Як розмножуються дріжджі? Способи розмноження дріжджів

У цій статті йтиметься про такі цікаві мікроорганізми, як дріжджі. Як вони розмножуються? На це запитання ми маємо відповісти. Ви дізнаєтеся, які особливості розмноження мають дріжджі.

Розмноження – це відтворення нової клітини, яка тотожна материнській. Наслідком його в більшості одноклітинних організмів є збільшення чисельності популяції. Цей процес у мікроорганізмів обумовлений головним чином «взаємозв’язком» їх із навколишнім поживним середовищем. У ній мають утворитися при цьому сприятливі умови, які регулюють дію певних ферментів.

Вчені з’ясували, що ферменти, що редукують, — потужні відновники, які виділяються в середу, коли відбувається затримка зростання кількості клітин дріжджів. Вони впливають на клітинну оболонку (на дисульфідні білкові зв’язки). Завдяки цьому оболонка стає проникною для надходження із середовища поживних речовин. Цим і забезпечується біосинтез ферментів, включаючи конститутивні.

Способи розмноження дріжджів

Перейдемо безпосередньо до нашої теми. «Дріжджі розмножуються суперечками чи ні?» — відповідь це питання неоднозначний. Справа в тому, що клітини цих мікроорганізмів, залежно від умов їх культивування, можуть розмножуватися статевим та вегетативним способом. Форма останнього визначається приналежністю до деякої біологічно самостійної групи (тобто сімейства) розподілом, брунькуванням, а також за допомогою брунькування, що завершується розподілом. На даний момент описано чотири типи вегетативного розмноження дріжджів.

Поради господаркам

При розмочуванні живих дріжджів у теплій воді або молоці можна додавати тільки цукор як засіб додаткового підживлення для мікроорганізмів. Сіль пригнічує їхню активність. Якщо її раніше додати, то тісто буде погано підніматися.

Оскільки інформація про співвідношення сухих і сирих дріжджів відрізняється, бажано вивчити етикетку із сухими дріжджами, оскільки кожен виробник точно вказує, скільки грамів продукту може замінити упаковку свіжого продукту. Наприклад, якщо порівняти дві популярні марки сухих дріжджів САФ-МОМЕНТ і Dr.Oetker, то 7 г останнього (звичайна маленька упаковка) достатньо 0,5 кг борошна та його вміст еквівалентно 25 г свіжих дріжджів. Перший вид дріжджів більш економний – 11 г достатньо для кілограма борошна і маленька упаковка може замінити 60 г свіжих дріжджів. Відповідаючи на запитання: 10 г сухих дріжджів – це скільки сирих, можна прорахувати, що ця кількість приблизно дорівнює 55 г пресованого продукту.

Перший тип вегетативного розмноження

Він відзначений, наприклад, у роду Saccharomyces (у сімействі Saccharomycetaceae). І тут матеріал, з якого складаються оболонки материнських клітин, не переходить безпосередньо на оболонки нових, дочірніх клітин. У початкових стадіях зростання вони одержують його в результаті того, що він синтезується і поступово накопичується в основі самої утворює нирки. У цьому рубці перебувають у областях найбільшої кривизни клітинної оболонки. Нерідко вони примикають один до одного, розташовуються по спіралі чи колу.

Однак цей процес характерний не для всіх мікроорганізмів, що належать до групи одноклітинних грибів під назвою дріжджі. Як розмножуються інші види? Продовжимо нашу розповідь.

Історія вивчення процесу бродіння

Історія відкриття спиртового бродіння починається із засновника сучасної хімії, французького вченого Антуана Лавуазьє. Він був першим, хто зацікавився цим процесом. Наприкінці XVIII століття парижанин встановив, що під час бродіння цукор розпадається на спирт та вуглекислий газ.

Пізніше ще один француз Жозеф Гей-Люссак виявив, що маса розщепленого цукру дорівнює сумарній масі спирту та вуглекислого газу.

Одночасно з бродінням почалося вивчення дріжджів. Відкривач одноклітинних організмів нідерландець Антоні ван Левенгук, крім інфузорій, описав і ці найдрібніші гриби. Потім у тридцяті роки XIX століття французький барон Шарль Каньяр де Ла-Тур та німець Теодор Шванн науково довели той факт, що дріжджі є живими клітинами, а бродіння – ні що інше, як результат їхньої життєдіяльності. Проте провідні хіміки того часу холодно поставилися до цієї заяви та спростували її.

Не можна не помітити, що історія бродіння сповнена іменами французьких учених. Так, докладним вивченням процесу у другій половині ХІХ століття зайнявся мікробіолог Луї Пастер. Йому вдалося довести, переконавши сучасників, що бродіння – не суто хімічний процес, який може відбуватися виключно у присутності живих мікроорганізмів.

