Signifikansi biologis dari reproduksi seksual organisme. Apa pentingnya reproduksi aseksual pada tumbuhan secara biologis? Ciri Ciri Kelas Mamalia

Pertanyaan kunci

Apa keuntungan dan kerugian yang ditimbulkan oleh reproduksi seksual terhadap individu dan seluruh spesies hewan?

Bentuk reproduksi manakah yang memberikan kemampuan beradaptasi lebih baik terhadap perubahan lingkungan?

Apa itu mutasi?

Bagaimana kromosom homolog memasuki meiosis?

Apa yang dimaksud dengan konjugasi kromosom homolog pada meiosis dan bagaimana terjadinya?

Apa itu partenogenesis? Bagaimana partenogenesis terjadi pada populasi lebah?

2.1. Arti penting reproduksi seksual adalah bahwa ia merupakan salah satu faktor utama dalam keragaman sifat, beberapa di antaranya dapat mempengaruhi kelangsungan hidup organisme.

Sebagian besar organisme yang hidup di Bumi – bakteri, tumbuhan dan hewan – bereproduksi secara seksual, meskipun beberapa dapat bereproduksi secara aseksual. Tidak mungkin untuk segera menjawab mengapa hal ini terjadi, karena reproduksi aseksual sangat efektif.

Mengapa ribuan spesies organisme memilih metode reproduksi yang lebih berisiko terkait dengan pembentukan sel reproduksi jantan dan betina serta peleburannya dalam kondisi yang sesuai? Seseorang, tidak seperti orang lain, harus memahami semua keuntungan dari metode ini, yang utama adalah reproduksi seksual meningkatkan kelangsungan hidup spesies. Dalam beberapa kasus, sulit untuk memahami dasar biologis dari jenis reproduksi seksual tertentu. Misalnya, ketika belalang sembah betina, yang merangsang pejantan untuk kawin, menggigit kepalanya. Namun, terlepas dari sifat reproduksi seksual yang kompleks dan bahkan berisiko, ini merupakan cara yang dapat diandalkan untuk memastikan keberhasilan perkembangan spesies dalam lingkungan yang selalu berubah. Mengapa? Pasalnya, reproduksi seksual menghasilkan jutaan kombinasi unik materi genetik dari dua orang tua yang tidak identik, sehingga mencapai keragaman pada generasi mendatang. Beberapa kombinasi mungkin diperlukan untuk mempertahankan kelangsungan hidup spesies dalam kondisi lingkungan yang berubah. Dengan reproduksi aseksual, organisme tidak memiliki kemampuan beradaptasi yang sama. Misalnya, ketika lingkungan basah, seperti rawa, mulai mengering secara bertahap, spesies yang menghuni lingkungan tersebut pada akhirnya akan mati kecuali individu-individu yang tahan terhadap kekeringan dari spesies tersebut dapat bereproduksi dan mengisi kembali wilayah tersebut.

2.2. Mutasi dapat mengubah organisme yang bereproduksi secara seksual dan aseksual

Perubahan yang diwariskan pada struktur molekul DNA, seperti perubahan yang disebabkan oleh radiasi, disebut mutasi. Perubahan tersebut pada dasarnya tidak dapat diubah, dan semua sel atau organisme yang muncul dari sel mutan akan menanggung perubahan tersebut. Pada organisme yang bereproduksi secara aseksual, mutasi adalah perubahan mendadak (bermanfaat atau berbahaya bagi organisme) yang akan diwariskan ke generasi berikutnya. Ada baiknya jika perubahan ini bermanfaat; jika berbahaya, maka keturunan mutan biasanya mati. Namun, organisme yang bereproduksi secara seksual menerima materi genetik dari dua orang tuanya. Oleh karena itu, mutasi dinetralkan oleh materi genetik “normal” pasangannya. Dengan demikian, reproduksi seksual pada akhirnya menjamin keanekaragaman organisme dan mencegah terjadinya perubahan mendadak (mutasi) dalam waktu singkat.

2.3. Reproduksi seksual melibatkan rekombinasi DNA kromosom

Informasi genetik terkandung dalam struktur berserat bengkok di inti sel yang disebut kromosom. Bertahun-tahun yang lalu diketahui bahwa jumlah kromosom dalam sel biasanya konstan. Selain itu, hampir semua sel dalam tubuh memiliki jumlah kromosom yang sama, dan jumlah ini menjadi ciri semua organisme dari spesies tertentu. Tercatat bahwa kromosom dalam banyak kasus disajikan berpasangan - dua kromosom dengan ukuran dan bentuk yang sama mengandung gen yang serupa. Kromosom seperti ini disebut homolog.

Dengan memeriksa 46 kromosom manusia, setiap pasangan kromosom homolog dapat dibedakan dan diberi nomor yang sesuai. Dengan berbagai metode Telah ditetapkan bahwa selama perkembangan organisme baru, setiap pasangan kromosom homolognya mencakup satu kromosom dari masing-masing orang tua. Untuk memudahkan, himpunan kromosom lengkap dalam sel disebut diploid. Himpunan kromosom haploid adalah setengah dari jumlah ini, yaitu mencakup satu kromosom dari semua pasangan. Setiap orang tua menyumbangkan satu set kromosom haploid pada saat pembuahan.

2.4. Kromosom diturunkan dari generasi ke generasi dalam inti sel kelamin khusus yang disebut gamet

Pada organisme sederhana hampir tidak ada perbedaan jenis kelamin. Sel reproduksi mereka juga sangat mirip – gamet yang disebut isogamet, dan proses penggabungannya adalah fertilisasi isogametik. Dengan cara ini, misalnya, alga berflagel uniseluler Chlamidomonas berkembang biak. Dalam hal ini, jenis kelamin pasangan tidak ditetapkan sebagai perempuan atau laki-laki, tetapi disebut sebagai tipe perlintasan.

Pada organisme yang lebih kompleks, dan pada manusia khususnya, perbedaan antar jenis kelamin sangat signifikan dan setiap organisme menghasilkan gamet yang khas untuk jenis kelaminnya. Pada hewan, betina membentuk makrogamet yang tidak mampu bergerak aktif, yang disebut sel telur atau sel telur. Laki-laki mengembangkan mikrogamet kecil yang bergerak, atau sperma. Makrogamet pada tumbuhan tingkat tinggi disebut juga sel telur, dan mikrogamet dalam serbuk sari adalah inti sel perapian jantan.

Selama reproduksi seksual, terjadi peleburan dua gamet, tetapi jumlah kromosom pada setiap spesies tetap konstan di semua generasi. Oleh karena itu, tentu saja, harus ada mekanisme yang mengakibatkan himpunan kromosom diploid normal setiap orang tua direduksi menjadi himpunan haploid dalam gamet. Mekanisme ini disebut meiosis, dan merupakan bagian dari gametogenesis - proses pembentukan gamet.

Pada hewan multiseluler, gamet terbentuk di organ genital - gonad. Gonad betina disebut ovarium jantan - testis. Biasanya, pembelahan meiosis terjadi di gonad, mengurangi separuh jumlah kromosom. Di sini terjadi diferensiasi, di mana sifat-sifat spesifik sel telur dan sperma terbentuk. Pada telur beberapa spesies, pembelahan meiosis terjadi setelahnya ovulasi, pelepasan sel germinal dari ovarium. Jika telurnya untuk perkembangan yang cepat Setelah pembuahan, diperlukan pasokan makromolekul dalam jumlah besar, sperma harus memiliki struktur yang menjamin mobilitasnya (Gbr. 2-1).

2.5. Meiosis terdiri dari dua pembelahan sel berturut-turut yang menghasilkan pembentukan gamet, yang masing-masing memiliki satu set kromosom haploid.

Sekilas, pembelahan sel khusus yang terjadi pada meiosis ini mirip dengan pembelahan mitosis. Meiosis, seperti mitosis, mencakup tahapan pembelahan nukleus yang sama (profase, prometafase, metafase, dll.) dan sitoplasma (sitokinesis).

Namun, ada beberapa perbedaan utama antara jenis pembelahan sel ini.

1. Pada pembelahan meiosis pertama, pasangan kromosom homolog bersatu dan terletak di zona lateral nukleus. Proses ini disebut konjugasi kromosom atau sinapsis (Gbr. 2-3).

2. Materi genetik hanya bereplikasi satu kali dalam dua pembelahan meiosis. Selama konjugasi, materi genetik dipertukarkan antara kromosom homolog, atau menyebrang. Gambar 2-2 secara skematis menunjukkan bagaimana pindah silang terjadi pada kromosom meiosis.

Pindah silang merupakan faktor yang tersebar luas dan sangat penting yang berkontribusi terhadap munculnya variasi genetik selama reproduksi seksual. Kromosom meiosis mempunyai struktur spesifik yang disebut kompleks konjugasi, yang mungkin melaksanakan proses ini.

Benar, masih belum diketahui bagaimana konvergensi kromosom homolog terjadi.

