Закономерности размножения и развития организмов (обобщающий урок)

 Закономерности размножения и развития организмов

Раз­мно­же­ние – это вос­про­из­ве­де­ние ге­не­ти­че­ски сход­ных осо­бей дан­но­го вида, ко­то­рое ха­рак­те­ри­зу­ет­ся уве­ли­че­ни­ем числа осо­бей в до­чер­нем по­ко­ле­нии по срав­не­нию с по­ко­ле­ни­ем ро­ди­те­лей. При раз­мно­же­нии обес­пе­чи­ва­ет­ся пре­ем­ствен­ность и непре­рыв­ность жизни. Клет­ка яв­ля­ет­ся еди­ни­цей жизни, вна­ча­ле воз­ник­ли од­но­кле­точ­ные ор­га­низ­мы, и в про­цес­се эво­лю­ции пре­об­ла­да­ю­щи­ми стали мно­го­кле­точ­ные формы. Живые ор­га­низ­мы – это са­мо­ре­гу­ли­ру­ю­щая си­сте­ма, ко­то­рая спо­соб­на к вос­про­из­ве­де­нию себе по­доб­ных, то есть к раз­мно­же­нию.

Жизнь клет­ки от мо­мен­та ее воз­ник­но­ве­ния в ре­зуль­та­те де­ле­ния ма­те­рин­ской клет­ки и до соб­ствен­но­го ее де­ле­ния или есте­ствен­ной ги­бе­ли на­зы­ва­ет­ся жиз­нен­ным цик­лом клет­ки, или кле­точ­ным цик­лом.

Кле­точ­ный цикл со­сто­ит из трех глав­ных ста­дий: ин­тер­фа­за, митоз, ци­то­ки­нез.

Ин­тер­фа­за – пе­ри­од ин­тен­сив­но­го син­те­за и роста, во время ин­тер­фа­зы син­те­зи­ру­ет­ся много ве­ществ, необ­хо­ди­мых для роста клет­ки и осу­ществ­ле­ния всех вы­пол­ня­е­мых ею функ­ций. Ин­тер­фа­за де­лит­ся на три пе­ри­о­да или ста­дии: G1, S, G2 (Рис. 1).

Ста­дии ин­тер­фа­зы

Рис. 1. Ста­дии ин­тер­фа­зы

Во время ин­тер­фа­зы про­ис­хо­дит ре­пли­ка­ция мо­ле­ку­лы ДНК.

Митоз (ка­рио­ки­нез) – это про­цесс де­ле­ния ядра, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го хро­ма­ти­ды от­де­ля­ют­ся друг от друга и пе­ре­рас­пре­де­ля­ют­ся в виде хро­мо­сом между до­чер­ни­ми клет­ка­ми. Митоз де­лит­ся на че­ты­ре фазы: про­фа­за, ме­та­фа­за, ана­фа­за те­ло­фа­за (Рис. 2).

Ста­дии ми­то­за

Рис. 2. Ста­дии ми­то­за

Ци­то­ки­нез – про­цесс, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го про­ис­хо­дит раз­де­ле­ние ци­то­плаз­мы между до­чер­ни­ми клет­ка­ми (Рис. 3).

Ци­то­ки­нез

Рис. 3. Ци­то­ки­нез

Клет­ки од­но­кле­точ­но­го ор­га­низ­ма не могут де­лить­ся бес­ко­неч­но, так как су­ще­ству­ет ге­не­ти­че­ски за­про­грам­ми­ро­ван­ная кле­точ­ная ги­бель, ко­то­рая на­зы­ва­ет­ся апо­птоз. Апо­птоз про­ис­хо­дит и во время нор­маль­но­го функ­ци­о­ни­ро­ва­ния ор­га­низ­ма и может быть след­стви­ем рака, ВИЧ-ин­фек­ций или бо­лез­ни Альц­гей­ме­ра.

При нор­маль­ном раз­ви­тии ор­га­низ­ма апо­птоз про­ис­хо­дит, когда фор­ми­ру­ет­ся форма или струк­ту­ра ор­га­нов, так, при об­ра­зо­ва­нии ко­неч­но­сти у мыши неко­то­рые клет­ки под­вер­га­ют­ся апо­пто­зу, что при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию паль­цев (Рис. 2).

