Одноклеточные растения способны к размножению

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 15.09.2024

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Особенности организации одноклеточных эукариот

В 1866 году выдающийся немецкий биолог Эрнст Геккель (1834 - 1919) в отличие от многоклеточных животных и растений выделил так называемое третье царство — Протисты (от греч. protistos — самый первый). К этому царству он отнес все одноклеточные организмы, имеющие ядро. Часть современных ученых употребляет этот термин как название дотканевого уровня организации (то есть ткани, образованные специализированными клетками и продуктами их секреции, отсутствуют) преимущественно одноклеточных эукариотических организмов - растений, животных и грибов.

Раздел биологии, изучающий одноклеточные организмы, называется протистологией .

Иногда принадлежность одноклеточного организма к определенному царству, в отличие от многоклеточного, возможно установить лишь после тщательных исследований. Например, особую группу паразитических эукариот - микроспоридии - долгое время считали одноклеточными животными. Хозяин (разнообразные животные, изредка - человек) заражается спорами этого паразита. На оболочке спор обнаружили хитин, характерный для клеточных стенок грибов; поэтому часть современных ученых относит микроспоридий к царству Грибы.

Эвглен одни ученые считают животными, другие - водорослями. Среди этих водных эукариот известны как способные к фотосинтезу, так и гетеротрофные, в частности паразитические, виды.

Так называемых слизевиков - паразитов растений, цитоплазма которых окружена лишь плазматической мембраной, - одни ученые считают животными, другие - грибами.

Особенности организации клеток одноклеточных эукариот . Мы уже упоминали, что клетки эукариот имеют ядро (обычно одно, однако иногда количество ядер достигает сотен и тысяч), хотя некоторые (ситовидные трубки высших растений, эритроциты большинства млекопитающих и т. п.) теряют ядро во время дозревания. Цитоплазма клеток эукариот содержит разнообразные органеллы, большинство которых окружено двумя мембранами (митохондрии, пластиды) или одной мембраной (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, вакуоли, лизосомы). Клетки эукариот делятся с помощью митоза или мейоза.

Поверхностный аппарат клеток различных групп протист отличается по строению. У водорослей и грибов надмембранный аппарат клетки - плотная клеточная стенка, которая препятствует образованию цитоплазматических выростов - псевдоподий . У водорослей она состоит преимущественно из полисахаридов (целлюлозы и пектина). В состав клеточной стенки грибов также входит и содержащий азот полисахарид - хитин. У одноклеточных животных клетка поверх мембраны покрыта тонким пластичным слоем - гликокаликсом и поэтому способна образовывать псевдоподии (например, у амеб). У других видов клетка имеет постоянную форму благодаря наличию плотного подмембранного слоя цитоплазмы (инфузории, эвглены и др.), который у некоторых приобретает особую прочность, образуя своеобразный панцирь.

Ложноножки, или псевдоподии (греч. pseudos — ложь и podos — нога) — временные цитоплазматические выросты у одноклеточных организмов (корненожек, некоторых жгутиконосцев, споровиков, слизевиков), а также у некоторых клеток многоклеточных животных (лейкоцитов, макрофагов, яиц губок, кишечнополостных, некоторых ресничных червей). Служат для амебоидного движения и захвата пищи. В псевдоподиях много микротрубочек.

У многих одноклеточных животных, например фораминифер , клетка находится в защитной раковине. У них основу раковины составляют органические вещества, секретируемые клеткой; раковины часто пропитаны минеральными соединениями или покрыты прилипшими песчинками, иглами губок или другим посторонним материалом.

Фораминиферы — это простейшие класса саркодовых. Известны с кембрия. Размеры обычно 0,1 — 1 мм, редко до 20 см.

Имеют наружный скелет в виде раковин, у большинства известковых, иногда хитиноидных или состоящих из склеенных песчинок и других посторонних частиц. Раковины могут быть однокамерные и многокамерные, располагаются в один или два ряда, по спирали, иногда ветвятся. Через микроскопические отверстия раковин выдаются очень тонкие псевдоподии, которые у фораминифер называются ризоподиями и образуют вокруг раковины сложную сеть.