3. Kebanyakan organisme pada dasarnya tidak memiliki tahap interfase atau profase sebelum pembelahan meiosis kedua.

Selama reproduksi seksual, konjugasi kromosom homolog menjalankan dua fungsi utama. Fungsi pertama memungkinkan semua sel germinal yang terbentuk selama proses meiosis menerima satu kromosom dari setiap pasangan homolog. Fungsi kedua adalah konjugasi memastikan bahwa jumlah kromosom berkurang tepat setengahnya (selama pembelahan meiosis kedua) dengan menggabungkan kromosom homolog menjadi pasangan-pasangan yang berperilaku sebagai satu kesatuan. Karena setiap pasangan kromosom homolog telah direplikasi sebelumnya dan oleh karena itu terdiri dari dua kromatid, pasangan ini disebut tetrad kromatid, atau bivalen kromosom. Selama proses konjugasi, kumpulan diploid dari kromosom yang direplikasi menjadi kumpulan bivalen kromosom haploid, atau tetrad kromatid.. Selama pembelahan meiosis kedua, bivalen ini terbagi menjadi dua bagian, membentuk gamet dengan jumlah kromosom haploid.

Konjugasi kromosom homolog terjadi pada profase pembelahan meiosis pertama. Tetrad yang dihasilkan bergerak ke bidang ekuator, menempel pada serat gelendong dan kemudian masing-masing terpecah menjadi dua angka dua (kromosom yang terdiri dari dua kromatid). Sitokinesis kemudian terjadi dan dua sel dengan jumlah angka dua haploid terbentuk. Pada pembelahan meiosis kedua, masing-masing sel membelah tanpa replikasi materi genetik. Pada pembelahan meiosis kedua mereka membelah dan membentuk monad, sehingga menghasilkan empat monad dari satu sel asli. Masing-masing membawa kombinasi materi genetik yang berbeda dari induknya, yang dihasilkan dari persilangan serta pemisahan kromosom independen pada meiosis.

Namun, tidak tepat jika dikatakan bahwa dalam semua kasus meiosis pada hewan, empat sel germinal terbentuk dari satu sel germinal. Ini hanya berlaku untuk. proses pembentukan sperma, ketika satu sel yang membelah dua kali secara meiosis, membentuk empat sperma.

Ketika telur terbentuk (oogenesis), setiap sel hanya menghasilkan

satu telur dan dua atau tiga badan kutub kecil, “sel buntu”, yang tidak memainkan peran penting dalam perkembangan lebih lanjut. Dalam oogenesis, tidak terbentuk empat telur kecil, tetapi satu telur besar dengan persediaan banyak zat yang diperlukan untuk perkembangannya setelah pembuahan. Nutrisi yang dapat dibagi antara empat sel terakumulasi dalam satu telur.

2.6. Fertilisasi adalah proses penyatuan gamet jantan dan betina atau dua isogamet

Selama proses pembuahan, inti dua gamet, yang masing-masing berisi satu set kromosom haploid, digabungkan, dan dengan demikian set kromosom diploid normal dipulihkan. Selama pembuahan, metode pertukaran materi genetik lain juga dapat digunakan.

Misalnya pada invertebrata laut seperti moluska, bulu babi dan bintang, pembuahan adalah proses yang sangat tidak ekonomis.

Setiap organisme dewasa mengeluarkan energi yang sangat besar untuk membentuk sel telur atau sperma dalam jumlah besar. Namun, hanya sebagian saja yang terlibat dalam pembuahan.

Hal ini terjadi karena telur, larva dan anak hewan tersebut merupakan makanan bagi spesies lain. Oleh karena itu, hanya satu persen sel telur asli yang berkembang hingga dewasa. Meskipun metode ini memerlukan banyak energi, metode ini tersebar luas di berbagai spesies, yang membuktikan efisiensinya yang tinggi.

Banyak hewan lain, terutama yang hidup di darat, telah mengembangkan metode pembuahan internal yang menghindari hilangnya sel germinal.

2.7. Partenogenesis adalah perkembangan telur yang tidak dibuahi

Banyak organisme, selain reproduksi seksual, dapat menghasilkan sel telur yang berkembang tanpa pembuahan oleh sperma. Proses ini disebut partenogenesis.

Koloni lebah terdiri dari individu-individu yang berkembang melalui reproduksi seksual, serta organisme partenogenetik. Keduanya berasal dari telur yang dikeluarkan ratu lebah. Ratu lebah hanya kawin satu kali dengan drone, dan kemudian mempertahankan persediaan sperma selama masa reproduksinya. Dari telur yang telah dibuahi ini, lebah betina diploid berkembang - lebah pekerja (dan mungkin ratu masa depan). Telur yang tidak tercerna berkembang menjadi drone haploid.

Partenogenesis spontan juga merupakan ciri beberapa hewan tingkat tinggi. Diketahui spesies kadal dan ikan yang tidak memiliki jantan. Betina dapat menghasilkan keturunan meskipun terisolasi dalam waktu lama dari hewan lain. Seringkali, pada beberapa galur kalkun, telur dapat berkembang secara partenogenetik. Jumlah organisme yang mencapai usia dewasa sedikit, dan semuanya adalah betina yang dapat melahirkan keturunan. Dalam beberapa kasus, perkembangan partenogenetik pada beberapa telur dapat diinduksi dengan menggunakan rangsangan kimia atau fisiologis, yang pertama kali dilakukan oleh I. Loeb pada tahun 1898.

Reproduksi adalah properti penting dalam kehidupan. Kelangsungan hidup di muka bumi, lamanya keberadaan segala jenis makhluk hidup – tumbuhan dan hewan – didukung oleh proses reproduksi. Reproduksi seksual adalah proses biologis yang bertujuan untuk meningkatkan jumlah individu dan menjamin keberlangsungan spesies. Memberikan peningkatan variabilitas yang tajam. Sifatnya tersebar luas. Semua hewan ternak bereproduksi secara seksual. Selama reproduksi seksual, diperlukan peleburan dua sel kelamin jantan dan betina - pembuahan. Signifikansi biologis Proses pembuahan adalah selama reproduksi seksual, organisme baru yang muncul lebih beradaptasi dengan perubahan kondisi kehidupan, karena sebagai hasil peleburan dua sel germinal, muncul organisme dengan keturunan ganda - jantan dan betina, yang memiliki asal usul yang berbeda. Selama pembuahan, gamet saling diperkaya dan, pada saat yang sama, metabolisme seimbang, yang memberikan peningkatan vitalitas pada generasi baru.

4. Inseminasi alami pada hewan. Manual dan masak kawin

Inseminasi alami pada alat kelamin merupakan suatu kompleks refleks terkondisi dan tidak terkondisi yang menjamin keluarnya sperma dari alat kelamin laki-laki ke dalam alat kelamin perempuan. Agar hubungan seksual dapat terjadi, diperlukan kontak langsung antara pria dan wanita. EO- terbagi menjadi pada hewan peliharaan dengan EO dengan jenis inseminasi vagina-rahim pada hewan, hubungan seksual tidak banyak, volume ejakulasi kecil, konsentrasi sperma tinggi, kelenjar seks aksesori menghasilkan sejumlah kecil sperma, hewan dengan jenis inseminasi uterus, sperma masuk ke dalam rahim betina, Durasi hubungan seksual cukup lama, volume ejakulasi banyak, dan konsentrasi sperma rendah. Terjadi selama hubungan seksual, yaitu selama kontak antara perempuan dan laki-laki, ketika seluruh kompleks refleks seksual yang menjadi ciri kawin muncul. Cara utama inseminasi alami adalah manual, memasak, dan kawin bebas. Kawin manual- perkawinan terjadi di bawah pengawasan petugas servis. Memungkinkan untuk memilih ratu dan indukan sesuai dengan rencana yang direncanakan dan dalam jangka waktu tertentu; mengatur beban seksual pada produsen; mencegah terjadinya penyakit menular seksual, karena betina dan jantan diperiksa oleh dokter hewan sebelum kawin; memperhitungkan secara akurat keturunan orang tuanya. Kasus memasak Terdiri dari kenyataan bahwa betina yang sedang berahi dan jantan ditempatkan di ruangan terpisah (rebus, alas, kandang, sangkar) dan dibiarkan beberapa saat. Kerugian dari metode ini adalah produsen melakukan inseminasi terhadap betina yang sama beberapa kali.

5. Kawin bersama, bebas dan harem (keren).

Kawin gratis– produsen selalu berada dalam kawanan ( rangsangan tertentu fungsi seksual perempuan). Permulaan panas (tahap gairah) dipercepat, berlangsung cerah, panas yang hilang dihilangkan, dan persentase pembuahan yang tinggi tercapai. Kerugian: – pencatatan inseminasi sulit; – pekerjaan pembiakan tidak dapat dilakukan dalam kelompok besar; – digunakan dalam peternakan sapi potong; di peternakan kecil Perkawinan di sekolah– digunakan dalam peternakan kuda kawanan. Kuda jantan dipelihara sepanjang waktu bersama dengan kuda betina di padang rumput di bawah pengawasan seorang penggembala yang mendaftarkan ratu yang diinseminasi. Perkawinan keren - digunakan di peternakan domba. Domba dibagi menjadi beberapa kelompok (kelas) dan domba jantan tertentu ditugaskan kepada mereka. Perkawinan harem– sejumlah ekor domba betina dengan kualitas yang sesuai dipasang pada setiap domba jantan. Jantan jantan merumput bersama mereka dan membuahi mereka.

