Beschreiben Sie den biologischen Vorteil der sexuellen Fortpflanzung in einem Organismus. Wie unterscheidet sich die sexuelle Fortpflanzung von der asexuellen Fortpflanzung?

Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung werden die Erbmerkmale über mehrere Generationen hinweg unverändert weitergegeben. Der Genotyp der Nachkommen kann sich in diesem Fall nur durch zufällige Mutationen ändern. Die Variabilität solcher Organismen ist normalerweise unbedeutend.

Der Vorteil der sexuellen Fortpflanzung gegenüber der asexuellen Fortpflanzung besteht darin, dass in einer diploiden Zygote haploide Chromosomensätze verschiedener Organismenklone kombiniert werden und darüber hinaus bei der anschließenden Gametenbildung homologe Chromosomenabschnitte zwischen homologen Chromosomen der Zygote ausgetauscht werden ursprüngliche haploide Mengen (Crossing Over). Somit haben Individuen, die durch sexuelle Fortpflanzung entstehen, neue Genotypen, die sich voneinander unterscheiden. In diesem Fall wird eine Rekombination der erblichen Eigenschaften der Eltern erreicht, was die Variabilität erhöht und reichhaltigeres Material für die natürliche Selektion liefert. Die Anpassungsfähigkeit und Evolutionsgeschwindigkeit von Organismen, die sich sexuell vermehren, ist dadurch deutlich höher.

Thema: „REPRODUKTION UND ENTWICKLUNG VON ORGANISMEN.“
Methoden der Fortpflanzung von Organismen“

Seminar 2 Stunden

Städtische Bildungseinrichtung, Gymnasium Nr. 10 von Murmansk
Lehrer: Podmyatnikova L.S. , Biologielehrer, Gewinner des Wettbewerbs für die besten Lehrer der Russischen Föderation (NPPO)

11. Klasse

Ziele:

Die Schüler müssen die Konzepte „asexuelle Fortpflanzung, sexuelle Fortpflanzung, vegetative Fortpflanzung, Sporulation, Fragmentierung, Knospung, Gameten, Hermaphrodismus, Konjugation, Parthenogenese, Eierstöcke, Hoden, Eizelle, Sperma, Gametogenese, Oogenese, Spermatogenese, Leitkörperchen, Fortpflanzungszone, Wachstumszone, Reifezone, Befruchtung, Zygote, Doppelbefruchtung, Mikrosporen, Megasporen, Pollenkörner, Embryosack“, kennen die Essenz der Prozesse der Gametogenese, Befruchtung, Vor- und Nachteile asexueller und sexueller Fortpflanzungsmethoden.

Die Studierenden sollen in der Lage sein, Unterrichtsmaterialien selbstständig zu bearbeiten, biologische Prozesse zu vergleichen, eine begründete Antwort zu geben, Schlussfolgerungen zu ziehen und Wissen in einer nicht standardmäßigen Situation anzuwenden.

Tragen Sie zur Bildung einer wissenschaftlichen Weltanschauung und Kommunikationsfähigkeit bei den Studierenden bei.
Reproduktion ist Reproduktion
ihresgleichen durch ihre eigenen unähnlichen.

Fortschritt der Lektion.