Німецький біохімік Едуард Бухнер опублікував у 1897 році роботу «Про спиртове бродіння без участі дріжджових клітин». Праця викликала суперечки серед науковців, тому Бухнер витратив багато часу й зусиль на підтвердження своєї теорії. Хіміку вдалося довести свою правоту: 1902 року було опубліковано статтю обсягом 15 сторінок, у якій він підтвердив скоєні раніше відкриття. Не дивно, що німецький вчений отримав Нобелівську премію.

Мітоз

До дочірньої клітини з материнської в ході вегетативного розмноження переходить певна частина структурних утворень ядра та цитоплазми. Перед кожним розподілом клітин при цьому хромосоми відтворюються по одному разу і одночасно. Цим забезпечується їх рівномірний розподіл між дочірньою та материнською клітиною. При цьому типі поділу ядра, який називається мітозом, спостерігається строго постійна кількість хромосом у поколіннях клітин.

Користь для здоров’я

Дріжджі – чудовий інгредієнт, який допомагає зберегти чи відновити здоров’я та красу природним шляхом.

Вони є у багатьох продуктах харчування, харчових біодобавках, а також входять до складу багатьох косметичних засобів.

Протягом багатьох десятиліть дріжджі залишалися в центрі уваги дослідників, які одноголосно визнають незвичайні поживні якості та терапевтичні властивості грибка. І все завдяки унікальному біохімічному складу цих організмів. Для людини вони є джерелом амінокислот, мінералів, вітамінів, ферментів та багатьох інших корисних речовин, необхідних для росту, правильного метаболізму та зміцнення імунної системи.

Ниркування материнської клітини

Ми з’ясували, що нирка це те, чим розмножується дріжджі при вегетативному способі. Якщо розглядати цей процес у часі, то можна відзначити, що за одну годину в оптимальних умовах повністю формується дочірня клітина. Але одна вона не може повторювати нескінченно процес брунькування. Материнська клітина протягом життя має в середньому 25-30 бруньок (родових шрамів). Стримуючий чинник цього процесу — зміна структури оболонки клітини, що з утворенням рубців. Саме вони призводять до зменшення її корисної поверхні, що зменшує обмін речовин, а також вміст протеїну, ДНК, РНК у клітинах та призводить, зрештою, до загибелі.

Можна виділити і ще один спосіб, відзначаючи питання про те, як розмножуються дріжджі. Суперечками здійснюється цей процес. Цей спосіб називається статевим. Зупинимося на ньому докладніше.

Пробудження мертвих

Звичайно, в якийсь момент у майбутньому вам захочеться воскресити заморожені дріжджі та використати їх знову. Для дріжджів, які були культивовані і зберігаються на чашках з агаром, процедура полягає в тому, щоб знайти одну колонію чистих дріжджів і використовувати її як відправну точку, вирощуючи її доти, доки у вас не буде достатньої популяції для варіння. З замороженими дріжджами після розморожування така ж історія, або ж ви можете спочатку виростити колонію в чашці петрі із замороженого зразка, щоб переконатися, що вона чиста.

У разі заморожування вийміть пробірку або флакон із морозильної камери та помістіть його в холодильник. Дайте постояти там від трьох до п’яти днів для розморожування. Після цього вийміть із холодильника та потримайте при кімнатній температурі протягом полудня.

Далі заморожені дріжджі розмножуються покроковим стартером пробірку або флакон можна внести спочатку приблизно 70 мл сусла, потім 500 мл (одна пінта) і, нарешті, до цілого галону (3,8 л), якщо потрібно. Кожен крок повинен тривати близько 48 годин у теплому 21–27°C місці.

Відновлення дріжджів із чашки з агаром вимагатиме додаткового кроку. У цьому випадку почніть з однієї колонії з поверхні агару. Виберіть круглу і відносно рівномірну опуклість або точку, яка фізично ізольована від інших. Підготуйте стерилізовану колбу приблизно 10 мл стерильного сусла. Використовуйте стерилізовану інокуляційну петлю, щоб зібрати єдину дріжджову колонію з чашки і занурити її в сусло, обертаючи її, доки дріжджі не будуть добре перемішані. Злегка надягніть кришку на колбу, але не закривайте її щільно. Поставте у тепле місце на 48 годин. У цей час можна буде побачити бульбашки, але єдиною ознакою активності буде дріжджовий осад на дні пробірки. Цей осад використовується як джерело для послідовно збільшуваних стартерів так само, як і у випадку із замороженими дріжджами.

