Размножение. Митоз и мейоз

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.