I. AKTUALISIERUNG DES WISSENS, EINFÜHRUNG IN DAS THEMA.
In der letzten Lektion haben wir uns ausführlich mit den verschiedenen Methoden der Zellteilung befasst, die der Fortpflanzung und Entwicklung nicht nur einzelliger, sondern auch mehrzelliger Organismen zugrunde liegen.
-Was ist der Hauptunterschied zwischen Mitose und Meiose?
- Welche biologische Bedeutung hat die Mitose? Meiose?
Die Fähigkeit zur Fortpflanzung ist eine der wichtigsten Eigenschaften von Lebewesen. Bei der Fortpflanzung wird genetisches Material von den Eltern auf die Nachkommen übertragen. Die Bedeutung der Fortpflanzung für die gesamte Art besteht in der kontinuierlichen Wiederauffüllung der Zahl der aus verschiedenen Gründen sterbenden Individuen einer bestimmten Art. Darüber hinaus ermöglicht die Fortpflanzung unter günstigen Bedingungen eine Erhöhung der Individuenzahl.
Der Fortpflanzungsprozess ist einer der vielfältigsten in der Natur. In einigen Fällen erfolgt die Fortpflanzung kontinuierlich während des gesamten Lebens des Organismus, in anderen nur einmal. Manchmal beginnt die Fortpflanzung, nachdem das Individuum aufgehört hat zu wachsen, und manchmal ist dies auch während des Wachstumsprozesses möglich. Fortpflanzungsmethoden können in zwei Gruppen unterteilt werden: asexuelle und sexuelle (Folie 3). . Obwohl die sexuelle Fortpflanzung zu Recht als fortschrittlichere Methode gilt, haben viele Organismen in ihrem Lebenszyklus die Fähigkeit zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung behalten (Folie 4).
- Warum hat die sexuelle Fortpflanzung die asexuelle Fortpflanzung nicht vollständig ersetzt?

II. NEUES MATERIAL LERNEN
Machen wir uns mit den Merkmalen und Formen der asexuellen Fortpflanzung vertraut
1. Asexuelle Fortpflanzung von Organismen – mündliche Antwort, Diskussion
Daher ist die ungeschlechtliche Fortpflanzung in der Natur weit verbreitet. Charakteristisch sind folgende Merkmale (Folie 5). :

• nur ein Individuum nimmt an der Fortpflanzung teil;
• ohne Beteiligung von Keimzellen durchgeführt;
• Die Fortpflanzung basiert auf Mitose und Meiose (Sporenbildung in Pflanzen);
• Die Nachkommen sind identisch und exakte genetische Kopien der Mutter.

Formen der asexuellen Fortpflanzung sind vielfältig (Folie 6).

A). Bei der binären Spaltung handelt es sich um eine Teilung, bei der zwei gleiche Tochterzellen (Amöben) entstehen – (Folie 7).

B) Mehrfachspaltung oder Schizogonie. Die Mutterzelle zerfällt in eine Vielzahl mehr oder weniger identischer Tochterzellen (Malariaplasmodium).

B) Sporulation. Fortpflanzung durch Sporen – spezialisierte Zellen von Pilzen und Pflanzen. Besitzen die Sporen ein Flagellum und sind sie beweglich, spricht man von Zoosporen (Chlamydomonas) (Folie 8).

D) Knospenbildung. Am Mutterindividuum bildet sich ein Auswuchs – eine Knospe, aus der sich ein neues Individuum (Hefe, Hydra) entwickelt (Folie 9).

D) Fragmentierung ist die Teilung eines Individuums in zwei oder mehr Teile, die sich jeweils zu einem neuen Individuum entwickeln. Bei Pflanzen (Spirogyra) und Tieren (Anneli). Der Fragmentierung liegt die Eigenschaft der Regeneration zugrunde.

E) Fortpflanzung durch Teile vegetativer Organe. Charakteristisch für viele Pflanzengruppen. Bei der vegetativen Vermehrung entwickelt sich ein neues Individuum entweder aus einem Teil der Mutterpflanze oder aus speziellen Strukturen (Zwiebel, Knolle usw.), die speziell für die vegetative Vermehrung entwickelt wurden.

G) Polyembryonie. Fortpflanzung während der Embryonalentwicklung, bei der aus einer Zygote mehrere Embryonen entstehen – Zwillinge (beim Menschen eineiige Zwillinge). Nachkommen haben immer das gleiche Geschlecht (Folie 10).

H) Klonen. Eine künstliche Methode der asexuellen Fortpflanzung. Unter natürlichen Bedingungen nicht zu finden. Ein Klon ist ein genetisch identischer Nachkomme, der von einem Individuum durch die eine oder andere Methode der asexuellen Fortpflanzung gewonnen wurde (Folie 11).
Übung 1. Können durch asexuelle Fortpflanzung hervorgebrachte Nachkommen Merkmale aufweisen, die sie von denen des mütterlichen Organismus unterscheiden?
Fortschritt überprüfen.
Lassen Sie uns die Vor- und Nachteile der asexuellen Fortpflanzung identifizieren (Folie 12)

1. Sexuelle Fortpflanzung. Methoden der sexuellen Fortpflanzung – mündliche Antwort, Diskussion
Merkmale der sexuellen Fortpflanzung (Folie 13):
2 Eltern beteiligt
Es entstehen Gameten – Geschlechtszellen
Es kommt zur Befruchtung
Der Prozess der Meiose basiert auf
Nachkommen sind genetisch heterogen.