13. Reproduksi adalah ciri utama makhluk hidup. Reproduksi aseksual dan seksual. Bentuk reproduksi aseksual. Definisi, esensi, signifikansi biologis.

Reproduksi merupakan bagian integral dari makhluk hidup. Keberadaan suatu organisme merupakan persiapan untuk pemenuhan tugas biologis utama - partisipasi dalam reproduksi.

Reproduksi (reproduksi, reproduksi diri) mengacu pada kemampuan organisme untuk mereproduksi jenisnya sendiri.

Peran biologis reproduksi: memastikan perubahan generasi; dengan bantuannya, spesies biologis dan kehidupan seperti itu dilestarikan dari waktu ke waktu; variabilitas intraspesifik dipertahankan; masalah peningkatan jumlah individu terpecahkan.

Ada 2 cara reproduksi: aseksual dan seksual.

Aseksual - permulaan suatu organisme baru diberikan oleh satu organisme induk, keturunannya adalah salinan genetik yang tepat dari induknya; Tidak ada proses seksual, oleh karena itu tidak ada pertukaran informasi genetik. Tidak ada sel germinal khusus; bahan seluler untuk perkembangan keturunannya adalah: a) beberapa sel somatik dari induk multiseluler; b) seluruh organisme, jika itu adalah protozoa. Mekanisme seluler pembentukan keturunan - mitosis. Dari sel pertama, keturunan identik terbentuk - klon. Sumber variabilitas klon adalah mutasi acak. Dalam istilah evolusi, reproduksi seperti itu meningkatkan pengaruh seleksi yang menstabilkan dan membantu mempertahankan kemampuan beradaptasi terbesar terhadap kondisi lingkungan yang sedikit berubah.

Bentuk: 1) pada eukariota uniseluler: a) biner (dibagi 2); b) skizogoni – pembagian tunggal menjadi banyak bagian; c) tunas - keturunan terbentuk pada tubuh induk, sebagai hasil, diikuti dengan pemisahan; d) sporogoni – pembagian berulang menjadi banyak bagian. 2) pada organisme multiseluler: a) vegetatif – bagian tubuh atau kelompok sel somatik; b) tunas - pembentukan tunas; c) sporulasi – pembentukan spora dalam struktur khusus; d) fragmentasi - disintegrasi tubuh multiseluler menjadi bagian-bagian yang berubah menjadi individu mandiri.

14. Reproduksi seksual pada organisme uniseluler dan multiseluler. Proses seksual sebagai mekanisme pertukaran informasi keturunan dalam suatu spesies. Ciri-ciri morfofisiologis sel germinal.

Dasar reproduksi seksual adalah proses seksual, yang intinya bermuara pada kombinasi materi keturunan untuk pengembangan informasi genetik keturunan dari dua sumber berbeda - orang tua. Gagasan tentang proses seksual diberikan oleh proses konjugasi ciliata. Ini terdiri dari hubungan sementara dua individu untuk tujuan pertukaran (penggabungan kembali) materi keturunan, sebagai akibatnya muncul individu-individu yang secara genetik berbeda dari organisasi induk. Mereka kemudian bereproduksi secara aseksual.

Pada tahap evolusi tertentu dalam organisasi multiklerikal, proses seksual sebagai cara pertukaran informasi gen antar individu dalam suatu spesies ternyata berhubungan dengan reproduksi.

Untuk melakukan reproduksi seksual, individu induk menghasilkan gamet - sel yang dikhususkan untuk menjamin fungsi generatif. Penggabungan gamet ibu dan ayah menyebabkan munculnya zigot - sel yang merupakan individu anak perempuan pada tahap awal perkembangan.

Ciri-ciri gamet: haploid; rendahnya tingkat proses metabolisme; Hanya sel telur yang memasuki mitosis jika terjadi pembuahan; hanya telur yang memiliki cangkang protein pelindung; hanya sperma yang memiliki pusat sel yang ditransfer ke sel telur; sperma bersifat mobile; sel telur berkembang (jika terjadi pembuahan); Sperma mengangkut materi genetik.

18. Perbanyakan tanaman. Pengertian reproduksi seksual dan aseksual. Jenis proses seksual.

Perbanyakan tanaman- serangkaian proses yang mengarah pada peningkatan jumlah individu dari spesies tertentu; terjadi pada tumbuhan aseksual, seksual Dan vegetatif(reproduksi aseksual dan seksual digabungkan ke dalam konsep reproduksi generatif). Studi tentang berbagai aspek reproduksi adalah pokok bahasannya biologi reproduksi.

Reproduksi aseksual berbeda dari reproduksi vegetatif karena selama reproduksi vegetatif, individu anak perempuan secara genetik identik dengan individu ibu ( klon), tentu menerima bagian dari organisme ibu, karena ia terbentuk darinya; Dengan reproduksi aseksual, hal ini tidak terjadi.

Reproduksi generatif didasarkan pada pergantian dua fase inti - haploid dan diploid. Pergantian ini disebabkan oleh dua proses alternatif - pembuahan dan pembelahan reduksi (meiosis). Pada tumbuhan, fase haploid yang menghasilkan gamet haploid disebut gametofit, dan fase diploid, yang membentuk spora haploid tempat berkembangnya gametofit, adalah sporofit. Sporofit dan gametofit mungkin berbeda satu sama lain secara morfologis ( siklus hidup heteromorfik), dan memiliki struktur yang sama ( siklus hidup isomorfik).

Perbedaan antara reproduksi seksual dan reproduksi seksual adalah bahwa dalam kasus pertama, satu embrio sporofit terbentuk pada gametofit, dan yang kedua - beberapa. Kebanyakan tumbuhan mengalami reproduksi seksual

Reproduksi aseksual tanaman dilakukan oleh spora haploid - aplanomeiospora. Mereka dibentuk di badan khusus - sporangia. Pada alga, dalam banyak kasus, sporangia bersifat uniseluler (hanya pada beberapa alga, sporangia bersifat multiseluler, tetapi tidak berdiferensiasi menjadi jaringan).

Pada tumbuhan tingkat tinggi, sporangia bersifat multiseluler, sel-selnya berdiferensiasi. Sel-sel subur terbentuk archesporium.dll- jaringan sporogenik, sel steril bagian luar membentuk dinding pelindung. Lapisan lapisan terbentuk dari sel-sel luar archesporium - tapetum, yang, menyebar, terbentuk periplasmodium. Nutrisi yang dikandungnya digunakan untuk membentuk spora.

Sel archesporium, membelah secara mitosis, menimbulkan sporosit, yang membelah secara meiosis, membentuk tetrad spora.

Spora ditutupi dengan cangkang dua atau tiga lapis - sporoderm. Sporanya ringan, kaya sitoplasma, mempunyai inti dan proplastida yang besar; zat cadangan seringkali diwakili oleh lemak.

Gametofit (tebal) berkembang dari spora. Kapan homospora Pada tumbuhan, semua spora berukuran sama. Fenomena ini disebut isosporia. Pada heterosporia spora dengan ukuran berbeda terbentuk. Spora yang lebih besar (megaspora) menghasilkan gametofit betina, dan spora yang lebih kecil (mikrospora) menghasilkan gametofit jantan; tumbuhan seperti itu disebut heterospora.

Proses seksual V tumbuhan sangat beragam dan seringkali sangat kompleks, tetapi pada dasarnya bermuara pada peleburan dua sel kelamin (gamet) - jantan dan betina.

Gamet muncul pada sel atau organ tumbuhan tertentu. Dalam beberapa kasus, gamet memiliki ukuran dan bentuk yang identik dan keduanya memiliki mobilitas karena adanya flagela (isogami); terkadang ukurannya sedikit berbeda satu sama lain (heterogami). Tetapi lebih sering - dengan apa yang disebut oogami - ukuran gamet sangat berbeda: gamet jantan, yang disebut sperma, berukuran kecil dan bergerak, dan gamet betina - sel telur - tidak bergerak dan besar. Proses peleburan gamet disebut pembuahan. Gamet memiliki satu set kromosom di dalam intinya, dan di dalam sel yang terbentuk setelah peleburan gamet, yang disebut zigot, jumlah kromosom menjadi dua kali lipat. Zigot berkecambah dan menghasilkan individu tanaman baru.

Proses seksual terjadi pada tumbuhan pada waktu tertentu dan pada tahap perkembangan tertentu, dimana tumbuhan juga dapat berkembang biak secara aseksual (dengan pembentukan spora) dan secara vegetatif.

Reproduksi seksual muncul di dunia tumbuhan dalam proses evolusi. Bakteri dan ganggang biru-hijau belum memilikinya. Pada sebagian besar alga dan jamur, serta pada semua tumbuhan dataran tinggi, proses seksual terlihat jelas.

Reproduksi seksual sangat penting bagi tubuh karena peleburan sel ayah dan ibu menghasilkan organisme baru. Ini memiliki variabilitas yang lebih besar dan lebih baik beradaptasi dengan kondisi lingkungan.

Proses reproduksi seksual yang paling sederhana dapat diamati pada alga uniseluler, misalnya pada Chlamydomonas.

