Преимущества полового размножения. Образование в городе мурманске Преимущества бесполого размножения над половым

Тема: "РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Способы размножения организмов"

Семинар 2 часа

МОУ гимназии № 10 г. Мурманска
Учитель : Подмятникова Л.С. , учитель биологии, победитель конкурса лучших учителей РФ (НППО)

11 клас

Цели:

Учащиеся должны усвоить понятия «бесполое размножение, половое размножение, вегетативное размножение, споруляция, фрагментация, почкование, гаметы, гермафродизм, коньюгация, партеногенез, яичники, семенники, яйцеклетка, сперматозоид, гаметогенез, оогенез, сперматогенез, направительные тельца, зона размножения, зона роста, зона созревания, оплодотворение, зигота, двойное оплодотворение, микроспоры, мегаспоры, пыльцевое зерно, зародышевый мешок», знать сущность процессов гаметогенеза, оплодотворения, преимущества и недостатки бесполого и полового способов размножения.

Учащиеся должны уметь самостоятельно прорабатывать учебный материал, сравнивать биологические процессы, давать аргументированный ответ, делать выводы, применять знания в нестандартной ситуации.

Способствовать формированию научного мировоззрения, коммуникативных качеств у обучающихся.
Размножение – это воспроизведение
себе подобных через себе неподобных.

Ход занятия.

I. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ, ВВЕДЕНИЕ В ТЕМУ.
На прошлом занятии мы подробно изучили разные способы деления клеток, которые лежат в основе размножения и развития не только одноклеточных, но и многоклеточных организмов.
- В чём заключается основное отличие митоза от мейоза?
- Каково биологическое значение митоза? мейоза?
Способность к размножению – одна из важнейших особенностей живого. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родителей потомкам. Значение размножения для вида в целом состоит в непрерывном восполнении количества особей данного вида, умирающих по различным причинам. Кроме того, размножение позволяет в благоприятных условиях увеличить количество особей.
Процесс размножения – один из самых разнообразных в природе. В одних случаях размножение происходит непрерывно в течение всей жизни организма, в других – только один раз. Иногда размножение начинается после прекращения роста особи, а иногда оно возможно и в процессе роста. Способы размножения можно разделить на две группы: бесполое и половое (слайд 3) . . Хотя половое размножение по праву считается более прогрессивным способом, многие организмы в жизненном цикле сохранили способность размножаться бесполое способом (слайд 4).
- Почему половое размножение полностью не вытеснило бесполое размножение?

II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Познакомимся с особенностями и формами бесполого размножения
1. Бесполое размножение организмов – устный ответ, обсуждение
Итак, бесполое размножение широко распространено в природе. Характерны следующие особенности (слайд 5). :

• в размножении принимает участие только одна особь;
• осуществляется без участия половых клеток;
• в основе размножения лежат митоз и мейоз (образование спор у растений);
• потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи.

Формы бесполого размножения разнообразны (слайд 6) .

А). Бинарное деление – деление, при котором образуются две равноценные дочерние клетки (амеба) – (слайд 7) .

Б) Множественное деление, или шизогония. Материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток (малярийный плазмодий).

В) Споруляция. Размножение посредством спор – специализированных клеток грибов и растений. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада) (слайд 8) .

Г) Почкование. На материнской особи происходит образование выроста – почки, из которой развивается новая особь (дрожжи, гидра) (слайд 9).

Д) Фрагментация – разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. У растений (спирогира) и у животных (кольчатые черви). В основе фрагментации лежит свойство регенерации.

Е) Размножение частями вегетативных органов. Характерно 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.

Ж) Полиэмбриония. Размножение во время эмбрионального развития, при котором из одной зиготы развивается несколько зародышей – близнецов (однояйцевые близнецы у человека). Потомство всегда одного пола (слайд 10) .

З) Клонирование. Искусственный способ бесполого размножения. В естественных условиях не встречается. Клон – генетически идентичное потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа бесполого размножения (слайд 11) ..
Задание 1. Могут ли потомки, возникшие при бесполом размножении, иметь признаки, отличающие их от признаков материнского организма?
Проверка выполнения.
Давайте выявим достоинства и недостатки бесполого размножения (слайд 12)

1. Половое размножение. Способы полового размножения – устный ответ, обсуждение
Особенности полового размножения (слайд 13) :
Участвуют 2 родительские особи
Формируются гаметы – половые клетки
Происходит оплодотворение
В основе лежит процесс мейоза
Потомки генетически разнородны.