Современных фораминифер около 1000 видов (ископаемых около 30 тысяч видов). Все фораминиферы — морские простейшие. Раковины фораминифер образуют океанический ил и значительную часть осадочных пород.

Планктонная фораминифера рода Глобигерина

Почти у всех одноклеточных животных под плазматической мембраной имеется слой сократительных волокон, лучше всего развитый у амебоидных форм. Эти волокна позволяют клетке изменять форму, в частности захватывать твердые питательные частицы и передвигаться. У инфузорий-сувоек есть особый сократительный стебелек, с помощью которого клетка прикрепляется к различным поверхностям (водные растения и проч.).

Ядерные аппараты одноклеточных и многоклеточных эукариот могут отличаться между собой. Так, у инфузорий и фораминифер есть ядра двух типов: вегетативные — отвечают за регуляцию биосинтеза белков в клетке и других процессов обмена веществ, генеративные - хранят наследственную информацию и обеспечивают ее передачу дочерним клеткам при размножении.

У фотосинтезирующих видов одноклеточных в разных комбинациях присутствуют пигменты: хлорофиллы а, b и с, каротины, ксантофилл и др. Ксантофиллы придают разнообразные окраски хлоропластам: красную (красные водоросли), бурую, коричневую (диатомовые водоросли) и т. п.

Колониальные одноклеточные эукариоты , хотя и состоят из многих клеток одного или нескольких типов, но каждая из них в основном функционирует несогласованно с другими. Количество клеток колонии может со временем меняться или остается постоянным (например, у вольвокса ). Колонии способны образовывать некоторые инфузории, радиолярии, дрожжи. Связь между отдельными клетками в пределах колоний осуществляется с помощью цитоплазматических мостиков (вольвокс) или общей слизистой оболочки.

Среди вегетативных клеток колонии вольвокса есть клетки больших размеров, обеспечивающие бесполое размножение: за счет их деления образуются дочерние колонии, которые впоследствии оставляют материнскую и выходят наружу.

Среди одноклеточных известны колониальные виды, состоящие из многих клеток одного или нескольких типов; такая дифференциация связана с обеспечением размножения или расселения.

Размножение - присущее всему живому свойство воспроизведения себе подобных. Размножение обеспечивает преемственность и непрерывность жизни.

Выделяют две основные формы размножения: бесполое и половое.

Бесполое размножение

Бесполое размножение осуществляется только одной родительской особью без участия половых клеток. Появление дочернего организма происходит из соматических клеток.

Важно заметить, что обычно потомству передаются только мутации, которые происходят в половых клетках (гаплоидных - n). Однако в случае бесполого размножения потомству передаются мутации в соматических клетках (диплоидных - 2n).

Делением материнской клетки на дочерние размножаются все бактерии и простейшие (амеба, эвглена зеленая, инфузории, водоросли).

Обратите внимание, что у ядерных организмов (эукариот) деление клетки подразумевает митоз, а у доядерных (прокариот) - простое бинарное деление (такая разница связана с отсутствием у прокариот ядра).

Часто бесполое размножение помогает быстро увеличить численность вида, оно активируется при благоприятных условиях среды. Осенью, при наступлении неблагоприятных условий становится активно половое размножение.

Споруляция подразумевает размножение с помощью специализированных клеток - спор. Эта форма размножения распространена у растений (водорослей, мхов, папоротников, хвощей и плаунов), грибов и некоторых простейших (споровики - малярийный плазмодий).

У одноклеточной зеленой водоросли - хламидомонады, споры имеют жгутики, вследствие чего называются зооспорами. У растений процесс образования спор происходит в обособленных мешковидных образованиях - спорангиях. Споры покрыты защитной оболочкой, служат для размножения и расселения растений и грибов.

Помимо этого, споры грибов и простейших помогают им пережить влияние неблагоприятных факторов внешней среды, например пересыхание водоема. При наступлении благоприятных условий грибы и простейшие освобождаются от спор и продолжают рост и развитие.

Вариантов вегетативного размножения у растений - масса, им посвящена отдельная статья. Растения размножают с помощью клубнелуковиц, клубней, корнеплодов, корневищ, усов, отводок, черенков, луковиц, делением кустов. Прививка - также является вариантом вегетативного размножения.

