Статеве розмноження. Розвиток статевих клітин

Урок розповідає про сутність статевого розмноження. Знайомить із його різновидами. В уроці описується морфологія гамет. Описуються етапи оогенезу та сперматогенезу. У цьому уроці наводяться такі поняття: кон'югація, копуляція, ізогамія, гетерогамія, сперматогенез, оогенез.

На даний момент ви не можете подивитися чи роздати відеоурок учням

Щоб отримати доступ до цього та інших відеоуроків комплекту, потрібно додати його до особистого кабінету.

Отримайте неймовірні можливості

Конспект уроку "Статеве розмноження. Розвиток статевих клітин"

Розмноження — це властивість живих організмів, що полягає у здатності виробляти подібні особини свого виду.

При безстатевому розмноженні не відбувається збільшення генетичної різноманітності, яка може виявитися дуже корисною при зміні умов існування виду.

Тому більшість живих організмів на Землі розмножуються статевим шляхом.

Сутність статевого розмноження полягає у злитті генетичної інформації батьків, завдяки чому генетична різноманітність у потомстві збільшується.

Статевий процес виник дуже давно. Найпростіші його форми спостерігаються у найпростіших.

В одноклітинних організмів виділяють дві форми статевого розмноження: кон'югацію і копуляцію.

Наприклад, у інфузорії-туфельки статевий процес отримав назву. кон'югації.

У інфузорії туфельки є два різні за будовою та функціями ядра поліплоїдний макронуклеус (велике ядро) бобовидної форми та диплоїдний мікронуклеус (мале ядро) округлої форми.

На відміну від мікронуклеуса, макронуклеус містить повний геном.

У ході кон'югації дві інфузорії наближаються. Між ними утворюється цитоплазматичний місток.

Потім макронуклеуси інфузорії руйнуються, а мікронклеуси діляться шляхом мейозу. В результаті утворюються 4 ядра.

Три з яких гинуть, а решта ділиться мітозом.

У кожній інфузорії тепер є два гаплоїдні ядра одне з них жіноче, а інше - чоловіче.

Інфузорії обмінюються чоловічими пронуклеусами, а жіночі залишаються у своїй клітині. Потім у кожній інфузорії «свій» жіночий та «чужий» чоловічий пронуклеуси зливаються, утворюючи диплоїдне ядро. синкаріон. При розподілі синкаріону утворюється два ядра. З двох наявних ядер одне стає макронуклеусом, інше — мікронуклеусом.

Кон'югація водорості спірогіри проходить так само.

При цьому клітини двох сусідніх ниток різних типів поєднуються між собою бічними виростами. Потім між нитками утворюється копуляційний канал, яким протопласт однієї клітини перетікає до іншої і зливається з вмістом останньої. Клітина, в якій відбулося злиття (тобто зигота), закруглюється, відокремлюється від нитки і, одягаючись товстою оболонкою, перетворюється на зигоспору.

Зигоспора перезимовує і навесні ділиться мейозом, даючи чотири гаплоїдні суперечки, три з яких відмирають, а одна проростає в молоду нитку. Усі стадії, крім зиготи та зигоспори, — гаплоїдні.

Біологічне значення кон'югації полягає в оновленні генетичного матеріалу та можливій появі нових ознак, корисних для виживання в мінливих умовах довкілля. Проте число особин у своїй не збільшується. Тому кон'югацію називають статевим процесом, а чи не розмноженням.

У деяких одноклітинних організмів спостерігається інший різновид статевого процесу. копуляція.

Процес копуляції спостерігається у життєвому циклі одноклітинної зеленої водорості хламідомонади.

Спочатку утворюються гамети. Потім дві клітини, що розрізняються по підлозі - гамети - зливаються і утворюють зиготу. При цьому ядра гамет утворюють одне ядро ​​зиготи, яка містить (2 n - два набори хромосом); Потім зигота проростає, при цьому відбувається мейоз і зменшення числа хромосом вдвічі, після чого з неї виходять вегетативні клітини, що перетворюються після розмноження на гамети.

При статевому розмноженні особини кожного наступного покоління виникають внаслідок злиття двох спеціалізованих гаплоїдних клітин. гамет.

Відмінності між гаметами

У процесі еволюції рівень відмінності гамет змінювалася. Найбільш простим типом є ізогамний статевий процес (ізогамія).

Ізогамія - Це примітивна форма статевого процесу, при якому зливаються дві однакові морфологічно і за величиною гамети.