Вирощування дріжджів — ключ до дріжджів із нижчою вартістю та більшою гнучкістю у приготуванні пива. Якщо ви сумлінний пивовар, ви можете стати досвідченим дріжджовим фермером і успішно підтримувати свій власний відносно чистий банк дріжджів, це найбільш цінний інгредієнт для пивоваріння.

Статевий спосіб розмноження

Дріжджі, розмноження яких відбувається як статевим, і вегетативним способом, представляють із цього погляду великий інтерес. Багато вчених досліджували особливості поведінки цих мікроорганізмів. Вони з’ясували, що статевий спосіб пов’язаний із проростанням спор, які знаходяться в асках або сумках (їх називають аскоспорами) у вегетативні клітини. Як дріжджі розмножуються спорами? Давайте розберемося.

Цей спосіб супроводжується розподілом ядра за допомогою мейозу. Якщо при культивуванні дріжджів відбувається різкий перехід з повноцінного середовища в бідну поживними речовинами, то за наявності достатньої вологості, а також значному накопиченні в клітині запасних речовин та доступі до кисню відбувається спороутворення. Аскоспори, що з’явилися в результаті, є стійкими до несприятливих умов середовища (висушування, високої температури), проте вони менш термостабільні, ніж бактеріальні суперечки. Аскоспори гинуть при температурі близько 60 °С, тоді як суперечки бактерій можуть витримувати вищі температури – киплячої води і навіть вище.

Аскоспори утворюються зазвичай у результаті статевого злиття 2-х дріжджових клітин та наступного поділу заплідненого ядра. Їх може бути від однієї до чотирьох, інколи ж і вісім в одному асці. У разі, якщо умови для вегетативного розвитку сприятливі, суперечки проростають на свіжому поживному середовищі і потім знову стають клітинами, що брунькуються.

Яке значення мають дріжджі?

Практичне застосування дріжджів є невід’ємною частиною виробництва хлібобулочних виробів, спирту. Їх використовують у пивоварінні, а також для приготування квасу. Умови проживання дріжджів надають на них сильний вплив, внаслідок чого деякі їх різновиди набули ознак, які називаються відокремленими. Такі дріжджі отримали назву “раси”.

Для виробництва кожної галуззю промисловості використовується своя раса. Наприклад, для виробництва алкогольних напоїв потрібні дріжджі з високою здатністю активного зброджування цукру за високої температури (до 30 оС). Пиво готується з використанням раси, що має повільне зброджування. Випікання хліба та булочок здійснюється із застосуванням раси, яка швидко розмножується, накопичує енергію та підйомну силу. Ось чому вироби з борошна виглядають пишними.

Однак є дріжджі, шкідливі для виробництва пива. Розвиваючись у продукті, вони сприяють отриманню неприємного смаку та запаху. Такі дріжджі та дріжджоподібні організми не здатні утворювати суперечки. Більше того, їхня присутність псує сировину та готовий продукт.

Гетероталічні штами

Гетероталікові штами мають стійку гаплоїдну та диплоїдну фази. При цьому диплоїдні клітини здатні вегетативно розмножуватися необмежено довго, а за несприятливих умов переходити до спороутворення. В результаті цього утворюються аски зі гаплоїдними спорами, кожна з яких відноситься до одного з 2-х типів спарювання. Копуляція при цьому відбувається тільки при зустрічі 2-х аскоспор або клітин з різних гаплоїдних штамів, в результаті чого утворюються зиготи, а диплофаза відновлюється.

Гриби плісняві

Їхня поява на планеті Земля відноситься до далекого минулого: 200 млн років тому. У цвілі необмежені можливості. Вона може забрати життя в людини, а може врятувати у скрутну хвилину. Вигляд у плісняви ​​дуже гарний, але, незважаючи на це, вона викликає огиду. Даному виду організмів властиво формувати розгалужений міцелій, розмір якого мікроскопічний. Грибам, а також подібним до них організмам властиве широке поширення в природі.

Вони розвиваються у будь-якому середовищі, утворюючи великі колонії, поселяються на середовищі харчування. Особливо сприятливою розвитку грибів є висока температура, і навіть підвищена вологість повітря. Примітно, що зростання цвілі зупинити практично неможливо, якщо буде їжа. До середовища проживання та їжі гриби невибагливі.

Гомоталічні штами

Гомоталічні штами від гетероталічних відрізняються тим, що у них є лише стійка диплофаза. Ізольовані з аска гаплоїдні суперечки формують диплоїдну структуру. Іншими словами, у потомстві однієї суперечки відбувається самодиплоїдизація (злиття гаплоїдних клітин) за рахунок того, що суперечки можуть поєднуватися в будь-яких комбінаціях материнської або сестринських гаплоїдних клітин зі своєю нирковою.