2. Die Struktur der Gameten. Gametogenese – mündliche Antwort, Diskussion(Folie 14)
Aufgabe 2. Betrachten Sie Abb. 1. und füllen Sie die Tabelle „Bildung von Keimzellen“ aus.

Abb. 1. Schema der Bildung von Keimzellen

Bildung von Keimzellen

Was sind die Hauptähnlichkeiten und Hauptunterschiede dieser Prozesse?
Fortschritt überprüfen (Folie 15).

Ergänzungen.

Die Größe der Eier variiert stark – von mehreren zehn Mikrometern bis zu mehreren Zentimetern (ein menschliches Ei ist etwa 100 Mikrometer groß, ein Straußenei, das mit einer Schale eine Länge von etwa 155 mm hat, ist ebenfalls ein Ei).
Während der Oogenese sammelt die Eizelle alle notwendigen Substanzen für die Anfangsstadien der Embryonalentwicklung. Die Methoden zur Gewinnung dieser Stoffe sind unterschiedlich: bei niederen Tieren – durch Phagozytose benachbarter Zellen durch das Ei, bei höheren Tieren – aus Follikelzellen über Zytoplasmabrücken (Insekten) oder Gap Junctions (Wirbeltiere). In diesem Fall wird das Eigelb häufig in Organen synthetisiert, die weit von der Eizelle entfernt sind, beispielsweise in Leberzellen. Das Eigelb konzentriert sich normalerweise am vegetativen Pol und der Kern am tierischen Pol. Zusätzlich zum Eigelb sammelt das Ei einige Organellen – Ribosomen (bis zu 10 13). Es kommt zu einer Amplifikation von r-RNA-Genen (Millionen Kopien). Das Ei bildet auf der Membran eine weitere Schale – die Primärschale. Es besteht aus Glykoproteinen und ist an der artspezifischen Erkennung von Spermien beteiligt. Bei vielen Tieren bilden sich auch sekundäre (von den Follikelzellen abgesonderte) und tertiäre (von den Wänden der Eileiter abgesonderte) Eierschalen. Sie bilden sich beispielsweise nach der Befruchtung – Eiweiß, Pergamentschale, Vogeleierschale Eierschale – Membranvesikel, die an der Befruchtung beteiligt sind. Bei Säugetieren haben Eier eine Zona pellucida, auf der sich die Corona radiata, eine Schicht aus Follikelzellen, befindet.
Zellen, die die mitotische Teilung abgeschlossen haben, sind Eizellen erster Ordnung. Beim Menschen treten Eizellen bereits während der Embryonalentwicklung des weiblichen Körpers in die Prophase der 1. Teilung der Meiose ein und verbleiben in diesem Stadium 12–13 Jahre – bis zur Pubertät. Erst danach vollenden einige Eizellen unter dem Einfluss von Sexualhormonen in regelmäßigen Abständen die 1. Teilung der Meiose und werden haploid – Eizellen 2. Ordnung. Die Befruchtung erfolgt im Metaphase-II-Stadium. Nach der Befruchtung ist der Prozess der Meiose abgeschlossen und die Eizellen werden zu reifen Eizellen. Erfolgt keine Befruchtung, wird die Eizelle zerstört.