Така форма розмноження зустрічається у нижчих рослин - наприклад, у одноклітинних водоростей хламідомонади.

Наступним щаблем є гетерогамний статевий процес (гетерогамія). При якому гамети різні за формою та розміром.

Гетерогамія також може відбуватися у хламідомонади. При гетерогамії обидві гамети рухливі, мають джгутики, але різняться завбільшки.

Одна з них, менших розмірів, відрізняється більшою рухливістю та вважається чоловічою гаметою.

Інша, дещо більша, менш рухлива. Вона вважається жіночою гаметою. У плазмі її міститься кілька запасних поживних речовин.

Наступним щаблем є оогамний статевий процес (оогамія).І тут гамети різко різні формою і за величиною.

Одна з них - чоловіча - дуже дрібна зі джгутиком. Чоловіча гамета активно рухлива і називається сперматозоїдом.

Жіноча гамета велика і позбавлена ​​рухливості. Вона називається яйцеклітиною.

Оогамія властива як багатьом нижчим рослинам, і вищим рослинам.

А також всім багатоклітинним тваринам, включаючи і людину.

У тварин і людини гамети формуються у спеціальних органах гонадах.

Сперматозоїди формуються в чоловічих статевих залозах-насінниках. А яйцеклітини формуються в жіночих статевих залозах. яєчниках.

Яйцеклітина - Це округла, відносно велика клітина. Вона складається з ядра, що містить ДНК. Також яйцеклітина включає цитоплазму, в якій є запас поживних речовин у вигляді жовтка.

Яйцеклітину оточує оболонка, навколо якої розташовуються фолікулярні клітини.

За вмістом жовтка яйцеклітини бувають:

Ізоліцитальними де жовток розподілено рівномірно за цитоплазмою. Такі яйцеклітини є у ссавців та людини. Жовтки вони майже не містять, і майбутній зародок зможе харчуватися лише за рахунок материнського організму.

Тілолецитальними − жовток знаходиться на одному з полюсів (вегетативному). Ці яйцеклітини характерні для земноводних, рептилій та птахів.

І центролецитальними − жовток розташований навколо ядра. На периферії знаходиться вільна від жовтка цитоплазма. Ці яйцеклітини характерні для комах.

Сперматозоїд на відміну від яйцеклітини набагато дрібніших розмірів. Він складається з головки, яка майже повністю зайнята ядром та гаплоїдним набором хромосом; Шийки, в якій знаходиться мітохондрії. Також сперматозоїд містить хвіст, утворений мікротрубочками.Хвіст забезпечує рухливість всього сперматозоїда.

У передній частині головки сперматозоїда знаходиться видозмінений комплекс Гольджі, який називається акросомою. В акросомі запасається певний фермент, який необхідний розчинення оболонки яйцеклітини, без чого неможливе запліднення.

Розвиток статевих клітин

Процес дозрівання статевих клітин називається гаметогенез.

Виділяють сперматогенез - процес утворення сперматозоїдів.

І оогенез - процес утворення яйцеклітини.

У цих процесах дозрівання виділяють кілька фаз.

Фазу розмноження, фазу зростання і фазу дозрівання.

У фазу розмноження первинні статеві клітини (сперматогонії та оогонії) стають мітозом. Завдяки цьому збільшується кількість майбутніх гамет.

При цьому зберігаючи диплоїдний набір хромосом у ядрах. Сперматогоні перетворюються на сперматозіти першого порядку. Оогоній стає ооцітом першого порядку.

У самців ссавців (зокрема і в людини - чоловіків) цей процес відбувається з моменту настання статевої зрілості до старості.

А у самок ссавців (а також людини-жінок) первинні статеві клітини діляться лише у період внутрішньоутробного розвитку плода.

У фазу зростання клітини збільшуються у розмірах.

Майбутнє сперматозоїди збільшуються незначно, тоді як майбутні яйцеклітини збільшуються у кілька разів. Згадайте інтерфазу поділів.

Відбувається реплікація ДНК, запасаються речовини, які стануть у нагоді для подальших поділів клітини.

Розглянемо фазу дозрівання сперматозоїдів. У цю фазу майбутні гамети діляться на мейоз.

В результаті першого поділу з одного сперматоцита першого порядку утворюється два сперматоцити другого порядку.

Після другого поділу з кожного сперматоцита другого порядку виникають дві клітини гаплоїду — сперматиди. Таким чином, з однієї вихідної клітини, що вступила в мейоз, утворюються чотири гаплоїдних сперматиди. Вони мають гаплоїдний набір хромосом.

У сперматогенезі виділяють ще одну, заключну фазу. фазу формування.

У цій фазі у сперматозоїдів виникають джгутики, і вони набувають рухливості.

При утворенні сперматозоїдів кожна з чотирьох дочірніх клітин повноцінна та здатна запліднити яйцеклітину.

А от при дозріванні яйцеклітин мейотичний поділ протікає інакше: цитоплазма між дочірніми клітинами розподіляється нерівномірно.

Після цитокінезу першого мейозу виходить одна велика клітина, що містить практично всю цитоплазму (ооцит другого порядку), інша - дрібна, що по суті складається з ядра з мінімальною кількістю цитоплазми. Цю клітину називають 1-м редукційним тільцем.

Після другого поділу мейозу з'являється велика яйцеклітина і 2-е редукційне тільце. Перше редукційне тільце, зазвичай, теж ділиться. Таким чином, виникають чотири гаплоїдні клітини.

На відміну від сперматогенезу, де клітини, що утворюються в ході мейозу, рівноцінні один одному, при формуванні жіночих статевих клітин результатом мейозу є одна готова до запліднення яйцеклітина і три редукційні тільця, які згодом руйнуються.

Сенс освіти редукційних тілець полягає у здійсненні мейозу при збереженні максимуму поживних речовин у яйцеклітині.

Значить у процесі сперматогенезу з диплоїдних сперматогоніїв, що містять подвійний набір хромосом 2n (два ен), утворюються 4 гаплоїдні сперматиди.З них формуються сперматозоїди, які також містять гаплоїдний набір хромосом.

У процесі оогенезу, з оогонії (що містить подвійний набір хромосом), утворюється ооцит, а потім гаплоїдна яйцеклітина.

Як ми вже сказали, оогенез починається ще на ембріональних стадіях розвитку. І на момент народження в організмі дівчинки вже є повний набір клітин. Однак яйцеклітинами вони ставатимуть лише після статевого дозрівання. До цього часу клітини знаходяться в стані, що покоїться.

Після статевого дозрівання під дією гормонів зріла яйцеклітина щомісяця виходить у просвіт яйцеводів та просувається до матки. Саме в цей період може статися запліднення яйцеклітини. Природно за наявності сперматозоїдів.

Інфузорія-туфелька

Інфузорії (війкові) — складноорганізованіший тип найпростіших. Вони поділяються на вільноживучих (їх довкілля — у морських і прісних водах), паразитів (балантидій) і прикріплених.

Інфузорія-туфелька вид інфузорій, одноклітинних організмів із групи альвеолят. Іноді інфузоріями-туфельками називають інші види роду Paramecium. Зустрічаються у прісних водах.

Інфузорія-туфелька належить до вільноживучої форми. Латинська назва цього організму – парамеція хвостата (Paramécium caudátum). Побачити його можна лише під мікроскопом, адже розмір одноклітинного трохи більше 0,5 мм. Живе найпростіше так само, як багатоклітинні тварини більшого розміру. У нього є функції дихання, пересування, харчування та розмноження. Свою назву інфузорія заслужила завдяки формі тіла, схожій підошву туфлі.

Зовнішня та внутрішня будова під мікроскопом

Якщо скласти список найпростіших одноклітинних організмів у порядку складності, то інфузорія-туфелька стане лідером. Вона має такі елементи клітини (органоїди), яких немає в інших її одноклітинних «побратимів»: амеб і евглен.

Вся поверхня клітини покрита віямикількість яких коливається від 10 до 15 тисяч. В основі кожної вії є базальне тільце. Усі вони разом складають складну структуру цитоскелета інфузорії-туфельки. Між віями розташовані органели, що мають велике значення для захисту тварини - веретеноподібні тільця (трихоцисти). У їхній будові розрізняють тіло та наконечник, які зібрані в мембранному мішечку.

Реакцією у відповідь трихоцисти на подразник (підвищення температури, контакт з хижою твариною) є миттєве збільшення (в 6-8 разів) при злитті зовнішньої мембрани з мембранним мішечком трихоцисти, що нагадує «постріл». У воді трихоцистам вдається утруднити наближення хижака до інфузорії.

