Половое и бесполое размножение, основные их виды и формы

Виды генотипов

Проявление гена зависит от генотипической среды. Поэтому, в генотипе по виду взаимодействия они могут быть:

1. Гипостатические (подавляются генами другой аллельной пары):
2. Плейотропные (влияют на проявление нескольких признаков сразу);
3. Эпистатические (подавляют действие неаллельных генов);
4. Сублетальные (вызывают гибель индивидуума до начала репродуктивного периода);
5. Летальные (снижают жизнеспособность эмбриона даже к его гибели);
6. Модификаторы (изменяют проявление других генов);
7. Мутаторы (резко меняют признаки организма).

Существование разных видов генотипов объясняет индивидуальную реакцию человека, например, на лекарственные препараты, объясняет разную степень развития иммунитета.

Оплодотворение

Оплодотворению (см. выше) предшествует осеменение. Осеменение — процесс, обеспечивающий встречу сперматозоидов и яйцеклеток.

Типы осеменения: наружное (характерно для водных обитателей; сперматозоиды и яйцеклетки выделяются в воду, где и происходит их слияние) и внутреннее (происходящее с помощью ко-пулятивных органов; характерно для обитателей суши).

У млекопитающих и человека яйцеклетки приобретают способность к оплодотворению в результате овуляции.

Овуляция — выход зрелых клеток у млекопитающих в полость тела. Периодичность овуляции регулируется нервной системой и гормонами эндокринной системы.

❖ Фазы оплодотворения:
■ проникновение сперматозоида в яйцеклетку (при этом в яйцеклетке формируется оболочка оплодотворения, препятствующая проникновению в яйцеклетку других сперматозоидов);
■ слияние ядер и восстановление диплоидного набора хромосом;
■ активация развития зиготы (формирование веретена деления, побуждающего зиготу к делению).

Нужны ли знания о фенотипах?

На самом деле, знание фенотипологии необходимо каждому человеку. Ведь мы живем в обществе, а значит, постоянно окружены социумом.

Где же особенно важны знания фенотипологии?

Различные кадровые аудиты, в том числе и люди, которые имеют высокую степень допуска к важной, секретной информации.
Продажи, переговоры, общение и покупки.
Криминалистика.
Воспитание.
Социальная и политическая сфера.
Анализ исторических личностей.
Расшифровка поступков людей, который уже умерли.
Разработка сценического образа различных литературных героев.
Подбор грамотного имиджа.
Психологический макияж.

Что это такое

Выделить конкретную особь из массы других можно, рассказав кратко о генотипе и фенотипе.

Генотип – это набор генов, присущий определённому организму. Гены передаются по наследству от родителей и влияют друг на друга, формируя индивидуальный генотип.

Рис. 1. Генотип.

Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков, свойств, черт организма, приобретённых в процессе онтогенеза (индивидуального развития).

Фенотип базируется на генотипе.

Рис. 2. Фенотип.

Примеры внешних признаков фенотипа:

ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой

• 1. Модификационная изменчивость
• 2. Модификационная изменчивость
• 3. Виды мутаций
• 4. Методы генетики человека

• окраска;
• структура волос или шерсти;
• цвет и разрез глаз;
• размер и форма уха;
• форма носа.

Внутренние признаки фенотипа:

• анатомические – строение и расположение внутренних органов и тканей;
• физиологические – строение и работа клеток;
• биохимические – структура белка, воздействие ферментов, состав гормонов.

Между фенотипом и генотипом прослеживается прочная связь. Генотип определяет фенотип. Однако большое влияние на фенотип оказывает окружающая среда. В определённых условиях разные генотипы могут создавать схожие фенотипы, и наоборот, одинаковые генотипы – разные фенотипы под действием разных условий окружающей среды.

Формы размножения

Формы размножения чрезвычайно разнообразны. Одноклеточные организмы делятся путем клеточного деления — митоза, в результате него из одной клетки образуются две точно такие же. У высокоорганизованных животных размножение сопровождается сложной перестройкой работы организма, ритуалами ухаживания, гнездостроения и т. д. При всем разнообразии способы размножения можно разделить на 2 основных типа: бесполое и половое размножение.

В процессе митоза в исходной клетке (1) происходит удвоение количества хромосом, они расходятся к полюсам клетки, ядро делится, появляются две клеточные структуры с общей оболочкой (2); между ними образуется перетяжка (3), и клетка делится надвое (4)

В бесполом размножении участвует только одна особь, а в половом — две особи, при этом каждая из них производит половые клетки — гаметы. Образованию гамет предшествует особое деление клетки с уменьшением числа хромосом — мейоз, в результате каждая гамета содержит половинный набор хромосом. Гаметы сливаются, образуя оплодотворенную половую клетку — диплоидную зиготу, дающую начало новому организму.