Об­ра­зо­ва­ние паль­цев у мыши

Рис. 2. Об­ра­зо­ва­ние паль­цев у мыши

При­ме­ром апо­пто­за может слу­жить ме­та­мор­фоз го­ло­ва­сти­ка ля­гуш­ки – под воз­дей­стви­ем ти­рео­ид­но­го гор­мо­на за­пус­ка­ет­ся апо­птоз, и хвост го­ло­ва­сти­ка ис­че­за­ет (Рис.3).

Ме­та­мор­фоз го­ло­ва­сти­ка ля­гуш­ки

Рис. 3. Ме­та­мор­фоз го­ло­ва­сти­ка ля­гуш­ки

Раз­мно­же­ние бы­ва­ет бес­по­лым и по­ло­вым. В ос­но­ве бес­по­ло­го раз­мно­же­ния лежит де­ле­ние кле­ток ми­то­зом, бес­по­лое раз­мно­же­ние про­ис­хо­дит без уча­стия по­ло­вых кле­ток – гамет, и в нем при­ни­ма­ет уча­стие толь­ко ор­га­низм.

При бес­по­лом раз­мно­же­нии об­ра­зу­ют­ся иден­тич­ные по­том­ки и един­ствен­ным ис­точ­ни­ком ге­не­ти­че­ской из­мен­чи­во­сти слу­жит слу­чай­ная му­та­ция. Бес­по­лое раз­мно­же­ние дает воз­мож­ность быст­ро уве­ли­чить чис­лен­ность особи дан­но­го вида (Рис. 4).

Бес­по­лое раз­мно­же­ние гидры

 

Рис. 4. Бес­по­лое раз­мно­же­ние гидры

По­ло­вое раз­мно­же­ние про­ис­хо­дит при уча­стии по­ло­вых кле­ток – гамет, в его ос­но­ве лежит де­ле­ние кле­ток мей­о­зом. По­ло­вые клет­ки со­дер­жат га­п­ло­ид­ный, или оди­нар­ный, набор хро­мо­сом, при опло­до­тво­ре­нии об­ра­зу­ет­ся зи­го­та и ди­пло­ид­ный набор вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся (Рис. 5).

По­ло­вое раз­мно­же­ние

Рис. 5. По­ло­вое раз­мно­же­ние

Био­ло­ги­че­ский смысл по­ло­во­го раз­мно­же­ния со­сто­ит в объ­еди­не­нии ге­не­ти­че­ской ин­фор­ма­ции ро­ди­тель­ских осо­бей, в ре­зуль­та­те чего по­вы­ша­ет­ся ге­не­ти­че­ское раз­но­об­ра­зие потом­ства и его жиз­не­стой­кость.

Опло­до­тво­ре­ние бы­ва­ет на­руж­ным и внут­рен­ним. Так, внеш­нее опло­до­тво­ре­ние самки про­ис­хо­дит вне ее ор­га­низ­ма – в вод­ной среде, оно ха­рак­тер­но для рыб, зем­но­вод­ных, боль­шин­ства мол­люс­ков и неко­то­рых раз­но­вид­но­стей чер­вей (Рис. 6).

На­руж­ное или внеш­нее опло­до­тво­ре­ние

Рис. 6. На­руж­ное или внеш­нее опло­до­тво­ре­ние

Прак­ти­че­ски всем на­зем­ным и неко­то­рым вод­ным ор­га­низ­мам свой­ствен­но внут­ренне опло­до­тво­ре­ние. Оно за­клю­ча­ет­ся в том, что встре­ча спер­ма­то­зо­и­да и яй­це­клет­ки про­ис­хо­дит в по­ло­вых путях самки, где со­зда­ют­ся усло­вия по­вы­шен­ной влаж­но­сти и за­щи­щен­но­сти (Рис. 7). Внут­рен­нее опло­до­тво­ре­ние яв­ля­ет­ся ре­зуль­та­том при­спо­соб­ле­ния к на­зем­но­му об­ра­зу жизни.

Внут­ренне опло­до­тво­ре­ние

Рис. 7. Внут­ренне опло­до­тво­ре­ние

Ин­ди­ви­ду­аль­ное раз­ви­тие ор­га­низ­ма на­зы­ва­ет­ся он­то­ге­нез. При по­ло­вом раз­мно­же­нии он­то­ге­нез на­чи­на­ет­ся с мо­мен­та опло­до­тво­ре­ния яй­це­клет­ки спер­ма­то­зо­и­дом. Любой тип он­то­ге­не­за у мно­го­кле­точ­ных жи­вот­ных де­лит­ся на два пе­ри­о­да:эм­бри­о­наль­ный и по­ст­эм­бри­о­наль­ный (Рис. 8).

