Pupanje završava stvaranjem male hidre, koja se potom odvaja od matičnog organizma.
Kod višestaničnih životinja nespolno razmnožavanje odvija se na isti način (meduze, prstenasti pljosnati crvi, bodljikaši). Iz svakog takvog dijela razvija se punopravna jedinka.
Kod biljaka je rasprostranjeno vegetativno razmnožavanje, tj. dijelovi tijela - reznice, vitice, gomolji. Dakle, krumpir se razmnožava modificiranim podzemnim dijelovima stabljike - gomoljima. Mladice jasmina i vrbe – reznice – lako se ukorijenjuju. Grožđe, ribizl i ogrozd razmnožavaju se reznicama.
Duge puzave stabljike jagoda - vitice - formiraju pupoljke, koji, ukorijenivši se, daju novu biljku. Malo se biljaka, poput begonije, može razmnožavati lisnim reznicama (lisna plojka i peteljka). Na donjoj strani lista, na mjestima gdje se granaju velike vene, pojavljuju se korijeni, na vrhu - pupoljci, a zatim izdanci.
Korijen se koristi i za vegetativno razmnožavanje. U vrtlarstvu se maline, trešnje, šljive i ruže razmnožavaju reznicama bočnog korijena. Dalije se razmnožavaju pomoću korijenskih gomolja. Modifikacija podzemnog dijela stabljike - rizoma - također stvara nove biljke. Na primjer, čičak uz pomoć rizoma može proizvesti više od tisuću novih jedinki na 1 m2 tla.

Spolno razmnožavanje
Spolno razmnožavanje ima vrlo velike evolucijske prednosti u usporedbi s nespolnim razmnožavanjem. To je zbog činjenice da genotip potomaka nastaje kombinacijom gena koji pripadaju oba roditelja. Zbog toga se povećava sposobnost organizama da se prilagode uvjetima okoliša. Budući da se u svakoj generaciji provode nove kombinacije, mnogo veći broj jedinki može biti prilagođen novim uvjetima postojanja nego tijekom nespolnog razmnožavanja. Pojava novih kombinacija gena osigurava uspješniju i bržu prilagodbu vrste promjenjivim uvjetima okoliša.
Dakle, bit spolnog razmnožavanja leži u kombinaciji u nasljednom materijalu potomka genetskih informacija iz dva različita izvora - roditelja.
U spolnim žlijezdama razvijaju se spolne stanice: muške - spermiji, ženske - jajne stanice (ili jajašca). U prvom slučaju, njihov razvoj naziva se spermatogeneza, u drugom - oogeneza (od latinskog ovo - jaje).
U procesu stvaranja zametnih stanica razlikuje se niz faza. Prva faza je razdoblje razmnožavanja, u kojem se primordijalne zametne stanice dijele mitozom, što rezultira povećanjem njihovog broja.
Druga faza je razdoblje rasta. U nezrelim muškim spolnim stanicama nije izražena. Njihove se veličine malo povećavaju. Naprotiv, buduća jajašca - oociti - ponekad se povećavaju stotinama, a češće tisućama, pa čak i milijunima puta. Rast jajnih stanica odvija se zahvaljujući tvarima koje stvaraju druge stanice tijela. Dakle, kod riba, vodozemaca i, u većoj mjeri, kod gmazova i ptica, glavninu jaja čini žumanjak. Sintetizira se u jetri, transportira u posebnom topljivom obliku krvlju do jajnika, prodire u jajne stanice koje rastu i tamo se taloži u obliku ploča žumanjka. Osim toga, u samoj budućoj reproduktivnoj stanici sintetiziraju se brojni proteini i velik broj raznih RNA: transportnih, ribosomskih i informacijskih. Žumanjak je skup hranjivih tvari (masti, bjelančevine, ugljikohidrati, vitamini itd.) neophodnih za prehranu embrija u razvoju, a RNA osigurava sintezu proteina u ranoj fazi razvoja, kada vlastite pogubne informacije još nisu iskorištene.
Sljedeća faza - razdoblje sazrijevanja ili mejoze - prikazano je na slici 2. Stanice koje ulaze u razdoblje sazrijevanja sadrže diploidni set kromosoma i već udvostručenu količinu DNA.