Существующие виды

Встречается несколько форм бесполого размножения. В таблице отражены следующие виды и их особенности:

1. Деление. Из единственной родительской клетки в результате деления воспроизводятся множественные дочерние клетки. Их может быть более тысячи. Бинарное деление происходит у прокариотов. Такой вид бесполого размножения — характерная особенность бактерий, хлорелл, амеб.
2. Спорообразование. Существуют особые органы — спорангии, из которых происходит высвобождение спор. Последние имеют надежную оболочку, однако она разрушается при благоприятных для развития факторах. Представители живой природы, размножающиеся спорами, — водоросли, папоротники, грибы и мхи.
3. Почкование. Потомство производится из родительской ткани в результате выпячивания и отделения. Пример — гидра.
4. Фрагментация. Новый живой организм появляется из отдельной части или сегментов родительского тела. Примеры в окружающем мире — кишечнополостные, ленточные черви, водоросли.
5. Вегетативное воспроизводство. В отличие от других способов размножения, потомство производится из вегетативных органов растений естественным или искусственным путем. Это свойство характерно для следующих биологических представителей: бегония, фиалка, герань. Интересно, что вегетативное размножение может происходить очень разнообразно. У некоторых видов это возможно при помощи усов (побегов, стелющихся по земле).

Генотип и фенотип: отличия

Фенотип также относят к основным понятиям генетики. Генотип и фенотип тесно связаны между собой, но при этом имеют отличия.

Генотип связан с генетической информацией, которую узнают через проведение специальных тестов и биологических исследований. Фенотип человека можно увидеть. Он проявляет генетический код и возникает в ходе взаимодействия генотипа с внешней средой (цвет волос, разрез и цвет глаз, форма лица).

Фенотип человека проявляется не только на внешних признаках, но и во внутренних, таких как:

1. Биохимические (состав ферментов и гормонов);
2. Анатомические (строение внутренних органов);
3. Физиологические (функционирование клеток).

Фенотип формируется под воздействием окружающей среды. Это значит, что разные генотипы могут формировать похожие друг на друга фенотипы, и наоборот.

Отличие фенотипа от генотипа состоит еще и в том, что генотип неизменен, а фенотип на протяжении жизни может меняться (например, на протяжении жизни наш цвет волос немного может поменяться). То же самое и с набором генов, он тоже постоянен, а фенотип меняется. Если рассмотреть клетку организма, то любая из них носит один и тот же набор генов, но при этом они не будут похожи по форме и размерам и каждая выполняет свою роль. Это называют фенотипическим проявлением.

Расширенный синтез

Согласно современной синтетической теории эволюции окружающая среда создает для организма проблемы, а гены предоставляют решения для адаптации. Проще говоря: среда предлагает, генетика обеспечивает. Но все больше ученых уверены: подобно тому, как генетика объединилась с теорией естественного отбора в современной синтетической теории, так и проблема взаимодействия генов с внешним миром — в том числе и такие феномены, как эпигенетика и пластичность фенотипа, — должна стать частью новой расширенной теории эволюции.

Не все эксперты согласны с необходимостью обновления эволюционной теории. Аргументы противников заключаются в том, что большинство индивидуальных особенностей являются результатом мутаций, а фенотип все-таки есть результат проявления генотипа — эволюцию направляют гены. С другой стороны, естественный отбор не взаимодействует с генотипом напрямую, так что возникает вопрос: являются ли гены «ведущими» в процессе эволюции или «ведомыми»? Как и в случае спора «что важнее — наследственность или воспитание?», возможные ответы не обязательно исключают друг друга.

3.2. Гаметы и гонады

Основой образования гамет (гаметогенеза) служит мейоз – клеточное деление с уменьшением вдвое числа хромосом, вследствие чего гаметы, в отличие от всех других клеток организма, гаплоидны. Слияние гамет восстанавливает число хромосом в зиготе до диплоидного. Последующее деление зиготы происходит путем митоза. Отметим, что у всех многоклеточных организмов деление всех клеток тела, кроме половых, происходит путем митоза. Следовательно, бесполое размножение клеток посредством деления надвое сохранилось в эволюции как основной механизм роста и развития организма, но не его репродукции.

У многих простейших половое размножение происходит с участием морфологически одинаковых мужских и женских гамет (у фораминифер, например, они представлены очень мелкими клетками, образующимися в гаплоидной родительской клетке в цикле чередования поколений). Такое явление называется изогамией. Она свойственна только одноклеточным.