І у гомоталлічних дріжджів існують типи спарювання. А.Ф. Руснак вивчала дріжджі виду Sacch. vini, які використовуються у виноробстві. Вона наголосила на існування у них великого набору рас. Проаналізувавши це, дослідниця зробила висновок про те, що природа їх переважно гомоталічна.

Тим не менш, деякі дріжджі в гаплоїдному стані тривалий час здатні вегетативно розмножуватися. Як приклад можна навести Chizosaccharomyces та Zygosaccharomyces. Гаплоїдні клітини перед спороутворенням зливаються, формується диплоїдна зигота. Потім за допомогою мейозу вона ділиться і дає початок чотирьом чи восьми гаплоїдним суперечкам. Вони проростають і через деякий час починають розмножуватися в гаплоїдному стані безстатевим шляхом.

Бактерії

Це мікроорганізми, які з однієї клітини. Їх розмір сягає 10 мкм. За формою вони діляться на паличкоподібні, кулясті, звивисті. Параметри бактерій змінюються при зміні зовнішніх факторів довкілля.

Якими способами розмножуються бактерії, плісняві гриби, дріжджі? Для грибів характерне розмноження міцелієм, для дріжджів – нирками та спорами, а для бактерій – спосіб простого поперечного поділу безстатевим шляхом, хоча вони здатні розмножуватися й іншими способами. Ниркуванням бактерії розмножуються рідко, а статевим шляхом це відбувається на примітивному рівні.

Клітини бактерій складаються з капсул, цитоплазматичних мембран, клітинних стінок, цитоплазми, в якій розташовані рибосоми, мезосоми, включення, нуклеоїд. Деяким бактеріальним клітинам властива наявність джгутиків та утворення спор. Клітини відрізняються способом харчування. Згідно з цією ознакою, бактерії бувають автотрофи, гетеротрофи. Способи дихання вони теж різняться. У зв’язку з цим бактерії розрізняють як аероби та анаероби.

Позитивні моменти спороутворення

Вивчаючи такі мікроорганізми, як дріжджі (як вони розмножуються), вчені помітили, що обмін речовин, а також загальна життєдіяльність мікроорганізмів уповільнені при спороутворенні. Цей стан забезпечує виживання їх у несприятливих для розмноження вегетативного умов. Тому спороутворення, яке поєднує у собі процес збереження виду та розмноження, потрібно розглядати як позитивну стадію у розвитку дріжджових організмів.

Перевірка на активність

Для перевірки потрібно:

• безпосередньо сама упаковка;
• цукор;
• тепла вода чи тепле молоко;
• таймер.

Якщо дріжджі пресовані, слід звернути увагу на їх зовнішній вигляд, колір і запах. Живі будуть кремового кольору і при натисканні не кришитися

Але якщо вони злегка мажуться, то, можливо, вбрали багато вологи і вони вже не зможуть підняти тісто для випічки.

Сухі дріжджі виглядають як маленькі кульки різного розміру. Вони не повинні прилипати один до одного, а повинні бути сухими та легко кришитися.

Перевірка сирих дріжджів

Дріжджі поглинають цукор і виробляють спирт із вуглекислим газом. Саме тому для перевірки потрібен цукор. На одну чайну ложку посідає одна чайна ложка цукрового піску.

Далі необхідно додати чверть склянки води чи молока. Рідина має бути саме тепла, а не гаряча. Інакше дріжджі просто зваряться.

Поставте таймер на 10 хвилин, а потім поверніться до ємності з дріжджами. Якщо вони активні, то з’явиться густа піна кремова, як над хорошим темним пивом.

Перевірка сухих дріжджів

Для перевірки сухого продукту спочатку необхідно змішати воду або молоко з цукром, а потім по поверхні розсипати вміст одного пакетика дріжджів. Через 10 хвилин має утворитися пінна шапка. Це означає, що дріжджі активні.

Результати дослідження Б. Пазоньї

Б. Пазоньї досліджував те, як дріжджі розмножуються. Їм були отримані цікаві результати щодо впливу на продуктивність та життєдіяльність цих мікроорганізмів стадії статевого розмноження. Культури винних дріжджів, які пройшли споруляцію з подальшим проростанням суперечок та процесом диплоїдизації, перевищують швидкість зброджування сусла культури, які цих стадій не пройшли. При випробуваннях, здійснених у напіввиробничих умовах, було відзначено скорочення періоду бродіння з 35 діб до 21-31.

