Реакция преципитации
В реакции преципитации (РП) в результате взаимодействия антител с высокодисперсными растворимыми антигенами (белки, полисахариды) образуются комплексы с участием комплемента — преципитаты. Это чувствительный тест, используемый для выявления и характеристики разнообразных антигенов и антител. Простейшим примером качественной РП является образование непрозрачной полосы преципитации в пробирке на границе наслоения антигена на иммунную сыворотку — реакция кольцепреципитации. Широко применяют различные разновидности РП в полужидких гелях агара или агарозы (метод двойной иммунодиффузии, метод радиальной иммунодиффузии, иммуноэлектрофорез).
Схема форм размножения организмов:Формы размножения организмов
| Бесполое | Бесполое | Половое | Половое |
| Одноклеточные | Многоклеточные | Одноклеточные | Многоклеточные |
| Деление (Саркодовые, Жгутиковые, Инфузории) |
Вегетативное (Губки,Растения) |
Коньюгация (Бактерии, водоросли, Инфузории) |
Гермафродитизм (Плоские черви) |
| Эндогонии (Токсоплазма) |
Почкование (Кишечнополост- ные,Кольчатые, Оболочники |
Копуляция: А)изогамия (одноклеточные водоросли, Жгутиковые) Б)анизогамия (Хламидомонада) В) овогамия (Вольвокс и Многоклеточные) |
С оплодотворением: А) наружное (Рыбы, Земноводные) Б) внутреннее (Пресмыкающиеся, Птицы и Млекопитающие) |
| Шизогонии (Малярийный плазмодий) |
Фрагментация (Плоские черви, Морские звезды |
Без оплодотворения (партеногенез): А) естественный: факультативный (тля,дафнии,пчелы) и облигантный (Кавказская скальная ящерица, порода индейки) Б) искусственный (напр.,тутовый шелкопряд). |
|
| Почкование, (Бактерии и, дрожжи) |
Спорообразование (Папоротнико- образные, грибы) |
||
| Спорообразо — вание |
Бесполое размножение у одноклеточных
1. Деление – характерно для одноклеточных (амебы, жгутиковые, инфузории), сначала происходит митотическое деление ядра, а затем в цитоплазме возникает перетяжка. При этом дочерние клетки получают равное количество информации. Органоиды распределяются равномерно. Делению предшествует репликация ДНК и удвоение количества органелл.2. Эндогония – внутреннее почкование. Внутри материнской клетки, т.е. внутри оболочки образуются две дочерние клетки. Так размножается токсоплазма.3. Шизогонии или множественное деление. Многократно делится ядро без цитокинеза, а затем и вся цитоплазма разделяется на частички, обособляющиеся вокруг ядер. Из одной клетки образуется много дочерних. Эта форма характерна для класса «Споровики», например, малярийный плазмодий из одной клетки может сразу образовывать 24 дочерние. Такая высокая плодовитость компенсирует большие потери из-за трудностей передачи паразита от одного хозяина к другому, а именно, от человека к малярийному комару и наоборот.4. Почкование – на материнской клетке образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро или нуклеоид. Почка растет до материнских размеров и отделяется от нее. Например, бактерии, дрожжевые грибы. У дрожжевых грибов – дочерние особи не отделяются от материнской, возникают колонии.5. Спорообразование – встречается у представителей класса «Споровики». Спора – одна из стадий жизненного цикла Споровиков, служащая для размножения. Спора — это клетка, покрытая оболочкой, которая защищает от неблагоприятных условий внешней среды.Споры бактерий служат не для размножения, а для того, чтобы выжить при неблагоприятных условиях, поскольку каждая бактерия образует только одну спору. Бактериальные споры относятся к числу наиболее устойчивых к кипячению и дезинфицирующим веществам.
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.
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
Способы размножения растений
В природе существует три варианта — все могут применяться дачными растениями
Здесь важно запомнить период, когда у сорта начинается образование семян или спор. Получив материалы, необходимо произвести посадку строго в определенные месяцы, которые благоприятны для развития следующего поколения у данного вида растения
С искусственным размножением немного проще — способов намного больше, одни масштабно используются крупными селекционерами, другие отлично подходят для дачников, отличаясь простотой применения.