Riža. 2. Sazrijevanje zametnih stanica (mejoza)

Bit mejoze je da svaka spolna stanica dobije jedan, haploidni, set kromosoma. Međutim, u isto vrijeme, mejoza je faza tijekom koje se stvaraju nove kombinacije gena kombiniranjem različitih majčinih i očevih kromosoma; rekombinacija nasljednih sklonosti također se javlja kao rezultat crossing overa - izmjene dijelova između homolognih kromosoma tijekom procesa; mejoze.
Mejoza uključuje dvije uzastopne diobe. Kao i kod mitoze, svaka mejotička dioba ima četiri faze: profazu, metafazu, anafazu i telofazu.
Prva (I) mejotička dioba. Profaza I počinje spiralizacijom kromosoma. Kao što se sjećate, svaki se kromosom sastoji od dvije kromatide povezane u centromeri. Tada se homologni kromosomi zbližavaju, svaka točka svake kromatide jednog kromosoma spaja se s odgovarajućom točkom kromatide drugog, homolognog kromosoma. Ovaj proces preciznog i bliskog spajanja homolognih kromosoma u mejozi naziva se konjugacija. U budućnosti se između takvih kromosoma može dogoditi križanje - razmjena identičnih ili homolognih, tj. regija koje sadrže iste gene. Pred kraj profaze nastaju odbojne sile između homolognih kromosoma. Najprije se pojavljuju u području centromere, a zatim u drugim područjima.
U metafazi I spiralizacija kromosoma je maksimalna. Konjugirani kromosomi nalaze se duž ekvatora, s centromerama homolognih kromosoma okrenutim prema različitim polovima stanice. Na njih su pričvršćeni navoji vretena.
U anafazi I, krakovi homolognih kromosoma konačno se odvajaju, a kromosomi se pomiču na različite polove. Posljedično, iz svakog para homolognih kromosoma samo jedan ulazi u stanicu kćer. Broj kromosoma smanjuje se za pola, kromosomski set postaje haploidan. Međutim, svaki se kromosom sastoji od dvije kromatide, tj. još uvijek sadrži dvostruko veću količinu DNA.
U telofazi I kratkotrajno se stvara jezgrina ovojnica. Tijekom interfaze između prve i druge diobe mejoze ne dolazi do reduplikacije DNA. Stanice nastale kao rezultat prve diobe sazrijevanja razlikuju se u sastavu očevih i majčinih kromosoma i, posljedično, u skupu gena.
Na primjer, sve ljudske stanice, uključujući primordijalne zametne stanice, sadrže 46 kromosoma. Od toga su 23 primljena od oca, a 23 od majke. Kada se nakon prve mejotičke diobe stvaraju spolne stanice, spermatociti i oociti također dobivaju 23 kromosoma. Međutim, zbog slučajnosti divergencije očevih i majčinih kromosoma u anafazi I, dobivene stanice dobivaju širok izbor kombinacija roditeljskih kromosoma. Na primjer, jedan od njih može imati 3 očeva i 20 majčinih kromosoma, drugi - 10 očinskih i 13 majčinih, treći - 20 očinskih i 3 majčinska, itd. Broj mogućih kombinacija je vrlo velik. Ako također uzmemo u obzir razmjenu homolognih dijelova kromosoma u profazi prve diobe mejoze, onda je sasvim očito da je svaka rezultirajuća spolna stanica genetski jedinstvena, budući da nosi svoj jedinstveni set gena.
Slijedom toga, mejoza je osnova kombinacijske genotipske varijabilnosti.
Druga (II) mejotička dioba. Druga dioba mejoze općenito se odvija na isti način kao i obična mitotička dioba, s jedinom razlikom što je stanica koja se dijeli haploidna. U anafazi II, centromere koje povezuju sestrinske kromatide u svakom kromosomu se dijele, a kromatide, kao u mitozi, od tog trenutka postaju neovisni kromosomi. Završetkom telofaze II završava cijeli proces mejoze: iz izvorne primarne spolne stanice nastaju četiri haploidne stanice.
Kod muškaraca se sve one pretvaraju u gamete – spermije. U žena, zbog neravnomjerne mejoze, samo jedna stanica proizvodi jaje sposobno za život. Ostale tri stanice kćeri su mnogo manje; one se pretvaraju u takozvana vodeća ili reducirajuća tijela, koja ubrzo umiru. S biološke točke gledišta, formiranje samo jednog jajašca i smrt triju genetski cjelovitih tijela vodiča posljedica je potrebe da se sačuvaju sve rezervne stanice u jednoj stanici. hranjivim tvarima, koji će biti potrebni za razvoj budućeg embrija.
Razdoblje formiranja sastoji se od stanica koje dobivaju određeni oblik i veličinu koji odgovaraju njihovoj funkciji.
Tijekom procesa sazrijevanja, ženske spolne stanice se prekrivaju membranama i spremne su za oplodnju odmah nakon završetka mejoze. U mnogim slučajevima, primjerice kod gmazova, ptica i sisavaca, zbog aktivnosti stanica koje okružuju jaje, oko njega se pojavljuju brojne dodatne membrane. Njihova je funkcija zaštita jajne stanice i embrija u razvoju od vanjskih štetnih utjecaja. Spermiji mogu imati različite veličine i oblike.
Funkcija spermija je dostaviti genetske informacije jajnoj stanici i potaknuti njezin razvoj. Nastali spermij sadrži mitohondrije, Golgijev aparat, koji izlučuje enzime koji otapaju ovojnicu jajne stanice tijekom oplodnje, odnosno spajanja spermija i jajne stanice. Dobivena diploidna stanica naziva se zigota.