Отже, ви познайомилися із такими цікавими мікроорганізмами, як дріжджі. Як вони розмножуються, ви тепер знаєте. Сподіваємося, ви запам’ятали, які особливості мають два основні способи. Дріжджі розмножуються спорами та брунькуванням. Кожен із цих способів здійснюється у певних умовах, і кожен із них має свої особливості.

Властивості та рецепти приготування браги на спиртових дріжджах

Крім традиційних дріжджів, у самогоноваренні застосовуються і спиртові, і навіть винні чи дикі дріжджі. Всі вони дають різний результат, але суть їхньої діяльності полягає в тому, що саме культура грибів і переробляє вуглеводи на спирт. Так і виходить брага на спиртових дріжджах, рецепт якої допоможе правильно зробити напій.

Спиртові дріжджі ібрага з них

Спиртові дріжджі для самогону: плюси та мінуси

Застосування алкогольних або спиртових дріжджів має низку переваг перед хлібопекарськими варіантами. Серед плюсів від використання такої культури виділяють:

• Підвищена продуктивність роботи.
• Збільшення концентрації спирту у бразі до 18%, а звичайні дріжджі гинуть при 12-14%. Вихід спирту після дистиляції буде більшим.
• Процес бродіння прискорюється, брага на спиртових дріжджах може дозріти за 5 днів.
• Кількість шкідливих домішок у напої зменшується, утворюється менше сивушних олій та альдегідів. А під час самого бродіння утворюється менша кількість піни.

Існує кілька міфів щодо діяльності цих культур. А також є свої недоліки у використанні спиртових штамів:

• Час бродіння скорочується, але дріжджі гинуть раніше. Термін готовності – від 5 до 7 днів.
• Піноутворення зменшується лише за рахунок скорочення часу бродіння.
• Нестача спиртових дріжджів полягає в їхній непередбачуваності. Достеменно невідомо, коли закінчиться бродіння і продукт буде готовий до перегонки, тому таку брагу потрібно частіше перевіряти. За рахунок збільшення активності процесу цукрова брага на спиртових дріжджах може бути готовою третього дня після постановки.
• Існує міф про те, що таких дріжджів потрібно додавати менше. Якщо використовувати сухі дріжджі, то це справді так. Але якщо брати пресований варіант, то кількість хлібопекарської та спиртової культури виходить однаковою. Відгуки підтверджують, що сухі дріжджі для браги використати вигідніше з погляду економіки.

А ще до недоліків можна віднести необхідність купівлі дріжджів у спеціалізованих магазинах. Вони є не в кожному місті і тому покупка культури може коштувати дорожче і знайти її буде складніше.

Купити різновид можна в магазинах для винокурів або пошукати на ринках. Головне, стежити за терміном придатності товару, особливо при купівлі пресованих дріжджів.

А якщо слідувати всім тонкощам рецепту, то брага вийде смачною та відносно чистою.

А ще важливо зробити правильний вибір дріжджів для приготування браги. Є кілька країн-виробників, кожна випускає товар різної активності та у різних пропорціях штамів

Брага на білоруських спиртових дріжджах готується найчастіше через доступну вартість продуктів. Вся інформація, а також інструкції щодо кількості дріжджів, пропорцій та правила розведення містяться на упаковці.

Дріжджі класифікуються і на вигляд сусла для приготування браги.

Брага з цукру за рецептом

Тремтіння розраховуються на кількість води, тобто в розрахунок береться гідромодуль. Щоб знати, як поставити брагу, можна орієнтуватися так: на 20 літрів води слід взяти 65 грам дріжджів із Білорусі та додати 5,5-6 кілограм цукру

Важливо стежити за якістю води, оскільки вона впливає на діяльність дріжджової культури

Вода має бути кип’яченої; Щоб забезпечити штамам достатню кількість кисню, вона не повинна бути хлорованою або містити велику кількість мікроелементів. Воду з-під крана можна фільтрувати або купується бутильована вода. Добре для виготовлення браги застосовувати джерельну або талу воду. А ось цукор додається не одразу, а у кілька підходів.

§ 23. Що таке розмноження організмів

Завдяки розмноженню живі істоти продовжують існування свого виду. Від калини народжується калина, від синиці — синиця, і так з покоління в покоління. Розмноження забезпечує заміну особин, які гинуть, та збільшення кількості особин виду.

1. ЯКІ Є ФОРМИ РОЗМНОЖЕННЯ ОРГАНІЗМІВ

Для живих істот характерні два основні типи розмноження: нестатеве і статеве. За нестатевого розмноження початок життя новій істоті дають клітини батьківського організму, кожна з яких містить всю необхідну спадкову інформацію. Організм відтворює себе самостійно, без участі іншої особини.

