La riproduzione degli organismi in natura esiste. Riproduzione: sessuale e asessuale

Riproduzione- la proprietà degli organismi viventi di riprodurre la propria specie. Ci sono due principali metodo di allevamento- asessuale e sessuale.

La riproduzione asessuata viene effettuata con la partecipazione di un solo genitore e avviene senza la formazione di gameti. La generazione figlia in alcune specie deriva da una o da un gruppo di cellule del corpo materno, in altre specie - in organi specializzati. Distinguere quanto segue metodi di riproduzione asessuata: divisione, germogliamento, frammentazione, poliembrione, formazione di spore, riproduzione vegetativa.

Divisione- un metodo di riproduzione asessuata, caratteristico degli organismi unicellulari, in cui la madre è divisa in due o più cellule figlie. È possibile distinguere: a) fissione binaria semplice (procarioti), b) fissione binaria mitotica (protozoi, alghe unicellulari), c) fissione multipla, o schizogonia (plasmodio malarico, tripanosomi). Durante la divisione del paramecio (1), il micronucleo si divide per mitosi, il macronucleo - per amitosi. Durante la schizogonia (2), all'inizio il nucleo viene ripetutamente diviso per mitosi, quindi ciascuno dei nuclei figli è circondato dal citoplasma e si formano diversi organismi indipendenti.

Gemmazione- un metodo di riproduzione asessuata, in cui si formano nuovi individui sotto forma di escrescenze sul corpo dell'individuo genitore (3). Gli individui figlia possono separarsi dalla madre e intraprendere uno stile di vita indipendente (idra, lievito), possono rimanere attaccati ad essa, formando in questo caso colonie (polipi di corallo).

frammentazione(4) - un metodo di riproduzione asessuata, in cui si formano nuovi individui da frammenti (parti) in cui decade l'individuo madre (anellidi, stelle marine, spirogira, elodea). La frammentazione si basa sulla capacità degli organismi di rigenerarsi.

poliembrione- un metodo di riproduzione asessuata, in cui si formano nuovi individui da frammenti (parti) in cui decade l'embrione (gemelli monozigoti).

Propagazione vegetativa- un metodo di riproduzione asessuata, in cui si formano nuovi individui sia da parti del corpo vegetativo della madre, sia da strutture speciali (rizoma, tubero, ecc.) appositamente progettate per questa forma di riproduzione. La propagazione vegetativa è tipica per molti gruppi di piante, è utilizzata in orticoltura, orticoltura, allevamento di piante (propagazione vegetativa artificiale).

Organo vegetativo Metodo di propagazione vegetativa Esempi di
Radice Talee di radice Rosa canina, lampone, pioppo tremulo, salice, dente di leone
prole radice Ciliegia, prugna, cardo, cardo, lillà
Parti aeree di germogli Divisione dei cespugli Phlox, margherita, primula, rabarbaro
Talee di gambo Uva, ribes, uva spina
strati Uva spina, uva, ciliegia di uccello
Parti sotterranee di germogli rizoma Asparagi, bambù, iris, mughetto
Tubero Patate, pianta settimanale, topinambur
Lampadina Cipolla, aglio, tulipano, giacinto
Corm Gladiolo, croco
Lenzuolo talee a foglia Begonia, gloxinia, coleus

Formazione di spore(6) - riproduzione attraverso spore. Controversia- cellule specializzate, nella maggior parte delle specie si formano in organi speciali - sporangi. Nelle piante superiori la formazione delle spore è preceduta dalla meiosi.

clonazione- un insieme di metodi utilizzati dall'uomo per ottenere copie geneticamente identiche di cellule o individui. Clone- un insieme di cellule o individui discendenti da un antenato comune attraverso la riproduzione asessuata. La base per ottenere un clone è la mitosi (nei batteri, semplice divisione).

La riproduzione sessuale viene effettuata con la partecipazione di due individui genitori (maschio e femmina), in cui si formano cellule specializzate in organi speciali - gameti... Il processo di formazione dei gameti è chiamato gametogenesi, la fase principale della gametogenesi è la meiosi. La generazione figlia si sviluppa da zigoti- una cellula formata dalla fusione di gameti maschili e femminili. Il processo di fusione dei gameti maschili e femminili è chiamato fecondazione... Una conseguenza obbligatoria della riproduzione sessuale è la ricombinazione del materiale genetico nella generazione figlia.

A seconda delle caratteristiche strutturali dei gameti, si può distinguere quanto segue forme di riproduzione sessuale: isogamia, eterogamia e ovogamia.

isogamia(1) - una forma di riproduzione sessuale, in cui i gameti (condizionatamente femminili e condizionatamente maschili) sono mobili e hanno la stessa morfologia e dimensione.

eterogamia(2) - una forma di riproduzione sessuale, in cui i gameti femminili e maschili sono mobili, ma i gameti femminili sono più grandi del maschio e meno mobili.

Ovogamia(3) - una forma di riproduzione sessuale in cui i gameti femminili sono immobili e più grandi dei gameti maschili. In questo caso, i gameti femminili sono chiamati ovociti, gameti maschili, se hanno flagelli, - sperma altrimenti, - sperma.

L'ovogamia è tipica della maggior parte delle specie animali e vegetali. L'isogamia e l'eterogamia si trovano in alcuni organismi primitivi (alghe). Oltre a quanto sopra, alcune alghe e funghi hanno forme di riproduzione in cui non si formano cellule germinali: ologamia e coniugazione. In ologamia gli organismi aploidi unicellulari si fondono tra loro, che in questo caso agiscono come gameti. Lo zigote diploide risultante viene quindi diviso per meiosi per formare quattro organismi aploidi. In coniugazione(4) vi è una fusione del contenuto delle singole cellule aploidi dei talli filamentosi. Attraverso canali appositamente formati, il contenuto di una cellula scorre in un'altra, si forma uno zigote diploide, che di solito, dopo un periodo dormiente, si divide anche per meiosi.