Однако уже у некоторых простейших, например споровиков, и у всех многоклеточных организмов произошла дифференциация гамет: они стали различаться по форме и функции – возникла гетерогамия, т.е. разделение половых клеток на яйца (женские гаметы) и сперматозоиды (мужские гаметы).

Большинству животных свойственна т.н. оогамия: крупная неподвижная яйцеклетка (яйцо) и мелкий подвижный сперматозоид, за счет активных движений которого происходит его контакт с яйцом, ведущий к оплодотворению.

У губок и некоторых ресничных червей половые клетки рассеяны в теле и выводятся через разрывы стенки тела или через ротовое отверстие, но у многих плоских червей (а в зачаточной форме – и у гидры) появились гонады – специальные железы, продуцирующие гаметы. Мужские гонады – это семенники, женские – яичники. Правда, у таких гермафродитных животных, как брюхоногие моллюски, мужские и женские половые клетки созревают в одной и той же гонаде, но обычно в разное время, так что гонада функционирует то как семенник, то как яичник, и самооплодотворения не происходит. У других гермафродитных животных, например плоских червей или пиявок, одна особь содержит и яичники, и семенники; однако даже в случае одновременного созревания яиц и сперматозоидов животное избегает самооплодотворения и обычно спаривается с другой особью (исключение составляют, например, солитеры (цепни), одиночно живущие в кишечнике). Гермафродитизм наиболее распространен у червей и моллюсков и редко встречается у более высокоорганизованных форм – иглокожих, членистоногих и позвоночных; с другой стороны, он довольно редок и у таких древнейших многоклеточных, как кишечнополостные и в частности медузы.

Уже у некоторых червей и моллюсков в дополнение к гонадам сформировались половые протоки – семяпроводы и яйцеводы. Гонады и половые протоки составляют основные функциональные части внутренних половых органов, и они имеются у всех более высокоорганизованных животных.

Гаметы и оплодотворения

Оплодотворение происходит, когда мужские и женские гаметы сливаются. У животных организмов объединение спермы и яйцеклетки происходит в фаллопиевых трубах женского репродуктивного тракта. Миллионы сперматозоидов высвобождаются во время полового акта, которые попадают из влагалища в фаллопиевы трубы.

Сперма специально приспособлена для оплодотворения яйцеклетки. Головная область имеет колпачковое покрытие, называемое акросом, которое содержит ферменты, помогающие клетке спермы проникать в половую железу (наружное покрытие мембраны яичных клеток). По достижении клеточной мембраны яйцеклетки сперматозоидная головка сливается с яйцеклеткой. Проникновение сквозь zona pellucida (оболочка вокруг мембраны яйцеклетки) вызывает выброс веществ, которые изменяют zona pellucida, и предотвращает оплодотворение яйцеклетки другими сперматозоидами. Этот процесс имеет решающее значение, поскольку оплодотворение несколькими клетками спермы или полиспермия вызывает зиготу с дополнительными хромосомами. Это явление смертельно для зиготы.

После оплодотворения два гаплоидных гамета становятся одной диплоидной клеткой или зиготой. У людей это означает, что зигота будет иметь 23 пары гомологичных хромосом в общей сложности 46 хромосом. Зигота продолжит деление посредством митоза и в конечном итоге созревать в полностью функционирующий организм. Пол будущего ребенка, определяется наследованием половых хромосом. Клетки спермы могут иметь один из двух типов половых хромосом – X или Y. Яйцеклетка имеет только один тип половых хромосом – Х. Если клетка спермы с Y-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет мужского пола (XY). Если клетка спермы с X-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет женского пола (XX).

Мне нравится1Не нравится1

Фенотипология

Фенотипология – это относительно новая наука, которая способна провести экспресс-диагностику характера человека по его внешним признакам.

Смело можно заявить, что фенотип – это внешность генетики. Человек, который освоит фенотипологию, может быстро и легко прочитать на лице человека многие его личностные особенности, характер.

Фенотипология – это «мощное оружие», которое пригодится каждому человеку в деловой отрасли, продажах, воспитании и т.д.

Фенотипология — это наука, которая говорит о взаимосвязи психофизиологических и психофизических характеристик в поведении человека, основываясь на индивидуальных признаках фенотипа личности.

Фенотип – это все признаки биологического индивида в конкретный момент его жизни. Формирование происходит при участии генотипа под влиянием окружающей среды. Таким образом, фенотип является различной реализацией генотипа в каждом конкретном случае.

Автором фенотипологии Марком Лучини были выделены около 140 основных признаков фенотипа. Различные специалисты насчитывают их до 10 в 30 степени. Это свидетельствует о том, что каждый человек является индивидуальной личностью. Теперь можно смело сказать, что соотношение фенотипов может быть различным.

Полным комплексом навыков и знаний по фенотипологии можно овладеть за учебный курс от 30 до 55 академических часов.

Чередование поколений

Среди растений всегда наблюдается чередование поколений, образованных разными способами. Половые и бесполые формы называются гаметофиты и спорофиты, соответственно. У высших растений гаметофиты редуцируются и не могут существовать самостоятельно, без спорофитов. С точки зрения эволюции это нужно для защиты и распространения семян.

У голосеменных и покрытосеменных растений женский гаметофит редуцирован, причем у цветковых это выражено сильнее. Пыльца — мужской гаметофит — доставляет гаметы к яйцеклетке при помощи пыльцевой трубки. Из полученной зиготы вырастает спорофит: дерево, кустарник, трава и т. д.

Взаимодействие генотип-среда в процессе селекции

Выше была рассмотрена роль компонентов генетической изменчивости и соотношения генетической и экологической изменчивости в выраженности одного единственного признака. Однако как между отдельными признаками и факторами окружающей среды, так и между генотипом как единым целым (особенно в отношении урожая) и факторами окружающей среды может произойти взаимодействие (VGE), что следует учитывать в ходе процесса селекции.

Создание новых сортов растений — обычно процесс длительный, и селекционный материал подвергается действию факторов окружающей среды на протяжении большого числа лет. На создание и передачу в производство нового сорта однолетних растений в среднем уходит около 10 лет, для многолетних растений — значительно больше.

Начиная с F2, проводят отбор фенотипов, у которых, как ожидается, произойдет рекомбинация генов с проявлением положительных агрономических признаков. Вследствие сильного ежегодного варьирования условий среды один год может быть благоприятным для испытаний на засухоустойчивость, второй — для оценки на устойчивость к низким температурам, третий — для испытаний на устойчивость к болезням и т.д. После 5-6 лет отбора можно ожидать, что материал, выдержавший все эти испытания, обнаружит широкую приспособляемость и она предохранит его от возникновения отрицательного взаимодействия генотип — сезон года. У такого материала трудно, но можно ожидать положительного использования им большинства благоприятных факторов среды, причем совсем не обязательно его урожайность должна быть на самом высоком уровне. Кроме того, вполне возможно, что повторные испытания будут проходить в поколениях расщепления, когда значительная часть материала еще гетерозиготна. Позже, в процессе формирования линий, их отбор проводят даже при отсутствии низких температур, засухи или болезней; лишь при широком использовании этих линий в производстве они обнаруживают ранее неустановленные недостатки.

Поэтому, чтобы не зависеть от нерегулярности лимитирующих факторов окружающей среды, в процессе отбора принято создавать искусственные условия (используя теплицы, фитотроны, лаборатории) и материал в поколениях расщепления, а также первоначально отобранные растения и линии испытывать на устойчивость к низким температурам (в условиях Югославии до -15°С), на засухоустойчивость, устойчивость к болезням и т.д. Для более полной проверки влияния климата и патогенных организмов значительное число селекционных учреждений выращивает материал в расщепляющихся поколениях и проводит отбор по крайней мере в двух различных географических районах, что в немалой степени может заменить сезоны года. Все эти испытания снижают возможность возникновения риска от неблагоприятного взаимодействия генотип — окружающая среда.

О взаимодействии генотип — среда будет более подробно рассказано в главе о приспособляемости и стабильности сортов.

Размножение спорами

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры — это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окружённые многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную делящуюся клетку.
Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры во многих случаях образуются путём митоза митоспоры, причём иногда особенно у грибов в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабжённые жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка «успокаивается», теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает.

Бесполое размножение у микроорганизмов (виды)

Бесполое размножение очень распространено у одноклеточных организмов. В прокариотических линиях, например, в бактериях, наиболее заметными являются деление на две части, почкование, фрагментация и множественное деление. С другой стороны, в одноклеточных эукариотических организмах существует бинарное деление и споруляция.

Бинарное деление у бактерий

Бинарное деление — это процесс деления генетического материала с последующим справедливым делением внутренней части клетки для получения двух организмов, идентичных родительскому и идентичных друг другу..

Бинарное деление начинается, когда бактерия находится в среде, где достаточно питательных веществ и среда способствует размножению. Затем клетка испытывает событие небольшого удлинения.

Впоследствии начинается тиражирование генетического материала. У бактерий ДНК организована в круговую хромосому и не ограничена мембраной, как заметное и отличительное ядро ​​эукариот..