3. Befruchtung – mündliche Antwort, Diskussion(Folie 16, 17)
Zusatz.
Die Eier vieler Tiere scheiden zwei Arten von Nicht-Protein-Substanzen aus: Die ersten aktivieren die Bewegung der Spermien, die zweiten bewirken deren Verklebung. Spermien scheiden auch Substanzen aus, die die Bewegung anderer Spermien verlangsamen. Das Spermium bindet mithilfe des Bindeproteins an die Glykoproteinrezeptoren der Primärhülle der Eizelle. Bindungen variieren sogar zwischen eng verwandten Arten.
Nach der Anheftung der Spermien löst sich der Bereich der Primärmembran auf und die Außenmembranen von Spermium und Eizelle verschmelzen. Meistens wird das Sperma vollständig in die Eizelle zurückgezogen; manchmal bleibt das Flagellum draußen und wird verworfen. Sobald das Sperma in die Eizelle eindringt, hören die Gameten auf zu existieren, da sie eine einzige Zelle bilden – die Zygote. Abhängig von der Anzahl der Spermien, die bei der Befruchtung in die Eizelle eindringen, unterscheidet man: Monospermie – Befruchtung, bei der nur ein Spermium in die Eizelle eindringt (die häufigste Befruchtung) und Polyspermie – Befruchtung, bei der mehrere Spermien in die Eizelle eindringen. Aber auch in diesem Fall verschmilzt nur der Kern eines Spermiums mit dem Kern der Eizelle und die restlichen Kerne werden zerstört.
Kortikale Körnchen verschmelzen mit der Außenmembran und ihr Inhalt wird unter die Primärmembran gegossen. Dadurch löst sich die Primärhülle von der Außenmembran und wird härter. Man nennt sie Befruchtungsmembran. Diese Prozesse verhindern Polyspermie.

Aufgabe 3*.

Im Allgemeinen ist der Befruchtungsprozess bei den meisten Tieren ähnlich, aber im Besonderen gibt es erhebliche Unterschiede, die vom Paarungsverhalten über die Befruchtungsmethoden bis hin zu Unterschieden in den Mechanismen des Eindringens von Spermien in die Eizelle reichen. Was ist Ihrer Meinung nach die biologische Bedeutung einer solchen Vielfalt?
Aufgabe 4*. Experimentell kann man den Kern einer Eizelle mit Röntgenstrahlen oder ultravioletter Strahlung zerstören und sie dann mit zwei Spermien befruchten. Nach der Verschmelzung ihrer Kerne können sich vollwertige Nachkommen entwickeln. Wie werden sich die Ergebnisse solcher Experimente zwischen Vögeln und Säugetieren unterscheiden?
Fortschritt überprüfen.

4. Doppeldüngung bei Blütenpflanzen – mündliche Antwort, Diskussion

Das Wesen der sexuellen Fortpflanzung ist die Schaffung neuer genetischer Kombinationen. In den typischsten Fällen paaren sich ein Mann und eine Frau und bringen Individuen hervor, deren Genotypen weder mit dem Genotyp des Vaters noch mit dem Genotyp der Mutter identisch sind. Bei einigen Tieren können durch Prozesse von a neue Genotypen entstehen andere Art. Bei Protozoen wie Paramecia kommt es zur Autogamie, bei der ein Individuum einen neuen homozygoten Genotyp erzeugt. Andere Formen, darunter einige Plattwürmer und Weichtiere, sind zwittrig, d. h. haben sowohl männliche (spermienproduzierende) als auch weibliche (eierproduzierende) Gonaden. Es gibt zwittrige Formen, die zur Selbstbefruchtung fähig sind.

Nicht jede Fortpflanzung ist sexuell (das heißt, es entstehen neue Genotypen). Beispielsweise sind Paramecia in der Lage, sich in zwei neue Tochterorganismen zu teilen, die genetisch mit dem ursprünglichen Individuum identisch sind (eine der Gruppen von Coelenteraten), die als Ergebnis des Knospungsprozesses neue Individuen hervorbringen können In diesem Fall können sich in einer Knospungszone mehrere neue Organismen bilden. Andere Tiere, darunter viele Insekten und einige Fische, sind zur parthenogenetischen Fortpflanzung fähig, bei der sich aus unbefruchteten Eiern Nachkommen entwickeln

Die überwiegende Mehrheit der Tiere, insbesondere die erst vor relativ kurzer Zeit entstandenen Formen, vermehren sich sexuell, das heißt durch die Verschmelzung männlicher und weiblicher Gameten. Über die Gründe für dieses Vorherrschen des Sexualprozesses sind sich die Theoretiker uneinig. Da die sexuelle Fortpflanzung mit gewissen Kosten verbunden ist, muss sie natürlich auch einige erhebliche Vorteile mit sich bringen. Zur Erklärung wurden folgende Hauptgründe angeführt:

1) ein evolutionärer Vorteil für Populationen, die sich durch sexuelle Fortpflanzung schneller verändern können als andere;

2) evolutionärer Vorteil aufgrund der Tatsache, dass diese Fortpflanzungsmethode die Artbildung (die Entstehung neuer Arten) erleichtert;

3) dass einzelne Eltern Vielfalt bei ihren unmittelbaren Nachkommen schaffen können, was ihnen die Anpassung an unvorhersehbare Veränderungen in der Umwelt erleichtert.

Bei der sexuellen Fortpflanzung entsteht durch die Verschmelzung der Gameten eine befruchtete Eizelle – eine Zygote, die die erblichen Neigungen beider Elternteile trägt, wodurch die erbliche Variabilität der Nachkommen stark zunimmt. Dies ist der Vorteil der sexuellen Fortpflanzung gegenüber der asexuellen Fortpflanzung. Diese. Bei genetischer Rekombination bringen Elternindividuen Nachkommen hervor, die sich auf unvorhersehbare Weise von ihnen unterscheiden, und bei neuen zufälligen Genkombinationen kann sich herausstellen, dass mindestens die Hälfte schlechter ist als der Elterngenotyp, jedoch durch die Neuordnung der Gene während der sexuellen Fortpflanzung trägt zum Überleben der Art bei, wenn sich die Umweltbedingungen ändern. Wenn ein Elternteil viele Nachkommen mit den unterschiedlichsten Genkombinationen hervorbringt, besteht eine größere Chance, dass mindestens ein Nachwuchs für zukünftige Lebensumstände, wie auch immer diese aussehen mögen, gut geeignet ist.

Bei genetischer Rekombination bringen Elterntiere Nachkommen hervor, die sich auf unvorhersehbare Weise von ihnen unterscheiden, und von den neuen zufälligen Genkombinationen kann sich herausstellen, dass mindestens die Hälfte schlechter ist als der Elterngenotyp, sondern durch die Neuordnung der Gene während der sexuellen Fortpflanzung trägt zum Überleben der Art bei, wenn sich die Umweltbedingungen ändern. Wenn ein Elternteil viele Nachkommen mit den unterschiedlichsten Genkombinationen hervorbringt, besteht eine größere Chance, dass mindestens ein Nachwuchs für zukünftige Lebensumstände, wie auch immer diese aussehen mögen, gut geeignet ist.

Es wurden viele Hypothesen aufgestellt, um die Vorteile der sexuellen Fortpflanzung im Kampf ums Dasein zu erklären. Einer von ihnen gibt eine Vorstellung davon, wie die ersten Stadien der Entwicklung der sexuellen Fortpflanzung verlaufen sein könnten. Der Verlauf der Evolution hängt weitgehend von Mutationen ab, die bestehende Gene verändern und stattdessen neue Allele (Varianten) dieser Gene bilden. Angenommen, zwei Individuen in einer bestimmten Population weisen günstige Mutationen auf, die sich auf bestimmte Genorte und damit auf unterschiedliche Funktionen auswirken. Bei einer asexuellen Spezies wird jedes dieser Individuen einen Klon mutierter Nachkommen hervorbringen, und die beiden neuen Klone konkurrieren, bis einer von ihnen gewinnt. Eines der durch die Mutation erzeugten günstigen Allele wird sich somit ausbreiten, während das andere schließlich verschwindet. Stellen Sie sich nun vor, dass einer der ursprünglichen Mutanten ein genetisch bedingtes Merkmal aufweist, das es ihm ermöglicht, von Zeit zu Zeit Gene anderer Klone in sein Genom aufzunehmen. Unter Bedingungen des Kampfes ums Dasein ist der Erwerb von Genen aus Zellen eines konkurrierenden Klons gleichbedeutend mit der Schaffung einer Zelle, die alle günstigen Mutationen trägt. Eine solche Zelle verfügt über die größte Fitness, und die Vorteile, die sie erhält, werden die Verbreitung eines Merkmals in der Population sicherstellen, das es ihr ermöglicht, Gene anderer Zellen in ihr Genom aufzunehmen. Die natürliche Selektion wird eine solch primitive sexuelle Fortpflanzung begünstigen.