Individualni razvoj organizama
Individualni razvoj ili ontogeneza odnosi se na cijelo razdoblje života jedinke - od trenutka spajanja spermija s jajnom stanicom i formiranja zigote do smrti organizma. Ontogeneza se dijeli na dva razdoblja: 1) embrionalno - od nastanka zigote do rođenja ili izlaska iz jajne ovojnice; 2) postembrionalni - od izlaska iz jajne ovojnice ili rođenja do smrti organizma.
Znanost koja proučava obrasce individualnog razvoja organizama u embrionalnoj fazi naziva se embriologija (od grčkog embrija - zametak).

Embrionalno razdoblje razvoja
Kod većine višestaničnih životinja, bez obzira na složenost njihove organizacije, faze embrionalnog razvoja kroz koje embrij prolazi su iste. U embrionalnom razdoblju postoje tri glavne faze: cijepanje, gastrulacija i primarna organogeneza.
Razdvajanje. Razvoj organizma počinje u stadiju jedne stanice. Oplođeno jajašce je stanica i ujedno organizam u najranijoj fazi razvoja. Kao rezultat ponovljenih dioba, jednostanični organizam pretvara se u višestanični. Diploidna jezgra, koja nastaje tijekom oplodnje spajanjem spermija i jajne stanice, počinje se dijeliti unutar nekoliko minuta, a s njom se dijeli i citoplazma. Nastale stanice smanjuju se u veličini sa svakom diobom, pa se proces diobe naziva cijepanje. Tijekom razdoblja fragmentacije stanični materijal se nakuplja za daljnji razvoj. Fragmentacija završava nastankom višestaničnog zametka – blastule. Blastula ima šupljinu ispunjenu tekućinom, tzv. primarnu tjelesnu šupljinu.
U slučajevima kada u citoplazmi jajeta ima malo žumanjka (kao u lanceletu) ili relativno malo (kao u žabe), fragmentacija je potpuna, tj. jaje se u potpunosti podijeli.
U suprotnom kod ptica nastupa razdoblje fragmentacije. Citoplazma bez žumanjka čini samo 1% ukupnog volumena kokošjeg jajeta; cijela preostala citoplazma jajeta, a time i zigota, ispunjena je masom žumanjka. Ako pažljivo pogledate kokošje jaje, na jednom od njegovih polova izravno na žumanjku možete vidjeti malu mrlju - blastulu ili klicasti disk, nastao kao rezultat drobljenja dijela citoplazme bez žumanjka koji sadrži jezgru. U takvim slučajevima drobljenje se naziva nepotpunim. Nepotpuna fragmentacija također je karakteristična za neke ribe i gmazove.
U svim slučajevima - kod lanceleta, i kod vodozemaca, i kod ptica, kao i kod drugih životinja - ukupni volumen stanica u fazi blastule ne prelazi volumen zigote. Drugim riječima, mitotička dioba zigote nije popraćena rastom dobivenih stanica kćeri do volumena majke, a njihova se veličina progresivno smanjuje kao rezultat niza uzastopnih podjela. Ova značajka mitotske stanične diobe tijekom cijepanja opaža se tijekom razvoja oplođenih jajašaca kod svih životinja.
Za razne životinjske vrste svojstvene su i neke druge značajke drobljenja. Na primjer, sve stanice u blastuli imaju diploidni skup kromosoma, identične su strukture i razlikuju se uglavnom po količini žumanjka koju sadrže. Takve stanice, kojima nedostaju znakovi specijalizacije za obavljanje određenih funkcija, nazivaju se nespecijalizirane (ili nediferencirane) stanice. Druga značajka cijepanja je izuzetno kratak mitotski ciklus blastomera u usporedbi sa stanicama odraslog organizma. Tijekom vrlo kratke interfaze dolazi samo do duplikacije DNA.
Gastrulacija. Blastula, koja se u pravilu sastoji od velikog broja blastomera (na primjer, u lanceletu od 3000 stanica), tijekom razvoja prelazi u novu fazu, koja se naziva gastrula (od grčkog gastera - želudac). Embrij se u ovoj fazi sastoji od jasno razlučivih slojeva stanica - takozvanih klica: vanjski ili ektoderm (od grčkog ectos - nalazi se izvana) i unutarnji ili endoderm (od grčkog entos - nalazi se unutra) . Skup procesa koji dovode do stvaranja gastrule naziva se gastrulacija.
U lanceti se gastrulacija vrši invaginacijom jednog od polova blastule prema unutra, u drugih životinja, bilo raslojavanjem stijenke blastule, bilo obrastanjem masivnog vegetativnog pola malim stanicama blastule; životinjski stup.
Kod višestaničnih životinja, osim koelenterata, paralelno s gastrulacijom ili, kao kod lanceleta, nakon nje, pojavljuje se treći zametni list - mezoderm (od grč. mesos - nalazi se u sredini), koji je skup staničnih elemenata smještenih između ekto- i endoderma u primarnoj tjelesnoj šupljini – blastocela. Pojavom mezoderma embrij postaje troslojan.
Dakle, bit procesa gastrulacije je kretanje staničnih masa. Stanice embrija praktički se dijele i ne rastu. Međutim, u ovoj fazi počinje korištenje genetske informacije embrionalnih stanica i pojavljuju se prvi znakovi diferencijacije.
Diferencijacija ili diferencijacija je proces njezina nastanka i povećanja strukturnih i funkcionalnih razlika između pojedinih stanica i dijelova zametka. S morfološkog gledišta, diferencijacija se izražava u stvaranju nekoliko stotina vrsta stanica specifične strukture koje se međusobno razlikuju. Iz nespecijaliziranih stanica blastule postupno nastaju epitelne stanice kože, epitela crijeva, pluća, javljaju se živčane i mišićne stanice itd. S biokemijskog gledišta, specijalizacija stanica leži u sposobnosti sintetiziranja određenih proteina koji su karakteristični samo za određeni tip stanice. Limfociti sintetiziraju zaštitne proteine - antitijela, mišićne stanice - kontraktilni protein miozin. Svaka vrsta stanice proizvodi vlastite proteine, jedinstvene za nju. Biokemijska specijalizacija stanica osigurava selektivna - diferencijalna aktivnost gena, tj. u stanicama različitih zametnih listova - začeci pojedinih organa i sustava - počinju djelovati različite skupine gena.
U različiti tipovi Kod životinja isti klicini listići daju iste organe i tkiva. To znači da su homologni. Dakle, od stanica vanjskog klicinog lista - ektoderma - kod člankonožaca, hordata, uključujući ribe, vodozemce, gmazove, ptice i sisavce, nastaje koža i njihovi derivati, kao i živčani sustav i osjetilne organe. Homologija zametnih listića velike većine životinja jedan je od dokaza jedinstva životinjskog svijeta.
Organogeneza. Nakon završetka gastrulacije, embrij formira kompleks aksijalnih organa: neuralna cijev, notochord i crijevna cijev. U lanceletu se aksijalni organi formiraju na sljedeći način: ektoderm na dorzalnoj strani embrija savija se duž središnje linije, pretvarajući se u utor, a ektoderm koji se nalazi desno i lijevo od njega počinje rasti na njegovim rubovima. Žlijeb - rudiment živčanog sustava - tone ispod ektoderma, a njegovi se rubovi zatvaraju. Formira se neuralna cijev. Ostatak ektoderma je rudiment epitela kože.
Dorzalni dio endoderma, smješten neposredno ispod živčanog rudimenta, odvojen je od ostatka endoderma i savija se u gustu vrpcu - notohord. Iz preostalog dijela endoderma razvija se mezoderm i crijevni epitel. Daljnja diferencijacija embrionalnih stanica dovodi do nastanka brojnih derivata klica - organa i tkiva. U procesu specijalizacije stanica koje izgrađuju zametne listiće, iz ektoderma nastaje živčani sustav, osjetilni organi, kožni epitel i zubna caklina; iz endoderma - crijevni epitel, probavne žlijezde - jetra i gušterača, epitel škrga i pluća; iz mezoderma - mišićno tkivo, vezivno tkivo, uključujući rastresito vezivno tkivo, hrskavično i koštano tkivo, krv i limfa, kao i krvožilni sustav, bubrezi, spolne žlijezde.

