Тема: ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЗАЦІЇ І ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ багатоклітинних організмів. Статеве І Нестатевий РОЗМНОЖЕННЯ багатоклітинних організмів. БУДОВА І ОСВІТА статевих клітин. ВЗАЄМОДІЯ РЕГУЛЯТОРНИХ СИСТЕМ В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ
Одним з ознакою живих організмів є розмноження. Завдяки розмноженню, батьки передають нащадкам спадкову інформацію. Інформація може передаватися як повністю (безстатеве розмноження - партеногенез, вегетативне розмноження), в інших нащадки відрізняються від батьківських організмів (статеве розмноження), що обумовлює мінливість виду.
Безстатеве розмноження організмів здійснюється за рахунок окремих нестатевих клітин (шляхом їх поділу надвоє, множинного поділу, брунькуванням) або за рахунок утворення спор. Безстатеве розмноження спостерігається в одноклітинних і деяких багатоклітинних організмів (водорості, гриби, вищі спорові рослини). При розподілі клітини надвоє утворюється дві дочірні, кожна з яких вдвічі менше материнської. Органели материнської клітини при цьому більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми. Якщо ж певна органела знаходиться в материнській клітині в однині, то вона потрапляє в одну з дочірніх клітин, а в інший формується заново (наприклад, довгий джгутик у евглени зеленої). Дочірні клітини, що утворилися шляхом ділення, харчуються, ростуть і, досягнувши певних розмірів, починають розмножуватися.
При множині розподілі спочатку багаторазово ділиться ядро материнської клітини і клітина стає многоядерной. Потім ділиться цитоплазма материнської клітини і утворюється певна кількість дочірніх. Така форма безстатевого розмноження властива малярийному плазмодию.
У інших організмів (дріжджі) клітини можуть розмножуватися брунькуванням - від великої материнської клітини відділяється маленька дочірня.
Спорообразование відомо у багатьох еукаріот: грибів, водоростей, мохів, хвощів, плаунів, папоротей. Спори цих організмів є окремі спеціалізовані клітини, оточені, як правило, захисними оболонками. Вони служать для розмноження і поширення організмів. У деяких випадках суперечки мають органели руху і здатні активно пересуватися у вологому середовищі. Спори, що не мають джгутиків, покриті щільною оболонкою і здатні зберігати життєздатність протягом кількох десятків років. Вони поширюються вітром, водою та іншими організмами. У деяких паразитичних найпростіших суперечки - це одноклітинні або багатоклітинні утворення, оточені щільною оболонкою. Ці суперечки не є формою безстатевого розмноження, вони служать для переживання несприятливого періоду та поширення, наприклад, для зараження нових господарів. Подібне спостерігають і у деяких груп бактерій.
Вегетативне розмноження. на відміну про безстатевого, здійснюється багатоклітинними частинами, які відділяються від материнського організму.
У багатоклітинних водоростей, грибів і лишайників вегетативне розмноження може здійснюватися фрагментацією. тобто відділенням певних багатоклітинних частин тіла або ж спеціалізованих утворень.
Вищі рослини можуть розмножуватися вегетативними органами. їх частинами або видозмінами (кореневища, бульби, цибулини, бульбоцибулини, нирки, вуса і т.д.)
Способи вегетативного розмноження тварин різноманітні: брунькування, впорядковане або невпорядковане розподіл тіла і інші.
При неврегульованих розподілі кількість і розміри частинок, на які розпадається організм, непостійні. Цей вид вегетативного розмноження відомий серед безхребетних тварин (губки, кишковопорожнинні, плоскі і кільчасті черви, голкошкірі).
При впорядкованому розподілі кількість і розміри утворилися фрагментів більш-менш постійні (морські зірки, медузи, поліпи ...).
Здатність до поділу (фрагментації) у деяких видів тварин дуже висока. Черв'як додекація може розпадатися на окремі сегменти, кожен з яких починає відновлювати передній і хвостовій кінці тіла. Потім вони відокремлюються від материнського організму і перетворюються в дочірні особини. Через деякий час материнський організм відокремлює від себе ще кілька сегментів і гине в результаті виснаження поживних речовин.
