РАЗМНОЖЕНИЕ
Митоз и Мейоз
Содержание
- Виды размножения………………………3
- Митоз……………………………………….5
- Амитоз……………………………………..16
- Половое размножение………………….18
- Мейоз………………………………………20
- Гаметогенез………………………………26
- Виды и строение гамет…………………28
- Чередование поколений……………….29
- Партеногенез…………………………….31
Размножение – воспроизведение себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.
Это одно из важнейших свойств живых организмов.
Благодаря размножению происходит:
1. Передача наследственной информации.
2. Сохраняется преемственность поколений.
3. Поддерживается длительность существования вида.
4. Увеличивается численность вида и расширяется территория (ареал) проживания.
В основе размножения лежит клеточное деление, обеспечивающее увеличение количества клеток и рост многоклеточного организма.
ВИДЫ РАЗМНОЖЕНИЯ
Бесполое
Половое
Собственно
бесполое
( одной клеткой)
Конъюгация
(одноклеточные
Организмы)
Вегетативное
(группой клеток)
Многоклеточные
организмы
Без оплодот-
ворения
С оплодот-
ворением
Бесполое размножение
- Собственно бесполое размножение ( одной клеткой) :
- 1. Деление надвое (простое)
- 2. Митоз
- 3.Амитоз
- 4. Почкование
- 5. Спорообразование
- Вегетативное размножение ( группой клеток) :
- 1. Почкование
- 2. Фрагментация
- 3. Вегетативное размножение растений
МИТОЗ, ИЛИ НЕПРЯМОЕ ДЕЛЕНИЕ
- Митоз ( лат. Mitos – нить) –такое деление клеточного ядра, при котором образуется два дочерних ядра с набором хромосом, идентичных родительской клетки.
- Митоз = деление ядра + деление цитоплазмы
Впервые митоз у расте-ний наблюдал И.Д. Чис-тяков в 1874 г., а детально процесс был описан нем. ботаником Э.Страсбургером (1877) и нем. зоологом В.Флемингом (1882)
Клеточный цикл
Период существования клетки от одного деления до другого называется митотическим, или клеточным циклом.
Клеточный цикл у растений продолжается от 10 до 30 часов. Деление ядра (митоз) занимает около 10% этого времени.
П 1 - пресинтетический период
С - синтетический период
П 2 - постсинтетический период
Строение хромосом в разные периоды клеточного цикла
1
2
4
3
1,2 – предсинтети-ческий период; 3 – синтетический и постсинтетический период; 4 – метафаза.
1. В предсинтетический период клетка растет : происходит синтез белка, РНК и увеличивается количество органических веществ.
2. В синтетический период происходит репликация ДНК (удвоение). С этого момента каждая хромосома состоит из двух хроматид.
3. В постсинтетический период идет интенсивный синтез белка и АТФ, необходимых для деления клетки.
1. Нить ДНК в виде хроматина. 2. Она же в виде хромосомы при делении клетки
Глыбки хроматина в интерфазном ядре
Общая схема митоза
ПРОФАЗА
Хроматин спирализуется в двухроматидные хромосомы; ядерная оболочка и ядрышко растворяются; центриоли расходятся к полюсам; (2 n 4c) .
МЕТАФАЗА
Двухроматидные хромасомы выстраиваются на экваторе клетки; центриоли образуют нити веретена, которые прикрепляются к центроме-рам хромосом; (2 n 4c) .
АНАФАЗА
При сокращении нитей веретена центромеры хромосом делятся и хроматиды каждой хромосомы расходятся к полюсам клетки; ( 2n 4c) .
ТЕЛОФАЗА
Однохроматидные (дочерние) хромосомы раскручиваются, форми-руется ядрышко и вокруг них образуется ядерная оболочка; на экваторе начинает формироваться перегородка; в ядрах 2 n2c .
ЦИТОКИНЕЗ (деление цитоплазмы)
Цитокинез клетки (фото)
Образование двухмембранной перегородки по экватору клетки с последующим полным отделением дочерних клеток.
У растений по экватору клетки формируется клеточная стенка.
Совокупность хромосом (число, форма и размер) в соматической клетке называется кариотипом. Кариотип содержит двойной ( диплоидный) набор хромосом ( 2n ), постоянный для каждого вида организмов.
Диплоидный набор хромосом человека
ЗНАЧЕНИЕ МИТОЗА
- 1. Приводит к увеличению числа клеток и обеспечивают рост многоклеточного организма.
- 2. Обеспечивает замещение изношенных или поврежденных тканей.
- 3. Сохраняет набор хромосом во всех соматических клетках.
- 4. Служит механизмом бесполого размножения, при котором создается потомство, генетически идентичное родителям.
- 5. Позволяет изучить кариотип организма (в метафазе).
АМИТОЗ или прямое деление
- Амитоз – это деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования веретена деления.
- Распространенность в природе:
Норма
1. Амебы
2. Большое ядро инфузорий
3. Эндосперм
4. Клубень картофеля
5. Роговица глаза
6. Хрящевые и печеночные клетки
Патология
- При воспалениях
- Злокачественные новообразования
Значение: экономичный (мало энергозатрат) процесс воспроизводства клеток
ШИЗОГОНИЯ
- Шизогония (гр. schizo – расщепляю) – множественное бесполое размножение у споровиков, фораминиферов и некоторых водорослей.
- Ядро клетки (шизонта) делится путем быстро следующих друг за другом делений на несколько ядер, и вся клетка затем распадается на соответствующее число одноядерных клеток – мерозоитов.
ШИЗОГОНИЯ
- Шизогония (гр. schizo – расщепляю) – множественное бесполое размножение у споровиков, фораминиферов и некоторых водорослей.
- Ядро клетки (шизонта) делится путем быстро следующих друг за другом делений на несколько ядер, и вся клетка затем распадается на соответствующее число одноядерных клеток – мерозоитов.
ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
1
2
3
1, 2 – почкование
3 – вегетативными органами
ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
- Половое размножение имеет преимущество по сравнению с беспо-лым, так как принимают участие два родителя.
- ♂ спермий ( n) + ♀ яйцеклетка (n) = зигота (2 n)
- Зигота несет в себе наследственные признаки обоих родителей, что значительно увеличивает наследственную изменчивость потомков и повышает их возможность в приспособлении к условиям среды
Половое размножение связано с образованием в половых органах (гонадах) специализиро-ванных клеток – гамет , которые образуются в результате особого типа деления клеток – мейоза.
Мейоз – процесс деления клетки, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое. В результате такого деления образуются гаплоидные (n) половые клетки (гаметы) и споры.
МЕЙОЗ
ЗИГОТНЫЙ
СПОРОВЫЙ
ГАМЕТНЫЙ
В зиготе после оплодотворения, что приводит к образованию зооспор у водорослей и мицелия грибов.
У семенных растений приводит к образованию гаплоидного гаметофита
В половых органах , приводит к образованию гамет
МЕЙОЗ
Мейоз состоит из двух последовательных делений – мейоза 1 и мейоза 2. Удвоение ДНК происходит только перед мейозом 1, а между делениями отсутствует интерфаза.
При первом делении расходятся гомологичные хромосомы и их число уменьшается вдвое, а во втором – хроматиды и образуются зрелые гаметы.
Особенностью первого деления является сложная и длительная по времени профаза.
ПРОФАЗА 1
Профаза 1 самая продолжи-тельная
Спирализация хроматина в двухро-матидные хромосомы; центриоли расходятся к полюсам; сближение ( конъюгация ) и укорочение гомо-логичных хромосом с последующим перекрестом и обменом гомологич-ными участками ( кроссинговер ); растворение ядерной оболочки.
МЕТАФАЗА 1
Гомологичные хромосомы попарно располагаются на экваторе и отталкиваются друг от друга. Образуется веретено деления. Нити веретена прикрепляются к двухроматидным хромосомам.
АНАФАЗА 1
К полюсам расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид. Происходит уменьшение (редукция) хромосом у полюсов клетки.
ТЕЛОФАЗА 1
В телофазе из каждой пары гомологичных хромосом в дочерних клетках оказывается по одной, а хромосомный набор становится гаплоидным. Однако каждая хромосома состоит из двух хроматид, поэтому клетка сразу же приступает ко второму делению.
МЕЙОЗ 2
Второе мейотическое деление идет по типу митоза. В анафазе 2 к полюсам расходятся хроматиды, которые и становятся дочерними хромосомами. Из каждой исходной клетки в результате мейоза образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.
ГАМЕТОГЕНЕЗ
- ГАМЕТОГЕНЕЗ
- Сперматогенез ♂ Овогенез ♀ (в семенниках) (в яичниках)
- Период размножения (митоз)
- В репродуктивный В эмбриональный период период
- Период роста (интерфаза)
- Незначительный Длительный период Спермацит 1-го Овоцит 1-го порядка порядка
- Период созревания (мейоз)
- Первое и второе Первое и второе мейотическое неравномерное деление мейотическое деление
- 4 сперматозоида 1 яйцеклетка
Развитие гамет у цветковых растений
Развитие пыльцевых зерен.
Каждое пыльцевое зерно развивается из материнской клетки микроспоры, которая претерпевает мейоз и образуется 4 пыльцевых зерна.
Развитие зародышевого зерна.
Зародышевый мешок развивается из гаплоидной мегаспоры, полученной в результате мейотического деления материнской клетки макроспоры.
Виды и строение гамет
1
2
Рис.1. Сперматозоиды: 1 – кроли-ка, 2 – крысы, 3 – морской свинки, 4 – человека, 5 – рака, 6 – паука, 7 – жука, 8 – хвоща, 9 – мха, 1О – папоротника.
Рис.2. Яйцеклетка млекопитающих: 1 – оболочка, 2 - ядро, 3 – цитоплазма, 4 – фол-ликулярные клетки.
Термины сперматозоид и яйцеклетка ввел Карл Бэр в 1827 г.
- Даже если от обоих родителей потомки получают идентичные гены, действие этих генов может быть различным, т.к. гены несут родительский «отпечаток», различный у самцов и самок, который влияет на нормальное развитие организма, а также играет роль в возникновении заболеваний.
- Явление, когда при образовании гамет у потомка прежний хромосомный «отпечаток», полученный от родителей стирается и его гены маркируются в соответствии с полом данной особи, называется геномный импринтинг
Разнообразные жизненные циклы (чередование поколений )
А – зиготный мейоз: зеленые водоросли, грибы. Б – гаметный мейоз: позвоночные, моллюски, членистоногие. В – споровый мейоз: бурые, красные водоросли и все высшие растения.
Значение мейоза
- Происходит поддержание числа хромосом из поколения в поколение. Зрелые гаметы получают гаплоидное число ( n ) хромосом, а при оплодотворении восстанавливается характерное для данного вида диплоидное число хромосом.
- Образуется большое количество новых комбинаций генов при кроссинговере и слиянии гамет (комбинативная изменчивость) , что дает новый материал для эволюции (потомки отличаются от родителей).
- ♂ ( n ) + ♀ ( n ) = зигота (2n) → новый организм ( 2n )
Партеногенез Партеногенез (гр. девственное происхождение) – половое размножение, при котором развитие нового организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки.
Партеногенез
Факультативный
Цикличный
Обязательный
(облигатный)
Все особи – самки (Кавказская скалистая ящерица)
Возник как способ выживания вида из-за трудностей встречи особей друг с другом
Как без опродот-ворения, так и после него: пчелы, муравьи, коловратки
У дафний, тлей
♀ → ♀ - летом
♂ + ♀ - осенью
♂ + ♀ = самки
♀ → самцы
Возник как способ регуляции соотношения полов
Возник как способ выживания из-за большой гибели особей
У растений (крестоцветные, сложноцветные, розоцветные и др.) партеногенез называется апомиксис.