Головна відмінність статевого розмноження від нестатевого — утворення статевих клітин (гамет). Статевими клітинами у тварин є яйцеклітини та сперматозоїди, у рослин — спермії та яйцеклітини (мал. 123). Під час запліднення вони зливаються, тому статеве розмноження забезпечує поєднання спадкової інформації від обох батьківських особин.

Мал. 123. Сперматозоїд та яйцеклітина — статеві клітини людини

Мал. 124. Комахи (2) переносять пилок (1) з однієї квітки на приймочку маточки (3) іншої квітки

Органом статевого розмноження квіткових рослин є квітка. Пилок, який містить статеві клітини — спермії, утворюється в тичинках, а яйцеклітини утворюються в зав’язі. Заплідненню передує запилення, яке можуть здійснювати вітер, комахи, інші тварини (мал. 124).

Деякі організми (гідра, губка, більшість рослин і грибів) розмножуються і статевим, і нестатевим способом.

2. ЯКІ ІСНУЮТЬ СПОСОБИ РОЗМНОЖЕННЯ РОСЛИН

Найпоширеніші способи розмноження рослин — спороутворення, вегетативне розмноження та розмноження насінням.

Спороутворення — це спосіб нестатевого розмноження за участю окремих клітин-спор, оточених захисними оболонками. Спорами розмножуються водорості, мохи, хвощі, плауни, папороті (мал. 125). Спори утворюються у спеціальних органах — спорангіях.

Мал. 125. Спороутворення папоротей: батьківська особина (1); спорангії (2, 3); висипання спор зі спорангія (4)

Вегетативне розмноження — це спосіб нестатевого розмноження органами, їхніми частинами та видозмінами (кореневищами, цибулинами, бульбами, вусами) (мал. 126).

Кореневищами розмножуються папороті, мати-й-мачуха, пирій, кульбаба, конвалія, цибулинами — нарцис, тюльпани, підземними бульбами — картопля, вусами — суниці. Тополя, верба можуть розмножуватися укоріненням гілок. Вишня, слива, бузок, глід, вільха, береза розмножуються кореневими паростками.

Мал. 126. Вегетативне розмноження часнику «зубчиками» цибулин, картоплі — бульбами, суниці — вусами, малини — живцями (1), пирію — кореневищем (2), глоду — кореневими паростками (3)

• Пирій розмножується і насінням, і кореневищем. Який, на твою думку, найефективніший спосіб позбутися цього бур’яну на грядці?

Насінне розмноження — це спосіб статевого розмноження за допомогою насінин, що утворюються в шишках голонасінних чи квітках покритонасінних рослин.

Для захисту від несприятливих умов насінина вкрита насінною шкіркою, під якою розташовані зародок майбутньої рослини і запас поживних речовин для його проростання.

Розпізнай рослину, насіння якої зображено. Пригадай основні елементи його внутрішньої будови.

Розмноження рослин (практична робота)

Вітамінна бомба на підвіконні

Екогорщик

3. ЯКІ ОСОБЛИВОСТІ РОЗМНОЖЕННЯ ТВАРИН

Прикладом нестатевого розмноження тварин є брунькування. Брунькування — це спосіб розмноження, за якого на тілі тварини утворюються утвори-бруньки, що згодом відокремлюються або залишаються на все життя.

Нові організми є копіями материнської особини. Таким способом розмножується прісноводна гідра (мал. 127). Завдяки брунькуванню коралові поліпи утворюють величезні колонії, що стають основою коралових рифів.

Мал. 127. Брунькування прісноводної гідри

Більшість тварин розмножуються статево, тобто для появи нового організму має відбутися запліднення — злиття статевих клітин. У плазунів, птахів і ссавців запліднення відбувається в організмі жіночої статі, а в більшості риб і земноводних — у воді. Таке розмноження здійснюється за участі чоловічих та жіночих статевих клітин, які можуть утворюватися в одному батьківському організмі (гермафродитизм), або в двох різних, один з яких є жіночою особиною, а інший — чоловічою (роздільностатевість). Наприклад, дощові черв’яки та виноградні равлики — гермафродити, а всі птахи та ссавці — роздільностатеві організми.

Прочитай за QR-кодом, як облаштувати штучний мурашник — формікарій — та дослідити розмноження мурах.

Секрети мурах

4. ЯКІ ПРИСТОСУВАННЯ МАЮТЬ ОРГАНІЗМИ ДЛЯ ВИЖИВАННЯ ПОТОМСТВА

Щоб збільшити шанси на успішне розмноження, а отже, продовження виду, у тварин і рослин є цікаві пристосування (мал. 128).