2. Строение гамет. Гаметогенез – устный ответ, обсуждение (слайд 14)
Задание 2. Рассмотрите рис 1. и заполните таблицу «Образование половых клеток»

Рис 1. Схема образования половых клеток

Образование половых клеток

В чём основное сходство и основное различие в этих процессах?
Проверка выполнения (слайд 15) .

Дополнения.

Размер яйцеклеток колеблется в широких пределах – от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека – около 100 мкм, яйцо страуса, имеющее длину со скорлупой порядка 155 мм, – тоже яйцеклетка).
В ходе оогенеза яйцеклетка накапливает все необходимые вещества для начальных этапов развития зародыша. Способы получения этих веществ различны: у низших животных – путём фагоцитоза яйцеклеткой соседних клеток, у высших животных – из фолликулярных клеток через цитоплазматические мостики (насекомые) или щелевые контакты (позвоночные). При этом желток часто синтезируется в органах, далёких от яйцеклетки, например, в клетках печени. Желток обычно сосредоточен у вегетативного полюса, а ядро – у анимального полюса. Кроме желтка яйцеклетка накапливает некоторые органоиды – рибосомы (до 10 13). Происходит амплификация генов р-РНК (млн. экземпляров). У яйцеклетки поверх мембраны образуется ещё одна оболочка – первичная. Она состоит из гликопротеидов и участвует в видоспецифическом узнавании сперматозоидов. У многих животных образуется также вторичная (выделяемая фолликулярными клетками) и третичная (выделяемая стенками яйцеводов0 оболочки яйца. Они образуются после оплодотворения. Пример – белок, пергаментная оболочка, скорлупа яйца птицы. Под оболочкой яйцеклетки накапливаются кортикальные гранулы – мембранные пузырьки, участвующие в оплодотворении. У млекопитающих яйцеклетки имеют блестящую оболочку, поверх которой располагается лучистый венец – слой фолликулярных клеток.
Клетки, завершившие деление митоза, - ооциты 1 порядка. У человека ещё в ходе эмбрионального развития женского организма ооциты вступают в профазу 1 деления мейоза и на этой стадии остаются в течение 12 – 13 лет – до периода полового созревания. Лишь после этого под действием половых гормонов периодически некоторые ооциты завершают 1 деление мейоза, становятся гаплоидными – ооциты 2 порядка. Оплодотворение происходит на стадии метафазы II. После оплодотворения процесс мейоза завершается, ооциты становятся зрелыми яйцеклетками. Если оплодотворения не происходит ооцит разрушается.

3. Оплодотворение – устный ответ, обсуждение (слайд 16, 17)
Дополнение.
Яйцеклетки многих животных выделяют вещества небелковой природы 2 типов: первые активируют движение сперматозоидов, вторые вызывают их склеивание. Сперматозоиды также выделяют вещества, замедляющие движение других сперматозоидов. Сперматозоид связывается при помощи белка байндина с рецепторами-гликопротеидами первичной оболочки яйцеклетки. байндины различаются даже у близкородственных видов.
После прикрепления сперматозоида участок первичной оболочки растворяется и происходит слияние наружных мембран сперматозоида и яйцеклетки. Чаще всего сперматозоид полностью втягивается в яйцо, иногда жгутик остается снаружи и отбрасывается. С момента проникновения сперматозоида в яйцо гаметы перестают существовать, так как образуют единую клетку – зиготу. В зависимости от количества сперматозоидов, проникающих в яйцеклетку при оплодотворении, различают: моноспермию – оплодотворение, при котором в яйцо проникает только один сперматозоид (наиболее обычное оплодотворение), и полиспермию – оплодотворение, при котором в яйцеклетку проникает несколько сперматозоидов. Но даже в этом случае с ядром яйцеклетки сливается ядро только одного из сперматозоидов, а остальные ядра разрушаются.
Кортикальные гранулы сливаются с наружной мембраной, и их содержимое выливается под первичную оболочку. В результате первичная оболочка отделяется от наружной мембраны, становится более твёрдой. Её называют оболочкой оплодотворения. Эти процессы препятствуют полиспермии.

Задание 3*.

В главном процесс оплодотворения схож для большинства животных, но в частностях имеет довольно значительные отличия, начиная от брачного поведения, способов оплодотворения до различий в механизмах проникновения сперматозоида в яйцеклетку. Как вы считаете, в чём биологический смысл такого разнообразия?
Задание 4*. Опытным путём можно разрушить ядро яйцеклетки рентгеновскими лучами или УФО, а затем оплодотворить её двумя сперматозоидами. После слияния их ядер может развиться полноценное потомство. Чем будут различаться результаты таких опытов у птиц и у млекопитающих?
Проверка выполнения.