Arti aseksual: hal pertama dan terpenting adalah kecepatan: reproduksi aseksual membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit, yang berarti memberikan lebih banyak peluang, secara kasar, per 1 J energi yang dikeluarkan. Konsekuensi pertama adalah peluang penyebaran lebih besar, namun dengan syarat genotipe tanaman yang bereproduksi secara aseksual cukup optimal untuk kondisi lokal. Dalam hal ini keturunan tumbuhan mengalami semacam perluasan. Terakhir, pelestarian genotipe: reproduksi seksual merupakan landasan bagi kemungkinan spesiasi, dan reproduksi aseksual merupakan salah satu bentuk pelestarian genotipe yang ada.

Arti seksual: Dengan reproduksi seksual, dibandingkan dengan reproduksi vegetatif, hal-hal berikut dapat dicapai: 1) tingkat reproduksi yang lebih tinggi, yaitu jumlah dasar individu baru yang jauh lebih besar; 2) kemungkinan pemukiman dalam jarak yang lebih jauh dan, akibatnya, pemukiman di wilayah yang lebih luas; 3) perpindahan benih ke kondisi lain, yang memungkinkan terjadinya berbagai perubahan di bawah pengaruh kondisi baru dan, oleh karena itu, menyediakan bahan baru untuk seleksi alam. Yang lebih penting lagi adalah bahwa selama perbanyakan vegetatif (atau aseksual), tanaman baru sepenuhnya mewarisi semua sifat tanaman induk, termasuk perubahan pikun terkait usia yang cepat atau lambat terjadi pada kebanyakan orang; selain itu, ia tidak menerima sifat baru apa pun dan hanya mampu hidup dalam batas kondisi eksternal yang sama dengan tanaman induknya.

Selama reproduksi seksual, pembaruan lengkap terjadi, kehidupan dimulai lagi dari awal, dan semua perubahan yang berkaitan dengan usia dari orang tua tidak diteruskan ke keturunannya. Selain itu, dan ini sangat penting, selama reproduksi seksual terdapat kombinasi kecenderungan keturunan ayah dan ibu yang kurang lebih berbeda, keturunannya lebih beragam, dengan kombinasi baru sifat ayah dan ibu, dan terkadang dengan karakteristik yang sama sekali baru. Keturunan yang secara genetis lebih heterogen memiliki kemampuan beradaptasi yang lebih luas terhadap kondisi eksternal, masing-masing perwakilannya dapat hidup berdampingan dalam kondisi di mana induknya akan mati, dan seluruh spesies (bentuk kompleks yang paling dekat satu sama lain) akan lebih gigih dalam kondisi tersebut. perjuangan untuk eksistensi. Spesies yang bereproduksi secara seksual adalah pemenang dalam perjuangan hidup.

Begitulah pentingnya reproduksi seksual bagi evolusi

Vlad ustelyomov

Reproduksi seksual merupakan suatu bentuk reproduksi yang lebih progresif, sangat tersebar luas di alam, baik pada tumbuhan maupun pada hewan. Organisme yang terbentuk selama reproduksi seksual berbeda satu sama lain secara genetik, serta sifat kemampuan beradaptasinya terhadap kondisi kehidupan.

Selama reproduksi seksual, organisme ibu dan ayah menghasilkan sel kelamin khusus - gamet. Gamet betina yang tidak bergerak disebut telur, gamet jantan yang tidak bergerak disebut sperma, dan gamet yang bergerak disebut sperma. Sel germinal ini menyatu membentuk zigot, yaitu terjadi pembuahan. Sel kelamin, pada umumnya, memiliki setengah set kromosom (haploid), sehingga ketika mereka bergabung, set ganda (diploid) dipulihkan, dan individu baru berkembang dari zigot. Dalam reproduksi seksual, keturunan dibentuk melalui peleburan inti haploid. Inti haploid terbentuk sebagai hasil pembelahan meiosis.

Meiosis menyebabkan pengurangan materi genetik hingga setengahnya, sehingga jumlah materi genetik pada individu suatu spesies tetap konstan selama beberapa generasi. Selama meiosis, terjadi beberapa proses penting: segregasi kromosom secara acak (segregasi independen), pertukaran materi genetik antar kromosom homolog (crossing over). Sebagai hasil dari proses ini, muncul kombinasi gen baru. Karena inti zigot setelah pembuahan mengandung materi genetik dari kedua orang tua, hal ini meningkatkan keragaman genetik dalam spesies. Jika esensi dan signifikansi biologis dari proses seksual adalah sama untuk semua organisme, maka bentuknya sangat beragam dan bergantung pada tingkat perkembangan evolusi, habitat, gaya hidup dan beberapa ciri lainnya.
Reproduksi seksual memiliki keunggulan evolusioner yang sangat besar dibandingkan dengan reproduksi aseksual. Inti dari reproduksi seksual adalah kombinasi materi genetik keturunan dari dua sumber berbeda - orang tua. Fertilisasi pada hewan dapat bersifat eksternal dan internal. Fusi menghasilkan zigot dengan satu set kromosom ganda.

Di dalam inti zigot, semua kromosom menjadi berpasangan: pada setiap pasangan, salah satu kromosom adalah ayah, yang lainnya adalah ibu. Organisme anak perempuan yang berkembang dari zigot tersebut juga dilengkapi dengan informasi keturunan dari kedua orang tuanya.

Arti biologis dari reproduksi seksual adalah bahwa organisme yang muncul dapat menggabungkan karakteristik yang berguna dari ayah dan ibu. Organisme seperti itu lebih mampu bertahan hidup. Reproduksi seksual memainkan peran penting dalam evolusi organisme.

Apa signifikansi biologis dari reproduksi seksual?

Alex

Dalam rekombinasi genetik. Anda salah mengajukan pertanyaan tentang arti proses seksual. Hal ini merupakan sumber variabilitas kombinatif untuk seleksi dan sekaligus mekanisme perbandingan genotipe dua organisme untuk menjaga kesatuan genetik suatu populasi dan spesies.

Alexander Mashtakov

Saya pikir Anda perlu beralih ke buku pelajaran biologi. Arti reproduksi seksual adalah pemulihan gen yang berfungsi dan pemblokiran gen yang rusak akibat mutasi. Artinya, ada suatu mekanisme yang, pada tingkat molekuler, masih mampu “mengoreksi” mutasi berbahaya, yang, jika terjadi reproduksi sesama jenis, akan memerlukan lebih banyak waktu untuk memperbaikinya melalui seleksi alam Darwin. Dengan demikian, reproduksi seksual memungkinkan, pertama-tama, untuk memotong mutasi gen yang acak dan berbahaya, namun tetap memungkinkan pembawa mutasi ini untuk bertahan hidup.

Kementerian Pendidikan Umum dan Profesi Wilayah Sverdlovsk
GBOU SPO JADI
"SEKOLAH KONSTRUKSI TRANSPORTASI YEKATERINBURG"

Karangan
Disiplin: Biologi
Topik: “Reproduksi seksual dan signifikansi biologisnya

Kekhususan 270802 “konstruksi dan pengoperasian bangunan dan struktur perkotaan”

Diselesaikan oleh Urvanov N.N.
Siswa gr. PGS-11
Saya memeriksa Sosnovskikh O.M.

Isi 2
Pendahuluan 3
1. Jenis reproduksi 4
1.1 Reproduksi aseksual 5
1.2 Reproduksi seksual 7
2. Perkembangan individu organisme 11
2.1 Masa perkembangan embrio 12
2.2 Periode perkembangan postembrionik 15
2.3 Pola umum perkembangan. Hukum Biogenetik 17
3. Signifikansi biologis reproduksi seksual 19
Kesimpulan 21
Referensi 22
Aplikasi 23

Perkenalan
Kemampuan untuk bereproduksi, mis. menghasilkan generasi baru individu dari spesies yang sama adalah salah satu ciri utama organisme hidup. Selama proses reproduksi, materi genetik dipindahkan dari generasi induk ke generasi berikutnya, yang menjamin reproduksi karakteristik tidak hanya spesies tertentu, tetapi juga individu induk tertentu. Bagi suatu spesies, arti reproduksi adalah menggantikan wakil-wakilnya yang mati, yang menjamin kelangsungan keberadaan spesies tersebut; selain itu, dalam kondisi yang sesuai, reproduksi memungkinkan peningkatan jumlah spesies.
Setiap individu baru, sebelum mencapai tahap mampu bereproduksi, harus melalui beberapa tahap pertumbuhan dan perkembangan. Beberapa individu mati sebelum mencapai tahap reproduksi (atau kematangan seksual) akibat kehancuran oleh predator, penyakit, dan berbagai kejadian acak; oleh karena itu, suatu spesies hanya dapat bertahan hidup jika setiap generasi menghasilkan lebih banyak keturunan daripada jumlah individu induk yang ikut serta dalam reproduksi. Ukuran populasi berfluktuasi tergantung pada keseimbangan antara reproduksi dan kepunahan individu. Ada sejumlah strategi propagasi yang berbeda, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan; semuanya akan dijelaskan dalam abstrak ini.

