Половое размножение растений — особенности процесса и функции органов

Размножение споровых растений

Споровые растения — растения, для которых характерно споровое размножение.

Споровые растительные организмы бывают:

1. Низшие: водоросли;
2. Высшие: мхи, плауны, хвощи, папоротники.

Размножение водорослей.

1. Вегетативное: водоросли размножаются таким способом, когда их части случайно отделяются от материнского организма из-за сильных течений или воздействия животных;
2. Споровое: споры водорослей бывают подвижные с жгутиками (зооспоры) и неподвижные; внутри материнской клетки формируется множество спор, которые далее выходят наружу в водную среду;
3. Половое: половая репродукция активизируется лишь при наступлении неблагоприятных условий для приспособления к изменяющимся внешним условиям; гаметы из гаметофита сближаются в водной среде и формируют зиготу, из которой формируется новое растение.

Размножение водорослей

Размножение мхов. У мхов выражено чередование поколений. Доминирующим является поколение гаметофит. У кукушкина льна во влажную погоду сперматозоиды из мужского мха перемещаются к яйцеклетке на женском мхе. Бывшая зигота становится спорофитом — коробочкой на ножке. Там формируются споры, которые затем выбрасываются на землю. Из них вырастают мужские и женские мхи — гаметофиты.

Жизненный цикл мха

Размножение плаунов. В жизненном цикле плаунов уже заметно доминирование спорофита над гаметофитом. На зелёном организме — спорофите — образуются спорангии с множеством спор внутри. Споры формируют гаметофит растений, который у плаунов называется заростком. Там формируются мужские и женские половые части, которые производят гаметы. Они сливаются во влажную погоду, образуя спорофит.

Жизненный цикл плаунов

Размножение хвощей. Далее во всех растениях спорофит будет доминирующим поколением. Репродукция хвощей повторяет размножение плаунов. На спорофите образуются споры, из которых вырастает заросток — гаметофит — с женскими и мужскими гаметами.

Жизненный цикл хвощей

Размножение папоротников. Доминирующим поколением папоротников также является спорофит. Спорофит — растение с листьями, на нижней стороне которых образуются бурые бугорки — спорангии. Споры формируют гаметофит — заросток. На нём формируются мужские и женские клетки. При оплодотворении они создают зиготу, из которой развивается спорофит.

Жизненный цикл папоротников

Таким образом, репродукция низших и высших споровых растений отличается. Для низших споровых растительных организмов характерен выбор между бесполым или половым размножением. Редко встречается и тот, и другой вид репродукции. Для высших споровых растений характерна смена поколений с преобладанием гаметофита (мхи) или с преобладанием спорофита (плауны, хвощи, папоротники).

§ 30. Понятие полового размножения и полового процесса

Понятие полового размножения и полового процесса

Как вы уже знаете из § 29—1, половое размножение протекает с участием половых клеток (гамет). Оно обеспечивает наследственное разнообразие потомства и повышает его приспособленность к условиям среды обитания.

Половой процесс — биологическое явление, приводящее к обмену наследственным материалом между особями одного вида или к его объединению, что создает условия для возникновения разнообразия наследственной информации.

Половой процесс представляет собой начало полового размножения, происходящего с участием гамет. Но эти два явления нельзя отождествлять, так как половой процесс не всегда приводит к увеличению числа особей. Иногда половой процесс отождествляют с оплодотворением, т. е. слиянием женской и мужской гамет. Этого тоже делать нельзя, поскольку половой процесс может протекать и без участия гамет (водоросли, инфузории). 

Формами полового процесса являются конъюгация и копуляция.

Конъюгация—особая форма полового процесса, при которой происходит контакт одноклеточных организмов или соматических клеток многоклеточных организмов с образованием цитоплазматических мостиков для перехода ядер или всего содержимого клеток. Конъюгация у одноклеточных организмов (инфузории) несколько отличается от таковой у многоклеточных водорослей (спирогира). У инфузорий (например, инфузории туфельки) во время коньюгации две особи вступают в контакт с помощью цитоплазматического мостика, через который обмениваются подвижными малыми ядрами. Большие ядра у них погибают и в половом процессе не участвуют. При этом не происходит увеличения числа особей, но обеспечивается перекомбинация наследственного материала.