Spermatozoen sind eine der Hauptfiguren der sexuellen Fortpflanzung.

Hefe hat Wissenschaftlern dabei geholfen zu zeigen, dass Kreuzungen zu einer größeren ökologischen Anpassungsfähigkeit einer Art führen.
Das Überleben einer Art ist mit der Anhäufung genetischer Veränderungen verbunden, die dem Organismus helfen, in einem bestimmten Lebensraum zu überleben. Es wird angenommen, dass die sexuelle Fortpflanzung, die die genetische Variabilität erhöht, zur schnellen Entwicklung der Art beiträgt. Bei der sexuellen Fortpflanzung übernehmen die Nachkommen jedoch die Gene zweier verschiedener Individuen. Stellen wir uns vor, dass Mutter und Vater aus unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen stammten; Die Gene der Mutter ermöglichen es ihr, unter bestimmten Bedingungen zu überleben, während die Gene des Vaters für andere „maßgeschneidert“ sind. Der Nachwuchs wird sich in diesem Fall weder an das eine noch an das andere anpassen: Die Gene schwächen sich gegenseitig und können unter keinen Umständen ausreichend funktionieren. Es stellt sich heraus, dass die sexuelle Fortpflanzung nicht zum Überleben der Art beiträgt?

Forscher der University of Auckland (Neuseeland) haben ein Experiment durchgeführt, das direkt die Frage beantworten sollte, ob Kreuzungen zwischen Populationen die Evolution fördern oder behindern. Wissenschaftler verwendeten Hefe, die sich sowohl ungeschlechtlich als auch sexuell vermehren kann. Die erste Ernte wurde unter bestimmten Bedingungen angebaut, die zweite unter anderen. Irgendwann schaltete die Hefe den Mechanismus der sexuellen Fortpflanzung ein und ermöglichte es Pilzen aus verschiedenen Populationen, einander zu finden.

In einem in der Zeitschrift Ecology Letters veröffentlichten Artikel schreiben die Autoren, dass sich durch sexuelle Fortpflanzung erzeugte Nachkommen schneller an ihre Umgebung anpassen. Wenn die Eltern aus unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen stammten, fühlten sich ihre Kinder sowohl unter „mütterlichen“ als auch unter „väterlichen“ Umweltbedingungen gleich wohl. Das heißt, die sexuelle Fortpflanzung stört nicht nur nicht, sondern stimuliert auch die Evolution der Art, insbesondere wenn Individuen aus verschiedenen Populationen aufeinandertreffen.

Tatsächlich bestätigen die Ergebnisse des Experiments eine alternative, aber relativ wenig bekannte Hypothese, wonach Gene, die auf eine Erkrankung „maßgeschneidert“ sind, nicht unbedingt das Leben in einer anderen Erkrankung beeinträchtigen. Gene für verschiedene Lebensräume geraten nicht in Konflikt, sondern koexistieren friedlich in einem Genom und schalten sich je nach Bedarf ein und aus.

Zuvor mussten sich Evolutionsbiologen clevere Tricks einfallen lassen, die verhindern sollten, dass sich Individuen aus unterschiedlichen Populationen untereinander kreuzen und so die evolutionäre Stellung der Art schwächen. Und obwohl es, wie bereits gesagt, eine alternative Hypothese gab, war eine experimentelle Bestätigung erforderlich, um sie über alle anderen zu stellen. Bei der Erstellung des Artikels wurden verpflichtende Angaben verwendet.