Opći obrasci razvoja. Biogenetski zakon
Svi višestanični organizmi razvijaju se iz oplođenog jajašca. Razvoj embrija u životinja koje pripadaju istom tipu uglavnom je sličan. Kod svih hordata u embrionalnom razdoblju formira se aksijalni kostur - notohord, pojavljuje se neuralna cijev, a u prednjem dijelu ždrijela formiraju se škržni prorezi. Strukturni plan hordata je također isti. U ranim stadijima razvoja embriji kralješnjaka vrlo su slični (slika 3). Ove činjenice potvrđuju valjanost zakona embrionalne sličnosti koji je formulirao K. Baer: "Embriji već od najranijih stadija pokazuju određenu opću sličnost unutar tipa." Sličnost embrija različitih sustavnih skupina ukazuje na njihovo zajedničko podrijetlo. Nakon toga, struktura embrija otkriva karakteristike klase, roda, vrste i, konačno, karakteristike karakteristične za određenu jedinku. Divergencija karakteristika embrija tijekom razvoja naziva se embrionalna divergencija i odražava evoluciju određene sustavne skupine životinja, povijest razvoja određene vrste.

Riža. 3. Sličnost germinativne linije u kralježnjaka: 1 – monotremes (ehidna), 2 – tobolčari (klokan), 3 – artiodaktili (jelen), 4 – mesojedi (mačka), 5 – primati (majmun), 6 – čovjek
Velika sličnost između embrija u ranim fazama razvoja i
fenomen razlika u kasnijim fazama ima svoje objašnjenje.
Tijelo je podložno varijabilnosti tijekom razvoja.
Proces mutacije utječe na gene koji određuju strukturne i metaboličke značajke najmlađih embrija. Ali strukture koje nastaju u njima (drevne karakteristike karakteristične za daleke pretke) igraju vrlo važnu ulogu u procesima daljnjeg razvoja. Kao što je naznačeno, primordij notohorda potiče stvaranje neuralne cijevi, a njegov gubitak dovodi do prestanka razvoja. Stoga promjene u ranim fazama obično dovode do nerazvijenosti i smrti jedinke. Naprotiv, promjene u kasnijim fazama, koje utječu na manje značajna svojstva, mogu biti korisne za organizam i u takvim slučajevima pokupljene su prirodnom selekcijom.
Pojava karakteristika karakterističnih za njihove daleke pretke u embrionalnom razdoblju razvoja modernih životinja odražava evolucijske transformacije u strukturi organa.
U svom razvoju organizam prolazi jednostanični stadij (stadij zigote) koji može
itd.................

Spolno razmnožavanje

Spolno razmnožavanje odvija se uz sudjelovanje dviju roditeljskih jedinki (muškog i ženskog), u kojima se u posebnim organima stvaraju specijalizirane stanice - gamete. Proces stvaranja gameta naziva se gametogeneza, glavna faza gametogeneze je mejoza. Generacija kćeri se razvija iz zigote- stanica nastala kao rezultat spajanja muških i ženskih spolnih stanica. Proces spajanja muških i ženskih spolnih stanica naziva se oplodnja. Obavezna posljedica spolnog razmnožavanja je rekombinacija genetskog materijala u generaciji kćeri.

Ovisno o strukturnim značajkama gameta, mogu se razlikovati sljedeće: oblici spolnog razmnožavanja: izogamija, heterogamija i oogamija.

Izogamija(1) - oblik spolnog razmnožavanja u kojem su spolne stanice (uvjetno ženske i uvjetno muške) pokretne te iste morfologije i veličine.

Heterogamija(2) - oblik spolnog razmnožavanja u kojem su ženske i muške spolne stanice pokretne, ali su ženske spolne stanice veće od muških i manje pokretljive.

Oogamija(3) - oblik spolnog razmnožavanja u kojem su ženske spolne stanice nepokretne i veće od muških spolnih stanica. U ovom slučaju nazivaju se ženske spolne stanice jaja, muške gamete, ako imaju flagele, - spermatozoidi, ako nemaju, - sperma.

Oogamija je karakteristična za većinu vrsta životinja i biljaka. Izogamija i heterogamija javljaju se kod nekih primitivnih organizama (alge). Osim navedenog, neke alge i gljive imaju oblike razmnožavanja kod kojih ne nastaju spolne stanice: hologamija i konjugacija. Na hologamija međusobno se spajaju jednostanični haploidni organizmi koji u ovom slučaju djeluju kao gamete. Rezultirajuća diploidna zigota se zatim dijeli mejozom da bi se proizvela četiri haploidna organizma. Na konjugacija(4) sadržaj pojedinih haploidnih stanica nitastih talija se spaja. Posebno oblikovanim kanalima sadržaj jedne stanice teče u drugu, nastaje diploidna zigota koja se obično nakon mirovanja također dijeli mejozom.

U eukariota, spolni proces je povezan sa stvaranjem spolnih stanica - GAMETA. Muške spolne stanice su spermatozoidi, ženske spolne stanice su jajašca. Novi organizam nastaje kao rezultat oplodnje, FUZIJA JEZGRA JAJCA I SPERMA. Formirano ZIGOTNA.

Očito, gamete bi trebale imati upola manji broj kromosoma od somatske stanice, jer bi se inače broj kromosoma u svakoj sljedećoj generaciji morao udvostručiti. To se ne događa zbog posebne vrste diobe stanica MEJOZA.