4. Двойное оплодотворение у цветковых растений – устный ответ, обсуждение

Вопрос 1. В чем преимущество полового размножения перед бесполым?
Половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Половой процесс заключается в слиянии двух клеток – гамет. Формированию гамет предшествует особая форма деления – мейоз, который приводит к уменьшению количества хромосом вдвое.

Вопрос 3. Как устроен сперматозоид?
Сперматозоиды очень малы и подвижны. У млекопитающих сперматозоид состоит из головки (ее длина около 5-10 мкм), шейки и хвостика (их общая длина примерно 60 мкм). В головке расположено ядро, содержащее гаплоидный набор хромосом. Цитоплазмы в головке очень мало. В шейке находится небольшое число митохондрий, вырабатывающих энергию для движения сперматозоида, и центриоль, обеспечивающая колебания жгутика, лежащего вдоль оси хвостика.

Вопрос 4. Из каких стадий состоит мейоз?
Мейоз состоит из 2-х последовательных делений:
I деление называется редукционное или уменьшительное.
II деление называется эквационное или уравнительное, т.е. идет по типу митоза (значит число хромосом в материнской и дочерних клетках остается прежним).
Фазы называются также как и в митозе, а перед началом мейоза клетка также проходит интерфазу.
Профаза I – самая продолжительная фаза и ее условно делят на 5 стадий:
1) Лептонема,
2) Зигонема (зиготена, греч. сливающиеся нити) - стадия парных нитей;
3) Пахинема (пахитена, греч. толстая) – стадия толстых нитей; Идет дальнейшая спирализация хромосом;
4) Диплонема (диплотена)– стадия двойных нитей;
5) Диакинез – стадия обособленных двойных нитей. На этой стадии хромосомы полностью уплотнены и интенсивно окрашиваются.
Хромосомный набор профазы I составляет - 2п4с.
Таким образом, В профазу I происходит:
1. конъюгация гомологичных хромосом;
2. образование бивалентов или тетрад;
3. кроссинговер.
Метафаза I – спирализация хромосом достигает максимума. Биваленты выстраиваются вдоль экватора клетки, образуя метафазную пластинку. Хромосомный набор метафазы I составляет - 2п4с.
Анафаза I –к полюсам клетки расходятся целые хромосомы, а не хроматиды. В дочерние клетки попадает только по одной из пары гомологичных хромосом, т.е. идет их случайное перераспреде-ление. На каждом полюсе, оказывается, по набору хромосом - 1п2с, а в целом хромосомный набор анафазы I составляет - 2п4с.
Телофаза I – по полюсам клетки находится целые хромосомы, состоящие из 2-х хроматид, но количество их стало в 2 раза меньше.
У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются. Вокруг них на каждом полюсе формируется ядерная мембрана. Затем идет цитокинез.
Хромосомный набор образовавшихся после первого деления клеток составляет - п2с. Между I и II делениями нет S-периода и не идет репликация ДНК, т.к. хромосомы уже удвоены и состоят из сестринских хроматид, поэтому интерфазу II называют интеркинезом – т.е. происходит перемещение между двумя делениями.
Профаза II – очень короткая и идет без особых изменений, если в телофазу I не образуется ядерная оболочка, то сразу образуются нити веретена деления.
Метафаза II – хромосомы выстраиваются вдоль экватора. Нити веретена деления крепятся к центромерам хромосом.
Хромосомный набор метафазы II составляет - п2с.
Анафаза II – центромеры делятся и нити веретена деления разводят хроматиды к разным полюсам. Сестринские хроматиды называются дочерними хромосомами(или материнские хроматиды это и будут дочерние хромосомы).
Хромосомный набор анафазы II составляет - 2п2с.
Телофаза II – хромосомы деспирализуются, растягиваются и после этого плохо различимы. Образуются ядерные оболочки, ядрышки. Телофаза II завершается цитокинезом.
Хромосомный набор после телофазы II составляет – nс.

Вопрос 5. Сколько клеток из одной образуется при мейозе? Сколько в них хромосом?
При мейозе из одной материнской клетки образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. У мужских особей все четыре клетки созревают в сперматозоиды. В женской особи из образовавшихся четырех клеток лишь одна становится полноценной яйцеклеткой, а остальные четыре - придаточные клетки. При слиянии гаплоидных яйцеклетки и сперматозоида в оплодотворенной клетке восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Размножение – важнейшее свойство всего живого. Вид, размножающийся только бесполым путем, может процветать достаточно длительное время, если он обитает в относительно постоянных условиях. При возникновении в среде его обитания изменений, которые вызывают гибель отдельных особей, весьма вероятно, что погибнут все особи, потому что они очень сходны генетически.

