Статеве розмноження

Статеве розмноження властиве представникам усіх типів тварин і рослинам. Характерною формою статевого розмноження в одноклітинних є постійне (копуляція) або тимчасове (кон’югація) злиття двох клітин. При кон’югації відбувається обмін ядерною речовиною і цитоплазмою.

В усіх випадках статевого розмноження при злитті гамет утворюється одноклітинний зародок — зигота, із якої в процесі розвитку формується зрілий організм.

Особливою формою статевого розмноження є партеногенез (від грец. раrthеnоs — незаймана таgenesis — походження), при якому нова особина розвивається з незаплідненої яйцеклітини або, рідше, сперматозоїдів (попелиці, дафнії).

Гаметогенез — це процес утворення статевих клітин. Тварини мають диплоїдний набір хромосом. У процесі гаметогенезу, в основі якого лежить мейоз, утворюються гамети, що мають гаплоїдний набір хромосом. Гамети утворюються у статевих залозах або спеціалізованих клітинах. У тварин це сім’яники та яєчники. Гаметогенез відбувається послідовно у трьох стадіях і закінчується дозріванням гамет.

Стадія розмноження. Первинні статеві клітини з диплоїдним набором хромосом 2n діляться шляхом мітозу, внаслідок чого їх кількість зростає.

Стадіяросту. Поділ клітин не відбувається. Вони збільшуються в об’ємі, нагромаджують поживні речовини. Ця стадія нагадує інтерфазу.

Стадія дозрівання. Відбувається мейоз, остаточно формуються і дозрівають гамети.

Сперматогенез — процес утворення чоловічих статевих клітин — сперматозоїдів. На стадії розмноження у сперматогенній тканині в результаті мітозу утворюються численні клітини — сперматогонії (від грец. spermatos — насіння та gone — породження), що мають диплоїдний набір хромосом (2n). На стадії росту сперматогонії трохи збільшуються, і з кожної клітини розвивається сперматоцит (від грец. kytos — клітина) І порядку, здатний до редукційного поділу. На стадії дозрівання у процесі 1-го поділу мейозу утворюються два сперматоцити II порядку, а в процесі 2-го поділу чотири гамети — сперматиди, що мають гаплоїдний набір хромосом (n). Усі чотири клітини, однакові за розміром, дозрівають і утворюють чотири однакових за розміром сперматозоїди.

Сперматозоїди — невеликі рухливі клітини, що складаються з головки, шийки та хвостика. Головка містить ядро та незначну кількість цитоплазми. В передній частині головки розташована акросома (від грец. akron — верхівка та soma — тіло), яка утворюється в процесі сперматогенезу з елементів комплексу Гольджі. Акросома містить ферменти, які розчиняють оболонку яйцеклітини. В шийці містяться центріолі та численні мітохондрії, які забезпечують сперматозоїд енергією під час його руху. Хвостик слугує для руху сперматозоїда і за будовою схожий із джгутиком в одноклітинних.

Оогенез — процес утворення жіночих статевих клітин — яйцеклітин. На стадії розмноження в оогенній тканині формується велика кількість клітин — оогоній (2n). Вони розмножуються шляхом мітозу. Кожна оогонія на стадії росту починає інтенсивно збільшуватися в розмірах, накопичує поживні речовини у вигляді зерен жовтка. Вона перетворюється в ооцит І порядку. Процес росту ооцита значно триваліший, ніж сперматоцита. Під час мейозу ооцит І порядку ділиться асиметрично. Після 1-го поділу утворюється одна велика клітина — ооцит II порядку, в яку переходять усі поживні речовини, і одна дрібна клітина — первинне полярне, або напрямне, тільце, яке містить лише ядро. Після 2-го поділу мейозу з ооцита II порядку знову утворюються однавелика яйцеклітина і одне вторинне напрямне тільце. З первинного напрямного тільця утворюютьсядва дрібних вторинних напрямних тільця. Таким чином, під час оогенезу з кожної первинної клітини утвориться одна велика яйцеклітина (n) і три напрямних тільця (n), що гинуть. Напрямні тільця слугують тільки для рівномірного розподілу хромосом під час мейозу.

Форми розмноження організмів

Яйцеклітина — округла велика нерухома клітина, що містить ядро і поживні речовини у вигляді жовтка. Розміри яйцеклітин різних видів тварин від і суттєво відрізняються. Наприклад, у ссавців діаметр їх складає 0,2 мм-60 мкм, в амфібій і риб — 3-5 мм, а в рептилій та птахів досягає декількох сантиметрів. Зокрема, розмір яйцеклітини курки — 3 см. На верхньому полюсі яйцеклітини розташований зародковий диск, що містить ядро.

Яйцеклітина будь-якого виду тварин завжди значно більша, ніж його сперматозоїди. Поживні речовини яйцеклітини забезпечують розвиток зародка на початковій стадії (у ссавців) або впродовж усього ембріогенезу (у птахів, рептилій).