Frage 1. Welche Vorteile hat die sexuelle Fortpflanzung gegenüber der asexuellen Fortpflanzung?
Bei der asexuellen Fortpflanzung ist nur ein Elternteil beteiligt, der sich teilt, Knospen bildet oder Sporen produziert. Bei der asexuellen Fortpflanzung entsteht der Organismus aus somatischen Zellen und zufällige Mutationen können die Ursache für Variabilität sein.
Bei der sexuellen Fortpflanzung entstehen Individuen einer neuen Generation unter Beteiligung zweier Organismen: mütterlicherseits und väterlicherseits. Ein neuer Organismus entsteht aus spezialisierten Keimzellen oder Individuen, die diese Funktionen erfüllen.
Der Vorteil der sexuellen Fortpflanzung (evolutionär gesehen trat sie später auf als die asexuelle Fortpflanzung) ist die Rekombination erblicher Merkmale beider Elternteile, die eine Quelle der Variabilität darstellt. Die Nachkommen sind lebensfähiger und an die Lebensbedingungen angepasst. Die Evolution geschieht schneller.

Frage 2: Erklären Sie die biologische Bedeutung des Vorhandenseins eines halben Chromosomensatzes im Sperma und in der Eizelle.
Bei der sexuellen Fortpflanzung produzieren mütterliche und väterliche Organismen spezialisierte Feldzellen – Gameten. Weibliche unbewegliche Gameten werden Eier genannt, männliche unbewegliche Gameten werden Spermien genannt und bewegliche Gameten werden Spermien genannt. Diese Keimzellen verschmelzen zu einer Zygote, was zur Befruchtung führt. Geschlechtszellen haben in der Regel einen halben Chromosomensatz (haploid), so dass bei ihrer Verschmelzung ein doppelter (diploider) Satz wiederhergestellt wird und aus der Zygote ein neues Individuum entsteht.
Somit hat die sexuelle Fortpflanzung im Vergleich zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung sehr große evolutionäre Vorteile. Dies liegt daran, dass der Genotyp der Nachkommen aus einer Kombination von Genen beider Elternteile entsteht. Dadurch erhöht sich die Fähigkeit von Organismen, sich an Umweltbedingungen anzupassen. Der Sexualprozess besteht aus der Verschmelzung zweier Zellen – Gameten. Der Bildung von Gameten geht eine besondere Form der Teilung voraus – die Meiose, die zu einer Halbierung der Chromosomenzahl führt.

Frage 3. Wo findet die Befruchtung statt? Was entsteht als Ergebnis dieses Prozesses?
Der Befruchtungsprozess bei Tieren, die Verschmelzung einer Eizelle und eines Spermiums, kann auf zwei Arten erfolgen: äußerlich oder innerlich. Die äußere Befruchtung ist eine primitive und eher unzuverlässige Methode, die bei den meisten Wassertieren (Fische, Amphibien und andere) angewendet wird. Tiere mit innerer Befruchtung (normalerweise terrestrisch) verfügen über zusätzliche Fortpflanzungsorgane, um die Spermienflüssigkeit vom Körper des Männchens auf den Körper des Weibchens zu übertragen, wo die Befruchtung stattfindet.
Normalerweise wird eine große Anzahl von Spermien produziert, aber nur ein Spermium befruchtet die Eizelle. Sobald das erste Spermium die Membran der Eizelle durchdringt, bildet sich sofort eine Befruchtungsmembran, die verhindert, dass weitere Spermien in die Eizelle eindringen. Dann bewegen sich beide Kerne aufeinander zu und verschmelzen. Dadurch entsteht eine Zygote mit einem doppelten Chromosomensatz. Beim Menschen erfolgt die Verschmelzung von Eizelle und Sperma im Eileiter.

Frage 4. Warum kann ein Embryo in der Gebärmutter bleiben, eine unbefruchtete Eizelle jedoch nicht?
Eine unbefruchtete Eizelle hat im Gegensatz zu einem Embryo keine Zotten, die es ihr ermöglichen, in der Gebärmutter zu verbleiben.

Fragen am Anfang des Absatzes.

Frage 1. Warum kann eine Art nahezu unbegrenzt existieren, während jedes Individuum sterblich ist?

