Статеве розмноження:
цитологічні основи, форми, біологічне значення.
Статеве розмноження – характеризується наявністю статевого процесу – злиттям двох статевих клітин (гамет) із утворенням зиготи, з якої в подальшому утворюється організм-нащадок.
При статевому розмноженні потомство генетично відрізняється від своїх батьків, так як між батьками відбувається обмін генетичною інформацією.
Форми статевого розмноження у одноклітинних організмів:
1) Кон'югація – це загальна назва кількох форм статевого розмноження, при яких спеціальні статеві клітини не утворюються. Кон'югація властива інфузоріям, хоча вони як правило розмножуються поділом. У цих організмів є два ядра – макронуклеус і мікронуклеус. Мікронуклеус спочатку ділиться мітотично і з нього формуються стаціонарне і мігруюче ядра, які мають гаплоїдний набір хромосом. Потім дві клітини зближуються, між ними утворюється протоплазматіний місток. По ньому відбувається переміщення в цитоплазму партнера мігруючого ядра, яке потім зливається зі стаціонарним. Формуються звичайні мікро- і макронуклеуси, клітини розходяться. При кон’югації не відбувається збільшення кількості особин, але відбувається обмін фрагментами молекул ДНК, тому нащадки генетично відрізняються від своїх батьків.
2) Копуляція – це статевий процес, при якому дві особини набувають властивостей гамет і зливаючись утворюють зиготу. Відбуваються об'єднання і рекомбінація спадкового матеріалу, тому особини генетично відмінні від батьківських. Коли зливаються дві однакові за будовою статеві клітини, то процес називається ізогамією (деякі водорості, найпростіші). Злиття різних за будовою чоловічої та жіночої статевих клітин називається анізогамія.
Форми статевого розмноження багатоклітинних організмів:
1) Гетерогенез – нормальне запліднення, яке відбувається при злитті чоловічої і жіночої гамет; характерна овогамія - остаточне розділення гамет за статтю: жіноча гамета (яйцеклітина) - значно перевищує чоловічу за розмірами, нерухлива, чоловіча (сперматозоон) - мала, рухлива.
2) Гермафродитизм – явище, коли чоловічі і жіночі гамети утворюються в організмі однієї особини, а двостатевий організм називають гермафродит. Гермафродитизм буває істинний (особина має гонади обох статей) і помилковий (особина має статеві залози одного типу – чоловічого або жіночого, а зовнішні статеві органи і вторинні статеві ознаки обох статей). Трапляється у плоских та малощетинкових червів, п’явок, деяких молюсків, ракоподібних тощо. Як аномальне явище трапляється спостерігаю в окремих особин роздільностатевих видів (у тому числі і в людини). Є види рослин, які мають одностатеві квітки на одній рослині або двостатеві квітки.
3) Андрогенез – розвиток яйцеклітини відбувається лише з чоловічим ядерним матеріалом, а материнське ядро вилучається (наприклад може бути вбито іонізуючим випромінюванням). Але якщо в яйцеклітину потрапляє 1 сперматозоон отримуємо гаплоїдний набір хромосом, тоді зигота гине на ранніх стадія розвитку. При андрогенезі утворення життєздатної зиготи і нового організму відбувається, коли в яйцеклітину проникає 2 і більше сперматозоїдів (поліспермія) – зливаються два батьківських ядра з отриманням диплоїдного набору хромосом (тутовий шовкопряд та їздець, завжди самці). Кілька випадків андрогенезу спостерігалися у рослин при віддалених схрещуваннях різних видів тютюну, кукурудзи.
4) Гіногенез – форма розмноження, при якій розвиток яйцеклітини (дробіння) активується проникненням сперматозоїда, а злиття ядра сперматозоона з ядром яйцеклітини не відбувається (сінкаріогамія). Наступний розвиток організму обумовлений спадковою інформацією лише материнської особини або запліднення не відбувається. Трапляється у декількох видів риб (наприклад, сріблястий карась), земноводних, круглих червів та рослин родини Амарилісових.
Партеногенез, апоміксис, андрогенез та гіногенез науковці відносять до нерегулярних типів статевого розмноження.
Таким чином, принципова відмінність статевого розмноження від безстатевого полягає в тому, що воно призводить до утворення великої кількості форм з новими спадковими властивостями в результаті перекомбінації різних властивостей обох батьків, в той час як при безстатевому розмноженні дочірні організми відтворюють спадкову інформацію єдиної батьківської особи.
Будова статевих клітин.