У статевому процесі, як правило, беруть участь дві особини. У них в особливих статевих залозах формуються статеві клітини — чоловічі або жіночі. Тварин, які мають лише один тип статевих клітин, називають роздільностатевими (наприклад членистоногі, амфібії, птахи, ссавці). Якщо Чоловічі й жіночі статеві залози закладаються в одному організмі, здатному утворювати як чоловічі, так і жіночі статеві клітини, то таких тварин називають гермафродитами (наприклад гідра, дощовий черв’як, планарія).

Запліднення — процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин, в результаті чого утворюється зигота, при цьому відновлюється диплоїдний набір хромосом. Із зиготи розвивається зародок.

Утворення статевих клітин

Стадія	Тип поділу	Сперматогенез	Оогенез
Розмноження	Мітоз	У сперматогенній тканині утворюються сперматогонії (2n)	В оогенній тканині формується велика кількість оогоній (2n)
Росту	Інтерфаза	Сперматогонії трохи збільшуються, з кожної клітини розвивається сперматоцит І порядку (2n)	Оогонії збільшуються, накопичують поживні речовини. Перетворюються в ооцит І порядку (2n)
Відбуваються реплікація ДНК і формування хромосом, що складаються з двох хроматид
Дозрівання	Мейоз 1-й поділ	Сперматоцит І порядку ділиться. Утворюються два сперматоцити II порядку (n)	Ооцит І порядку ділиться. Утворюються 1 ооцит II порядку (n) і напрямне тільце (n)
	2-й поділ	Сперматоцити II порядку діляться, утворюючи 4 сперматиди (n)	3 ооцита II порядку утворюються одна велика яйцеклітина (n) та одне вторинне напрямне тільце (n). 3 первинного напрямного тільця утворюються 2 дрібних (n). Усі напрямні тільця руйнуються
Формування		Сперматиди перетворюються на сперматозоїди
Результат		3 кожного сперматоцита І порядку утворюються 4 сперматозоїди (n)	3 кожного ооцита І порядку утворюються 1 яйцеклітина (n) і 3 напрямних тільця (n)

Існує два способи запліднення: зовнішнє та внутрішнє. При зовнішньому заплідненні самка відкладає яйцеклітини (ікру), а самець поливає їх спермою. Такий спосіб запліднення характерний для водних мешканців (риб, земноводних). При внутрішньому заплідненні злиття гамет відбувається у статевих органах самки, що характерно для наземних та деяких водних мешканців (ссавців, рептилій, комах, червив). Запліднене яйце може розвиватися в утробі матері, як у ссавців, або у зовнішньому середовищі. При цьому яйця покриваються спеціальною оболонкою або шкаралупою, і самка відкладає їх у найбільш безпечне місце (характерно для комах, птахів, рептилій, молюсків).

Біологічне значення запліднення полягає в тому, що при злитті гамет відновлюється диплоїдний набір хромосом, а новий організм несе спадкову інформацію й ознаки обох батьків. Це збільшує різноманітність ознак організмів, підвищує їх життєздатність і пристосувальні можливості.

 Ембріональний розвиток тварин

Ембріональний період (ембріогенез) починається з моменту запліднення і закінчується народженням організму. Ембріогенез поділяється на декілька етапів.

Ембріональний розвиток тварин

Етапи розвитку	Характеристика
Зигота	Запліднена яйцеклітина (2n)
Дроблення	Ряд послідовних мітотичних поділів зиготи. Відбувається завдяки поживним речовинам яйцеклітини. Закінчується утворенням бластули — одношарового кулястого зародка з порожниною всередині
Гаструла	Вгинання частини стінки бластули всередину порожнини. Утворюються два шари клітин: зовнішній шар — ектодерма, внутрішній — ентодерма, а також вторинна порожнина з отвором — бластопором. Закладається третій зародковий листок — мезодерма
Нейрула	Формується нервова пластинка, що згортається в нервову трубку
Органогенез	Утворення і розвиток тканин і органів. 3 ектодерми формуються шкірні покриви, нервова система, органи чуттів; з ентодерми — травна система, печінка, підшлункова залоза, легені; з мезодерми — хрящова, кісткова та м’язова тканини, кровоносна система, нирки, статеві залози

 Дроблення

Дроблення являє собою ряд (7-8) послідовних мітотичних поділів зиготи. Клітини, що утворюються під час дроблення, називаються бластомерами (від грец. blastos — зародок і meros — частка). Вони мають дедалі меншу кількість цитоплазми порівняно з зиготою і не ростуть, оскільки передсинтетичний період інтерфази практично відсутній. Дроблення відбувається завдяки поживним речовинам яйцеклітини.