Ein Individuum kann sich nicht weiterentwickeln. Es kann sich ändern und sich an die Umgebungsbedingungen anpassen. Diese Veränderungen sind jedoch nicht evolutionär, da sie nicht vererbt werden. Die Art ist meist heterogen und besteht aus mehreren Populationen. Die Population ist relativ unabhängig und kann lange Zeit ohne Verbindung zu anderen Populationen der Art existieren. Alle evolutionären Prozesse finden in einer Population statt: Mutationen treten in Individuen auf, Kreuzungen finden zwischen Individuen statt, der Kampf ums Dasein und die natürliche Selektion wirken. Dadurch verändert sich der Genpool der Population im Laufe der Zeit und sie wird zum Vorfahren einer neuen Art. Deshalb ist die elementare Einheit der Evolution eine Population, nicht eine Art.

Frage 2. Wie reifen Spermien und Eizellen?

In den Hoden (Hoden) werden männliche Fortpflanzungszellen – Spermien – gebildet. Die Reifung der Spermien erfolgt bei einer Temperatur von etwa 35 °C. Dies ist niedriger als die Temperatur der Bauchhöhle des Körpers. Daher befinden sich die Hoden außerhalb der Bauchhöhle, im Hautsack – dem Hodensack. Die vollständige Reifung der Spermien findet statt im System der Samenleiter, und dann gelangen sie in die Harnröhre, an deren Anfang auch die Gänge weiterer Drüsen – die Samenbläschen und die Prostatadrüse bzw. Prostata – hineinmünden.

Die Reifung der Eizelle erfolgt in der Graafschen Vesikel des Eierstocks. Die Entwicklung des Eies dauert etwa 28 Tage. Durch die Reduktionsteilung verbleibt in der reifen Eizelle ebenso wie im Spermium die Hälfte des Chromosomensatzes. Jede Eizelle enthält nur ein X-Chromosom. Folglich hängt das Geschlecht des ungeborenen Kindes vom Vater ab.

Frage 3. Was bestimmt das Geschlecht eines Kindes?

Das Geschlecht der Nachkommen hängt von den Geschlechtschromosomen ab.

Wenn in der Keimzelle (Zygote) zwei X-Chromosomen vorhanden sind (X von der Mutter und X vom Vater), wird ein Mädchen geboren. Wenn X- und Y-Chromosomen vorhanden sind (X von der Mutter und Y vom Vater), wird ein Junge geboren.

Fragen am Ende des Absatzes.

Frage 1. Welche Vorteile hat die sexuelle Fortpflanzung gegenüber der asexuellen Fortpflanzung?

Mit Hilfe der sexuellen Fortpflanzung wird der genetische Apparat der Nachkommen aktualisiert, es entstehen neue Genkombinationen, da der mütterliche und väterliche Organismus daran beteiligt ist und die Vielfalt der individuellen Merkmale für das Überleben der Art unter sich ändernden Umweltbedingungen von Vorteil ist . Bei der asexuellen Fortpflanzung, an der nur ein Individuum beteiligt ist, ist der Gensatz im Mutter- und Tochterorganismus derselbe.

Frage 2: Erklären Sie die biologische Bedeutung des Vorhandenseins eines halben Chromosomensatzes im Sperma und in der Eizelle.

Die Kerne männlicher und weiblicher Keimzellen enthalten jeweils die Hälfte des für eine bestimmte Art charakteristischen Chromosomensatzes. Wenn eine Eizelle und ein Spermium verschmelzen, werden ihre Chromosomensätze kombiniert, der für eine bestimmte Art charakteristische Chromosomensatz wird wiederhergestellt und der zukünftige Organismus vereint die erblichen Merkmale beider Eltern.

Frage 3. Wo findet die Befruchtung statt? Was entsteht als Ergebnis dieses Prozesses?

Die Verschmelzung von Eizelle und Sperma erfolgt im Eileiter. Nachdem das Sperma in die Eizelle eingedrungen ist, entsteht eine Zygote – eine Keimzelle, die die Erbmerkmale beider Elternteile trägt.

Frage 4. Warum kann ein Embryo in der Gebärmutter bleiben, eine unbefruchtete Eizelle jedoch nicht?

Eine unbefruchtete Eizelle hat im Gegensatz zu einem Embryo keine Zotten, die es ihr ermöglichen, in der Gebärmutter zu verbleiben.