При конъюгации у многоклеточных водорослей (спирогира) отдельные гаплоидные клетки параллельно лежащих нитевидных талломов попарно образуют навстречу друг другу выросты, которые соединяются и формируют цитоплазматический мостик. Через этот мостик содержимое одной из клеток перетекает в другую и соединяется с ее содержимым. При этом происходит направленный перенос наследственной информации из одной вегетативной клетки в другую, которая превращается в диплоидную клетку. Последняя делится на две дочерние клетки, дающие начало двум новым гаплоидным особям. При этом количество особей будет увеличиваться, так как в конъюгации могут участвовать многие клетки многоклеточных нитей водоросли.

Копуляция (гаметогамия) — форма полового процесса, при которой у многоклеточных и одноклеточных организмов две различающиеся по полу клетки (гаметы) сливаются и образуют зиготу, содержащую одно ядро с новым набором наследственного материала. Из зиготы развивается новый организм.

*Различают следующие основные формы гаметогамии:

• изогамия — гаметы не отличаются друг от друга по размерам, подвижны, имеют жгутики, однако физиологически они разделяются на «мужскую» и «женскую». Изогамия встречается у некоторых протистов и многих водорослей;
• анизогамия (гетерогамия) — гаметы отличаются друг от друга морфологически (одна крупнее другой) и физиологически, но оба типа гамет подвижны и имеют жгутики. Такой тип полового процесса характерен для некоторых водорослей;
• оогамия (овогамия) — в данном случае гаметы сильно отличаются друг от друга и разделяются на женские — яйцеклетки и мужские — сперматозоиды. Яйцеклетки крупные и неподвижные, а сперматозоиды мелкие и подвижные. У семенных растений мужские гаметы неподвижны и называются спермиями. Они доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки. Оогамия характерна для животных, растений и многих грибов.

Копуляция как форма полового процесса эволюционировала в следующем направлении:

изогамия → анизогамия → оогамия.

Контрацепция

Размножение — обязательное свойство всех живых организмов. У большинства животных размножение носит сезонный характер и новое поколение появляется в тот момент, когда его легче прокормить. Человек же готов к размножению постоянно: с момента полового созревания и до старости. Для того чтобы держать процесс размножения под контролем, люди прибегают к контрацепции. Контрацепция — это предотвращение беременности. Она предполагает половые сношения без зачатия ребёнка.

Вопрос о контрацепции очень личный, и многие люди по религиозным или каким-либо иным мотивам отвергают применение контрацептивных средств. Однако контрацепция появилась очень давно.

Анализы на ПГ: все, что нужно знать каждой женщине

Поскольку ранее рассмотренные биологически активные вещества настолько важны для полноценной жизнедеятельности всего организма, возникает абсолютно логичный вопрос: как проверить гормоны у женщин? По одним лишь тревожным симптомам определить отклонение невозможно, поэтому в данном случае без анализа не обойтись.

Определить показатели некоторых гормональных элементов можно в моче, но все же, самым информативным исследованием считается проба крови. Когда нужно ее делать?

Показания к анализу крови на ЖПГ

Анализ на гормоны у женщин обязательно проводится при планировании беременности и после ее наступления. Период менопаузы тоже можно включить в список показаний к выполнению биохимического исследования. Но это лишь физиологические факторы.

Есть целый ряд ситуаций, когда кровь на женские гормоны сдавать нужно, грубо говоря, внепланово. Тест назначается при выявлении у пациентки нескольких из нижеперечисленных симптомов:

• нарушения МЦ;
• повышенного оволосения по мужскому типу;
• снижения тембра голоса;
• неспособности к зачатию ребенка;
• появления мажущих кровянистых выделений;
• межменструальных кровотечений невыясненного генеза;
• ломкости и слоения ногтей;
• сечения волос;
• перепадов настроения;
• быстрой утомляемости, сонливости;
• чувства разбитости;
• апатичности или депрессивного состояния;
• нарушения зрения;
• ухудшения состояния кожи и пр.

Этот список можно продолжать еще долго, но основная суть ясна. Если подобные симптомы проявились, необходимо обратиться к врачу и сдать назначенный им анализ на женские половые гормоны.

Как подготовиться, и когда сдавать биоматериал на пробу?

Прежде чем сдавать биоматериал на анализ крови на женские гормоны, необходимо пройти подготовительный этап. Начинать его желательно за 48 – 72 часа до теста. Ничего сверхъестественного от женщины не требуется, ей нужно всего лишь исключить из рациона всю вредную пищу и спиртные напитки, снизить интенсивность физических нагрузок и избегать стрессов.

Важно отказаться от интимных отношений накануне исследования. Также нужно проследить за тем, чтобы последний прием пищи осуществлялся не позже, чем за 6 – 8 ч. до пробы крови

до пробы крови.

Теперь рассмотрим другой вопрос – на какой день МЦ сдавать женские гормоны. Обычно подобные исследования проводят на 5 – 7 день цикла, но для прогестерона действуют немного другие правила. Как уже отмечалось ранее, тест на него выполняется во второй половине МЦ.

Когда сдавать анализ на эстрогены у женщин? И время сдачи, и правила подготовки к такому исследованию полностью идентичны ранее описанным.

Забор крови на анализ

Как сдавать биоматериал на женские гормоны? В день исследования рекомендуется прийти в клинику примерно на полчаса раньше до назначенного времени, чтобы отдохнуть. Забор биоматериала должен осуществляться только при условии нахождения пациентки в состоянии абсолютного физического покоя.

Как берут анализ на гормоны у женщин? Забор биоматериала проводится с 8 до 11 часов утра натощак. Кровь берется из вены на руке. Для пробы достаточно 5 – 10 мл биологической жидкости.

Готовятся результаты биохимии от 1 до 5 рабочих дней – все зависит от клиники. Данные теста выдаются пациентке на руки, и с ними он идет на повторную консультацию к своему доктору.

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа расположена в брюшной полости и
является не только железой внутренней секреции, но и органом пищеварительной
системы. Но ее гормонам отводится особенно большая роль в регуляции белкового,
жирового и особенно углеводного обмена. К их числу принадлежат:

• Глюкагон – пептидный гормон, отвечающий за
  повышение уровня сахара в крови за счет поступления глюкозы в кровь в
  результате расщепления гликогена. Он также стимулирует выработку инсулина,
  способствует повышению артериального давления, частоты и силы сердечных
  сокращений. В высоких дозах он провоцирует расслабление кишечника. Но наиболее
  важен гормон для обеспечения возможности мобилизации организма в стрессовых
  ситуациях за счет обеспечения клеток источником энергии – глюкозой.
• Инсулин – отвечает за снижение уровня глюкозы в
  крови, что делает его одним из наиболее важных гормонов в регуляции обмена
  углеводов, а также белков и липидов. При дефиците инсулина или нарушениях
  чувствительности клеток к нему развивается сахарный диабет.

Внешнее и внутреннее оплодотворение

У животных возможно наружное или внутреннее оплодотворение. В первом случае мужские и женские гаметы попадают из организма во внешнюю среду. Например, самка выметывает, откладывает яйцеклетки (икру). Самец выделяет сперму. Слияние половых клеток происходит вне тела — в окружающей среде.

Рис. 6 Икра лягушки

Внешнее оплодотворение — характерная особенность примитивно устроенных водных животных. К ним относятся двустворчатые моллюски, большинство видов рыб, многие земноводные (Рис. 6).

Внутреннее оплодотворение отличается от внешнего тем, секрет половых желез самца попадает в половые органы самки, где происходит слияние гамет. Оплодотворенная яйцеклетка зачастую выводится наружу. Внутреннее оплодотворение — характерная черта наземных животных. Этот тип слияния половых клеток встречается у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. Такой способ характерен для некоторых водных насекомых.

Оплодотворенное яйцо развивается во внешней среде, как у насекомых, птиц, пресмыкающихся, В этом случае образуется защитная оболочка —  скорлупа. Самка откладывает яйца в безопасное место: складывает в гнездо, замаскированное в ветках, прикрепляет к растениям, в незаметных местах, зарывает в землю, песок.

Наружно-внутренний — промежуточный тип. Самка способна захватывать половые продукты, выделенные самцом и оставленные во внешней среде на каком-либо субстрате. Так происходит у ряда членистоногих, у хвостатых земноводных.

В протекании оплодотворения у растений и животных можно найти общие черты. Они доказывают единство живой природы. Каждый тип оплодотворения имеет преимущества и недостатки. При выделении половых клеток в окружающую среду, часто происходит их гибель. Этот тип оплодотворения — единственно возможный у животных, ведущих прикрепленный образ жизни.

Внутреннее оплодотворение обеспечивает сохранение большего числа гамет, их потери существенно уменьшаются. Животным необходимо тратить энергию на поиск полового партнера. Кроме того, появляется потомство, мало приспособленное к самостоятельной жизни. Требуется уход родителей.

Живые организмы начинают свою жизнь с одной клетки или части материнского организма. Размножение может быть бесполым или половым, в зависимости от вида участвующих клеток.

Биологическая роль оплодотворения заключается в восстановлении диплоидного набора хромосом при слиянии гаплоидных половых клеток, сочетании в новом организме наследственной информации и признаков двух родителей.

Смотри также:

• Разнообразие организмов: одноклеточные и многоклеточные; автотрофы, гетеротрофы, аэробы, анаэробы
• Онтогенез и присущие ему закономерности. 
• Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов. Причины нарушения развития организмов

Антиандрогены

Вне зависимости от фактора, который поспособствовал патологическому повышению показателя андрогенов крови, особенно у женщин, при выявлении серьезных его превышений врач назначает медикаментозные препараты антиандрогенного ряда.

Антиандрогены не только угнетают продуцирование гормонов, но также способны минимализировать оказываемое ими влияние на внутренние органы.

Механизм действия антиандрогенов заключается в том, что препарат разбивает молекулу биологически активного вещества на составляющие, которые после выводятся из организма естественным образом.

Антиандрогенные препараты, которые применяют сейчас для выравнивания гормонального фона, подразделяются на две группы, в зависимости от их химической составляющей – стероидные и нестероидные.

Каждая из групп воздействует на рецепторы таких органов:

1. Яичников.
2. Яичек.
3. Кору надпочечников.
4. Периферические ткани, реагирующие на андрогены.

Что касается стероидных антиандрогенных препаратов, то они воздействуют и на гипофиз, таким образом снижая общий андрогенный синтез в организме.

Воздействие, которое группа антиандрогеных препаратов оказывает на организм, следующее:

1. Затормаживание опухолевых процессов предстательной железы.
2. Снижение потенции и сексуального желания.
3. Понижение уровня работоспособности семенников.
4. Снижается скорость и интенсивность роста волосяного покрова лица и тела.
5. Происходит снижение функции яичников.
6. Ликвидируется чрезмерная активность сальных желез.
7. Выпадение волос на голове, спровоцированное повышенными концентрациями андрогенов, прекращается.

Медикаментозные препараты антиандрогенного спектра применяются мужчинами при следующих патологических процессах:

1. Опухолевые процессы предстательной железы злокачественного характера.
2. Гирсутизм – чрезмерно активный рост волос на теле.
3. Алопеция – облысение.
4. Акне и себорея.

У женщин антиандрогенные препараты показали собственную действенность при следующих нарушениях:

• миома матки;
• бесплодие;
• эндометриоз.

Антиандрогенные препараты иногда назначаются при чрезмерной активности сальных желез, которая становится причиной сильной угревой сыпи.

Но подобные препараты имеет право назначать исключительно врач, так как при неверных дозировках либо из-за индивидуальных особенностей организма, они могут стать причиной еще больших нарушений гормонального фона пациента.

С особой осторожностью их назначают мужчинам, так как нередки случаи полного дисбаланса гормонального фона у мужчин вследствие их применения

Бесполое размножение

Выделяют два ключевых вида размножения: половое и бесполое. Выделены они по типу деления клетки: митоз – бесполое и мейоз – половое.

Разберем детальнее бесполое размножение организмов.Оно считается самым древнейшим.

Бесполое размножение считается способом воспроизведения аналогичных существ с участием исключительно одного родительского индивида, создания гамет не осуществляется.

Можно выделить ряд видов бесполого размножения.

Дадим характеристику и выявим сущность всякой формы бесполого размножения.

Размножение делением типично существам, состоящих из одной клетки. В данном процессе совершается митотическое разделение ядра, а в последующем в цитоплазме зарождается перетяжка. Дочерние особи, образовавшиеся вследствие размножения делением клетки, приобретают равную долю наследственного материала. Затем индивиды растут и переключаются на дальнейшее дробление.

Размножение спорами попадается у ряда растений и паразитических простейших. В данном случае возникают споры, которые считаются специализированными клетками, включающими незначительный объем цитоплазмы, ядро и минимальный резерв питательных веществ. При этом пути бесполого размножения из споры создается новый организм.

У водорослей и грибов споры возникают путем митотического деления. Познакомимся с примером спорообразования у хламидомонады.

Для высших споровых растений – мхи, папоротники – характерно образование спор путем мейоза в особых органах – спорангиях.

Более подробно на размножении споровых растений мы останавливались в 6 классе. Вспомнить изученную информацию можно обратившись к уроку 5: Способы размножения растений.

У животных данная форма бесполого размножения присуща для споровиков. Подробнее о размножении этого типа одноклеточных организмов смотрите в 7 классе урок 2: Простейшие.

Вегетативное размножение – это способ бесполого размножения, при котором новый организм образуется из части материнского. Вегетативное размножение базируется на возможности организмов воссоздавать не хватающие части. Данный процесс массово встречается в природе, особенно у цветковых растений.

Можно выделить несколько способов вегетативного размножения:

Размножение частями вегетативных органов характерно для покрытосеменных растений. Органами вегетативного размножения считаются листья, стебель, корень.

Помимо этого у растений есть видоизмененные побеги – клубень, луковица, корневище, усы. Все эти части вегетативных органов используются для получения нового организма.

Одним из видов вегетативного размножения считается фрагментация.

При этом исходная особь делится на несколько частей, и затем каждая часть дополняется до целого организма. Встречается такой способ у плоских и кольчатых червей.

Одним из способов размножения считается почкование. В данном случае новая особь образуется в виде выроста – почки – на теле материнского организма, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный, совершенно идентичный организм.Почкованием размножаются представители кишечнополостных – гидры, а также грибов – дрожжи.

При любой форме бесполого размножения наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия. Однако,значение бесполого размножения велико. Вследствие данного типа размножения происходит быстрое увеличение численности, что позволяет многим видам существовать на планете.

Новые особи абсолютно идентичны родительским, что широко применяется человеком при вегетативном размножении культурных растений.

Есть и отрицательные стороны такого способа размножения. Вид, размножающийся только бесполым способом, может процветать довольно долго, но, в конечном счете, он обречен на вымирание. Поэтому многие особи в природе приспосабливаются к разным типам размножения.

Гонады и производство гамет

В гонадах осуществляется производство мужских и женских гамет (половые клетки). Производство сперматозоидов известно как сперматогенез. Этот процесс происходит непрерывно внутри мужских яичек. Мужская зародышевая клетка или сперматоцит подвергается двухэтапному процессу деления, называемому мейозом. Мейоз продуцирует половые гаплоидные клетки с половиной хромосом относительно родительской клетки. Гаплоидные мужские и женские половые клетки объединяются во время оплодотворения, чтобы стать одной диплоидной клеткой, называемой зиготой. Сотни миллионов сперматозоидов должны быть выпущены для того, чтобы произошло оплодотворение.

Оогенез (развитие яйцеклеток) происходит в женских яичниках. После завершения первого этапа мейоза (мейоз I), ооцит (яйцеклетка) называется вторичным ооцитом. Гаплоидный вторичный ооцит сможет завершит вторую стадию мейоза (мейоз II), только после слияния с клеткой спермы и начала оплодотворения. После начала оплодотворения вторичный ооцит завершает мейоз II и становится яйцеклеткой. Когда оплодотворение завершено, объединенная сперма и яйцеклетка образуют зиготу. Зигота – клетка, которая находится на самой ранней стадии эмбрионального развития. Женщина может продолжать производство яйцеклеток до наступления менопаузы. В период менопаузы наблюдается снижение секреции гормонов, стимулирующих овуляцию. Это естественный процесс, который происходит по мере старения женщины, обычно после 50 лет.

Гонады и гормональная регуляция

Половые гормоны могут регулироваться другими гормонами, железами и органами, а также механизмом отрицательной обратной связи. Гормоны, которые регулируют высвобождение других гормонов, называются тропными гормонами. Гонадотропины представляют собой тропные гормоны, регулирующие выделение половых гормонов гонадами. Большинство тропных гормонов и гонадотропинов ЛГ и ФСГ, секретируется передним гипофизом. Секрецию гонадотропина регулирует гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), который вырабатывается гипоталамусом. ГнРГ, высвобожденный из гипоталамуса, стимулирует гипофиз для производства гонадотропинов ЛГ и ФСГ, которые, в свою очередь, стимулируют гонады производить и секретировать половые гормоны.

Регулирование производства и секреции половых гормонов также является примером цикла отрицательной обратной связи. При регулировании отрицательной обратной связи начальный стимул снижается вызванным ответом. Ответ устраняет первоначальный стимул, и путь останавливается. Высвобождение ГнРГ стимулирует гипофиз к секреции ЛГ и ФСГ. ЛГ и ФСГ стимулируют гонады производить  тестостерон или эстроген и прогестерон. Поскольку эти половые гормоны циркулируют в крови, их возрастающая концентрация обнаруживается гипоталамусом и гипофизом. Половые гормоны помогают ингибировать высвобождение ГнРГ, ЛГ и ФСГ , что приводит к снижению производства и секреции половых гормонов.

Заместительная гормональная терапия: стоит ли бояться?

Заместительная гормональная терапия или ЗМТ – основной способ
восстановления нормального гормонального фона при недостаточном синтезе
организмом собственных. Как правило, она назначается пожизненно и позволяет
избежать не только серьезных, но иногда и необратимых изменений в организме.

Тем не менее в обществе сформировалось понятие, что гормоны
– это нечто плохое, что обязательно вызывает набор веса и другие нежелательные
последствия. В действительности при правильном подборе дозировки ожидать
подобных явлений не стоит, поскольку поступающий в организм извне гормон
заменяет собственные, встраиваясь в цепь биохимических превращений и никоим
образом не оказывая отрицательного влияния на деятельность организма. Напротив,
он заменяет собой недостающий в организме собственный гормон, чем обеспечивает
правильное протекание контролируемых им процессов.

Действительно ЗМТ обычно назначается пожизненно, но это
обусловлено не ее особенностями, а невозможностью устранить средствами
современной медицины причину дефицита синтеза собственного гормона в организме.
В частности, такая потребность существует при:

• сахарном диабете 1 типа, а иногда и 2 типа,
  когда в организме существует резкий дефицит гормона поджелудочной железы
  (инсулина);
• гипотиреозе при недостатке тиреоидных гормонов;
• климактерическом синдроме;
• удалении матки и придатков в любом возрасте;
• бесплодии и т. д.

В ряде случаев гормональная терапия назначается временно.
Это показано при наличии возможности восстановить правильную работу
гормонпродуцирующего органа, например, за счет удаления опухоли, устранения воспалительного
процесса и т. д.