Яйцеклітина
Велика клітина, що містить запас поживних речовин, необхідних для розвитку зародка. Нерухома. Може бути вкрита різноманітними оболонками, що виконують захисну функцію.
Яйце птахів
Яйцеклітина ссавців
Дрібна рухлива клітина. Рухається переважно за допомогою джгутика. Містить акросому – органоїд, яка забезпечує проникнення сперматозоїда в яйцеклітину та її активацію.
Гаметогенез – процес розвитку й формування статевих клітин.
В основі формування гамет у багатоклітинних організмів лежить особлива форма поділу клітин – мейоз.
В результаті мейозу утворюється гамети, які мають гаплоїдний набір хромосом.
В момент запліднення завдяки злиттю гамет виникає диплоїдна зигота.
Багаторазові мітотичні поділи зиготи призводять до збільшення диплоїдних клітин, які будують тіло організму в процесі його розвитку до статевозрілої особини.
Нa певному етапі ембріонального розвитку у хребетних формуються так звані статеві зачатки, які надалі дають початок статевим залозам – гонадам (сім'яникам і яєчникам). У статеві зачатки мігрують клітини, які називаються овогоніями, або первинними жіночими статевими клітинами, і сперматогоніями, або первинними чоловічими статевими клітинами. У гонадах після ряду мітотичних поділів первинні статеві клітини піддаються мейозу та диференціюються на зрілі гамети.
Процес утворення зрілих статевих клітин (гамет) називається гаметогенезом (овогенез у самок і сперматогенезом у самців). Розвиток гамет відбувається у гонадах – статевих залозах – у яєчниках у самок і сім'яниках у самців. Тому розрізняють два типи статевих клітин: чоловічі (сперматозоони) і жіночі (яйцеклітини). Статеві клітини розвиваються з первинних статевих клітин (сперматоцити і овоцити), які відокремлюються на ранніх стадіях зародкового розвитку. Ядра чоловічих і жіночих гамет містять рівноцінну спадкову інформацію. Утворенню гамет передує мейоз, який супроводжується зменшенням кількості хромосом удвоє. Таким чином, убудь-яких організмів гамети обов’язково гаплоїдні, а зигота диплоїдна, з неї формується диплоїдний зародок, половина хромосом якого від материнського організму, а половина — від батьківського.
Овогенез — процес розвитку жіночих статевих клітин і овогенної тканини. В цьому процесі виділяють наступні періоди:
1) розмноження (клітини диплоїдної овогенної тканини діляться шляхом мітозу, утворюючи диплоїдні овоцити);
2) ріст овоцитів, проходження ними клітинного циклу, під час якого відбувається синтез ДНК, подвоєння і побудова другої хроматиди хромосом;
3) дозрівання овоцитів (їх поділ шляхом мейозу).
У результаті овогнезу з овоциту утворюється одна гаплоїдна яйцеклітина з однохроматидними хромосомами і три редукційних (чи полярних) тільця. Далі яйцеклітина бере участь у статевому процесі, а редукційні тільця відмирають.
Сперматогенез— процес розвитку статевих клітин — сперматозоонів — зі сперматогенної тканини. Сперматогенез проходить такі стадії:
1) розмноження – клітини диплоїдної сперматогенної тканини діляться шляхом мітозу та утворюють диплоїдні сперматоцити;
2) ріст сперматоцитів, проходження ними клітинного циклу, у ході якого здійснюються синтез ДНК і добудовування другої хроматиди;
3) дозрівання сперматоцитів – спематодити 2-го порядку діляться шляхом мейозу, в результаті чого з кожного сперматоцита 1-го порядку виникає по чотири гаплоїдні однохроматидні сперматозоони. При цьому в кожному сперматозооні (людини та інших ссавців) хромосомні набори розрізняються за статевими хромосомами: одні несуть Х-хромосому, інші — Y-хромосому, а всі хромосоми несуть різні комбінації генів, набуті в результаті обміну ділянками у I профазі мейозу;
4) формування сперматозоонів, що готові до запліднення. Сперматозоони із джгутиками характерні для різних груп організмів (зелені та бурі водорості, папороті, плауни, хвощі, мохи, хордові тварини тощо). У більшості голонасінних та покритонасінних рослин, деякі водорості, гриби та тварини (аскариди, річковий рак) сперматозоони джгутиків не мають.
Ряд клітинних поколінь від первинних статевих клітин до зрілих гамет називається зародковим шляхом.
Коментарі
Дописати коментар