Мал. 128. Пристосування у рослин для розповсюдження насіння

Для приваблення комах-запилювачів квіти мають нектар, деякі — сильний запах, яскраве забарвлення. Плоди фізалісу, ревеню, щавлю, наче м’ячики, підстрибують і котяться по землі, гнані вітром. Для плодів і насіння водних та прибережних рослин головним «перевізником» є вода. Сухі достиглі плоди гороху, бобів, акації розтріскуються, а насіння вилітає назовні. Насіння гравілату має гачки, якими чіпляється до одягу. Пернатих приваблюють плоди бузини, калини, бруслини, тису, глоду. Деякі рослини так добре пристосувалися до проїзду у шлунку тварин, що їхнє насіння проростає лише після того, як його тверді оболонки пом’якшує шлунковий сік.

Упізнай рослини на світлинах та назви їхні пристосування до розповсюдження насіння.

Складниками успішного розмноження тварин є залицяння, парування й догляд за потомством. У багатьох видів самки обирають самців, а ті змагаються між собою, виборюючи право стати партнером. У цих змаганнях у хід ідуть не лише бійки: кити використовують шлюбні пісні, жаби квакають, павичі розпускають хвости, журавлі витанцьовують.

Яке ж весілля без пісень

Шлюбні подарунки

Закохатися у митця

Більшість ссавців і птахів турбуються про своє потомство, навчають малечу. Це важливо ще й тому, що в них значно менша кількість потомства, ніж в інших тварин. Тварини будують гнізда чи інші сховки, вигодовують малят і захищають їх від хижаків (мал. 129). Хижаки навчають потомство полювати. Найчастіше мати показує малюкам, як упіймати здобич, коли варто напасти, а коли краще зачаїтися.

Риби, плазуни та земноводні здебільшого залишають свої яйця без опіки. Велика кількість мальків гине відразу після народження, тому ці тварини відкладають багато яєць.

Мал. 129. Турбота про потомство: 1— матуся пісочника крикливого відволікає увагу хижака від своїх пташенят, удаючи, що в неї зламане крило; 2 — шимпанзе зігріває своє маля; 3 — тигриця переносить новонароджене дитинча у сховок (3)

Спостерігай, як турбуються про потомство домашні (свійські) тварини. Занотовуй свої спостереження у звіт дослідника впродовж тижня.

Наукові суперечки

КОРОТКО ПРО ГОЛОВНЕ

• Розмноження — це самовідтворення організмів. Розрізняють дві форми розмноження організмів — нестатеве і статеве.

• Основними способами розмноження рослин є спороутворення, вегетативне та насінне розмноження.

• Найпоширеніші способи розмноження тварин — статеве та нестатеве. Організми, що розмножуються статево, поділяють на гермафродитів та роздільностатевих.

ЗАПИТАННЯ • ЗАВДАННЯ • ДОСЛІДЖЕННЯ

1. У чому відмінність статевого й нестатевого розмноження організмів?

2. Наведи приклади різних способів розмноження рослин.

3. Які пристосування для продовження виду є у рослин? У тварин?

4. Розпитай у батьків (дідуся, бабусі) або в когось, хто захоплюється садівництвом чи городництвом, які кімнатні (садові, городні) рослини вони розмножували. Запиши послідовність дій. За нагоди поспостерігай та візьми участь у такому дійстві.

5. Збери колекцію насіння різних рослин твоєї місцевості за певною тематикою: «Насіння дерев», «Насіння рослин нашого квітника», «Насіння сільськогосподарських рослин» тощо.

РОЗМНОЖЕННЯ ТА ЙОГО ЗНАЧЕННЯ. ФОРМИ РОЗМНОЖЕННЯ ТВАРИН. СТАТЕВІ КЛІТИНИ ТА ЗАПЛІДНЕННЯ

Розмноження — це здатність організмів відтворювати собі подібних, що забезпечує безперервність і спадкоємність життя; одна з основних властивостей живого.

Розрізняють дві основні форми розмноження: нестатеве і статеве.

Нестатеве розмноження тварин

Нестатеве розмноження — це різні способи розмноження організмів, для яких характерна відсутність статевого процесу, тобто відбувається воно без участі статевих клітин. Це дуже давня форма розмноження організмів, тому й широко поширена тільки серед одноклітинних твариноподібних організмів, але властива й багатьом багатоклітинним тваринам (кишковопорожнинним, кільчастим червам, як виняток трапляється у членистоногих і хребетних).