Jenis reproduksi
Berbagai bentuk reproduksi telah diketahui, namun semuanya dapat digabungkan menjadi dua jenis: seksual dan aseksual.
Reproduksi seksual mengacu pada perubahan generasi dan perkembangan organisme dari sel khusus – jenis kelamin – yang terbentuk di gonad. Dalam hal ini, suatu organisme baru berkembang sebagai hasil peleburan dua sel germinal yang dibentuk oleh orang tua yang berbeda. Namun pada hewan invertebrata, sperma dan sel telur seringkali terbentuk dalam tubuh satu organisme. Fenomena ini - biseksualitas - disebut hermafroditisme. Tumbuhan berbunga juga biseksual. Pada sebagian besar spesies tumbuhan angiospermae (berbunga), bunga biseksual mencakup benang sari, yang membentuk sel reproduksi jantan - sperma, dan putik, yang berisi telur. Pada sekitar seperempat spesies, bunga jantan (staminate) dan betina (pistillate) berkembang secara mandiri, yaitu. bunganya berkelamin tunggal. Contohnya adalah rami. Di beberapa tanaman - jagung, birch - bunga jantan dan betina muncul pada individu yang sama.
Beberapa spesies hewan dan tumbuhan berkembang
telur yang tidak dibuahi. Jenis reproduksi ini disebut perawan atau partenogenetik.
Reproduksi aseksual dicirikan oleh fakta bahwa individu baru berkembang dari sel somatik (tubuh) non-seksual.

Reproduksi aseksual
Dengan reproduksi aseksual, suatu organisme baru dapat muncul dari satu sel atau dari beberapa sel aseksual (somatik) ibu. Reproduksi aseksual hanya melibatkan satu orang tua. Karena sel-sel yang menghasilkan organisme anak muncul sebagai hasil mitosis, semua keturunan akan memiliki ciri-ciri keturunan yang serupa dengan individu ibu.

Beras. 1. Reproduksi euglena hijau

Banyak protozoa (amoeba, euglena hijau, dll.), alga uniseluler (Chlamydomonas) berkembang biak dengan pembelahan sel mitosis (Gbr. 1). Organisme uniseluler lainnya - beberapa jamur tingkat rendah, alga (chlorella), hewan, misalnya agen penyebab malaria - plasmodium falciparum, dicirikan oleh sporulasi. Dalam hal ini, sel terpecah menjadi sejumlah besar individu, sama dengan jumlah inti yang sebelumnya terbentuk di sel induk sebagai hasil pembelahan berulang dari intinya. Organisme multiseluler juga mampu melakukan sporulasi: lumut, jamur tingkat tinggi, alga multiseluler, pteridofita, dan beberapa lainnya.
Pada organisme uniseluler dan multiseluler, reproduksi aseksual pemula juga berfungsi. Misalnya, pada jamur ragi dan beberapa ciliate (mengisap ciliate), ketika bertunas pada sel induk, awalnya terbentuk tuberkel kecil yang mengandung nukleus - kuncup. Ia tumbuh, mencapai ukuran yang mendekati ukuran tubuh ibu, dan kemudian berpisah, berpindah ke kehidupan mandiri. Pada organisme multiseluler (hidra air tawar), ginjal terdiri dari sekelompok sel dari kedua lapisan dinding tubuh. Tunas tumbuh, memanjang, dan bukaan mulut muncul di ujung anteriornya, dikelilingi oleh tentakel. Tunas berakhir dengan pembentukan hydra kecil, yang kemudian terpisah dari organisme induk.
Pada hewan multiseluler, reproduksi aseksual terjadi dengan cara yang sama (ubur-ubur, Annelida, cacing pipih, echinodermata). Dari setiap bagian tersebut berkembanglah individu yang utuh.
Perbanyakan vegetatif tersebar luas pada tumbuhan, yaitu. bagian tubuh - stek, sulur, umbi-umbian. Jadi, kentang berkembang biak dengan memodifikasi bagian batang bawah tanah - umbi. Tunas melati dan willow - stek - mudah berakar. Anggur, kismis, dan gooseberry diperbanyak dengan stek.
Batang stroberi yang panjang dan merambat - sulur - membentuk tunas, yang jika berakar, akan memunculkan tanaman baru. Hanya sedikit tanaman, seperti begonia, yang dapat diperbanyak dari stek daun (helaian daun dan tangkai daun). Di bagian bawah daun, di tempat urat-urat besar bercabang, akar muncul, di bagian atas - kuncup, dan kemudian pucuk.
Akarnya juga digunakan untuk perbanyakan vegetatif. Dalam berkebun, raspberry, ceri, plum, dan mawar diperbanyak dengan stek dari akar lateral. Dahlia berkembang biak dengan menggunakan umbi akar. Modifikasi batang bagian bawah tanah – rimpang – juga membentuk tanaman baru. Misalnya, tabur thistle dengan bantuan rimpang dapat menghasilkan lebih dari seribu individu baru per 1 m2 tanah.

Reproduksi seksual
Reproduksi seksual memiliki keunggulan evolusioner yang sangat besar dibandingkan dengan reproduksi aseksual. Hal ini disebabkan genotipe keturunan muncul melalui penggabungan gen milik kedua orang tuanya. Akibatnya kemampuan organisme untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan meningkat. Karena kombinasi baru dilakukan pada setiap generasi, lebih banyak individu yang dapat beradaptasi dengan kondisi keberadaan baru dibandingkan dengan reproduksi aseksual. Munculnya kombinasi gen baru memastikan adaptasi spesies yang lebih sukses dan cepat terhadap perubahan kondisi lingkungan.
Dengan demikian, esensi reproduksi seksual terletak pada kombinasi informasi genetik dalam materi keturunan keturunan dari dua sumber berbeda - orang tua.
Sel kelamin berkembang di gonad: jantan - sperma, betina - sel telur (atau sel telur). Dalam kasus pertama, perkembangannya disebut spermatogenesis, dalam kasus kedua - oogenesis (dari bahasa Latin ovo - telur).
Dalam proses pembentukan sel germinal, ada beberapa tahapan yang dibedakan. Tahap pertama adalah masa reproduksi, dimana sel germinal primordial membelah secara mitosis sehingga jumlahnya bertambah.
Tahap kedua adalah masa pertumbuhan. Pada gamet jantan yang belum matang, hal ini tidak diucapkan. Ukurannya sedikit bertambah. Sebaliknya, telur masa depan - oosit - terkadang bertambah ukurannya hingga ratusan, dan lebih sering ribuan bahkan jutaan kali lipat. Pertumbuhan oosit dilakukan karena zat yang dibentuk oleh sel-sel tubuh lainnya. Jadi, pada ikan, amfibi dan, pada tingkat yang lebih besar, pada reptil dan burung, sebagian besar telurnya adalah kuning telur. Ini disintesis di hati, diangkut dalam bentuk larut khusus oleh darah ke ovarium, menembus ke dalam oosit yang sedang tumbuh dan disimpan di sana dalam bentuk lempeng kuning telur. Selain itu, di sel reproduksi masa depan itu sendiri, banyak protein dan sejumlah besar RNA berbeda disintesis: transportasi, ribosom, dan informasi. Kuning telur adalah kumpulan nutrisi (lemak, protein, karbohidrat, vitamin, dll.) yang diperlukan untuk memberi nutrisi pada embrio yang sedang berkembang, dan RNA memastikan sintesis protein pada tahap awal perkembangan, ketika informasi berbahayanya belum digunakan.
Tahap selanjutnya - masa pematangan, atau meiosis - disajikan pada Gambar 2. Sel yang memasuki masa pematangan mengandung satu set kromosom diploid dan jumlah DNA yang sudah dua kali lipat.

Beras. 2. Pematangan sel germinal (meiosis)