В случае вегетативного размножения дочерний организм представляет собой генетическую копию материнского организма, а также имеет шанс унаследовать мутации в соматических клетках.

У некоторых животных дочерние организмы могут появляться из группы клеток - прямо на теле родительской особи. В этом случае небольшой участок тела отделяется от родительского организма и развивается самостоятельно.

Почкованием размножаются многие кишечнополостные, например - пресноводный полип - гидра.

Некоторые живые существа в ходе эволюции развили поразительную способность к регенерации (лат. re - вновь и genus - поколение) - замещению утраченной части организма.

У молочной планарии способность к регенерации развита настолько, что, если разделить ее на несколько частей, то из каждой части восстановится полноценный организм.

Является искусственным методом размножения, которым занимается отдельное направление биологии - биотехнология. Клоном называют дочернюю особь, идентичную в генетическом отношении родительской особи.

На настоящий момент бурно развивается направление выращивания искусственных органов, которые могут заменить "естественные" органы, утратившие вследствие болезней свои физиологические и анатомические свойства.

Половое размножение

Осуществляется с помощью особых половых клеток (гамет). Имеет огромное эволюционное значение, так как в результате него образуются особи с новыми комбинациями генов, новыми признаками. Такие особи являются материалом для естественного отбора.

В результате бесполого размножения появляются генетические копии материнских организмов, которые содержат точно такой же набор генов в ДНК. В этом случае при изменении условий среды, если погибает одна особь, рискуют погибнуть все "генетические копии", так как они не обладают разнообразием, имеют одинаковый генотип, а значит одинаково не приспособлены.

Половое размножение в схожих условиях выигрывает значительно, так как создает генетическое разнообразие.

В ходе гаметогенеза у мужских и женских особей образуются половые клетки (гаметы): сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). При оплодотворении происходит их слияние, образуется зигота (2n). Далее следует эмбриональный период развития, который переходит в постэмбриональный.

У ряда организмов существуют свои особые варианты полового процесса. Таким является процесс конъюгации у инфузорий. Конъюгация (лат. conjugatio - соединение) сопровождается обменом ядер между клетками партнеров при их непосредственном контакте.

Важно заметить, что это пример полового процесса без размножения, так как увеличения числа особей не происходит. Однако две разошедшиеся клетки после конъюгации содержат новые комбинации генов, что в дальнейшем приведет к развитию новых признаков и появлению новых свойств у их потомства.

Партеногенез (греч. παρθένος — дева, девица, девушка + γένεσις — возникновение) - одна из форм полового размножения, так называемое "девственное размножение".

При партеногенезе дочерний организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Несмотря на то, что в этом процессе не участвует мужская половая клетка, партеногенез относят к половому размножению, так как дочерний организм развивается из половой клетки - яйцеклетки.

Партеногенез выполняет важную функцию регуляции соотношения полов у пчел: из неоплодотворенной яйцеклетки развиваются самцы, из оплодотворенной - самки. Партеногенез встречается также у муравьев, термитов, тлей.

Говоря о половом размножении нельзя не упомянуть интересное явление в природе - гермафродитизм. Это явление заключается в наличии у особи как мужских, так и женских половых органов (назван по имени мифического обоеполого существа - Гермафродита). Аналогичное явление у растений называется однодомностью: и мужские, и женские цветки в таком случае расположены на одном растении.

Очевидно, что особи гермафродиты вырабатывают два типа половых клеток: и сперматозоиды (мужские гаметы), и яйцеклетки (женские гаметы). Гермафродитизм чаще встречается у низших, более примитивных животных. Гермафродитами являются многие черви, моллюски, кишечнополостные.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Некоторые одноклеточные водоросли размножаются только бесполым способом. Одна из таких водорослей хлорелла.

Но большинству водорослей характерно бесполое и половое размножение. Половое размножение может происходить разными способами. Примером могут служить процессы размножения одноклеточной водоросли хламидомонады.

Когда условия благоприятные, у хламидомонады происходит бесполое размножение . Она теряет жгутики и делится, образуя \(2\), \(4\) или \(8\) зооспор. Потом зооспоры выходят из материнской клетки и начинают жить самостоятельно.

