Исходные клетки бесполого размножения. Типы размножения организмов, их классификация

Размножение, или воспроизведение себе подобных, - специфическое и обязательное свойство всех живых существ. Время индивидуальной жизни отдельных организмов весьма ограничено. Но благодаря их самовоспроизведению обеспечивается длительное существование как конкретных видов, так и живого в целом. Размножение, компенсируя процесс естественного отмирания особей, сохраняет вид в бесчисленном ряду поколений.

Самовоспроизведение основано на передаче от родителей к потомкам наследственной информации о совокупности признаков, свойств и качеств, присущих представителям данного вида. В ходе развития происходила эволюция и форм размножения, разнообразием которых отличаются современные живые организмы.

Классификация способов размножения. Прежде всего необходимо выделить два принципиально отличающихся типа размножения организмов - бесполое и половое (рис. 1).

Рис. 1. Сравнительные схемы двух основных типов размножения: ? - бесполое размножение (одна особь производит двух или

большее число потомков); ? - половое размножение (две гаметы от двух родительских особей, соединяясь, дают начало новому организму)

При бесполом размножении из одной клетки (или группы клеток у многоклеточных) родительского организма при ее миотическом делении образуется новая особь. Поэтому образующиеся дочерние организмы сходны друг с другом и со своим родителем по всем признакам. Образно говоря, в процессе бесполого размножения осуществляется «тиражирование» множества генетических копий родительского организма.

В половом размножении участвуют две родительские особи. Они образуют специализированные половые клетки - гаметы, в результате слияния которых (оплодотворения) возникает зигота (Z), дающая начало дочернему организму.

При образовании зиготы происходит комбинирование наследственной информации (объединение хромосомных наборов родителей). Следовательно, развивающийся из зиготы дочерний организм обладает новым сочетанием признаков. Таким образом, половое размножение обеспечивает разнообразие особей данного вида, что способствует освоению ими различных условий обитания, определяет комбинативную изменчивость. Именно этим объясняется преимущественное распространение полового процесса в разных царствах живых существ. Тем не менее у многих видов организмов при наличии полового процесса в ходе их жизненного цикла сохраняются и разные формы бесполого размножения. Это объясняется тем, что последнее может обеспечить быстрое и существенное увеличение численности особей при благоприятных условиях среды. Успех существования многих видов организмов обусловлен сочетанием разных способов их размножения (схема 1).

Потомству и обеспечивать выживание вида. Естественный отбор, который выбирает, какие черты организмов являются благоприятными для данной среды, и какие из них неблагоприятные. Те особи, которые имеют нежелательные черты, в конечном итоге исчезнут, а организмы с «хорошими» чертами будут жить достаточно долго, чтобы размножаться и передавать эти гены следующему поколению.

Существует два типа размножения: половое и бесполое. Половое размножение предусматривает слияние мужских и женских половых клеток во время оплодотворения, которые в итоге создадут потомство частично похожее на родителей. Бесполое размножение требует только одного родителя, который передаст все свои гены потомству. Это означает, что нет смешивания генов, и потомство на самом деле является клоном родителя (запрещающим какие-либо мутации).

Бесполое размножение обычно распространено в менее сложных видах и является довольно эффективным. Не нужно искать партнера для размножения, и один родитель способен передать все свои черты следующему поколению. Однако без разнообразия естественный отбор не может работать, и, если нет мутаций, чтобы создать более благоприятные черты, виды, размножающиеся таким способом, могут не выжить в среде, которая постоянно изменяется.

Существует несколько различных видов бесполого размножения. Давайте рассмотрим некоторые наиболее распространенные.

Бинарное деление

Почти все размножаются . Этот вид размножения очень похож на процесс митоза . Однако, поскольку нет, а ДНК прокариот обычно находится только в одном кольце, этот процесс не такой сложный, как . Бинарное деление начинается с одной клетки, которая копирует ее ДНК и затем делится на две идентичные клетки.

Это очень быстрый и эффективный способ создания потомства для бактерий, и подобных типов клеток. Однако, если бы в процессе размножения происходила мутация ДНК, это могло бы изменить генетику потомства, и они больше не были бы идентичными клонами.

Почкование

Другой вид бесполого размножения называется почкованием. Почкование происходит когда новый организм или потомство вырастает со стороны родителя через часть, называемую почкой. Потомок остается привязан к предку, пока не достигнет зрелости и не станет независимым организмом. У одного родителя может быть много почек и много потомков одновременно.

С помощью почкования могут размножаться как одноклеточные организмы, такие как дрожжи, и многоклеточные, такие как гидры. Опять же, потомство является клоном родителя, если не происходит какая-либо мутация во время копирования ДНК или размножения клеток.

Фрагментация

Некоторые виды организмов имеют множество жизнеспособных частей, которые могут жить независимо от одной особи. Эти виды способны размножаться бесполым способом размножения, известном как фрагментация. Она происходит, когда часть индивидуума отделяется, и из нее образуется совершенно новый организм. Исходный организм также восстанавливает часть тела, которая отделилась. Эта часть может оторваться естественным путем или во время травмы, либо другой ситуации, угрожающей жизни.

Наиболее известным организмом, который подвергается фрагментации, является морская звезда. Морские звезды могут отделить от тела любую из своих пяти рук, которые затем станут их потомством. Это в основном связано с их радиальной симметрией. У них центральное нервное кольцо посередине, которое разветвляется на пять лучей или рук. Каждая рука имеет все элементы, необходимые для создания совершенно новой особи путем фрагментации. , некоторые плоские черви и грибы также могут размножаться с помощью фрагментации.

Партеногенез

Чем сложнее организмы, тем более вероятно, что они будут подвергаться половому, а не бесполому размножению. Однако есть некоторые сложные животные и растения, которые способны размножаться через партеногенез, когда это необходимо. Это не является предпочтительным методом размножения для большинства этих видов, но он может стать единственным способом оставить после себя потомство по разным причинам.

Партеногенез - это вид размножения, когда потомство появляется из неоплодотворенного яйца. Отсутствие доступных партнеров, непосредственная угроза жизни самки или другие подобные ситуации могут привести к тому, что партеногенез будет необходим для сохранения вида. Разумеется, это не будет идеальным вариантом, потому что потомок станет клоном матери.

Некоторые животные, которые могут размножатся с помощью партеногенеза, включают насекомых (пчелы и кузнечики), ящериц (комодский варан), и очень редко встречаются у птиц.

Размножение спорами

Многие растения и грибы используют споры как вид бесполого размножения. Эти типы организмов подвергаются жизненному циклу, называемому , при котором они проходят разные фазы своей жизни, характеризующиеся наличием или . Во время диплоидной фазы они называются спорофитами и производят диплоидные споры, которые используются для бесполого размножения. Виды, которые образуют споры, не нуждаются в партнере или оплодотворении, чтобы произвести потомство. Так же, как и все другие виды бесполого размножения, потомство организмов, которые размножаются, является клонами родителя. Примеры организмов, производящих споры, включают грибы и папоротники.

Цель урока: углубить знания об особенностях и способах бесполого размножения организмов в природе.

Задачи:

образовательные: охарактеризовать размножение как один из этапов индивидуального развития организмов; расширить и углубить знания о бесполом размножении (способы бесполого размножения и его практическое значение в природе и жизнедеятельности человека);

развивающие: продолжить формирование умений и навыков самостоятельной работы с учебником, выделять главное и формулировать выводы;

воспитательные: формировать научное и практическое мировоззрение у учащихся для применения этих знаний в практике.

Новые знания: митоз, спорообразование, почкование, вегетативное размножение.

Опорные знания: вирусы

Форма проведения: урок

Методы проведения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемный.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: рисунки, таблицы, интернет.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация чувственного опыта и опорных знаний учащихся

Ребята у нас сегодня необычный урок. Прежде чем начать урок ответим на некоторые вопросы:

Назовите главные свойства живого? Обмен веществ, дыхание, питание, размножение.

Да, благодаря размножению организмы количественно увеличиваются и распространяются на планете Земля.

Вспомните, что называется размножением и какие формы размножения вы знаете? Размножение – это воспроизведение себе подобного.

Правильно, размножение – это одно из фундаментальных свойств живого. В основе которого лежит деление и рост клеток.

Формы размножения, как вы отметили, это бесполое и половое.

Вспомните определение бесполого и полового размножения. Размножение при котором участвует только одна родительская особь, называется бесполым размножением. При половом размножении участвуют две родительские особи.

Бесполое размножение.

Половое размножение.

Почему бесполое размножение обеспечивает постоянство набора хромосом в поколениях? На этот вопрос мы получим ответ после изучения новой темы.

III. Мотивация учебной деятельности школьников

Ребята, посмотрите пожалуйста на рисунки. Что на них изображено? Органы размножения растений.

Правильно! А для какого вида размножения свойственны эти органы? (Бесполое размножение)

Молодцы! Как вы уже наверно поняли тема нашего сегодняшнего урока “Бесполое размножение.

Бесполое размножение – это способ размножения организмов, при котором начало новым особям дает одна или несколько соматических клеток материнского организма. Бесполое размножение в ходе эволюции возникло очень рано. В основе его лежит деление клетки путем митоза. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в клеточных поколениях, т.е. дочерние клетки получают такую же генетическую информацию, которая содержится в ядре материнской клетки.

В природе существуют одноклеточные и многоклеточные организмы. Многие из них размножаются бесполым путем. (Бактерия, инфузория туфелька, гидра, грибы, папоротник)

Подумайте, какими способами размножаются эти организмы? Бактерия - делением клетки, грибы и папоротники – спорами, гидра - почкованием и половым путем, растения – вегетативным и половым путем.

Правильно. Таким образом, бесполое размножение имеет много способов: деление клетки, спорообразование, почкование и вегетативное размножение.

Рассмотрим более подробно процесс бесполого размножения у различных организмов.

Работая с текстом учебника и таблицей, вам нужно привести примеры организмов и записать их в таблицу

Таблица 1

Способы бесполого размножения

Способ размножения	Особенности размножения	Примеры организмов
1. Деление клетки на двое	Тело исходной (родительской) клетки делится митозом на две части, каждый из которых дает начало новым полноценным клеткам	Одноклеточные организмы бактерии, амеба
2. Множественное деление клетки	Тело исходной клетки делится митотически на несколько частей, каждое из которых становится новой клеткой.	Одноклеточные организмы малярийный плазмодий, хлорелла, хламидомонада
3. Почкование	На материнской клетке сначала формируется бугорок, содержащий ядро. Почка растет, достигает размера материнской, отделяется.	Дрожжи, гидра, сосущая инфузория
4. Спорообразование	Спора – особая клетка, покрыта плотной оболочкой, защищающей от внешних воздействий	Грибы, мхи, папоротники, плауны, многоклеточные водоросли
5. Вегетативное размножение:	Увеличение числа особей данного вида происходит путем отделения жизнеспособных частей вегетативного тела организма растения	Растения
а) у растений	Образование почек, стеблевых и корневых клубней, луковиц, корневищ, листьев, стеблей	Лилейные, пасленовые, крыжовник, смородина, земляника
б) у животных	Упорядоченное и неупорядоченное деление	Кишечнополостные (гидра, полипы), морские звезды, плоские и кольчатые черви

Вначале идет совместное заполнение таблицы, затем учащиеся переходят к самостоятельному ее заполнению, используя материал учебника. Третья графа заполняется учащимися.

Изучив и заполнив таблицу, к какому выводу вы пришли?

Вывод.

Способов бесполого размножения очень много и они разнообразны.

Бесполое размножение широко распространено в природе.

Чем отличается вегетативное размножение от споро-образования, деления клеток, почкования? Вегетативное размножение – это размножение частями многоклеточного организма. Например, растения размножаются корнями, побегами.

Эти способы бесполого размножения жизнь начинают из одной клетки, а вегетативное размножение из клеток частей тела многоклеточного организма.

IV. Обобщение и систематизация изученных на уроке понятий и ранее усвоенных знаний

Продолжите перечисление способов вегетативного размножения в виде самостоятельной работы.

Таблица 2

Вегетативное размножение растений

Ответы: 1 - выводковые почки, 2 - черенок, 3 - лист, 4 – клубень, 5 – луковица, 6 – корневище, 7 – усы, 8 - отводки.

Значение бесполого размножения:

Быстрое и энергетически выгодное размножение;

Не зависит от окружающей среды, наличия партнера или насекомых-опылителей;

Полностью сохраняет набор генов и признаков, что бывает полезно в неизменных условиях среды;

Широко применяется в растениеводстве.

V. Подведение итогов урока

Почему при всем разнообразии способов вегетативного размножения новые организмы в точности повторяют генотип материнского организма?

Какой цитологический процесс приводит к тому, что бесполое размножение не сопровождается повышением генетического разнообразия?

Вывод урока.

1. При бесполом размножении новые особи образуются из одной или нескольких клеток материнского организма путем митотических делений. Т.о. их клетки получают ту же самую наследственную информацию, которая содержалась в клетках материнского организма.

2. Следовательно, новые организмы, возникшие бесполым путем, генетически являются точными копиями материнского.

VI. Домашнее задание

Вашим домашнем заданием является составление кроссворда на тему “Бесполое размножение”.

Использованная литература.

Биология. 10 класс: поурочные планы по учебнику В.Б.Захарова, С.Г.Мамонтова, С.И.Сонина /авт.-сост. Т.И.Чайка. - Волгоград: Учитель, 2006. -205 с.
Общая биология: Учеб.для 10-11 кл. шк. с углубл. изуч. биологии / А.О.Рувинский, Л.В.Высоцкая, М.С.Глаголев и др.; Под ред. А.О.Рувинского. -М.: Просвещение, 1993. -544 с.: ил.
Учебник биологии для 10-11 кл. общеобразоват. учеб. заведений /В.Б.Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.И.Сонин. 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

Размножение - свойство организмов оставлять потомство.

Формы бесполого размножения, определение, сущность, биологическое значение.

Две формы размножения: половое и бесполое.

Половое размножение - смена поколений и развитие организмов на основе слияния специализированных - половых- клеток и образования зиготы.

При бесполом размножении новая особь появляется из неспециализированных клеток: соматических, неполовых; тела.

Бесполое размножение, или агамогенез - форма размножения, при которой организм воспроизводит себя самостоятельно, без всякого участия другой особи.

Размножение делением

Деление свойственно прежде всего одноклеточным организмам. Как правило, оно осуществляется путём простого деления клетки надвое. У некоторых простейших например, фораминифер происходит деление на большее число клеток. Во всех случаях образующиеся клетки полностью идентичны исходной. Крайняя простота этого способа размножения, связанная с относительной простотой организации одноклеточных организмов, позволяет размножаться очень быстро. Так, в благоприятных условиях количество бактерий может удваиваться каждые 30-60 минут. Размножающийся бесполым путём организм способен бесконечно воспроизводить себя, пока не произойдёт спонтанное изменение генетического материала - мутация. Если эта мутация благоприятна, она сохранится в потомстве мутировавшей клетки, которое будет представлять собой новый клеточный клон.В однополом размножении участвует один родительский организм, который способен образовать множество идентичных ему организмов.

Размножение спорами

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры - это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окружённые многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную делящуюся клетку.
Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры во многих случаях образуются путём митоза митоспоры, причём иногда особенно у грибов в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабжённые жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка «успокаивается», теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает.

Вегетативное размножение

Другой вариант бесполого размножения осуществляется путём отделения от организма его части, состоящей из большего или меньшего числа клеток. Из них развивается взрослый организм. Примером может служить почкование у губок и кишечнополостных или размножение растений побегами черенками, луковицами или клубнями. Такая форма бесполого размножения обычно называется вегетативным размножением. В своей основе оно аналогично процессу регенерации. Вегетативное размножение играет важную роль в практике растениеводства. Так, может случиться, что высеянное растение например, яблоня обладает некой удачной комбинацией признаков. У семян данного растения эта удачная комбинация почти наверняка будет нарушена, так как семена образуются в результате полового размножения, а оно связано с рекомбинацией генов. Поэтому при разведении яблонь обычно используют вегетативное размножение - отводками, черенками или прививками почек на другие деревья.

Почкование

Некоторым видам одноклеточных свойственна такая форма бесполого размножения, как почкование. В этом случае происходит митотическое деление ядра. Одно из образовавшихся ядер перемещается в формирующееся локальное выпячивание материнской клетки, а затем этот фрагмент отпочковывается. Дочерняя клетка существенно меньше материнской, и ей требуется некоторое время для роста и достраивания недостающих структур, после чего она приобретает вид, свойственный зрелому организму. Почкование - вид вегетативного размножения. Почкованием размножаются многие низшие грибы, например дрожжи и даже многоклеточные животные, например пресноводная гидра. При почковании дрожжей на клетке образуется утолщение, постепенно превращающиеся в полноценную дочернюю клетку дрожжей. На теле гидры несколько клеток начинают делиться, и постепенно на материнской особи вырастает маленькая гидра, у которой образуются рот со щупальцами и кишечная полость, связанная с кишечной полостью «матери».

Фрагментация деление тела

Некоторые организмы могут размножаться делением тела на несколько частей, причём из каждой части вырастает полноценный организм, во всём сходный с родительской особью плоские и кольчатые черви, иглокожие.

Половое размножение - процесс у большинства эукариот, связанный с развитием новых организмов из половых клеток.

Образование половых клеток, как правило, связано с прохождением мейоза на какой-либо стадии жизненного цикла организма. В большинстве случаев, половое размножение сопровождается слиянием половых клеток, или гамет, при этом восстанавливается удвоенный, относительно гамет, набор хромосом. В зависимости от систематического положения эукариотических организмов, половое размножение имеет свои особенности, но как правило, оно позволяет объединять генетический материал от двух родительских организмов и позволяет получить потомков с комбинацией свойств, отсутствующей у родительских форм.

Эффективности комбинирования генетического материала у потомков, полученных в результате полового размножения способствуют:
случайная встреча двух гамет

случайное расположение и расхождение к полюсам деления гомологичных хромосом при мейозе

кроссинговер между хроматидами.

Такая форма полового размножения как партеногенез, не предусматривает слияния гамет. Но так как организм развивается из половой клетки ооцита, партеногенез все равно считается половым размножением.
Во многих группах эукариот произошло вторичное исчезновение полового размножения, или же оно происходит очень редко. В частности, в отдел дейтеромицетов грибы объединяет обширную группу филогенетических аскомицетов и базидиомицетов, утративших половой процесс. До 1888 года предполагалось, что среди наземных высших растений половое размножение полностью утрачено у сахарного тростника. Утеря полового размножения в какой-либо группе многоклеточных животных не описана. Однако известны многие виды низшие ракообразные - дафнии, некоторые типы червей, способные в благоприятных условиях размножаться партеногенетически в течение десятков и сотен поколений. Например, некоторые виды коловраток на протяжении миллионов лет размножаются только партеногенетически, даже образуя при этом новые виды!.
У ряда полиплиодных организмов с нечётным числом наборов хромосом половое размножение играет малую роль в поддержании генетической изменчивости в популяции в связи с образованием несбалансированых наборов хромосом в гаметах и у потомков.
Возможность комбинировать генетический материал при половом размножении имеет большое значение для селекции модельных и хозяйственно важных организмов.

Бесполое размножение характерно для организмов многих видов как растений, так и животных. Оно встречается у вирусов, бактерий, водорослей, грибов, сосудистых растений, простейших, губок, кишечнополостных, мшанок и оболочников.

Наиболее простая форма бесполого размножения характерна для вирусов. Их репродуктивный процесс связан с молекулами нуклеиновых кислот, со способностью этих молекул к самоудвоению и основан на специфичности относительно слабых водородных связей между нуклеотидами.

Применительно к другим организмам, размножающимся бесполым путем, различают вегетативное размножение и размножение спорообразованием.

Вегетативное размножение - это размножение, при котором из части, отделившейся от материнского организма, развивается новый организм. Этот вид размножения характерен как для одноклеточных, так и многоклеточных организмов, но имеет у них разное проявление.

У одноклеточных организмов вегетативное размножение представлено такими формами, как деление, множественное деление и почкование. Деление путем простой перетяжки с образованием при этом из одного родительского организма двух дочерних присуще бактериям и сине-зеленым водорослям (цианобактериям). Напротив, размножение делением бурых и зеленых водорослей, а также одноклеточных животных (саркодовых, жгутиковых и инфузорий) происходит путем митотического деления ядра с последующей перетяжкой цитоплазмы.

Размножение путем множественного деления (шизогонии) заключается в делении ядра с последующим разделением цитоплазмы на части.

У многоклеточных растительных организмов вегетативное размножение путем деления осуществляется черенками, луковицами, листьями, корневищами.

Но это по существу искусственное размножение, используемое в сельскохозяйственной практике. Размножение высших растений в искусственных условиях возможно и из одной клетки. Организмы, развивающиеся из одной клетки, обладают всеми свойствами исходного многоклеточного организма. Это размножение получило название клонального микроразмножения. В качестве одной из форм вегетативного размножения могут служить прививки, или трансплантации, многих культурных растений, заключающиеся в пересадке почки или части побега от одного растения к другому. Конечно, это тоже способ размножения, который в природе не встречается, но в сельском хозяйстве используется очень широко.

У многоклеточных животных вегетативное размножение происходит путем фрагментации их тела на части, после чего каждая часть развивается в новое животное. Такое размножение характерно для губок, кишечнополостных (гидр), немертин, плоских червей, иглокожих (морских звезд) и некоторых других организмов. Близкой формой к вегетативному размножений животных фрагментацией является полиэмбриония животных, заключающаяся в том, что на определенной стадии развития эмбрион разделяется на несколько частей, каждая из которых развивается в самостоятельный организм. Полиэмбриония встречается у броненосцев. Однако последние размножаются половым путем. Поэтому полиэмбриония является скорее своеобразной стадией в половом размножении, а потомство, возникающее в результате полиэмбрионии, представлено монозиготными близнецами.

Почкование заключается в том, что на материнской клетке образуется бугорок (вырост) с ядром, который затем отделяется и становится самостоятельным организмом. Почкование встречается как у одноклеточных растений, например, у дрожжей, так и у одноклеточных животных, например, инфузорий отдельных видов.

Размножение спорообразованием связано с образованием специализированных клеток - спор, которые содержат ядро, цитоплазму, покрыты плотной оболочкой и способны к длительному существованию в неблагоприятных условиях, что способствует, кроме того, и их расселению. Наиболее часто такое размножение встречается у бактерий, водорослей, грибов, мхов, папоротникообразных.

У некоторых зеленых водорослей из отдельных клеток могут формироваться так называемые зооспоры.

Среди животных размножение снорообразованием отмечается у споровиков, в частности, у малярийного плазмодия.

У организмов многих видов бесполое размножение может чередоваться с половым размножением