    Vai a lezioni n. 13"Metodi di divisione delle cellule eucariotiche: mitosi, meiosi, amitosi"

    Vai a lezioni numero 15"Riproduzione sessuale nelle angiosperme"

Il libro di testo corrisponde al livello base della componente federale dello standard statale per l'istruzione generale in biologia ed è raccomandato dal Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa.

Il libro di testo è rivolto agli studenti delle classi 10-11 e completa la linea di NI Sonin. Tuttavia, le peculiarità della presentazione del materiale consentono di utilizzarlo nella fase finale dello studio della biologia dopo i libri di testo di tutte le linee esistenti.

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Quali sono i due principali tipi di riproduzione in natura?

Cos'è la propagazione vegetativa?

Quale insieme di cromosomi è chiamato aploide? diploide?

Decine di migliaia di organismi muoiono sulla Terra ogni secondo. Alcuni di loro sono dovuti alla vecchiaia, altri a causa di malattie, altri vengono mangiati dai predatori ... Cogliamo un fiore in giardino, calpestiamo accidentalmente una formica, uccidiamo una zanzara che ci ha morso e catturiamo un luccio sul lago . Ogni organismo è mortale, quindi ogni specie deve fare attenzione che il suo numero non diminuisca. La mortalità di alcuni individui è compensata dalla nascita di altri.

La capacità di riprodursi è una delle principali proprietà della materia vivente. Riproduzione, cioè, la riproduzione della propria specie, assicura la continuità e la continuità della vita. Nel processo di riproduzione, c'è un'accurata riproduzione e trasmissione di informazioni genetiche dalla generazione dei genitori alla successiva, figlia, che garantisce l'esistenza della specie per lungo tempo, nonostante la morte dei singoli individui. La riproduzione si basa sulla capacità della cellula di dividersi e il trasferimento dell'informazione genetica garantisce la continuità materiale di generazioni di qualsiasi tipo. Affinché un individuo sia in grado di riprodurre la propria specie, cioè divenire capace di riprodursi, deve crescere e raggiungere un certo stadio di sviluppo. Non tutti gli organismi sopravvivono al periodo riproduttivo e non tutti lasciano la prole, quindi, per mantenere l'esistenza di una specie, ogni generazione deve produrre più prole di quanti ne siano stati i genitori. Le proprietà degli organismi viventi - crescita, sviluppo e riproduzione - sono indissolubilmente legate tra loro.

Tutti i tipi di organismi sono in grado di riprodursi. Anche i virus - una forma di vita non cellulare - anche se non da soli, ma si moltiplicano anche nelle cellule dell'organismo ospite. Nel processo di evoluzione in natura, sono sorti diversi metodi di riproduzione, ognuno dei quali ha i suoi vantaggi e svantaggi. Tutte le varie forme di allevamento possono essere combinate in due tipi principali: asessuale e sessuale.

Riproduzione asessuata. Questo tipo di riproduzione avviene senza la formazione di cellule germinali specializzate (gameti) e per la sua attuazione è necessario un solo organismo. Un nuovo individuo si sviluppa da una o più cellule somatiche (non sessuali) del corpo della madre ed è la sua copia assoluta. La progenie geneticamente omogenea discendente da un genitore è chiamata clone.


Riso. 54. Divisione dell'ameba

La riproduzione asessuata è la forma di riproduzione più antica, quindi è particolarmente diffusa negli organismi unicellulari, ma si verifica anche tra gli organismi pluricellulari.

Esistono diversi modi di riproduzione asessuata.

Divisione. Gli organismi procarioti (batteri e alghe azzurre) si riproducono per semplice divisione, che è preceduta dal raddoppio di una singola molecola di DNA circolare.

I protozoi (amebe, ciliati, flagellati) e le alghe verdi unicellulari si moltiplicano per divisione mitotica in due o più cellule.

Alcuni protozoi (malaria plasmodium) hanno uno speciale metodo di riproduzione asessuata, il cosiddetto schizogonia. Il nucleo della madre si divide più volte di seguito senza dividere il citoplasma, quindi la cellula multinucleata risultante si divide in molte cellule mononucleate.

Formazione di spore. Questo metodo di riproduzione è tipico principalmente di funghi e piante. Cellule specializzate - spore - possono formarsi in organi speciali - sporangi (come accade nelle piante) o apertamente, sulla superficie del corpo (come, ad esempio, in alcune muffe).

Le spore sono prodotte in gran numero e sono molto leggere, il che facilita la loro diffusione dal vento, oltre che dagli animali, principalmente insetti. In una cariosside di grano colpita da un duro fumo, si formano da 8 a 20 milioni di spore e nell'intera spiga - fino a 200 milioni In alcune specie di funghi, il numero di spore prodotte al giorno raggiunge i 30 miliardi! Le perdite di spore sono molto elevate, solo una parte insignificante di esse cade in condizioni favorevoli alla germinazione. Tuttavia, quelle controversie "sfortunate" possono aspettare molto tempo dietro le quinte. Ad esempio, le spore dei funghi neri rimangono vitali per 25 anni.

Riproduzione vegetativa. Il metodo di riproduzione asessuata, in cui un organismo figlio si sviluppa da un gruppo di cellule parentali, è chiamato riproduzione vegetativa.

Tale riproduzione è molto diffusa nelle piante. In condizioni naturali, di solito si verifica utilizzando parti specializzate del corpo della pianta. Bulbo di tulipano, cormo di gladiolo, gambo che cresce orizzontalmente sotterraneo (rizoma) di iris, gambo di mora strisciante che striscia sulla superficie del suolo, baffi di fragola, tuberi di patata e tuberi di radice di dalia - tutti questi sono organi di propagazione vegetativa delle piante.