Пе­ри­о­ды он­то­ге­не­за

Рис. 8. Пе­ри­о­ды он­то­ге­не­за

Ста­дии эм­бри­о­наль­но­го пе­ри­о­да: дроб­ле­ние, бла­сту­ла, га­стру­ла, ней­ру­ла (Рис. 9).

Ста­дии эм­бри­о­наль­но­го пе­ри­о­да он­то­ге­не­за

Рис. 9. Ста­дии эм­бри­о­наль­но­го пе­ри­о­да он­то­ге­не­за

Ор­га­низм боль­шин­ства жи­вот­ных об­ра­зу­ет­ся из трех за­ро­ды­ше­вых лист­ков: эк­то­дер­мы, эн­то­дер­мы и ме­зо­дер­мы (Рис. 10).

Ней­ру­ла

Рис. 10. Ней­ру­ла

Про­цесс по­ст­эм­бри­о­наль­но­го раз­ви­тия под­раз­де­ля­ет­ся на три пе­ри­о­да: юве­ниль­ный, пу­бер­тат­ный и ста­ре­ние (Рис. 11).

Пе­ри­о­ды по­ст­эм­бри­о­наль­но­го раз­ви­тия

Рис. 11. Пе­ри­о­ды по­ст­эм­бри­о­наль­но­го раз­ви­тия

Пе­ри­о­ды и сроки он­то­ге­не­за очень силь­но раз­ли­ча­ют­ся у  раз­лич­ных групп живых ор­га­низ­мов, так, у мно­гих по­зво­ноч­ных боль­шую часть сво­е­го су­ще­ство­ва­ния особь на­хо­дит­ся во взрос­лом со­сто­я­нии, при­ме­ром могут быть аф­ри­кан­ские слоны. А вот у неко­то­рых на­се­ко­мых взрос­лая ста­дия самая ко­рот­кая – ци­ка­ды, по­ден­ки – и длит­ся она всего несколь­ко часов, необ­хо­ди­мых для вос­про­из­ве­де­ния потом­ства.

У жи­вот­ных вы­де­ля­ют три типа он­то­ге­не­за: ли­чи­ноч­ный, яй­це­клад­ный, внут­ри­утроб­ный. Ли­чи­ноч­ный встре­ча­ет­ся у на­се­ко­мых, рыб и зем­но­вод­ных (Рис. 12).

Ли­чи­ноч­ный тип он­то­ге­не­за

Рис. 12. Ли­чи­ноч­ный тип он­то­ге­не­за

Желт­ка в их яй­це­клет­ках мало и зи­го­та быст­ро раз­ви­ва­ет­ся в ли­чин­ку, рас­ту­щую и пи­та­ю­щу­ю­ся са­мо­сто­я­тель­но, затем про­ис­хо­дит ме­та­мор­фоз – пре­вра­ще­ние ли­чин­ки во взрос­лую особь.

Яй­це­клад­ный тип он­то­ге­не­за при­сущ реп­ти­ли­ям, пти­цам и яй­це­кла­ду­щим мле­ко­пи­та­ю­щим, яй­це­клет­ки ко­то­рых бо­га­ты желт­ком. За­ро­дыш таких видов раз­ви­ва­ет­ся внут­ри яйца, а ли­чи­ноч­ная ста­дия от­сут­ству­ет (Рис. 13).

Яй­це­клад­ный тип он­то­ге­не­за

Рис. 13. Яй­це­клад­ный тип он­то­ге­не­за

Внут­ри­утроб­ный тип раз­ви­тия на­блю­да­ет­ся у боль­шин­ства мле­ко­пи­та­ю­щих и у че­ло­ве­ка, при этом раз­ви­ва­ю­щий­ся эм­бри­он на­дол­го за­дер­жи­ва­ет­ся в ор­га­низ­ме ма­те­ри. Об­ра­зу­ет­ся вре­мен­ный орган – пла­цен­та, через ко­то­рый ор­га­низм ма­те­ри обес­пе­чи­ва­ет все по­треб­но­сти рас­ту­ще­го за­ро­ды­ша: пи­та­ние, ды­ха­ние, вы­де­ле­ние (Рис. 14). Внут­ри­утроб­ное раз­ви­тие за­кан­чи­ва­ет­ся де­то­рож­де­ни­ем.

Внут­ри­утроб­ный тип он­то­ге­не­за

Рис. 14. Внут­ри­утроб­ный тип он­то­ге­не­за

 

Последнее изменение: Суббота, 31 Март 2018, 16:13