Половым путём хламидомонада начинает размножаться, когда наступает неблагоприятный период. Она теряет жгутики и образует внутри себя много гамет (половых клеток). Гаметы сливаются попарно, их ядра объединяются. Образовавшаяся зигота одевается прочной оболочкой и в таком виде сохраняется до лучших времён. Когда наступают благоприятные условия, зигота дважды делится и образует четыре молодые хламидомонады.

Рассмотрим размножение улотрикса. В тёплое время при благоприятных условиях происходит бесполое размножение . Клетки слоевища делятся и образуют по \(2\) или \(4\) зооспоры со жгутиками. Зооспоры развиваются в новые нити улотрикса.

Когда становится холодно, отдельные клетки улотрикса формируют гаметы — мелкие клетки, передвигающиеся с помощью жгутиков. Гаметы попадают в воду. Там они соединяются попарно и образуют зиготу. Обычно происходит слияние гамет от разных нитей улотрикса. Зигота покрывается толстой оболочкой и долгое время может оставаться в состоянии покоя. Через некоторое время зигота делится и образуются \(4\) споры. Из этих спор развиваются новые многоклеточные талломы улотрикса.

Давайте разберем особенности строения и жизнедеятельности одноклеточных и многоклеточных организмов по царствам, заодно и перечислим важнейших представителей каждого.

1. Одноклеточные и многоклеточные организмы — бактерии

Бесполое:

просто напополам (бинарное) или
почкованием;
спорообразование (для переживания неблагоприятных условий)

Половое

Брожение — анаэробный (бесктслородный) процесс диссимиляции
Дыхание — бактерии вместо кислорода используют кислородсодержащие органические и минеральные вещества (хемосинтез)
Фотосинтез бескислородный — зеленые и пурпурные бактерии используют бактериохлорофилл;
Фотосинтез кислородный — цианобактерии используют хлорофилл.

паразитические (патогенные)
симбиотические
индиффирентые

Одноклеточные бактерии (наиболее часто встречающиеся): (могут объединяться, образовывать агрегат) :

кокки — шарообразная (сферическая форма);
извитая форма — спириллы и вибрионы — несколько клеток объединяются, вытянувшись в цепочку;
форма грозди — стафилококки;
палочковидные — кишечные бактерии;

Многоклеточные бактерии: это в основном, цианобактерии и актиномицеты.

Ответ: 2) бактерии — симбиоты обоготят почву азотом, как следствие, повысится урожайность.

2. Одноклеточные и многоклеточные организмы — растения

Растения — это практически всегда организмы — автотрофы (продуценты), очень редко встречаются растения — гетеротрофы).

Бесполое:

вегетативное;
бесполое (образование зооспор);

Половое

Есть как у одноклеточных, так и у многоклеточных растений.

паразитические
симбиотические
индиффирентые

Одноклеточные растения: одноклеточные водоросли, растительные протисты,
Многоклеточные растения: многоклеточные водоросли (ламинария, саргассум), споровые и семенные растения.

У многоклеточных растений (кроме водорослей) клетки объединяются в ткани и в органы. В соответствии с функциями тканей, клетки имеют определенную специфику (см. ткани растений).

На пересечении двух царств — растительного и животного стоит Эвглена зеленая — организм, способный и к автотрофному, и к гееротрофному питанию.

3. Одноклеточные и многоклеточные организмы — животные

Животные — это гетеротрофные организмы. Это консументы самых различных порядков.

Бесполое:

Половое

Одноклеточные животные: класс корненожки (амеба),

класс жгутиковые (лямблия, эвглена),

класс инфузории (инфузория-туфелька),

класс споровики (малярийный плазмодий).

Многоклеточные животные: клетки объединены в ткани, ткани — в органы и даже системы органов.

Ответ: 1) эпителиальная ткань

4. Одноклеточные и многоклеточные организмы — грибы

Грибы — это организмы —деструкторы, это гетеротрофы.

Бесполое:

образование спор;
вегетативное (отпочковывание)

Половое

Ответ на вопрос в самом начале лекции — 1) мицелий низших грибов — многоядерные клетки-нити

Читайте также: