Формы размножения организмов. Митоз

Тема: «Формы размножения организмов. Митоз»

Задачи:

Дать характеристику основным формам размножения, митотическому циклу

Хромосомы

В зависимости от места положения центромеры различают:

• Метацентрические хромосомы;
• Субметацентрические хромосомы;
• Акроцентрические хромосомы;
• Телоцентрические ;
• Спутничные .

Хромосомы

Хромосомы ядра диплоидной клетки почти всегда парные. Каждая пара образована хромосомами, имеющими одинаковый размер, форму, положение первичной и вторичной перетяжек. Такие хромосомы называют гомологичными .

У человека 23 пары гомологичных хромосом. Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки называется кариотипом .

Формы размножения

Размножение — свойство организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни: виды и жизнь как таковая сохраняются во времени.

Процессы размножения наблюдаются и на клеточном (?), и даже молекулярном (?) уровнях. Размножение клеток лежит в основе таких процессов, как рост, развитие, регенерация тканей и органов.

Формы размножения сложны и разнообразны, но все их можно свести к двум основным способам размножения — половому и бесполому.

Бесполое размножение

Бесполое размножение широко распространено в природе. Его можно наблюдать во многих группах организмов. Наиболее распространено оно у одноклеточных, но часто встречается и у многоклеточных.

Для бесполого размножения характерны следующие особенности:

1. В размножении принимает участие только одна особь;

2. Осуществляется без участия половых клеток;

3. В основе размножения обычно лежит митоз, при этом потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи.

4. Если присутствует мейоз, то потомки наследуют признаки одного организма, но генетически неравноценны.

Бесполое размножение

1. Деление.

Наиболее древняя и самая простая форма бесполого размножения. Размножение путем деления клетки характерно для одноклеточных организмов. Различают два основных способа деления – бинарное деление — деление, при котором образуются две равноценные дочерние клетки;

множественное деление , или шизогония — деление, при котором материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток (малярийный плазмодий).

Формы бесполого размножения

2. Споруляция .

Размножение посредством спор — специализированных клеток грибов и растений. Как правило, образование спор происходит в спорангиях — одноклеточных или многоклеточных структурах. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада).

Но споры могут образовываться в результате полового размножения, как это, например, происходит у шляпочных грибов.

Формы бесполого размножения

3. Почкование.

Способ размножения, при котором на материнской особи происходит образование выроста — почки, из которого развивается новая особь. Причем, дочерняя особь может либо отделиться от материнской и перейти к самостоятельному образу жизни (гидра), либо остается прикрепленной к ней, тогда происходит образование колонии.

Формы бесполого размножения

4. Фрагментация

Фрагментация — разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. Этот способ размножения наблюдается и у растений, и у животных (кольчатые черви). В основе фрагментации лежит свойство регенерации — способности некоторых живых существ восстанавливать утраченные органы и ткани.

Формы бесполого размножения

5. Вегетативное размножение.

Форма бесполого размножения, характерная для многих групп растений. При вегетативном размножении новая особь развивается либо из части материнской, либо из особых структур (луковица, клубень и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения.

Формы бесполого размножения

6. Полиэмбриония.

Представляет собой размножение во время эмбрионального развития, при котором из одной зиготы развивается несколько зародышей — близнецов (однояйцевые близнецы у человека). Потомство всегда одного пола.

Формы бесполого размножения

Достаточно ли утверждения: «Если в размножении принимает участие одна особь, то это бесполое размножение»?

Достаточно ли утверждения: «Если осуществляется без участия половых клеток, то это бесполое размножение»?

Верно ли утверждение: «Потомки при бесполом размножении являются генетическими копиями материнской особи»?

Половое размножение

В основе полового размножения лежит половой процесс, который обычно связан с образованием большого количества специализированных клеток — гамет (половых клеток) и их последующего слияния. Копулируя, гаметы образуют зиготы . Из зигот развиваются новые организмы, объединяющие в себе наследственную информацию родительских форм. Половое размножение характерно для большинства живых организмов.

Не всегда при половом размножении происходит образование и слияние гамет, но слияние генетического материала происходит обязательно.

Формы слияния генетического материала

• Изогамия;
• Гетерогамия;
• Оогамия;
• Конъюгация и соматогамия;
• Хологамия – слияние одноклеточных организмов (встречается у одноклеточных водорослей)

Партеногенез

• Особая форма полового размножения – партеногенез – развитие из неоплодотворенной яйцеклетки;
• У дафний за лето до 180 поколений, все самки, самцы появляются только осенью;
• Известна у тлей, пчел, кавказских ящериц, одуванчиков, ястребинок.
• Б.Л.Астауров вызвал нагреванием яиц тутового шелкопряда до 46 ° развитие из всех яиц только самок.

Половое размножение

Для полового размножения характерны следующие особенности:

1. В размножении принимает участие обычно две особи — мужская и женская;

2. Осуществляется с помощью специализированных клеток — гамет;

3. В жизненном цикле обязательно присутствует мейоз;

4. Потомки генетически отличны друг от друга и от родительских особей.

Как правило, яйцеклетки и сперматозоиды вырабатываются разными организмами. Такие организмы называются раздельнополыми . Если же один и тот же организм способен продуцировать и женские, и мужские гаметы, то его называют гермафродитом (ленточные черви, сосальщики). Но и в этом случае зигота образуется, чаще всего, в результате слияния гамет разных организмов (перекрестное оплодотворение).

1. Организация генетического материала

В зависимости от места положения центромеры различают:

• Равноплечие хромосомы;
• Неравноплечие хромосомы;
• Резко неравноплечие хромосомы;
• Одноплечие ;
• Спутничные .

Организация генетического материала

В хромосоме различают:

5 – первичную перетяжку;

6 – вторичную перетяжку (ядрышковый организатор);

7 – спутники (у спутничных хромосом);

8 – хроматиды (две до деления, одна после деления);

9 – теломеры.

Организация генетического материала

Хромосомы ядра диплоидной клетки парные. Каждая пара образована хромосомами, имеющими одинаковый размер, форму, положение первичной и вторичной перетяжек. Такие хромосомы называют гомологичными .

У человека 23 пары гомологичных хромосом.

Деление клеток

Деление клеток.

Различают три типа деления клеток:

амитоз (прямое деление);

митоз (непрямое деление), при котором дочерние клетки генетически идентичны материнской;

мейоз – деление, в результате которого дочерние клетки получают уменьшенный в два раза генетический материал.

Организация генетического материала

Хромосомы видны только в делящихся клетках, происходит многократная спирализация генетического материала (хроматина) и формируются хромосомы.

В хромосоме может быть две молекулы ДНК (до деления) и одна – после деления. Количество ДНК в ядре клетки человека – около 2 м!

Количество хромосом обозначается буквой n , количество ДНК в хромосоме – буквой с.

Деление клеток

Жизненный (клеточный цикл) и митотический цикл.

Период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки (включая само деление) до собственного деления или смерти называют жизненным (клеточным) циклом .

Митотический цикл наблюдается у клеток, которые постоянно делятся, в этом случает цикл состоит из интерфазы и митоза.

Митотический цикл

Митотический цикл состоит из деления – митоза и интерфазы – времени до следующего деления.

Наиболее распространены митотические циклы длительностью 18-20 ч. Встречаются циклы продолжительностью несколько суток.

Митотический цикл

Продолжительность интерфазы, как правило, составляет до 90% всего клеточного цикла. Состоит из трех периодов:

пресинтетического (G 1 ), синтетического (S), постсинтетического (G 2 ).

Пресинтетический период . Набор хромосом – 2 n , диплоидный, количество ДНК – 2 c , в каждой хромосоме по одной молекуле ДНК. Период роста , начинающийся непосредственно после митоза. Самый длинный период интерфазы, продолжительность которого в клетках составляет от 10 часов до нескольких суток.

Митотический цикл

Синтетический период. Продолжительность синтетического периода различна: от нескольких минут у бактерий до 6-12 часов в клетках млекопитающих.

Во время синтетического периода происходит самое главное событие интерфазы — удвоение молекул ДНК . Каждая хромосома становится двухроматидной, а число хромосом не изменяется (2 n 4 c ).

Митотический цикл

Постсинтетический период (2 n4c) . Начинается после завершения синтеза (репликации) ДНК.

Если пресинтетический период осуществлял рост и подготовку к синтезу ДНК, то постсинтетический обеспечивает подготовку клетки к делению и также характеризуется интенсивными процессами синтеза и увеличения числа органоидов.

Деление клеток

Митоз — непрямое деление клеток, представляющее собой непрерывный процесс, в результате которого происходит равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками.

В результате митоза образуется две клетки, каждая из которых содержит столько же хромосом, сколько их было в материнской. Дочерние клетки генетически идентичны родительской.

Деление клеток

Митоз представляет собой один из главных механизмов размножения одноклеточных организмов, роста многоклеточных организмов и регенерации.

Митотический цикл

Для удобства изучения происходящих во время деления событий митоз искусственно разделяют на четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу, телофазу .

Профаза (2 n4c) . Первая фаза деления ядра.

Происходит спирализация хромосом. В поздней профазе хорошо видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой.

Формируется веретено деления. Оно образуется либо с участием центриолей (в клетках животных и некоторых низших растений), либо без них (в клетках высших растений и некоторых простейших).

Начинает растворяться ядерная оболочка.

Митотический цикл

Метафаза (2 n 4 c ). Началом метафазы считают тот момент, когда ядерная оболочка полностью исчезла. В начале метафазы хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку . Причем центромеры хромосом лежат строго в плоскости экватора.

Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом, некоторые нити проходят от полюса к полюсу клетки, не прикрепляясь к хромосомам.

Митотический цикл

Анафаза (4 n 4 c ). Делятся центромеры хромосом и у каждой хроматиды появляется своя центромера.

Затем нити веретена растаскивают за центромеры дочерние хромосомы к полюсам клетки. Во время движения к полюсам они обычно принимают V-образную форму.

Расхождение хромосом к полюсам происходит за счет укорачивания нитей веретена.

Митотический цикл

Телофаза (2 n 2 c ).

В телофазе хромосомы деспирализуются .

Веретено деления разрушается.

Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток.

На этом завершается деление ядра (кариокинез), затем происходит деление цитоплазмы клетки (или цитокинез).

При делении животных клеток в плоскости экватора появляется борозда, которая, постепенно углубляясь, разделяет материнскую клетку на две дочерние. У растений деление происходит путем образования так называемой клеточной пластинки, разделяющей цитоплазму.

Повторение

В профазу происходят процессы:

Происходит спирализация хромосом. Формируется веретено деления. Начинает растворяться ядерная оболочка. (2 n4c)

В метафазу происходят процессы:

Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора.

Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом. (2n4c)

В анафазу происходят процессы:

Делятся центромеры хромосом.

Нити веретена растаскивают за центромеры дочерние хромосомы к полюсам клетки. (4n4c)

Повторение

В телофазу происходят процессы:

Хромосомы деспирализуются;

Образуется ядерная оболочка;

У растений формируется клеточная стенка между дочерними клетками, у животных – перетяжка, которая углубляется и делит материнскую клетку.

Повторение

• Что происходит в различные периоды интерфазы митоза? Каков набор хромосом и ДНК в разные периоды интерфазы?

Повторение