Inti dari meiosis adalah setiap sel kelamin menerima satu set kromosom haploid. Namun, pada saat yang sama, meiosis adalah tahap di mana kombinasi gen baru diciptakan dengan menggabungkan kromosom ibu dan ayah yang berbeda; rekombinasi kecenderungan herediter juga terjadi sebagai akibat dari pindah silang - pertukaran bagian antara kromosom homolog selama proses tersebut. dari meiosis.
Meiosis melibatkan dua pembelahan berturut-turut. Seperti pada mitosis, setiap pembelahan meiosis memiliki empat tahap: profase, metafase, anafase, dan telofase.
Pembelahan meiosis pertama (I). Profase I dimulai dengan spiralisasi kromosom. Seperti yang Anda ingat, setiap kromosom terdiri dari dua kromatid yang terhubung pada sentromer. Kemudian kromosom homolog saling mendekat, setiap titik dari setiap kromatid dari satu kromosom digabungkan dengan titik yang sesuai dari kromatid dari kromosom homolog lainnya. Proses penyatuan kromosom homolog secara tepat dan erat pada meiosis disebut konjugasi. Di masa depan, persilangan dapat terjadi antara kromosom-kromosom tersebut - pertukaran identik, atau homolog, yaitu mengandung gen, wilayah yang sama. Menjelang akhir profase, timbul gaya tolak menolak antara kromosom homolog. Pertama, mereka muncul di wilayah sentromer, dan kemudian di wilayah lain.
Pada metafase I, spiralisasi kromosom maksimal. Kromosom terkonjugasi terletak di sepanjang ekuator, dengan sentromer kromosom homolog menghadap kutub sel yang berbeda. Benang spindel melekat padanya.
Pada anafase I, lengan kromosom homolog akhirnya terpisah, dan kromosom berpindah ke kutub yang berbeda. Akibatnya, dari setiap pasangan kromosom homolog, hanya satu yang masuk ke dalam sel anak. Jumlah kromosom berkurang setengahnya, set kromosom menjadi haploid. Namun, setiap kromosom terdiri dari dua kromatid, yaitu masih mengandung dua kali jumlah DNA.
Pada telofase I, selubung inti terbentuk dalam waktu singkat. Selama interfase antara pembelahan meiosis pertama dan kedua, reduplikasi DNA tidak terjadi. Sel-sel yang terbentuk sebagai hasil pembelahan pematangan pertama berbeda dalam komposisi kromosom ayah dan ibu dan, akibatnya, dalam kumpulan gen.
Misalnya, semua sel manusia, termasuk sel germinal primordial, mengandung 46 kromosom. Dari jumlah tersebut, 23 diterima dari ayah dan 23 dari ibu. Ketika sel germinal terbentuk setelah pembelahan meiosis pertama, spermatosit dan oosit juga menerima 23 kromosom. Namun, karena perbedaan acak antara kromosom ayah dan ibu pada anafase I, sel yang dihasilkan menerima berbagai macam kombinasi kromosom orang tua. Misalnya, salah satu dari mereka mungkin memiliki 3 kromosom ayah dan 20 kromosom ibu, yang lain - 10 kromosom ayah dan 13 ibu, yang ketiga - 20 ayah dan 3 ibu, dll. Jumlah kemungkinan kombinasi sangat besar. Jika kita juga memperhitungkan pertukaran bagian kromosom yang homolog pada profase pembelahan meiosis pertama, maka jelaslah bahwa setiap sel germinal yang dihasilkan unik secara genetik, karena ia membawa kumpulan gen uniknya sendiri.
Akibatnya, meiosis adalah dasar dari variabilitas genotip kombinatif.
Pembelahan meiosis kedua (II). Pembelahan meiosis kedua umumnya berlangsung dengan cara yang sama seperti pembelahan mitosis biasa, perbedaannya hanya pada sel yang membelahnya bersifat haploid. Pada anafase II, sentromer yang menghubungkan kromatid saudara di setiap kromosom membelah, dan kromatid, seperti pada mitosis, mulai saat ini menjadi kromosom independen. Dengan selesainya telofase II, seluruh proses meiosis berakhir: empat sel haploid terbentuk dari sel germinal primer asli.
Pada laki-laki, semuanya diubah menjadi gamet - sperma. Pada wanita, karena meiosis yang tidak merata, hanya satu sel yang menghasilkan sel telur yang layak. Tiga sel anak lainnya jauh lebih kecil; mereka berubah menjadi badan pemandu, atau pereduksi, yang segera mati. Dari sudut pandang biologis, pembentukan hanya satu sel telur dan kematian tiga badan pemandu yang lengkap secara genetik disebabkan oleh kebutuhan untuk mengawetkan semua sel cadangan dalam satu sel. nutrisi, yang akan dibutuhkan untuk perkembangan embrio masa depan.
Masa pembentukannya terdiri dari sel-sel yang memperoleh bentuk dan ukuran tertentu sesuai dengan fungsinya.
Selama proses pematangan, sel germinal betina ditutupi selaput dan siap untuk pembuahan segera setelah meiosis selesai. Dalam banyak kasus, misalnya pada reptil, burung, dan mamalia, akibat aktivitas sel-sel di sekitar telur, sejumlah membran tambahan muncul di sekitarnya. Fungsinya adalah untuk melindungi sel telur dan embrio yang sedang berkembang dari pengaruh buruk eksternal. Sperma dapat memiliki ukuran dan bentuk yang berbeda-beda.
Fungsi sperma adalah menyampaikan informasi genetik pada sel telur dan merangsang perkembangannya. Sperma yang terbentuk mengandung mitokondria, alat Golgi, yang mengeluarkan enzim yang melarutkan membran sel telur selama pembuahan, yaitu pada saat peleburan sperma dan sel telur. Hasilnya sel diploid disebut zigot.

Perkembangan individu organisme
Perkembangan individu, atau entogenesis, mengacu pada seluruh periode kehidupan individu - dari saat sperma menyatu dengan sel telur dan pembentukan zigot hingga kematian organisme. Ontogenesis dibagi menjadi dua periode: 1) embrionik - dari pembentukan zigot hingga kelahiran atau keluar dari membran telur; 2) postembrionik - dari keluarnya selaput telur atau lahir sampai matinya suatu organisme.
Ilmu yang mempelajari pola perkembangan individu organisme pada tahap embrio disebut embriologi (dari bahasa Yunani embrio – embrio).

Periode perkembangan embrio
Pada sebagian besar hewan multiseluler, terlepas dari kompleksitas organisasinya, tahapan perkembangan embrio yang dilalui embrio adalah sama. Pada periode embrionik, ada tiga tahap utama: pembelahan, gastrulasi dan organogenesis primer.
Berpisah. Perkembangan suatu organisme dimulai pada tahap sel tunggal. Telur yang telah dibuahi adalah sel dan sekaligus organisme pada tahap paling awal perkembangannya. Akibat pembelahan yang berulang-ulang, organisme bersel tunggal berubah menjadi organisme multiseluler. Inti diploid, yang muncul selama pembuahan melalui peleburan sperma dan sel telur, mulai membelah dalam beberapa menit, dan sitoplasma juga ikut membelah. Sel-sel yang dihasilkan mengecil ukurannya setiap kali terjadi pembelahan, sehingga proses pembelahan ini disebut pembelahan. Selama periode fragmentasi, materi seluler terakumulasi untuk pengembangan lebih lanjut. Fragmentasi berakhir dengan pembentukan embrio multiseluler - blastula. Blastula memiliki rongga berisi cairan, yang disebut rongga tubuh primer.
Dalam kasus di mana terdapat sedikit kuning telur di sitoplasma telur (seperti pada lancelet) atau relatif sedikit (seperti pada katak), fragmentasi selesai, yaitu telur membelah seluruhnya.
Jika tidak, burung akan mengalami periode fragmentasi. Sitoplasma bebas kuning telur hanya menyumbang 1% dari total volume telur ayam; seluruh sitoplasma telur yang tersisa, dan juga zigot, diisi dengan sejumlah kuning telur. Jika Anda memperhatikan telur ayam dengan cermat, di salah satu kutubnya langsung di kuning telur Anda dapat melihat titik kecil - blastula, atau cakram germinal, yang terbentuk sebagai hasil penghancuran bagian sitoplasma bebas kuning telur yang mengandung nukleus. Dalam kasus seperti itu, penghancuran disebut tidak lengkap. Fragmentasi yang tidak lengkap juga merupakan ciri beberapa ikan dan reptil.
Dalam semua kasus - pada lancelet, dan pada amfibi, dan pada burung, serta pada hewan lain - total volume sel pada tahap blastula tidak melebihi volume zigot. Dengan kata lain, pembelahan mitosis zigot tidak disertai dengan pertumbuhan sel anak yang dihasilkan sesuai volume sel induknya, dan ukurannya akibat serangkaian pembelahan berturut-turut semakin berkurang. Ciri pembelahan sel mitosis selama pembelahan ini diamati selama perkembangan telur yang telah dibuahi pada semua hewan.
Beberapa ciri penghancuran lainnya juga merupakan ciri khas berbagai spesies hewan. Misalnya, semua sel dalam blastula memiliki satu set kromosom diploid, strukturnya identik dan berbeda satu sama lain terutama dalam jumlah kuning telur yang dikandungnya. Sel-sel seperti itu, yang tidak memiliki tanda-tanda spesialisasi untuk menjalankan fungsi-fungsi tertentu, disebut sel-sel yang tidak terspesialisasi (atau tidak berdiferensiasi). Ciri lain pembelahan adalah siklus mitosis blastomer yang sangat pendek dibandingkan dengan sel organisme dewasa. Selama interfase yang sangat singkat, hanya duplikasi DNA yang terjadi.
Gastrulasi. Blastula, pada umumnya, terdiri dari sejumlah besar blastomer (misalnya, dalam lanset yang terdiri dari 3000 sel), selama perkembangannya berpindah ke tahap baru, yang disebut gastrula (dari bahasa Yunani gaster - perut). Embrio pada tahap ini terdiri dari lapisan sel yang dapat dibedakan dengan jelas - yang disebut lapisan kuman: bagian luar, atau ektoderm (dari bahasa Yunani ectos - terletak di luar), dan bagian dalam, atau endoderm (dari bahasa Yunani entos - terletak di dalam) . Serangkaian proses yang mengarah pada pembentukan gastrula disebut gastrulasi.
Pada lancelet, gastrulasi dilakukan dengan cara invaginasi salah satu kutub blastula ke dalam, ke arah kutub lainnya; pada hewan lain, baik dengan stratifikasi dinding blastula, atau dengan menumbuhkan kutub vegetatif masif secara berlebihan dengan sel-sel kecil dari blastula. tiang binatang.
Pada hewan multiseluler, kecuali coelenterata, bersamaan dengan gastrulasi atau, seperti pada lancelet, setelahnya, lapisan kuman ketiga muncul - mesoderm (dari bahasa Yunani mesos - terletak di tengah), yang merupakan sekumpulan elemen seluler yang terletak di antara ekto- dan endoderm di rongga tubuh primer - blastokel. Dengan munculnya mesoderm, embrio menjadi berlapis tiga.
Jadi, inti dari proses gastrulasi adalah pergerakan massa sel. Sel-sel embrio praktis membelah dan tidak tumbuh. Namun, pada tahap ini, penggunaan informasi genetik sel embrionik dimulai, dan tanda-tanda diferensiasi pertama muncul.
Diferensiasi, atau diferensiasi, adalah proses terjadinya dan peningkatan perbedaan struktural dan fungsional antara sel individu dan bagian embrio. Dari sudut pandang morfologi, diferensiasi dinyatakan dalam pembentukan beberapa ratus jenis sel dengan struktur tertentu yang berbeda satu sama lain. Dari sel blastula yang tidak terspesialisasi, sel epitel kulit, epitel usus, paru-paru secara bertahap muncul, sel saraf dan otot, dll muncul. Dari sudut pandang biokimia, spesialisasi sel terletak pada kemampuan untuk mensintesis protein tertentu yang hanya merupakan karakteristik dari jenis sel tertentu. Limfosit mensintesis protein pelindung - antibodi, sel otot - protein kontraktil miosin. Setiap jenis sel menghasilkan proteinnya sendiri yang unik. Spesialisasi biokimia sel dipastikan melalui aktivitas gen yang selektif dan berbeda, mis. dalam sel dari lapisan germinal yang berbeda - dasar organ dan sistem tertentu - kelompok gen yang berbeda mulai berfungsi.
kamu jenis yang berbeda Pada hewan, lapisan germinal yang sama menghasilkan organ dan jaringan yang sama. Ini berarti mereka homolog. Jadi, dari sel-sel lapisan germinal luar - ektoderm - pada arthropoda, chordata, termasuk ikan, amfibi, reptil, burung dan mamalia, kulit dan turunannya terbentuk, serta sistem saraf dan organ indera. Homologi lapisan germinal sebagian besar hewan merupakan salah satu bukti kesatuan dunia hewan.
Organogenesis. Setelah gastrulasi selesai, embrio membentuk kompleks organ aksial: tabung saraf, notokord, dan tabung usus. Pada lancelet, organ aksial terbentuk sebagai berikut: ektoderm di sisi punggung embrio menekuk sepanjang garis tengah, berubah menjadi alur, dan ektoderm yang terletak di kanan dan kirinya mulai tumbuh di tepinya. Alur - dasar sistem saraf - tenggelam di bawah ektoderm, dan ujung-ujungnya menutup. Sebuah tabung saraf terbentuk. Sisa ektoderm adalah sisa epitel kulit.
Bagian punggung endoderm, terletak tepat di bawah dasar saraf, dipisahkan dari sisa endoderm dan dilipat menjadi tali padat - notochord. Dari sisa endoderm, mesoderm dan epitel usus berkembang. Diferensiasi lebih lanjut dari sel-sel embrio menyebabkan munculnya banyak turunan dari lapisan germinal - organ dan jaringan. Dalam proses spesialisasi sel-sel penyusun lapisan germinal, sistem saraf, organ indera, epitel kulit, dan email gigi terbentuk dari ektoderm; dari endoderm - epitel usus, kelenjar pencernaan - hati dan pankreas, epitel insang dan paru-paru; dari mesoderm - jaringan otot, jaringan ikat, termasuk jaringan ikat longgar, tulang rawan dan jaringan tulang, darah dan getah bening, serta sistem peredaran darah, ginjal, gonad.