Varie forme di propagazione vegetativa sono particolarmente comuni tra le piante che vivono in condizioni climatiche difficili. Le gelate improvvise in una giornata estiva possono uccidere fiori o frutti acerbi delle piante della tundra. La riproduzione vegetativa consente loro di non dipendere da tali sorprese. Alcune sassifraghe sono in grado di formare boccioli di covata che si diffondono come semi, bluegrass formano piccole piante figlie al posto di fiori che possono cadere e mettere radici, e il nucleo del prato si riproduce esclusivamente da lobuli fogliari modificati.

La riproduzione vegetativa negli animali viene effettuata in due modi principali: frammentazione e germogliamento.

frammentazione- Questa è la divisione del corpo in due o più parti, ognuna delle quali dà origine a un nuovo individuo a tutti gli effetti. Questo processo si basa sulla capacità di rigenerarsi. In questo modo possono moltiplicarsi anellidi e platelminti, echinodermi e celenterati.

La frammentazione si trova anche nel regno vegetale. L'alga verde Spirogyra si riproduce per frammenti dei suoi fili e muschi inferiori - per pezzi di tallo.

Gemmazione- questa è la formazione sul corpo della madre di un gruppo di cellule - un rene, da cui si sviluppa un nuovo individuo. Per qualche tempo, l'individuo figlia si sviluppa come parte del corpo della madre, e poi o si separa da esso e passa a un'esistenza indipendente (polipo di idra d'acqua dolce), oppure, continuando a crescere, forma i propri germogli, formando una colonia (polipi di corallo ). Il germogliamento si trova anche nei funghi lievito unicellulari (Fig. 55).


Riso. 55. Germogliamento di funghi di lievito

Riproduzione sessuale. La riproduzione sessuale è il processo di formazione di un organismo figlio con la partecipazione di cellule germinali - gameti. Nella maggior parte dei casi, una nuova generazione nasce dalla fusione di due cellule germinali specializzate provenienti da diversi organismi. I gameti che danno origine a un organismo figlio hanno un mezzo set (aploide) di cromosomi di una data specie e si formano come risultato di un processo speciale - meiosi(§). Di norma, i gameti sono di due tipi: maschio e femmina, e si formano in organi speciali: le gonadi.

Un nuovo organismo risultante dalla fusione dei gameti riceve informazioni ereditarie da entrambi i genitori: 50% dalla madre e 50% dal padre. Simile a loro, possiede tuttavia una propria combinazione unica di materiale genetico, che può rivelarsi molto efficace nel sopravvivere in condizioni ambientali mutevoli.

Le specie che hanno sia maschi che femmine sono chiamate dioica; la maggior parte degli animali appartiene a loro. Si chiamano specie in cui lo stesso individuo è in grado di formare sia gameti maschili che femminili bisessuale o androgino. Questi organismi includono la maggior parte delle angiosperme, celenterati, anellidi piatti e molti, alcuni crostacei e molluschi e persino alcune specie di pesci e rettili. L'ermafroditismo implica la possibilità di autofecondazione, che è molto importante per gli organismi che conducono uno stile di vita solitario (ad esempio, la tenia di maiale nel corpo umano). È vero, va notato che, se possibile, gli ermafroditi preferiscono scambiare le cellule sessuali tra loro, effettuando la fecondazione incrociata.


Riso. 56. Dimorfismo sessuale

Nella maggior parte delle specie di angiosperme, il fiore contiene sia stami, che formano cellule germinali maschili - sperma, sia pistilli contenenti uova.

Tuttavia, in circa un quarto delle specie, i fiori maschili (staminati) e femminili (pistillati) si sviluppano indipendentemente, cioè si formano fiori unisessuali. Esempi di piante unisessuali in cui si formano fiori maschili e femminili su individui diversi sono l'olivello spinoso, il salice, il pioppo. In alcune piante, come la quercia, la betulla, il nocciolo, i fiori sia maschili che femminili si sviluppano su un individuo.

La dioicità che è sorta nel processo di evoluzione ha avuto evidenti vantaggi. È diventato possibile combinare le informazioni genetiche di diversi individui, formando nuove combinazioni e aumentando la diversità genetica della specie, che ha contribuito al suo adattamento alle mutevoli condizioni dell'habitat. Inoltre, ciò ha permesso di distribuire le funzioni tra individui di sesso diverso. La maggior parte degli organismi si è sviluppata dimorfismo sessuale- differenze esterne tra maschi e femmine (Fig. 56).

L'importanza della riproduzione asessuata e sessuata. Sia la riproduzione asessuata che quella sessuale hanno diversi vantaggi. La riproduzione sessuale spesso implica spendere tempo ed energie per cercare un compagno o perdere un numero enorme di gameti, come accade con la fecondazione incrociata nelle piante (quanto polline viene sprecato!). Con la riproduzione asessuata, la continuazione del genere è più facile e il numero di individui aumenta molto più velocemente, ma tutti gli individui figlia sono uguali e sono una copia dell'organismo materno. Questo può essere vantaggioso se la specie vive in condizioni ambientali immutabili. Ma per molte specie, il cui ambiente è fluido e volatile, la riproduzione asessuata non garantirà la sopravvivenza. L'ameba si riproduce solo asessualmente e, ad esempio, i mammiferi solo sessualmente, e ognuno è "soddisfatto" della sua forma di riproduzione. Ciò che è buono in alcune condizioni può rivelarsi inadeguato in un'altra situazione, quindi in molte specie c'è un'alternanza di diverse forme di riproduzione, che consente loro di risolvere in modo ottimale il problema della riproduzione della propria specie in habitat diversi.