При половом материнским и отцовским организмами вырабатываются специализированные половые клетки – . Женские неподвижные гаметы называются яйцеклетками, мужские неподвижные – спермиями, а подвижные – сперматозоидами. Эти половые клетки сливаются с образованием зиготы, т.е. происходит оплодотворение. Половые клетки, как правило, имеют половинный набор хромосом (), так что при их слиянии восстанавливается двойной (диплоидный) набор, из зиготы развивается новая особь. При половом размножении потомство образуется при слиянии гаплоидных ядер. Гаплоидные ядра образуются в результате мейотического деления.

Мейоз ведет к уменьшению генетического материала вдвое, благодаря чему количество генетического материала у особей данного вида в ряду поколений остается постоянным. Во время мейоза происходит несколько важных процессов: случайное расхождение хромосом (независимое расчленение), обмен материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер). В результате этих процессов возникают новые комбинации генов. Поскольку ядро зиготы после оплодотворения содержит генетический материал двух родительских особей, это повышает генетическое разнообразие внутри вида. Если суть и биологическое значение полового процесса едины для всех организмов, то его формы очень разнообразны и зависят от уровня развития, среды обитания, образа жизни и некоторых других особенностей.

Половое размножение есть у всех групп растений. Мхи растут дернинами. Мужские и женские растения оказываются рядом. Дождевая вода помогает сперматозоидам попасть на верхушки женских растений, где они сливаются с яйцеклетками, образуется зигота, из которой развивается сидящая на длинной ножке коробочка со спорами. У половые клетки развиваются на заростке, образовавшемся в результате прорастания споры. На нижней стороне заростка женские органы – архегонии, мужские – антеридии. Во влажной среде половые клетки сливаются, зигота дает начало зародышу, из которого вырастает молодой . У цветковых растений самое сложное половое размножение – двойное оплодотворение. Пыльца (мужские половые клетки) попадает на рыльце пестика (женский половой орган) и прорастает. По пыльцевой трубке спермии движутся к . Спермии проникают в зародышевый мешок. Один сливается с яйцеклеткой и дает начало зародышу, второй спермий сливается с центральной клеткой и дает начало эндосперму – запасу питательных веществ.

Половое размножение имеет очень большие преимущества по сравнению с бесполым. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информации из двух разных источников – родителей. Оплодотворение у животных может быть наружным или внутренним. При слиянии образуется зигота с двойным набором хромосом.

В ядре зиготы все хромосомы становятся парными: в каждой паре одна из хромосом отцовская, другая – материнская. Дочерний организм, который разовьется из такой зиготы, в одинаковой мере снабжен наследственной информацией обоих родителей.

Биологический смысл полового размножения состоит в том, что возникающие организмы могут сочетать полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. Половое размножение играет важную роль в эволюции организмов.

При бесполом размножении наследственные особенности в ряду поколений передаются без изменений. Генотип потомков в этом случае может изменяться лишь за счет случайных мутаций. Изменчивость таких организмов обычно незначительна.

Преимущество полового размножения по сравнению с бесполым заключается в том, что в диплоидной зиготе объединяются гаплоидные наборы хромосом разных клонов организмов, а, кроме того, при последующем образовании гамет происходит обмен гомологичными участками хромосом между гомологичными хромосомами исходных гаплоидных наборов ( кроссинговер). Таким образом, особи, возникшие при половом размножении, имеют новые, различающиеся между собой генотипы. При этом достигается перекомбинация наследственных свойств родителей, что увеличивает изменчивость и дает более богатый материал для естественного отбора. Приспособительные возможности и скорость эволюции организмов, размножающихся половым путем, оказывается, таким образом, существенно выше.

Одной из основных способностей всех живых организмов является размножение. Существует два основных варианта образования новых особей. Специалисты выделяют и бесполое.

Способы самовоспроизведения

Каждый живой организм может создавать себе подобных особей. Многие растения и низшие животные используют бесполый способ самовоспроизведения. Для получения потомства достаточно одной родительской особи, которая способна формировать дочерние организмы.

Но этой информации недостаточно для того, чтобы понять, чем половое размножение отличается от бесполого. Эти формы воспроизведения потомства принципиально разные. Так, половое размножение возможно лишь при участии двух родительских особей. Половой способ характеризуется тем, что образуются гаметы. Это специальные репродуктивные клетки с гаплоидным набором хромосом.

Основные отличия

Половой способ считают более прогрессивным по сравнению с бесполым. Он используется подавляющим большинством живых существ для получения потомства. Понять, чем половое размножение отличается от бесполого, можно, если знать следующее.

При первой форме воспроизведения необходимо участие двух родительских особей. В каждой из них вырабатываются специальные половые клетки - гаметы. В процессе размножения они сливаются и образуют зиготу. Именно из нее образуется новый организм.

В процессе гаметы не нужны. Новая особь образуется из соматических клеток. Она является точной копией родительского организма. Этот способ размножения дает возможность быстро получать потомство.

Особенности бесполого размножения

Самовоспроизведение новых организмов из имеет свои преимущества. Зная их, легко объяснить, чем отличается половое размножение от бесполого. Оно дает возможность создавать большое число особей в короткие сроки. При этом полученное потомство ничем не отличается от родительской особи. Дочерние организмы являются точными копиями.

Такой способ размножения выгоден тем организмам, которые обитают в неизменяющихся условиях. Генетическая изменчивость при бесполом размножении может возникнуть лишь в результате генетических мутаций. В процессе такого самовоспроизведения клетки делятся, как правило, путем митоза.

Высшие животные не могут воспроизводить себе подобных бесполым способом. Исключение составляет лишь клонирование их искусственным способом.

Виды бесполого воспроизведения

Существует несколько вариантов создания организмами себе подобных без участия специализированных половых клеток. Выясняя, чем половое размножение отличается от бесполого, не стоит забывать, что последний способ воспроизведения потомства разделяется на несколько видов.

Отдельно выделяют деление, спорообразование, вегетативное размножение, в том числе почкование, и фрагментацию. При каждом из этих методов новая особь формируется из одной или группы соматических клеток. Делением размножаются простейшие: амеба, парамеция. Также этот способ используют определенные бактерии.

Спорообразованием размножаются все группы зеленых растений, грибов, некоторые бактерии и простейшие. Споры образуются в специальных структурах - спорогониях.

Выясняя отличия полового и бесполого размножения, не стоит забывать, что эти способы существенно различаются. Ведь при самовоспроизведении без участия гамет начинают делиться соматические клетки. Например, возможно с помощью черенков, усов, корней, корневищ, клубней, луковиц, клубнелуковиц.

Особенности полового размножения

Для получения потомства данным методом нужны две особи одного вида, которые вырабатывают специальные половые клетки. Появление потомства возможно при их слиянии и образовании зигот. Именно об этом стоит вспомнить, рассказывая, чем отличается половое размножение от бесполого.

Гаметы содержат в себе гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Эти клетки образуются в процессе мейоза. Именно с их помощью передается генетическая информация от обоих родителей дочерним организмам. Процесс слияния гамет называется оплодотворением. В результате гаплоидные ядра объединяются и образуется зигота с Именно на этом основана внутривидовая изменчивость организмов.

Выясняя особенности бесполого и полового размножения, нельзя забывать о том, что гаметы бывают двух видов. Их производят мужские и женские особи. Но в природе существуют такие виды организмов, которые могут вырабатывать одновременно два вида половых клеток. Их называют гермафродитами. Так размножаться могут мелкие ракообразные, улитки, некоторые рыбы.

Возможные исключения

Разобраться, чем половое размножение отличается от бесполого, можно, если знать, что для первого способа характерно формирование специальных гамет, а при втором делиться начинают соматические клетки родительского организма.

Важно, что для бесполого воспроизведения достаточно одной особи, а для полового надо две. Правда, не стоит забывать об исключениях. К ним относят гермафродитизм и партеногенез. Хотя при первой указанной форме размножения часто участвуют гаметы от разных особей, а в организме происходят процессы, мешающие самооплодотворению.

Также одной из разновидностей полового размножения является партеногенез. При этом способе женские половые клетки способны развиваться в новую особь без участия мужских гамет. Производить потомство таким образом могут как некоторые животные, так и растения.

В зависимости от количества хромосом в женских половых клетках, выделяют диплоидный и гаплоидный партеногенез. Этот механизм размножения позволяет регулировать количество потомков и их типы. Например, матка пчел может откладывать яйца, из которых выйдут самки (матки, рабочие особи) либо самцы (трутни). Размножение - половое и бесполое - в классических вариантах не обладает такими возможностями.