В период деления генетического материала он распространяется на противоположные стороны клетки при делении. В этот момент начинается синтез полисахаридов, которые образуют бактериальную стенку, затем происходит образование перегородки в середине, и клетка окончательно разделяется полностью.

В некоторых случаях бактерии могут начать делиться и дублировать свой генетический материал. Однако клетки никогда не распадаются. Примерами этого являются группы кокосовых орехов, такие как диплококки.

Бинарное деление у эукариот

У одноклеточных эукариот, таких как Trypanosoma например, происходит похожий тип размножения: клетка дает начало двум дочерним клеткам одинакового размера.

При наличии настоящего ядра клетки этот процесс становится более сложным и сложным. Для разделения ядра должен происходить процесс митоза, за которым следует цитокинез, который включает в себя деление цитоплазмы..

Множественное деление

Хотя бинарное деление является наиболее распространенной репродуктивной модальностью, некоторые виды, такие как BdellovibrioAble способны испытывать множественные деления. Результатом этого процесса является множественные дочерние клетки, а не две, как указано в бинарном делении.

почкование

Это процесс, подобный тому, что упоминался для животных, но экстраполированный на одну клетку. Бактериальная почка начинается с маленькой почки, которая отличается от родительской клетки. Указанный выпуклость подвергается процессу роста, пока он постепенно не отделяется от бактерии, которая его породила..

Выделение приводит к неравномерному распределению материала, содержащегося в ячейке.

фрагментация

Обычно бактерии нитевидного типа (например, Nicardia sp.) могут быть воспроизведены этим способом. Клетки филамента отделяются и начинают расти как новые клетки.

спорообразование

Споруляция — это производство структур, называемых спорами. Это чрезвычайно устойчивые структуры, состоящие из клетки.

Этот процесс связан с условиями окружающей среды, которые окружают организм, обычно, когда они становятся неблагоприятными из-за недостатка питательных веществ или экстремального климата, споруляция запускается.

Среда и эволюция

В 1896 году американский физиолог Джеймс Болдуин предположил, что способность индивида усваивать новые формы поведения приводит к появлению фенотипов, чувствительных к условиям среды. Это явление получило название «эффект Болдуина». В 1942-м британский биолог Конрад Хэл Уоддингтон высказал следующее предположение: чувствительность может быть снижена с помощью «канализации», защиты некоторого признака от воздействия среды во время развития организма. Он отметил также и противоположный эффект, позволяющий факторам среды воздействовать на наследуемые характеристики, на эпигенетику.

Джеймс Болдуин

Конрад Хэл Уоддингтон

Как фенотипическая пластичность развивается в процессе эволюции? Одна из теорий предполагает приспособляемость генотипа, который меняется со временем в зависимости от условий окружающей среды, усиливая или ослабляя ее воздействие на фенотип. Новый фенотип возникает в результате мутаций или под воздействием внешних условий. Когда его «замечает» естественный отбор, он проходит «проверку боем»: если фенотип способствует индивидуальной приспособленности, эти гены распространяются в популяции.

Фенотипы человека

Фенотипы человека — это характеристики, присущие личности в данный момент времени. Другими словами, это совокупность свойств организма.

Фенотипические признаки

Фенотипические признаки человека — это рост, вес, цвет волос, оттенок глаз, тон кожи, а также группа крови. Большинство людей имеют сразу несколько фенотипов: в основном два, но иногда три или четыре

Отдельное внимание стоит уделить генетическим болезням. Зачастую у них есть особенные фенотипические признаки и проявления

Свойства организма также делятся на количественные и качественные. Первые выражают количество, могут изменяться и подсчитываться. Примером количественного признака является масса. Она изменяется в течение жизни, но может подсчитываться.

Качественные же признаки являются словесными характеристиками. Это, например, цвет волос, окрас шерсти или оттенок семян. В общем, это те качества, которые можно описать определениями.

Количественные признаки в отличие от качественных зависят от нескольких генов. При этом они сильнее подвержены влиянию окружающей среды.

Альтернативные признаки — это две взаимоисключающие характеристики организма. Например, женский и мужской пол.

При какой форме изменчивости изменяется лишь фенотип

Модификационная или ненаследственная изменчивость — трансформация свойств организма под влиянием окружающей среды. По-другому, это можно назвать адаптацией. В данном случае изменениям подвергается лишь фенотип, набор генов остается неизменным.

При этом модификационная изменчивость не может передаваться из поколения в поколение. Существует необратимая и обратимая ненаследственная изменчивость. Пример первой — образование шрама на месте царапины. Пример второй — загар.