Rivedere le domande e i compiti

1. Dimostrare che la riproduzione è una delle proprietà più importanti della natura vivente.

2. Quali sono i principali tipi di allevamento che conosci?

3. Cos'è la riproduzione asessuata? Qual è il processo dietro di esso?

4. Elencare i metodi di riproduzione asessuata; dare esempi.

5. È possibile la comparsa di discendenti geneticamente eterogenei durante la riproduzione asessuata?

6. In che modo la riproduzione sessuale è diversa dall'asessuale? Formulare la definizione di riproduzione sessuale.

7. Considera il significato dell'emergere della riproduzione sessuale per l'evoluzione della vita sulla Terra.

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4. Forme di riproduzione degli organismi

La successione di generazioni di organismi in natura avviene attraverso la riproduzione. Riproduzione- Questa è la capacità del corpo di riprodurre la propria specie. In natura esistono due tipi di riproduzione: asessuale e sessuale.

Tipi di riproduzione asessuata

Riproduzione asessuata- la formazione di un nuovo organismo da una cellula o da un gruppo di cellule dell'organismo materno originario. In questo caso, solo un genitore partecipa alla riproduzione, che trasferisce le sue informazioni ereditarie alle figlie. Con la riproduzione asessuata si forma una prole identica. L'unica fonte di variabilità sono i cambiamenti ereditari casuali che possono sorgere nel processo di sviluppo individuale.

La riproduzione asessuata si basa sulla mitosi. Esistono diversi tipi di riproduzione asessuata.

La riproduzione asessuata nei batteri è interessante (Fig. 7).

Riso. 7. Riproduzione asessuata di batteri: A - schema generale di riproduzione; B - schema di divisione cellulare

La molecola circolare del DNA si attacca alla membrana cellulare e si replica. Un setto trasversale inizia a formarsi nella cellula sul lato dell'attacco delle molecole di DNA. Il setto trasversale quindi si biforca, spostando il DNA ancorato in diverse parti della cellula. I ribosomi sono distribuiti uniformemente tra le due cellule figlie, si forma una costrizione che divide la cellula in due cellule figlie.

Gemmazione - Questa è una forma di riproduzione asessuata in cui una piccola escrescenza (rene) viene separata dal genitore e si forma un organismo figlio. Un nuovo organismo si sviluppa da un gruppo di cellule dell'organismo originario. Questo tipo di riproduzione asessuata è caratteristico dei celenterati (idra) e di alcuni altri animali e piante. Anche i funghi unicellulari, i lieviti, si moltiplicano per gemmazione. Contrariamente alla semplice divisione, durante il germogliamento, la cellula madre si divide in parti disuguali, facendo germogliare una cellula figlia sempre più piccola (Fig. 8, B).

Riso. 8. Tipi di riproduzione asessuata: A - semplice dimezzamento dell'euglena verde (longitudinale); B - germogliamento di lievito e idra; B - sporulazione di muschi; D - propagazione vegetativa per foglie di begonia

Riproduzione per spore (sporulazione) è tipico delle spore (alghe, muschi, felci). La riproduzione avviene con l'aiuto di cellule speciali - spore, formate nel corpo della madre (Fig. 8, C). Una spora è una piccola cellula con un nucleo e una piccola quantità di citoplasma. Sono prodotti in grandi quantità nell'organismo materno originario. Ogni spora, germinando, dà origine a un nuovo organismo. Essendo di dimensioni microscopiche, sono facilmente trasportabili dal vento, dall'acqua o da altri organismi, che contribuiscono alla dispersione di queste piante. Le spore moltiplicano anche i funghi, come il penicillum, i funghi del cappello.

Propagazione vegetativa- Questa è la riproduzione da organi separati, parti di organi o corpo. La propagazione vegetativa si trova più spesso nelle piante che possono riprodursi per radici, germogli e parti di germogli (steli, foglie), germogli modificati. I metodi di propagazione vegetativa delle piante sono molto diversi. Questa è la riproduzione di bulbi (tulipano), stoloni sotterranei - tuberi (patate), rizomi (grano), coni radicali (dalia), margherita (ribes), polloni radicali (lamponi), foglie (begonia, violette), stoloni aerei - baffi (fragole ), ecc. (Fig. 8, D).

frammentazione- Questa è la divisione di un individuo in due o più parti, ognuna delle quali può dare origine a un nuovo organismo. Questo metodo si basa su rigenerazione- la capacità degli organismi di ripristinare le parti del corpo mancanti. È caratteristico degli invertebrati inferiori (celenterati, platelminti, stelle marine, ecc.). Il corpo dell'animale, diviso in parti separate, completa i frammenti mancanti. Ad esempio, in condizioni sfavorevoli, il verme piatto planare si disintegra in parti separate, ognuna delle quali, quando si verificano condizioni favorevoli, può dare un nuovo organismo.

La frammentazione si verifica nelle piante, ad esempio le alghe multicellulari possono riprodursi in parti del tallo.

Clonazione. Un metodo di allevamento artificiale, apparso relativamente di recente, nei primi anni '60. XX secolo. Si basa sull'ottenimento di un nuovo organismo da una cellula originale. Poiché il nucleo cellulare contiene l'intero set di cromosomi, e quindi i geni, in determinate condizioni può essere costretto a dividersi, il che porterà alla formazione di un nuovo organismo. La formazione di un clone si basa sulla mitosi. Per la clonazione delle piante, le cellule del tessuto educativo vengono separate e coltivate su speciali terreni nutritivi. Una cellula vegetale, dividendo in sequenza, dà origine a un intero organismo. Questo metodo è attualmente ampiamente utilizzato per ottenere varietà vegetali di pregio.

C'è esperienza nella clonazione di animali. È stato messo in scena per la prima volta dal biologo inglese D. Gurdon e ha dato risultati positivi negli esperimenti con il rospo sudamericano. Le cellule intestinali di girino sono state utilizzate come donatore nucleare. I nuclei degli ovociti riceventi sono stati distrutti dai raggi ultravioletti e i nuclei dell'epitelio intestinale sono stati trapiantati in queste cellule. Come risultato dell'esperimento, è stato possibile ottenere diversi individui clonati del rospo, completamente identici tra loro. Nel 1995, gli scienziati britannici sono riusciti a ottenere un clone di pecora simile alla madre originale. Tuttavia, gli agnelli morirono in tenera età, prima che avessero nove mesi.

Nel 1997, la pecora Dolly è stata ottenuta per clonazione. Per questo, i nuclei delle cellule della ghiandola mammaria di una pecora di una razza (donatrice di nuclei) sono stati prelevati e trapiantati in uova con nuclei precedentemente distrutti di una pecora di un'altra razza (destinatario). La pecora clonata non differiva dal donatore nucleare, ma era molto diversa dal ricevente.

L'uso del metodo di clonazione consentirà non solo di preservare animali economicamente preziosi, ma anche di moltiplicarli all'infinito. Attualmente sono in corso lavori sulla clonazione umana, che provoca un acceso dibattito non solo tra gli scienziati, ma anche tra i vari gruppi della popolazione. Tuttavia, utilizzando questo metodo, dovrebbe riprodurre solo singoli organi e tessuti per il successivo trapianto nel corpo del donatore e non creare individui separati. Questo metodo risolverà il problema dell'incompatibilità tissutale di diversi organismi.

Caratteristiche della riproduzione sessuale

Riproduzione sessuale - questa è la formazione di un nuovo organismo con la partecipazione di due individui genitori. Il nuovo organismo porta informazioni ereditarie da due genitori e la prole risultante differisce geneticamente l'una dall'altra e dai loro genitori. Questo processo è caratteristico di tutti i gruppi di organismi; nella sua forma più semplice, avviene anche nei procarioti.

Durante la riproduzione sessuale nel corpo, speciale cellule sessuali - gameti tipi maschili e femminili capaci di fondersi. Gameti maschili - sperma, o sperma(se sono immobili). Gamete femminile - uovo. I gameti sono diversi da tutte le altre cellule del corpo, che sono chiamate somatico(dal lat. pesce gatto - corpo). hanno sempre aploide insieme di cromosomi (n).

Come risultato della fusione di due gameti, l'insieme diploide dei cromosomi viene nuovamente ripristinato. Inoltre, metà di tutti i cromosomi sono paterni e l'altra metà è materna. Ad esempio, una persona ha 46 cromosomi, di cui 23 ottenuti dalla madre e 23 dal padre.

La riproduzione sessuale ha una serie di vantaggi. Come risultato di questo processo, si verifica un cambiamento nelle informazioni ereditarie e nei nuovi individui i tratti di due genitori vengono combinati. Questo porta all'emergere di nuove combinazioni di tratti e geni. La riproduzione sessuale rende il corpo più competitivo e adattabile alle mutevoli condizioni ambientali, poiché aumenta le possibilità di sopravvivenza. Nel processo di evoluzione, la riproduzione sessuale si è rivelata più preferibile e progressiva.

Domande per l'autocontrollo

1. Quali tipi di riproduzione si trovano negli organismi? In cosa differiscono l'uno dall'altro?

2. Quale tipo di divisione cellulare è alla base della riproduzione asessuata?

3. Confronta la riproduzione per spore e la propagazione vegetativa nelle piante. Quali sono le loro somiglianze e differenze?

4. Qual è il vantaggio della riproduzione per spore per il corpo?

5. Descrivi le caratteristiche di ogni tipo di riproduzione asessuata.

6. Quali sono le caratteristiche della riproduzione sessuale? Quali sono i vantaggi di questo tipo di allevamento?

7. Quali cellule sono chiamate gameti? Qual è la loro caratteristica?

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Riproduzione - la capacità degli organismi di riprodurre la propria specie.

In natura esistono due tipi di riproduzione: asessuale e sessuale.

IO. Riproduzione asessuata - riproduzione di organismi che avviene senza la formazione di gameti con la partecipazione di un solo organismo genitore.

La prole identica originata da un genitore è chiamata clone.

I membri dello stesso clone possono essere geneticamente diversi solo se si verifica una mutazione casuale.

La riproduzione asessuata si basa su divisione mitotica .

Tipi di riproduzione asessuata:

Tipi di riproduzione asessuata

Caratteristiche

Esempi di organismi

1. Semplice

(binario)

Da una cellula, per mitosi, si formano due cellule figlie, ognuna delle quali diventa un nuovo organismo, identico alla madre.

Batteri, molti protozoi (ameba), tutte le alghe unicellulari (clorella)

2. Divisione multipla

(schizogonia)

C'è una divisione multipla del nucleo cellulare, seguita dalla divisione della cellula stessa in molte cellule figlie. Lo stadio in cui si verifica la divisione multipla è chiamato schizonte e il processo stesso è schizogonia.

Sporozoa (un gruppo di protozoi, che include l'agente eziologico della malaria - malaria plasmodium); alcune alghe

3. Sporulazione (sporulazione)

Una spora è un'unità riproduttiva unicellulare di dimensioni microscopiche, costituita da un nucleo e da una piccola quantità di citoplasma.

Le spore possono essere formate per mitosi o meiosi.

Ci sono anche spore sessuali (zoospore di Chlamydomonas), che funzionano come gameti.

Alghe, muschi, felci, equiseti, muschi; funghi

4. In erba

Un nuovo individuo si forma sotto forma di escrescenza (rene) sul corpo dell'individuo genitore e quindi si separa da esso, trasformandosi in un organismo indipendente.

Funghi intestinali unicellulari (lieviti)

5. Frammentazione

La divisione di un individuo in due o più parti, ognuna delle quali cresce e dà origine a un nuovo organismo. Questo metodo si basa sulla capacità degli organismi di rigenerarsi (ripristinare parti del corpo mancanti).

Verme piatto planare (in condizioni sfavorevoli); nemerteani (vermi di mare); alghe filamentose (spirogira)

6. Riproduzione vegetativa

Riproduzione da organi separati, parti di organi o corpo. Le piante spesso formano strutture progettate appositamente per questo:

S lampadine(gambo corto, foglie carnose);

S cormi(fusto sotterraneo gonfio, senza foglie carnose);

S rizoma(fusto sotterraneo che cresce orizzontalmente);

S stolone(stelo strisciante orizzontale strisciante lungo la superficie del suolo;

S baffi (frusta)- varietà di stoloni che crescono rapidamente in lunghezza;

S tubero(scarico sotterraneo);

S tuberi radicali (coni) - radici avventizie gonfie;

S fittoni carnosi;

S fogliame.

tulipano, narciso, cipolla;

zafferano, gladiolo;

iris, erba di grano strisciante, aster, menta;

more, uva spina, ribes nero e rosso;

fragole, ranuncolo strisciante;

Patata;

dalie;

7. Clonazione

Far crescere un individuo geneticamente identico a un dato organismo trapiantando un nucleo da una cellula somatica in un ovulo, da cui il nucleo è stato precedentemente rimosso.

Piante superiori e alcuni animali.

Riproduzione asessuata, evolutivo prima che sessuale , È un processo molto efficace.

Il significato della riproduzione asessuata:

Vantaggi della riproduzione asessuata:

Svantaggi della riproduzione asessuata:

1. È richiesto un solo genitore ... Due individui partecipano alla riproduzione sessuale, e questo è associato al dispendio di tempo ed energia nella ricerca di un partner o, in organismi immobili (piante), meccanismi speciali, ad esempio l'impollinazione, in cui muoiono molti gameti.

2. Discendenti geneticamente identici ... Con un buon adattamento della specie alle condizioni di esistenza, questo è un vantaggio, poiché vengono preservate le combinazioni riuscite di geni.

3. Reinsediamento e distribuzione della specie ... Le spore microscopiche e leggere sono trasportate dal vento su lunghe distanze, rapida crescita dei rizomi, ecc.

4. Tasso di riproduzione ... In condizioni favorevoli, il numero delle specie aumenta rapidamente.

1. Mancanza di variabilità genetica tra la prole.

2. Se la riproduzione è associata alla formazione di spore, molte di esse non riescono a trovare un luogo adatto per la germinazione, così che l'energia e i materiali spesi per la loro creazione vengono sprecati.

3. Se una specie si insedia in un'area, possono verificarsi sovrappopolazione e impoverimento dei nutrienti.

II. Riproduzione sessuale - il processo di ottenimento della prole a seguito della fusione del materiale genetico dei nuclei aploidi di due gameti.

gameti - cellule aploidi sessuali.

Sperma - gameti maschili.

ovociti - gameti femminili.

Fecondazione - il processo di fusione dei gameti.

Zigote - il risultato della fusione dei gameti (uovo fecondato), la prima cellula diploide del futuro organismo.

Le specie che hanno maschi e femmine separati sono chiamate dioica (la maggior parte degli animali e degli esseri umani).

Si chiamano specie in cui lo stesso individuo è in grado di produrre sia gameti maschili che femminili bisessuale (bisessuale) o ermafrodita (protozoi, celenterati, platelminti, vermi a setole piccole (lombrichi), crostacei, molluschi come lumache, alcuni pesci e lucertole, la maggior parte delle piante da fiore).

Partenogenesi (riproduzione vergine) - una delle modificazioni della riproduzione sessuale, in cui il gamete femminile si sviluppa in un nuovo individuo senza fecondazione da parte del gamete maschile. Quindi, la partenogenesi è riproduzione sessuale, ma omosessuale. La partenogenesi avviene sia nel regno animale che in quello vegetale.

Distinguere :

S partenogenesi facoltativa, in cui le uova possono svilupparsi sia dopo la fecondazione che senza di essa (api, formiche, rotiferi - le femmine si sviluppano da uova fecondate e i maschi si sviluppano da uova non fecondate);

S partenogenesi obbligata (richiesto), in cui le uova sono solo in grado di riprodursi partenogenetica (lucertola di roccia caucasica).

In molte specie, la partenogenesi è ciclica, quindi in afidi, dafnie, rotiferi esistono solo femmine in estate e in autunno la partenogenesi è sostituita dalla riproduzione con fecondazione.

La riproduzione sessuale si basa sul processo di formazione delle cellule germinali - gametogenesi .

Gametogenesi - il processo di formazione e sviluppo delle cellule germinali.

spermatogenesi - il processo di formazione delle cellule germinali maschili - spermatozoi.

Ovogenesi (oogenesi) - il processo di formazione delle cellule germinali femminili - uova.

Nel processo di formazione delle cellule germinali si distinguono una serie di fasi:

gametogenesi

Tipo di divisione e fase

spermatogenesi

(nei testicoli)

ovogenesi

(nelle ovaie)

Riproduzione

Le cellule germinali primarie si dividono per mitosi; si formano cellule diploidi con singoli cromosomi cromatidi (2 n 2 C ) gametociti io ordine (spermatociti e ovociti)

interfase

Ordino che i gametociti aumentino di dimensioni. Avvengono la sintesi del DNA e il completamento del secondo cromatide; si formano cellule diploidi con cromosomi dicromatidi (2 n 4 C )

Maturazione

spermatociti io ordine condividere con l'istruzione spermatociti II ordine ( n 2 C ) .

Come risultato della seconda divisione, quattro aploidi spermatidi - cellule con cromosomi cromatidi singoli ( nc ) .

Durante la prima (riduzione) divisione ovociti io ordine condividere con l'istruzione ovociti II ordine ( n 2 C ) e corpo direzionale ( n 2 C ).

Nel corso della seconda divisione, un ovocita è formato da un ovocita di secondo ordine ( nc ) e guida il corpo ( nc ) ; dal primo corpo direzionale, due nuovi.

Come risultato della meiosi, si formano un ovulo e tre corpi direzionali (di riduzione). Tutte le cellule sono aploidi con singoli cromosomi cromatidi. I corpi di riduzione muoiono presto

Formazione

Acquisizione di cellule di una certa forma e dimensione,

adeguati alla loro specifica funzione

Formazione degli spermatozoi: l'apparato di Golgi si trova sul bordo anteriore della testa, trasformandosi in acrosoma (secerne enzimi che dissolvono la membrana dell'uovo); i mitocondri si impacchettano in modo compatto attorno al flagello emergente, formando un collo.

Aumentare la quantità di tuorlo. In molti animali, la formazione di membrane aggiuntive (protezione dell'uovo e dell'embrione in via di sviluppo dagli effetti negativi)

Fecondazione - il processo di fusione di uno spermatozoo con un ovulo e la formazione di un ovulo fecondato - zigoti .

Zigote - lo stadio unicellulare iniziale dello sviluppo di un nuovo organismo.

III. ontogenesi - sviluppo individuale di un organismo - il periodo della vita di un individuo dal momento della formazione di uno zigote alla morte di un organismo. Nel processo di ontogenesi, si realizza l'informazione ereditaria ricevuta dai genitori.

L'ontogenesi comprende due periodi:

Il periodo embrionale - dalla formazione di uno zigote alla nascita o all'uscita dalle membrane dell'uovo. periodo postembrionale - dalla nascita alla morte dell'organismo.

Il periodo embrionale comprende tre fasi principali:

Frazionamento - la formazione di un embrione multicellulare monostrato a seguito della divisione mitotica dello zigote.

Allo stadio dei due strati germinali, lo sviluppo termina in spugne e celenterati. Nel resto degli animali viene deposto il terzo strato germinale - mesoderma - dall'endoderma e si trova tra l'ectoderma e l'endoderma.

Durante la gastrulazione, la differenziazione cellulare inizia secondo organogenesi :

da ectoderma :

s sistema nervoso;

s componenti degli organi della vista, dell'udito, dell'olfatto;

s epitelio cutaneo e suoi derivati ​​(latte, ghiandole sudoripare e sebacee, capelli, piume, unghie, smalto dei denti);

s parti anteriore e posteriore dell'apparato digerente (epitelio del cavo orale e del retto);

s branchie esterne;

s ghiandola tiroidea;

dall'endoderma:

s epitelio dell'apparato digerente, respiratorio e genito-urinario;

s ghiandole digestive (fegato, pancreas);

dal mesoderma:

s scheletro cartilagineo e osseo;

s tessuto muscolare (muscoli striati scheletrici e lisci degli organi interni);

s sistema circolatorio e sangue;

s sistema escretore;

s ghiandole sessuali;

s tutto il tessuto connettivo;

s ghiandole surrenali.

In diverse specie animali, gli stessi strati germinali danno origine agli stessi organi e tessuti. Così omologo . Omologia - prova dell'unità dell'origine del mondo animale.

Il periodo postembrionale è di due tipi:

Sviluppo postembrionale diretto- non si trasforma quando l'organismo nato assomiglia a un adulto e differisce solo per dimensioni, sottosviluppo di un numero di organi e proporzioni corporee (uccelli, mammiferi, rettili, alcuni insetti, crostacei, ecc.) Sviluppo Postembrionale Indiretto- procede con la metamorfosi, cioè con la trasformazione in adulto. La larva è adatta all'alimentazione attiva, al movimento, alla crescita e allo sviluppo, ma non può riprodursi (eccezione: axolotl - la larva dell'ambistoma anfibio - con una mancanza di ormone tiroideo, non si trasforma in adulto, ma è in grado di riprodursi a questa fase). Il significato biologico della metamorfosi sta nel fatto che larve e adulti mangiano cibi diversi, si adattano a condizioni diverse, il che elimina la competizione tra loro e favorisce la sopravvivenza dei giovani.

Il periodo post-embrionale termina con l'invecchiamento e la morte.

Domanda 1. Dimostrare che la riproduzione è una delle proprietà più importanti della natura vivente.
La capacità di riprodursi o riprodursi è una delle proprietà essenziali ed essenziali degli organismi viventi. La riproduzione sostiene l'esistenza a lungo termine della specie, assicura la continuità tra i genitori ei loro discendenti per molte generazioni. Porta ad un aumento del numero di individui della specie e contribuisce alla sua dispersione.

Domanda 3. Cos'è la riproduzione asessuata? Qual è il processo dietro di esso?
Esistono due tipi di riproduzione: asessuata e sessuale.
La riproduzione asessuata è un tipo di riproduzione che avviene senza la formazione di gameti. È necessario un solo organismo per la sua attuazione. Come risultato della riproduzione asessuata, un nuovo individuo si sviluppa da una o da un gruppo di cellule somatiche del corpo materno. La riproduzione asessuata si basa sulla mitosi. Con la riproduzione asessuata, l'organismo figlio a livello genetico
Asessuale - a causa della divisione mitotica, nelle piante raramente a causa della divisione meiotica.
Sessuale - a causa della divisione meiotica.

Domanda 4. Elenca i metodi di riproduzione asessuata; dare esempi.

Riproduzione asessuata negli organismi unicellulari.

Riproduzione asessuata negli organismi pluricellulari.

1. Vegetativo - basato sulla capacità degli organismi di ripristinare (rigenerare) le parti mancanti. Nelle piante si osserva una varietà di questa forma di riproduzione: avviene attraverso la formazione di nuove gemme su steli, radici, foglie, da cui crescono nuove piante. Possono esistere indipendentemente, senza connessione con il corpo della madre. Ad esempio, nelle alghe pluricellulari, funghi, licheni, la riproduzione avviene per frammenti di filamenti, ife, frammenti di talli. Le angiosperme possono riprodurre: parti del fusto (cactus, elodea), foglie (viola, begonia, giglio), radici (lamponi, uva spina, tarassaco), germogli modificati: tuberi (patate), bulbi (cipolle, aglio, tulipani, narcisi) , rizomi (grano, equiseto, salice), baffi (fragole), ecc. Negli animali, a causa dell'elevata specializzazione delle cellule del corpo, la riproduzione vegetativa è meno comune. I vermi ciliati e anellidi sono divisi da costrizioni in più parti, in ciascuna di esse vengono ripristinati gli organi mancanti e, quindi, sorgono più individui contemporaneamente. Nei celenterati, i polipi iniziano a crescere rapidamente, si formano costrizioni trasversali, a seguito delle quali si formano individui figlia, e questo metodo è chiamato strobilazione. A questo punto, il polipo assomiglia a una pila di piatti. Gli individui formati - le meduse si staccano e iniziano una vita indipendente. In alcune specie di mammiferi (armadillo) e di insetti (vespe-vespe), la riproduzione vegetativa degli embrioni avviene, quando, nelle prime fasi dello sviluppo embrionale, il disco embrionale dividente dà origine a più individui (da 4 a 8). Una cosa simile si può osservare nell'uomo, quando i blastomeri da cui si svilupperanno gemelli monozigoti, (un tale aumento del numero di individui è chiamato poliembrione).
2. In erba tipico dei celenterati (idra). Il rene (protrusione) comprende cellule dell'ecto e dell'endoderma. Il rene si allarga, si formano tentacoli su di esso e questo rene è separato dalla madre.
3. Riproduzione per frammenti - (frammentazione) si verifica quando un individuo è diviso in due o più parti, ciascuna delle quali cresce e forma un nuovo individuo. La rigenerazione è associata alla frammentazione, ad es. la capacità di ripristinare un organismo integro. La frammentazione è stata segnalata per platelminti, nemerine e stelle marine.
4. Formazione di spore si trova in funghi, alghe, muschi, licopodi, equiseti e felci. Le spore si formano per meiosi nelle normali cellule vegetative del corpo materno o in organi speciali - sporangi e sono formazioni unicellulari microscopiche.
In qualsiasi forma di riproduzione asessuata - per parti del corpo o per spore - si registra un aumento del numero di individui di questa specie senza aumentare la loro diversità genetica: tutti gli individui sono una copia esatta dell'organismo materno. Un insieme di individui discendenti da un antenato attraverso la riproduzione asessuata è chiamato cloni (clon greco - ramo, prole).

Domanda 5. È possibile la comparsa di discendenti geneticamente eterogenei durante la riproduzione asessuata?
Con la riproduzione asessuata, il materiale genetico della madre viene esattamente copiato e gli organismi figli sono identici alla madre. L'aspetto della prole geneticamente eterogenea durante la riproduzione asessuata è impossibile. Il metodo di riproduzione asessuata sviluppato in laboratorio è la clonazione.
La clonazione consente di lavorare con singole cellule o piccoli embrioni. Ad esempio, nell'allevamento del bestiame, l'embrione di un vitello allo stadio di cellule indifferenziate viene diviso in frammenti e posto in madri surrogate. Di conseguenza, si sviluppano diversi vitelli identici con le caratteristiche e le proprietà necessarie.
Se necessario, è possibile utilizzare anche la clonazione delle piante. In questo caso, la selezione avviene in coltura cellulare (su cellule isolate coltivate artificialmente). E solo allora le piante a tutti gli effetti vengono coltivate da cellule con le proprietà necessarie.
L'esempio più famoso di clonazione è il trapianto di un nucleo di cellule somatiche in un uovo in via di sviluppo. In futuro, questa tecnologia consentirà di creare un gemello genetico di qualsiasi organismo (o, soprattutto, dei suoi tessuti e organi).

Domanda 6. In che modo la riproduzione sessuale è diversa dall'asessuale? Formulare la definizione di riproduzione sessuale.
La riproduzione sessuale coinvolge cellule germinali specializzate che trasportano un insieme aploide di cromosomi. Nella maggior parte dei casi, una nuova generazione risulta dalla fusione di due gameti di organismi diversi. Pertanto, a differenza della riproduzione asessuata, durante la riproduzione sessuale, la figlia riceve informazioni ereditarie da entrambi i genitori (50% dalla madre e 50% dal padre) e ha una propria combinazione di materiale genetico. In molte specie, che sono caratterizzate dalla riproduzione sessuata, sono presenti maschi e femmine che formano gameti di diverse dimensioni e proprietà: grandi uova immobili e piccoli spermatozoi mobili. Tali specie sono chiamate dioiche.
In generale, possiamo dire che la riproduzione sessuale è il processo di formazione di un organismo figlia diploide, che si verifica con la partecipazione di cellule germinali che trasportano un insieme aploide di cromosomi.

Domanda 7. Pensa al significato dell'emergere della riproduzione sessuale per l'evoluzione della vita sulla Terra.
La riproduzione sessuale ha vantaggi evolutivi molto grandi rispetto alla riproduzione asessuata. Ciò è dovuto al fatto che il genotipo della prole deriva da una combinazione di geni appartenenti a entrambi i genitori. Di conseguenza, aumenta la capacità degli organismi di adattarsi alle condizioni ambientali. Il processo sessuale consiste nella fusione di due cellule: i gameti. La formazione dei gameti è preceduta da una forma speciale di divisione: la meiosi, che porta a una diminuzione della metà del numero di cromosomi.