Один туфельок може мати від 5 до 8 тисяч трихоцист. Рух одноклітинний здійснює за допомогою хвилеподібного помаху віями. Інфузорія пересувається притупленим краєм уперед, розвиваючи швидкість до 2 мм/с. В основному плавання проходить в одній площині. Найпростіше здатне обертатися навколо поздовжньої осі. Особина змінює вектор руху за допомогою вигинів свого тіла. Якщо туфель зіштовхується з перешкодою, вона миттєво змінює напрямок на протилежний.

У внутрішній будові організму видно клітинний рот, що переходить у клітинну горлянку. Біля рота розташовані спеціальні вії, зібрані у певні структури.Під час хвилеподібного руху таких вій їжа проникає в горлянку разом із потоком води. У основи глотки сформована велика травна вакуоля. Вона переміщається в цитоплазмі певною траєкторією — по колу, при цьому велика вакуоля складається з дрібніших. Так відбувається процес прискорення всмоктування їжі. Перетравлені речовини проникають у цитоплазму, живлячи організм. Не перероблені речовини виводяться назовні завдяки порошиці, що знаходиться позаду організму - ділянці з нерозвиненою пелікулою.

Клітина містить дві скорочувальні вакуолі спереду та ззаду тіла. Вакуоль має резервуар і канальцем. Через них вода проходить із цитоплазми в резервуар, З якого виприскується в довкілля через пору. Цитоскелет з мікротрубочок утримує всю систему у певній ділянці організму. Основна функція скорочувальних вакуолей осморегуляторна. Через них із клітини йде надлишок води, а також продукти азотистого обміну.

Особливість дихання інфузорії у цьому, що відбувається за допомогою всього тіла. При нестачі кисню у воді туфель виживає за рахунок гліколізу.

Обережно! Якщо викладач виявить плагіат у роботі, не уникнути великих проблем (до відрахування). Якщо немає можливості написати самому, замовте тут.

Основна ознака, яка відрізняє інфузорію від інших найпростіших - два ядра, які мають різну будову та функціонал. Мале диплоїдне ядро, має округлу форму. Воно відповідальне за статеве розмноження Велике поліплоїдне ядро формою нагадує боб. Завдяки йому відбувається синтез усіх білків клітини.

Особливості життєдіяльності

Поперечний поділ, який називають безстатевим розмноженнямПри хорошому харчуванні відбувається у інфузорій-туфельок досить швидко. Материнська клітина ділиться на дві дочірні, у яких відтворюються відсутні органели. Цей вид розмноження може здійснюватись до двох разів на добу.

Статеве розмноження не збільшує кількість особин. Його метою є обмін генетичною інформацією. Це сприяє ефективній виживаності. Мікроорганізми краще адаптуються до змін у навколишньому середовищі. Процес відбувається в такий спосіб. Дві особини притягуються один до одного в області перистома. Захисна мембрана частково видаляється, та якщо з цитоплазми утворюється своєрідний місток. Така дія є описом процесу кон'югації. Макронуклеуси розпадаються, а мікронуклеуси діляться методом мейозу, під час якого кількість хромосом зменшується вдвічі.

У наступному етапі три з утворених чотирьох ядер також розпадаються, а ядро, що залишилося в кожній клітині, ділиться мітозом. Виходить, що кожна дочірня клітина знаходить два нові ядра — чоловіче та жіноче. За допомогою містка організми змінюються чоловічими ядрами. У новонародженої клітини жіноче та чоловіче ядра об'єднуються. Знову створюються макро- та мікронуклеуси. Після цього туфельки «відклеюються» один від одного. Весь процес займає близько 12 години.

Цікавим фактом є те, що наявність їжі впливає на те, скільки живе тварина. Тривалість його життя становитиме лише кілька днів при рясному харчуванні та кілька місяців (рідко до року) – при мізерному.

Яке місце займає в харчовому ланцюжку

У природі у інфузорії-туфельки своя екологічна ніша. Бактерії є основою харчового раціону інфузорії.Їх скупчення залучають туфельок виділенням певних хімічних речовин. Також особини можуть заковтувати водорості та інші частинки, що навіть не мають особливої ​​поживної цінності.

З усього перерахованого можна дійти невтішного висновку, що инфузория-туфелька — особливий представник одноклітинних мікроорганізмів. Тварина влаштована примітивно і водночас складно. Ідеально підходить вивчення всіх базових процесів життєдіяльності. Крім того, цими організмами харчуються риби. Також їх використовують як маркер забруднення рідини.

Наскільки корисною була для вас стаття?