Pola umum perkembangan. Hukum biogenetik
Semua organisme multiseluler berkembang dari sel telur yang telah dibuahi. Perkembangan embrio pada hewan dari spesies yang sama sebagian besar serupa. Di semua chordata, pada periode embrionik, kerangka aksial terbentuk - notochord, tabung saraf muncul, dan celah insang terbentuk di bagian anterior faring. Rencana struktur chordata juga sama. Pada tahap awal perkembangannya, embrio vertebrata sangat mirip (Gbr. 3). Fakta-fakta ini menegaskan keabsahan hukum kesamaan embrio yang dirumuskan oleh K. Baer: “Embrio sudah menunjukkan, sejak tahap paling awal, suatu kesamaan umum tertentu dalam tipenya.” Kesamaan embrio dari kelompok sistematik yang berbeda menunjukkan asal muasalnya yang sama. Selanjutnya, struktur embrio mengungkapkan ciri-ciri kelas, genus, spesies, dan terakhir, ciri-ciri yang menjadi ciri individu tertentu. Divergensi karakteristik embrio selama perkembangan disebut divergensi embrionik dan mencerminkan evolusi kelompok hewan sistematis tertentu, sejarah perkembangan spesies tertentu.

Beras. 3. Kemiripan garis keturunan pada vertebrata: 1 – monotremata (echidna), 2 – marsupial (kanguru), 3 – artiodactyl (rusa), 4 – karnivora (kucing), 5 – primata (monyet), 6 – manusia
Kemiripan besar antara embrio pada tahap awal perkembangan dan
Fenomena perbedaan pada tahapan selanjutnya memiliki penjelasan tersendiri.
Tubuh tunduk pada variabilitas sepanjang perkembangan.
Proses mutasi mempengaruhi gen yang menentukan ciri struktural dan metabolisme embrio termuda. Namun struktur-struktur yang muncul di dalamnya (ciri-ciri purbakala yang menjadi ciri nenek moyang jauh) memegang peranan yang sangat penting dalam proses perkembangan selanjutnya. Seperti yang ditunjukkan, primordium notochord menginduksi pembentukan tabung saraf, dan hilangnya tabung saraf menyebabkan terhentinya perkembangan. Oleh karena itu, perubahan pada tahap awal biasanya menyebabkan keterbelakangan dan kematian individu. Sebaliknya, perubahan pada tahap selanjutnya, yang mempengaruhi sifat-sifat yang kurang signifikan, dapat bermanfaat bagi organisme dan dalam kasus seperti itu disebabkan oleh seleksi alam.
Kemunculan ciri-ciri nenek moyang jauh mereka pada masa embrio perkembangan hewan modern mencerminkan transformasi evolusioner dalam struktur organ.
Dalam perkembangannya, organisme melewati tahap sel tunggal (tahap zigot), yang bisa
dll.................

Reproduksi seksual

Reproduksi seksual dilakukan dengan partisipasi dua individu induk (jantan dan betina), di mana sel-sel khusus terbentuk di organ khusus - gamet. Proses pembentukan gamet disebut gametogenesis, tahapan utama gametogenesis adalah meiosis. Generasi anak perempuan berkembang dari zigot- sel yang terbentuk sebagai hasil peleburan gamet jantan dan betina. Proses peleburan gamet jantan dan betina disebut pemupukan. Konsekuensi wajib dari reproduksi seksual adalah rekombinasi materi genetik pada generasi anak perempuan.

Tergantung pada ciri struktural gamet, berikut ini dapat dibedakan: bentuk reproduksi seksual: isogami, heterogami dan oogami.

Isogami(1) - suatu bentuk reproduksi seksual di mana gamet (bersyarat betina dan bersyarat laki-laki) bersifat mobile dan memiliki morfologi dan ukuran yang sama.

Heterogami(2) - suatu bentuk reproduksi seksual di mana gamet betina dan jantan bersifat motil, tetapi gamet betina lebih besar daripada gamet jantan dan kurang bergerak.

Oogami(3) - suatu bentuk reproduksi seksual di mana gamet betina tidak bergerak dan lebih besar dari gamet jantan. Dalam hal ini disebut gamet betina telur, gamet jantan, jika mempunyai flagela, - spermatozoa, jika mereka tidak punya, - sperma.

Oogami merupakan ciri khas sebagian besar spesies hewan dan tumbuhan. Isogami dan heterogami terjadi pada beberapa organisme primitif (alga). Selain hal di atas, beberapa alga dan jamur memiliki bentuk reproduksi di mana sel germinal tidak terbentuk: hologami dan konjugasi. Pada hologami organisme haploid bersel tunggal bergabung satu sama lain, yang dalam hal ini bertindak sebagai gamet. Zigot diploid yang dihasilkan kemudian membelah secara meiosis untuk menghasilkan empat organisme haploid. Pada konjugasi(4) isi sel haploid individu dari thalli berfilamen bergabung. Melalui saluran yang dibentuk khusus, isi sel yang satu mengalir ke sel lain, terbentuklah zigot diploid, yang biasanya setelah beberapa waktu istirahat juga membelah secara meiosis.

Pada eukariota, proses seksual dikaitkan dengan pembentukan sel germinal - PERMAINAN. Gamet jantan adalah sperma, gamet betina adalah telur. Suatu organisme baru muncul sebagai hasil pembuahan, FUSI NUKLEI TELUR DAN SPERMA. Terbentuk ZIGOTE.

Jelasnya, gamet harus memiliki setengah jumlah kromosom daripada sel somatik, karena jika tidak, jumlah kromosom pada setiap generasi berikutnya harus berlipat ganda. Ini tidak terjadi karena jenis pembelahan sel yang khusus MEIOSIS.

Reproduksi seksual menciptakan variabilitas genetik yang lebih tinggi dalam suatu populasi. Akibat sejumlah proses, gen-gen yang semula dibawa oleh orang tua berakhir pada kombinasi baru pada keturunannya. Berkat rekombinasi di dalam serasah banyak perbedaan genetik ditemukan, yang meningkatkan potensi adaptif populasi dan spesies secara keseluruhan.

Signifikansi biologis dari reproduksi seksual:

1. bertambahnya jumlah individu (reproduksi diri); individu telah menggabungkan kembali sifat-sifat dan karakteristik turun-temurun dari kedua orang tuanya dan oleh karena itu sangat beragam

2. menjamin keanekaragaman hayati, variabilitas herediter individu-individu dari spesies yang sama, yang menyediakan bahan untuk seleksi alam, evolusi progresif, asal-usul adaptasi)

· Terdiri dari empat proses utama:

1. gametogenesis – pembentukan sel kelamin (gamet)

2. pembuahan (proses seksual) – peleburan gamet dan intinya serta pembentukan zigot

3. embriogenesis (fragmentasi zigot, pembentukan dan perkembangan embrio)

4. pascaembriogenesis (pertumbuhan dan perkembangan tubuh pada masa pasca embrio)

Sel kelamin (gamet) )

Gamet - ini adalah sel germinal yang dikhususkan untuk melakukan fungsi reproduksi, yang fusinya membentuk zigot, dari mana individu baru berkembang(sel reproduksi wanita disebut telur; sel reproduksi pria disebut spermatozoa, spermatozoa, spermatozoa)

Gamet adalah sel yang sangat berdiferensiasi dan berbeda tanda-tanda berikut:

1. memiliki satu set kromosom haploid di dalam inti, yang memastikan pemulihan set kromosom diploid yang khas untuk spesies tertentu dalam zigot

2. proses metabolisme tingkat rendah, mendekati keadaan mati suri

3. berubah hubungan nuklir-plasma(rasio volume inti terhadap sitoplasma)

4. tidak mampu melakukan pembelahan mitosis

· Pada sebagian besar organisme, sel germinal dibagi menjadi sel induk (telur) dan sel ayah (spermatozoa), yang berbeda dalam sejumlah karakteristik struktural dan fungsional ( dimorfisme seksual)

bakal biji

Spermatozoa (spermatozoa)

1. Tidak bergerak, tidak mempunyai organ khusus yang bergerak aktif (pada manusia menempuh jarak 10 cm ke rongga rahim dalam waktu 4-7 hari) 2. Berukuran besar (volume sitoplasma besar); pada mamalia mempunyai ukuran sekitar 100 - 200 mikron, telur terbesar pada hiu herring berukuran lebih dari 29 cm. 3. Tingkat metabolismenya sangat rendah (mendekati mati suri) 4. Memiliki cangkang tambahan yang berfungsi sebagai pelindung berfungsi dan memudahkan pelaksanaannya ( penanaman) embrio ke dalam dinding rahim pada hewan berplasenta 5. Membentuk dan menumpuk di sitoplasma kuning telur dan pigmen dalam bentuk butiran (cadangan nutrisi) 6. Memiliki banyak mitokondria dan plastida (pada tumbuhan) 7. Tidak memiliki akrosom 8 .Karakteristik segregasi sitoplasma – setelah pembuahan, terjadi redistribusi alami sitoplasma pada sel telur yang belum pecah, yang menentukan arah perkembangan jaringan embrio 9. Mereka memiliki polaritas karena kemunculannya satwa Dan vegetatif kutub 10. Bentuknya bulat atau agak memanjang 11. Tidak membawa muatan 12. Terbentuk dalam jumlah kecil dibandingkan dengan spermatozoa 13. Dikelilingi oleh cairan yang mempunyai lingkungan asam 14. Terbentuk pada hewan di ovarium (pada tumbuhan di archegonia) 15. Rasio inti-plasmanya berkurang, karena mereka memiliki volume sitoplasma yang besar 16. Kemampuan untuk memasuki siklus mitosis dipulihkan setelah pembuahan 17. Tidak ada 18. Protoplasma memiliki koloid negara bagian 19. Kurang tahan terhadap faktor lingkungan yang merugikan

1. Bergerak, mempunyai alat gerak aktif berupa flagel (pada manusia kecepatannya mencapai 5 cm/jam); sperma tumbuhan, meskipun tanpa flagel, juga bersifat motil 2. Sangat kecil, jumlah sitoplasmanya sangat sedikit (pada manusia - 50 -70 µm, pada buaya - 20 µm); tugas utamanya adalah mengangkut DNA individu ke sel telur 3. Metabolisme sangat aktif 4. Tidak mempunyai membran tambahan 5. Tidak membentuk kuning telur atau pigmen, tidak mempunyai persediaan nutrisi 6. Sperma tumbuhan tidak memiliki plastida 7. Memiliki alat akrosom (akrosom) - alat Golgi yang dimodifikasi yang mengandung enzim untuk melarutkan cangkang telur selama pembuahan 8. Tidak terjadi segregasi sitoplasma 9. Non-polar 10. Memiliki kepala (akrosom dan nukleus) , leher (sentriol dan filamen spiral yang terbentuk dari mitokondria) dan ekor (filamen aksial flagel 11 Semua sperma membawa muatan negatif yang sama, sehingga tidak dapat saling menempel 12. Pada hewan, sejumlah besar terbentuk (10 7 10 10 buah dengan setiap hubungan seksual pada manusia, 200 juta dilepaskan) 13. Pada mamalia, mereka terlokalisasi dalam cairan mani, yang memiliki lingkungan basa 14. Mereka terbentuk di testis hewan (di antheridia pada tumbuhan) 15 . Mereka memiliki rasio nuklir-plasma yang tinggi karena jumlah sitoplasma yang sedikit 16. Mereka tidak memasuki siklus mitosis 17. Mereka memiliki kemotaksis positif (mereka secara aktif bergerak melawan aliran cairan ke arah sel telur) 18. Protoplasma kepala memiliki keadaan kristal cair 19. Lebih tahan terhadap kondisi lingkungan yang merugikan

v Pada tumbuhan berumah satu dan hewan hermafrodit, telur dan sperma berkembang dalam organisme yang sama

Reproduksi seksual dan makna biologisnya

Reproduksi adalah properti paling penting dari semua makhluk hidup. Spesies yang hanya bereproduksi secara aseksual dapat berkembang dengan baik lama, jika ia hidup dalam kondisi yang relatif konstan. Jika terjadi perubahan pada habitatnya yang menyebabkan kematian individu individu, maka besar kemungkinan semua individu akan mati, karena secara genetik sangat mirip.

Selama reproduksi seksual, organisme ibu dan ayah menghasilkan sel kelamin khusus - gamet. Gamet betina yang tidak bergerak disebut telur, gamet jantan yang tidak bergerak disebut sperma, dan gamet yang bergerak disebut sperma. Sel germinal ini menyatu membentuk zigot, yaitu. pembuahan terjadi. Sel kelamin, pada umumnya, memiliki setengah set kromosom (haploid), sehingga ketika mereka bergabung, set ganda (diploid) dipulihkan, dan individu baru berkembang dari zigot. Dalam reproduksi seksual, keturunan dibentuk melalui peleburan inti haploid. Inti haploid terbentuk sebagai hasil pembelahan meiosis.

Reproduksi seksual terjadi pada semua kelompok tumbuhan. Lumut tumbuh di tanah. Tanaman jantan dan betina letaknya berdampingan. Air hujan membantu sperma mencapai puncak tanaman betina, di mana mereka menyatu dengan telur, membentuk zigot, dari mana kotak spora yang berada di tangkai panjang berkembang. Pada tumbuhan paku, sel germinal berkembang pada prothallus yang terbentuk sebagai hasil perkecambahan spora. Di bagian bawah prothallus, organ kewanitaan adalah archegonia, dan organ pria adalah antheridia. Di lingkungan yang lembab, sel germinal menyatu, zigot menghasilkan embrio tempat tumbuhnya pakis muda. Pada tumbuhan berbunga, reproduksi seksual yang paling kompleks adalah pembuahan ganda. Serbuk sari (sel reproduksi jantan) hinggap di kepala putik (organ reproduksi betina) dan berkecambah. Sperma bergerak sepanjang tabung serbuk sari menuju bakal biji. Sperma menembus kantung embrio. Yang satu menyatu dengan sel telur dan menghasilkan embrio, yang kedua sperma menyatu dengan sel pusat dan menghasilkan endosperm - suplai nutrisi.

Reproduksi seksual memiliki keunggulan evolusioner yang sangat besar dibandingkan dengan reproduksi aseksual. Inti dari reproduksi seksual adalah kombinasi materi genetik keturunan dari dua sumber berbeda - orang tua. Fertilisasi pada hewan dapat bersifat eksternal dan internal. Fusi menghasilkan zigot dengan satu set kromosom ganda.

Bentuk reproduksi seksual pada organisme uniseluler dan multiseluler (konjugasi,

persetubuhan).