Spolno razmnožavanje stvara veću genetsku varijabilnost unutar populacije. Kao rezultat niza procesa, geni koje su izvorno nosili roditelji završavaju u novoj kombinaciji u potomstvu. Upravo zahvaljujući rekombinaciji unutar legla otkrivaju se brojne genetske razlike, što povećava adaptivni potencijal populacije i vrste u cjelini.

Biološki značaj spolnog razmnožavanja:

1. povećanje broja jedinki (samorazmnožavanje); jedinke su rekombinirale nasljedna svojstva i karakteristike dvaju roditelja i stoga su izrazito raznolike

2. osiguranje biološke raznolikosti, nasljedna varijabilnost jedinki iste vrste, koja daje materijal za prirodnu selekciju, progresivnu evoluciju, adaptacijsku genezu)

· Sastoji se od četiri glavna procesa:

1. gametogeneza – stvaranje spolnih stanica (gameta)

2. oplodnja (seksualni proces) - spajanje gameta i njihovih jezgri i stvaranje zigote

3. embriogeneza (fragmentacija zigote, nastanak i razvoj embrija)

4. postembriogeneza (rast i razvoj tijela u postembrionalnom razdoblju)

Spolne stanice (gamete) )

Gamete - to su spolne stanice specijalizirane za obavljanje reproduktivne funkcije čijim spajanjem nastaje zigota iz koje se razvija nova jedinka(ženske spolne stanice nazivaju se jajašca; muške spolne stanice nazivaju se spermatozoidi, spermatozoidi, spermatozoidi)

Gamete su visoko diferencirane stanice koje se razlikuju sljedeće znakove:

1. imaju haploidni set kromosoma u jezgri, koji osigurava obnovu diploidnog skupa kromosoma tipičnog za određenu vrstu u zigoti

2. niska razina metaboličkih procesa, blizu stanja suspendirane animacije

3. promijenjeno nuklearno-plazma odnosi(omjer nuklearnog volumena i citoplazme)

4. nisu sposobni za mitotičku diobu

· U većini organizama reproduktivne stanice dijele se na majčine (jajne stanice) i očinske (spermatozoidi), koje se razlikuju po nizu strukturnih i funkcionalnih karakteristika ( spolni dimorfizam)

Ovule

Spermatozoidi (spermatozoidi)

1. Nepokretan, nema posebne organe aktivnog kretanja (kod čovjeka prijeđe udaljenost od 10 cm do šupljine maternice za 4–7 dana) 2. Veliki su (veliki volumen citoplazme); kod sisavaca ima veličinu od oko 100 - 200 mikrona, najveće jaje u morskog psa je veće od 29 cm 3. Razina metabolizma je vrlo niska (blizu suspendirane animacije) 4. Imaju dodatne ljuske koje vrše zaštitu. funkcionira i olakšava implementaciju ( implantacija) embrij u stijenku maternice kod placentnih životinja 5. Stvaraju i nakupljaju u citoplazmi žumanjak i pigmente u obliku granula (rezerva hranjivih tvari) 6. Imaju mnogo mitohondrija i plastida (kod biljaka) 7. Nemaju akrosome 8 . .Karakteristika citoplazmatska segregacija – nakon oplodnje dolazi do prirodne preraspodjele citoplazme u jajnoj stanici koja se još nije podijelila, što određuje smjer razvoja tkiva embrija 9. Imaju polaritet zbog nastanka životinja I vegetativni polovi 10. Imaju kuglasti ili blago izduženi oblik 11. Ne nose naboj 12. Nastaju u malim količinama u odnosu na spermije 13. Okruženi su tekućinom koja ima kiseli okoliš 14. Nastaju u životinja u jajnicima (kod biljaka u arhegoniji) 15. Imaju smanjen omjer jezgre i plazme, jer imaju veliki volumen citoplazme 16. Sposobnost ulaska u mitotski ciklus obnavlja se nakon oplodnje 17. Nema 18. Protoplazma ima koloidnu stanje 19. Malo otporan na nepovoljne čimbenike okoliša