Характер дроблення залежить від вмісту жовтка в яйцеклітині. Яйце піддається повному дробленню, тобто повністю поділяється на бластомери, якщо кількість жовтка невелика (ланцетник, морський їжак, земноводні). Дроблення може бути неповним, коли жовтка в яйці багато і дробиться тільки верхній диск яйця (птахи, рептилії, риби).

Дроблення закінчується утворенням бластули (від грец. blastos — зародок), одношарового кулястого зародка із порожниною всередині. Стінки бластули утворені одним шаром клітин.

 Гаструла

Гаструляція починається із вгинання нижніх клітин бластули всередину порожнини. В результаті утворюються два шари клітин і вторинна порожнина з отвором — бластопором. Гаструла (від грец.gastros — шлунок) — двошаровий зародковий мішок, зовнішній шар клітин якого називається ектодермою (від грец. ektos — зовні та derma — шкіра), а внутрішній — ентодермою (від грец.entos — всередині та derma — шкіра).

Далі між екто- й ентодермою закладається 3-й зародковий листок — мезодерма (від грец. mesos— серединний та derma — шкіра). На цій стадії утворюється тришаровий зародок. Губки та кишковопорожнинні не мають мезодерми, тому їх називають двошаровими тваринами.

 Органогенез

Із трьох зародкових листків розвиваються всі тканини й органи.

На спинному боці зародка з клітин ектодерми формується нервова пластинка, що згортається в нервову трубку і занурюється під ектодерму. Зародок на цій стадії називають нейрулою, де починається закладка органів. В ентодермі утворюється зародкова хорда, а над нею у майбутнього організму: з ектодерми — шкірні покриви, нервова система, органи чуттів; із ентодерми — травна система, печінка, підшлункова залоза, легені; мезодерма дає початок хрящовому і кістковому скелету, м’язам, кровоносній системі, ниркам, статевим залозам. Далі відбуваються утворення і розвиток інших органів.

Усі клітини зародка розвиваються з однієї вихідної клітини — зиготи і мають однаковий набір хромосом, а також генетичну інформацію. Однак у різних зародкових листках функціонують різні набори генів, що призводить до формування різних тканин і органів. Специфічність роботи клітин виникає не відразу, а на певному етапі ембріогенезу.

Цей процес починається після виходу організму з яйця або утроби матері, тобто після його народження, коли організм здатний існувати самостійно. Постембріональний розвиток може бути прямим або непрямим.

Прямий розвиток відбувається без перетворень, коли народжений організм подібний до дорослої особини, наприклад, у птахів та ссавців.

Непрямий розвиток відбувається з метаморфозом — перетворенням у дорослу особину. В такому випадку присутня личинкова стадія, коли народжений організм не схожий на дорослу особину. Личинка — організм, пристосований до активного способу живлення, росту та розвитку, але не здатний до розмноження (в окремих випадках). Наприклад, в жаби личинкова стадія — пуголовок, в метелика — гусениця.

Біологічна роль метаморфозу полягає в тому, що личинки і дорослі особини мають різний спосіб живлення, адаптовані до різних умов, що усуває конкуренцію між ними і сприяє виживанню потомства.

Вікові особливості організмів вказують, на якому етапі розвитку перебуває той чи інший організм. Для рослинних і тваринних організмів характерна певна класифікація вікових особливостей.

Класифікація вікових особливостей рослинних організмів:

1) насінина — матеріал, який потрапляє в землю;

2) проросток — перші сходи майбутньої рослини;

3) ювенільна рослина — має перші два листочки на стеблі;

4) іматурна рослина — характеризується наявністю чотирьох листів на стеблі;

5) вергінільна рослина — характеризується наявністю всіх листків на стеблі та появою квітки;

6) генеративна рослина — здатна до розмноження;

7) субсенільна рослина — залишила після себе «потомство», тобто на ній утворилися плоди;

8) сенільна рослина — вже закінчила період плодоношення, процеси життєдіяльності в ній поступово затихають;

9) стадія відмирання — припинення всіх процесів життєдіяльності.

Класифікація вікових особливостей тваринних організмів.

Непрямий розвиток супроводжується значними змінами у будові організму. Неповне перетворення має такі фази:.

1) яйце;

2) личинка;

3) доросла особина.

Зустрічається у клопів, бабок, тарганів, прямокрилих тощо.

Вікові особливості тварин з повним перетворенням:

1) яйце;

2) личинка — росте, живиться та накопичує поживні речовини для наступних перетворень. Несхожа на дорослу комаху;

3) лялечка нагадує футляр, у якому личинка не живиться, а перетворюється на дорослу особину;

4) імаго — доросла особина: не линяє і не росте, а виконує функцію розмноження і розселення.

Зустрічається у метеликів, жуків, перетинчастокрилих тощо.

Отже, вікові особливості допомагають оцінити інтенсивність розмноження, рівень смертності та швидкість зміни поколінь.

Дата добавления: 2015-05-24