Вегетативное размножение
Такое размножение относится к бесполому, но часто его выделяют самостоятельным вариантом ввиду масштабности. Данный тип заключается в использовании части растения — корневища, отпрысков и других. К примеру, виноград или пихта размножаются отводками, поэтому связаны с материнским растением до определенного периода роста, для ежевики характерно размножение усиками, для лиственных и хвойных деревьев — корневыми отпрысками и так далее. Способы подобного рода благоприятно применять в переходящие, мягкие сезоны — осеннее/весеннее время.
Бесполое размножение
Такой вариант получения нового поколения подходит для того, чтобы результатом оказалось растение, одинаковое по особенностям с материнским. Такое может произойти благодаря следующим нюансам — исходное растение не опыляется, значит для образования семян или спор используется генетический материал исключительно одной, взятой единицы. Получить желаемое с помощью этого способа будет сложно, но возможно. Один из подтипов — вегетативное размножение — легко поддается контролю, значит подходит для дачных или домашних опытов.
Половое размножение
Всем известный, не требующий строгого контроля, сложных условий, стандартно использующийся длительное время способ. В результате оплодотворения одного растения другим (к примеру, с применением пыльцы) конечным счетом образуются семена. Это образование уникально тем,
что будущее растение защищено оболочкой, которая имеет необходимые питательные вещества для его лучшего сохранения и развития.
Типы размножения
Выделяют 2 основных типа размножения — бесполое и половое.
Бесполый тип размножения является самым древним и до сих пор широко распространен в природе. В нем участвует одна родительская особь, а новая особь развивается из неполовых, т. е. соматических клеток. В результате бесполого размножения можно получить потомство, генетически идентичное родителю (клон).
Единственным источником изменчивости являются случайные наследственные изменения, которые могут возникнуть в процессе индивидуального развития. Бесполый тип размножения широко распространен среди растений, простейших и некоторых многоклеточных.
Среди характеристик бесполого размножения можно выделить следующие:
- дочерние организмы определяются генотипом, который идентичен генотипу родительской особи;
- большая численность потомства;
- создание трудностей для эволюции за счет предоставления материала, оказывающего влияние на стабилизирующий естественный отбор.
Бесполый тип размножения не содействует образованию организмов, имеющих новые признаки, тем самым ограничивая способность адаптации видов к новым условиям среды. Способом решения этой проблемы стал переход к половому размножению.
Половое размножение возникло позже, чем бесполое. Переход к данному типу размножения играет очень важную роль для эволюции, т. к. он способствует созданию огромного разнообразия живых организмов, в том числе и таких, которые умеют адаптироваться к различным условиям и распространяются в новой среде обитания, а также производят потомство, передавая ему свой генетический материал.
По сравнению с половым, бесполое размножение при изменении внешних условий далеко не всегда может обеспечить выживание организмов.
Основное отличие полового размножения от бесполого заключается в том, что в нем участвуют два родителя, признаки которых комбинируются у потомства.
Часто оба типа размножения дополняют друг друга, а у некоторых живых существ (например, червей, насекомых, ракообразных) регулярная смена полового и бесполого поколений является важной составляющей жизни. Это обеспечивает им адаптацию к изменяющимся условиям среды и позволяет максимально увеличить количество рождающихся особей
Способы бесполого размножения
Бесполый — древнейший и универсальный путь увеличения числа особей, происходящий с минимальными затратами энергии.
Деление
Процесс характерен в основном для одноклеточных.
Различают три формы воспроизведения простейших существ:
- Бинарное деление — молекулы ДНК и хромосомы удваиваются. Генетический материал распределяется равномерно между двумя клетками. Характерно для бактериальных клеток, например, кишечной палочки.
- Деление клетки надвое — происходит в результате митоза. Клетки, достигнув размеров материнской, опять делятся. Например, инфузория-туфелька, амеба, эвглена зеленая.
- Множественное деление — благодаря нескольким последовательным дроблениям ядра родительская клетка становится многоядерной. Затем происходит соответствующее число клеточных делений. Такая репродукция потомства свойственна, например, паразитирующему в крови человека малярийному плазмодию.
Споры
Увеличение числа потомков с помощью спорообразования свойственно большинству грибов, водорослей, мхов, папоротников, хвощей, плаунов. Споры образуются в спорангиях. Созревая, они высыпаются на землю и прорастают, давая начало новому растению. Служат для размножения и распространения.