Ще один поширений спосіб вегетативного розмноження - брунькування. В результаті цього процесу від материнського організму відділяється один або кілька багатоклітинних утворень - нирок, які з часом розвиваються в самостійні організми. Так розмножуються деякі кільчасті черви і кишковопорожнинні. Якщо ж нирки залишаються пов'язаними з материнським організмом, виникають колонії.
Поліембріонія (від грецьких слів поліс - численний і ембріон - зародок) - процес розвитку кількох зародків з однієї заплідненої яйцеклітини. Вона зустрічається серед різних груп тварин (війчасті і кільчасті черви, іноді у членистоногих, риб, ссавців, птахів). Як постійне явище поліембріонія зустрічається у деяких комах (наїзники) і ссавців (броненосці). Відома поліембріонії і у рослин, коли в одному насінні розвивається кілька зародків (тюльпани, лілії, латаття, суниця). Додаткові зародки в насінні можуть розвиватися не тільки з заплідненої яйцеклітини, але і з інших клітин насіння.
У людей внаслідок поліембріонії народжуються однояйцеві близнюки, що володіють ідентичною спадковою інформацією.
Партеногенез (від грецьких слів партенос - дівчина і генезис - походження) - розвиток нового організму з незаплідненої яйцеклітини. Як і при поліембріонії, при партеногенезе дочірні організми мають спадковий матеріал, ідентичний материнському. Існують організми, для яких партеногенез є єдиним способом розмноження (палочники, дибки). У ящірок існують роздільностатеві і партеногенетические популяції. В життєвому циклі попелиць і дафній чергуються покоління, що розмножуються статевим шляхом і партеногенетически.
Партеногенез займає проміжне положення між безстатевим і статевим розмноженням. З одного боку, новий організм розвивається зі спеціалізованої статевої клітини, з іншого - розвитку дочірнього організму не передує запліднення.
У деяких груп організмів безстатеве, вегетативне розмноження, поліембріонія і партеногенез є єдиними способами розмноження. У видів, здатних до статевого розмноження, цими способами можуть розмножуватися особини, з тих чи інших причин опинилися ізольованими від інших. Види з короткими життєвими циклами завдяки цим формам розмноження за невеликий проміжок часу можуть значно збільшити свою чисельність. Наприклад, в результаті поліембріонії у броненосців з однієї зиготи можуть розвиватися 12 зародків, а у наїзників - до 3000. Крім того, при безстатевому або вегетативного розмноження нова особина, як правило, розвивається швидше, ніж при статевому.
В результаті безстатевого і вегетативного розмноження, партеногенезу або поліембріонії дочірні особини, як правило, по набору спадкової інформації є точними копіями батьківських. Людина використовує цю особливість при розмноженні культурних рослин, підтримуючи з покоління в покоління властивості певних сортів.
Статевий процес - з'єднання генетичного матеріалу двох різних клітин. Він може здійснюватися у формі кон'югації або копуляції.
Кон'югація - загальна назва кількох форм статевого процесу, відомих у деяких груп організмів. У бактерій в процесі кон'югації дві тимчасово контактують клітини через тимчасовий цитоплазматичний місток обмінюються ділянками своїх молекул ДНК. У деяких зелених, діатомових водоростей і грибів при кон'югації відбувається злиття двох схожих безжгутіковая клітин. Через утворилися цитоплазматические містки вміст однієї клітини, умовно званої чоловічої, переходить в іншу - жіночу. В результаті злиття утворюється зигота, яка ділиться після періоду спокою. У інфузорій в процесі кон'югації відбувається обмін ядрами: через цитоплазматичні містки мігруючі чоловічі ядра кожної з клітин переходять в інші і там зливаються зі стаціонарними жіночими. Після обміну ядрами клітини розходяться і шляхом декількох ділень у кожної з них відновлюється характерний набір ядер. Біологічне значення кон'югації полягає в обміні спадковим матеріалом між особинами. Це підсилює спадкову мінливість і підвищує стійкість популяцій організмів до зміни умов навколишнього середовища.