1. Pokretni su, imaju aktivan aparat za kretanje u obliku flageluma (kod čovjeka razvija brzinu do 5 cm/h); biljni spermatozoidi, čak i bez flageluma, također su pokretni 2. Vrlo mali, vrlo mala količina citoplazme (kod ljudi - 50 -70 µm, kod krokodila - 20 µm); glavna zadaća je transport DNA jedinke do jajašca 3. Metabolizam je vrlo aktivan 4. Nemaju dodatne membrane 5. Ne stvaraju žumanjak niti pigmente, nemaju zalihe hranjivih tvari 6. Biljna sperma nemaju plastide 7. Imaju akrosomski aparat (akrosom) - modificirani Golgijev aparat koji sadrži enzime za otapanje ljuske jajeta tijekom oplodnje 8. Ne dolazi do segregacije citoplazme 9. Nepolarni 10. Imaju glavu (akrosom i jezgru) , vrat (centriola i spiralna nit nastala od mitohondrija) i rep (aksijalna nit flageluma 11 Svi spermiji nose isti negativni naboj, što ih sprječava da se međusobno slijepe 12. U životinja se stvara kolosalan broj (10 7 10 10 komada svakim spolnim odnosom kod ljudi se oslobađa 200 milijuna) 13. Kod sisavaca su lokalizirani u sjemenoj tekućini koja ima alkalni okoliš 14. Nastaju u testisima životinja (u anteridijama kod biljaka) 15 Imaju visoke nuklearno-plazmatske omjere zbog male količine citoplazme 16. Ne ulaze u mitotski ciklus 17. Imaju pozitivnu kemotaksu (aktivno se kreću protiv protoka tekućine u smjeru jajne stanice) 18. Protoplazma glave ima tekuće kristalno stanje 19. Otporniji na nepovoljne uvjete okoline

v Kod jednodomnih biljaka i hermafroditnih životinja jajašca i spermij se razvijaju u istom organizmu

Spolno razmnožavanje i njegovo biološko značenje

Razmnožavanje je najvažnije svojstvo svih živih bića. Vrsta koja se razmnožava samo nespolno može prilično napredovati Dugo vrijeme, ako živi u relativno stalnim uvjetima. Ako dođe do promjena u njegovom staništu koje uzrokuju smrt pojedinih jedinki, vrlo je vjerojatno da će sve jedinke umrijeti, jer su genetski vrlo slične.

Spolno razmnožavanje događa se u svim skupinama biljaka. Mahovine rastu u busenima. Muške i ženske biljke su jedna pored druge. Kišnica pomaže spermatozoidima da dođu do vrhova ženskih biljaka, gdje se stapaju s jajima, tvoreći zigotu, iz koje se razvija kutija za spore na dugoj peteljci. U paprati se spolne stanice razvijaju na protalusu nastalom klijanjem spora. S donje strane protalusa ženski organi su arhegoniji, a muški anteridije. U vlažnom okruženju dolazi do stapanja spolnih stanica, iz zigote nastaje embrij iz kojeg izrasta mlada paprat. Kod cvjetnica najsloženije spolno razmnožavanje je dvostruka oplodnja. Pelud (muške spolne stanice) slijeće na stigmu (ženski spolni organ) i klija. Spermij se po peludnoj cjevčici kreće prema jajnoj stanici. Spermiji prodiru u vrećicu embrija. Jedan se stapa s jajnom stanicom i daje embrij, drugi se spermij stapa sa središnjom stanicom i stvara endosperm - zalihu hranjivih tvari.

Spolno razmnožavanje ima vrlo velike evolucijske prednosti u usporedbi s nespolnim razmnožavanjem. Bit spolnog razmnožavanja je kombinacija u nasljednom materijalu potomka genetskih informacija iz dvaju različitih izvora – roditelja. Oplodnja kod životinja može biti vanjska i unutarnja. Fuzija proizvodi zigotu s dvostrukim nizom kromosoma.

Oblici spolnog razmnožavanja u jednostaničnih i višestaničnih organizama (konjugacija,

kopulacija).