Споры бывают двух видов:
- со жгутиками (зооспоры) — перемещаются во влажной среде,
- без жгутиков — разносятся ветром, водой, животными, покрыты защитной оболочкой, под которой сохраняются на протяжении нескольких десятков лет до наступления благоприятных условий прорастания.
Вегетативное размножение
Смысл данного вида воспроизводства сводится к отделению многоклеточной части от материнской особи.
Высшие растения могут размножаться вегетативными органами, их частями или видоизменениями:
- корнем — корневыми черешками или отростками (слива, малина, облепиха),
- листком — целым или его частью (фиалка),
- надземными побегами: усиками (клубника), черешками (смородина), отводками (крыжовник),
- подземными побегами: клубнями (картофель), корневищами (пырей), луковицами (тюльпан).
Почкование
Некоторые одноклеточные (дрожжи, инфузории) делятся следующим образом: от большей (материнской) клетки отпочковывается меньшая (дочерняя).
Кишечнополостные (полипы, некоторые кольчатые черви) появляются за счет почек, которые, отделяясь, начинают самостоятельно развиваться. Если же «почки» навсегда остаются взаимосвязанными с матерью, то создаются колонии. Примером служат губки, коралловые полипы.
Фрагментация
Суть метода: особь разделяется на несколько фрагментов, дающих начало новым организмам. В основе процесса лежит регенерация.
Например, многощетинковый червь додекацерия полностью распадается на отдельные сегменты, каждый из которых регенерирует переднюю и хвостовую часть тела. Восстановленные фрагменты отделяются от матери, превращаясь в самостоятельные дочерние особи. В этой фазе развития материнская особь погибает из-за дефицита питательных веществ.
Кольчатые черви и морские звезды также могут образовывать новые особи при отделении фрагментов от тела. Одним из видов фрагментации является поперечное деление. Например, у плоских и многощетинковых червей.
Как происходит размножение
Деление клетки является основой размножения и индивидуального развития особей. Этот процесс важен для жизни всех организмов. Новые клетки заменяют старые, что позволяет поддерживать структуру и нормальное функционирование особей. Деление эукариотических клеток реализуется тремя способами:
- амитоз в виде прямого деления;
- митоз, как непрямое деление;
- мейоз в форме редукционного деления.
Определение
Амитоз является относительно редким и малоизученным методом деления клетки, характерен для клеток, которые стареют и патологически изменены.
В процессе амитоза происходит деление интерфазного ядра путем перетяжки. При этом наследственный материал не распределяется равномерно. Обычно деление ядра осуществляется путем образования двухъядерных клеток. Последующее распределение цитоплазмы не предусмотрено. После амитоза клетка утрачивает способность к нормальному митотическому циклу. В связи с этим, амитоз характерен для клеток и тканей, которые обречены на гибель. К примеру, процесс можно наблюдать в клетках зародышевых оболочек млекопитающих и опухолей.
Определение
Митоз является универсальным способом деления эукариотических клеток.
Митоз протекает в клетках в течение примерно одного часа. Процесс отличается непрерывностью. Фазы митоза:
- профаза;
- метафаза;
- анафаза;
- телофаза.
Определение
Клеточный цикл представляет собой последовательность процессов, которые происходят между формированием рассматриваемой клетки и ее делением на дочерние клетки.
Клеточный цикл включает три основные стадии:
- интерфаза, в виде интенсивного синтеза и роста, сопровождается репликацией ДНК;
- митоз, в процессе которого делится ядро (кариокинез) при отделении хроматид друг о друга и их перераспределении в форме хромосом между дочерними клетками;
- цитокинез, при котором цитоплазма делится между двумя дочерними клетками.
Клеточный цикл отличается по продолжительности, на что влияет тип клетки и внешние факторы, включая температуру, питательные вещества и кислород. Деление бактериальных клеток протекает каждые 20 минут, клеток кишечного эпителия — каждые 8-10 минут.
Митоз обладает определенным биологическим значением. Результатом процесса является образование клеток, имеющих наследственную информацию, которая по качественным и количественным характеристикам аналогична информации материнской клетки. Равномерность распределения наследственного материала достигается, благодаря следующим процессам:
- репликация ДНК;
- удвоение хромосом в процессе интерфазы митотического цикла;
- спирализация и равномерное распределение хроматид между новыми клетками.
С помощью митоза обеспечивается стабильность кариотипа, характерная для ряда поколений клеток. Митоз представляет собой специальный клеточный механизм, который составляет процессы роста и развития особи, необходим для регенерации и бесполого размножения. Схематично митоз представлен на рисунке.
Определение
Мейоз является специфическим методом деления клеток, в результате которого количество хромосом, содержащихся в них, уменьшается в два раза.
Мейоз представляет собой центральное звено гаметогенеза у животных организмов и спорогенеза — у растительных организмов. Мейоз включает два последовательных процесса деления, протекающих после однократной редупликации ДНК. Деление реализуется за счет накопленных на этапе интерфазы I веществ и энергии. В процессе практически не наблюдается интерфаза II. Клетки делятся достаточно быстро. Деления мейоза состоят из четырех стадий:
- профаза;
- метафаза;
- анафаза;
- телофаза.
Благодаря мейозу, с точки зрения биологии, образуются клетки, для которых характерен редуцированный набор хромосом, стабилизируется кариотип для нескольких поколений особей, размножение которых происходит половым способом. Мейоз представляет собой основу комбинативной изменчивости. Таким образом, обеспечивается генетическое разнообразие гамет за счет кроссинговера, расхождений и комбинаторики родительских хромосом. Они могут менять структуру из-за неравного кроссинговера, сбоев в расхождении всех или конкретных хромосом на этапе анафазы I и II мейотических делений. В результате образуются аномальные гаметы. Процесс может стать причиной гибели организма или развития у потомства определенных хромосомных синдромов. Стадии мейоза представлены на схеме.
Бесполое размножение у многоклеточных организмов
1. Вегетативное – основано на способности организмов восстанавливать (регенерировать) недостающие части. У растений наблюдается разнообразие этой формы размножения: оно происходит путем образованием новых почек на стеблях, корнях, листьях, из которых вырастают новые растения. Они могут существовать самостоятельно, без связи с материнским организмом. Например, у многоклеточных водорослей, грибов, лишайников размножение осуществляется обрывками нитей, гиф, обломками слоевищ. Покрытосеменные могут размножаться: частями стебля (кактусы, элодея), листом (фиалка, бегония, лилия), корнями (малина, крыжовник, одуванчик), видоизмененными побегами: клубнями (картофель), луковицами (лук, чеснок, тюльпан, нарцисс), корневищами (пырей, хвощ, иван-чай), усами (земляника) и т.д. У животных в силу высокой специализации клеток организма вегетативное размножение встречается реже. Ресничные и кольчатые черви делятся перетяжками на несколько частей, в каждой из них восстанавливаются недостающие органы и, таким образом возникает сразу несколько особей. У кишечнополостных – полипы начинают быстро расти, формируются поперечные перетяжки, в результате которых образуются дочерние особи, и такой способ называется стробиляция. В этот момент полип напоминает стопку тарелок. Образовавшиеся особи – медузы отрываются и начинают самостоятельную жизнь. У некоторых видов млекопитающих (броненосец) и насекомых (осы-наездники) встречается вегетативное размножение зародышей, когда на ранних стадиях эмбрионального развития делящийся зародышевый диск дает начало нескольким особям (от 4 до 8). Подобное можно наблюдать у человека, когда разделяются бластомеры из которых будут развиваться монозиготные близнецы, (такое увеличение количества особей, называется полиэмбриония.)2. Почкование характерно для кишечнополостных (гидра). В почку (выпячивание) входят клетки экто- и энтодермы. Почка увеличивается, на ней формируются щупальцы и эта почка отделяется от материнской особи.3. Размножение фрагментами — (фрагментация) происходит при разделении особи на две или большее число частей, каждая из которых растет и образует новую особь. С фрагментацией связана регенерация, т.е. способность восстанавливать целостный организм. Фрагментация описана для плоских червей, немертин и морских звезд.4. Спорообразование встречается у грибов, водорослей, мхов, плаунов, хвощей и папоротников. Споры образуются путем мейоза в обычных вегетативных клетках материнского организма или специальных органах – спорангиях и представляют собой микроскопические одноклеточные образования. При любой форме бесполого размножения – частями тела или спорами – наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия: все особи являются точной копией материнского организма. Совокупность особей, произошедших от одного предка путем бесполого размножения называют — клонами (греч. clon – ветвь, отпрыск).