Копуляція - злиття двох статевих клітин (гамет). При цьому статеві клітини можуть бути однаковими (хламідомонади) або відрізнятися за формою, розмірами і особливостями будови (вищі рослин, хордові тварини).
Статеві клітини передають спадкову інформацію від особин батьківського покоління нащадкам. У порівнянні з нестатевими (соматичними) клітинами вони мають половинний (гаплоїдний) набір хромосом. Тому при злитті статевих клітин в заплідненої яйцеклітини відновлюється характерний для організмів даного виду набір хромосом.
Жіночі статеві клітини - яйцеклітини - відрізняються від чоловічих великими розмірами, так як містять запас поживних речовин, необхідних для розвитку зародка. Яйцеклітини можуть бути оточені кількома різними оболонками. Наприклад, у птахів яйцеклітина додатково покрита товстою білковою оболонкою, двома тонкими подськорлупової, твердою вапняною шкарлупою і тонким зовнішнім кутикулярним шаром. Ці оболонки виконують захисну функцію, а білкова служить також джерелом води для зародка.
Розміри яйцеклітини залежать від кількості запасних поживних речовин в цитоплазмі. Наприклад, у ссавців, у яких зародки отримують поживні речовини від організму матері через плаценту, розміри яйцеклітини без зовнішніх оболонок варіюють від 50 мкм (миші-полівки) до 180 мкм (вівці). Діаметр яйцеклітини людини становить 90 мкм. У африканського страуса довжина яйця досягає 15 см і більше при масі 1,5 - 2 кг.
Чоловічі статеві клітини - сперматозоїди - за розмірами менше яйцеклітин. Їх довжина становить від 10 до 800 мкм, але в деяких випадках може досягати 8 000 мкм (ракушковие раки). Сперматозоїди часто мають джгутики (хвіст) і здатні до активного пересування. Сперматозоїди з джгутиками характерні для різних груп організмів (зелені водорості, вищі рослини, хордові тварини та ін.).
Сперматозоїд ссавців має наступну будову. Він має коротку головку. в якій міститься ядро. На її передньому кінці знаходиться органела акросома. яка формується за рахунок елементів комплексу Гольджі. Вона забезпечує проникнення сперматозоїда в яйцеклітину за допомогою ферментів, що розчиняють її оболонку і перехід яйцеклітини від стану спокою до періоду розвитку. За головкою розташована шийка. а за нею - проміжний відділ і хвіст. У шийці містяться одна або дві центріолі, а в проміжному відділі - мітохондрії, що забезпечують енергією роботу хвоста.
У деяких організмів (червоні водорості, аскариди, річкові раки) сперматозоїди хвоста не мають.
У статевому процесі, як правило, беруть участь дві особини. У них в особливих статевих залозах утворюються особливі статеві клітини - чоловічі або жіночі. Тварини, що мають тільки один тип статевих залоз і утворюють тільки один тип статевих клітин, називаються роздільностатеві. У деяких випадках чоловічі і жіночі статеві залози закладаються в одному організмі, який здатний продукувати як чоловічі, так і жіночі статеві клітини. Таких тварин називають гермафродитами. Часто гермафродити можуть одночасно утворювати чоловічі і жіночі статеві клітини (плоскі черви). Іноді організм спочатку функціонує як особина однієї статі, а через певний час - іншого (деякі риби). Зрідка особини гермафродитів зустрічаються у раздельнополих тварин і людини.
Біологічне значення гермафродитизму полягає в тому, що у гермафродитних організмів підвищується ймовірність залишити потомство, зменшуються витрати енергії на пошуки партнера для розмноження. Це особливо важливо для організмів, що ведуть прикріплений спосіб життя, паразитів, а також видів, що мешкають на великих глибинах. У більшості гермафродитів існують різні механізми, що перешкоджають самооплодотворению (неодновременное дозрівання чоловічих і жіночих статевих клітин, особливості будови статевої системи ...).
Види рослин, у яких органи, що формують чоловічі і жіночі статеві клітини, розташовані на різних особинах, називаються дводомними (зозулин льон, верба, обліпиха), на одній особині - однодомними (кукурудза).