Види нестатевого розмноження

• Брунькування. У випадку брунькування група клітин материнської особини починає погоджено поділятись, даючи початок дочірній особині. Ця особина деякий час розвивається як частина материнського організму, а потім відокремлюється від нього (гідра прісноводна) або формує колонії з багатьох особин (коралові поліпи).

Брунькування у гідри

Колонія коралових поліпів

• Фрагментація. Основа цього процесу — явище регенерації (відновлення втрачених частин тіла або відновлення цілісного організму з певної його частини). Наприклад, якщо гідру розтерти в ступці, то кожна її маленька частинка відновиться до цілого організму. Фрагмент черв’яка дощового дає початок новій особині. Однак у природних умовах фрагментація трапляється рідко, зокрема у деяких багатощетинкових червів.

Нестатеве розмноження дає змогу швидко збільшувати чисельність особин певного виду у сприятливих умовах. Проте за такого розмноження не відбувається збільшення генетичного розмаїття, тобто дочірні особини за набором спадкової інформації є точними копіями батьків. Та умови довкілля постійно змінюються, і генетичне розмаїття могло б виявитися дуже корисним за необхідності пристосуватися до нестабільних умов існування. Тому переважна більшість тварин періодично або постійно розмножується статевим шляхом.

Статеве розмноження тварин

Статеве розмноження — різні форми розмноження організмів, за яких новий організм розвивається зазвичай із зиготи, яка утворюється в результаті злиття жіночої і чоловічої статевих клітин (гамет).

Сутність статевого розмноження:

• формування статевих клітин (гамет);

• запліднення, тобто злиття статевої клітини самця (сперматозоїда) зі статевою клітиною самки (яйцеклітиною);

• розвиток дочірнього організму із заплідненої яйцеклітини — зиготи.

Завдяки заплідненню дочірній організм отримує спадкову інформацію від двох батьків, тому краще може пристосуватися до нестабільних умов довкілля.

Особливі способи статевого розмноження

• Партеногенез — це одна з форм статевого розмноження, за якої жіночі статеві клітини розвиваються без запліднення. Трапляється у нижчих ракоподібних (дафній), комах (бджіл, попелиць), деяких рептилій, птахів і переважно чергується зі звичайним статевим розмноженням. Партеногенез може відбуватися як за сприятливих умов (у попелиць, дафній розвиваються самки), так і за несприятливих (восени з незапліднених яєць розвиваються самці). У бджіл із незапліднених яєць розвиваються трутні, а із запліднених — самка і робочі бджоли. Партеногенез можна викликати штучно, впливаючи певним чинником на яйцеклітину.

• Поліембріонія — це розвиток декількох зародків (близнюків) з однієї зиготи. Усі ці однояйцеві близнюки завжди однієї статі і зовні майже однакові. Поліембріонія трапляється у всіх тварин. У хребетних вона виникає шляхом поділу зародка на декілька частин на дуже ранніх стадіях його розвитку.

Статеві клітини (гамети)

Статеві клітини

Функція статевих клітин (гамет) — передача спадкової інформації від особин батьківського покоління нащадкам.

Статеві клітини (гамети) формуються у статевих залозах. У самців статеві залози — сім’яники, в них формуються сперматозоїди. У самок статевими залозами є яєчники, в яких формуються яйцеклітини. У переважної більшості тварин яйцеклітини більші за сперматозоїди та нерухомі. Вони містять ядро і багато цитоплазми, в якій зосереджений запас поживних речовин — жовток. Він необхідний для живлення зародка. Яйцеклітина зазвичай оточена кількома різними оболонками. Наприклад, яйцеклітина амфібій покрита прозорою слизуватою оболонкою, у рептилій — одна з оболонок шкіряста, у птахів яйцеклітина послідовно вкрита товстою білковою оболонкою, двома тонкими підшкаралупними, твердою шкаралупою з карбонату кальцію та зовнішньою плівкою, або надшкаралупною оболонкою. Яйцеклітину, оточену зовнішніми оболонками, називають яйцем. Розміри яйцеклітин у різних груп тварин неоднакові. У риб, амфібій, а особливо у рептилій і птахів яйцеклітини значно більших розмірів, ніж у ссавців. У них зародок живиться тільки тими поживними речовинами, що накопичені у жовтку. У ссавців зародок через плаценту отримує все необхідне з організму самки. У риб і амфібій мальки та пуголовки живляться самостійно. Лише у рептилій і птахів весь період розвитку зародка відбувається у яйці, тому їхні яйця найбільших розмірів.

Сперматозоїди (спермії, живчики) значно менші за яйцеклітину і у всіх хребетних та більшості безхребетних мають джгутики, тому здатні до поступального руху в рідкому середовищі.

Організми, у яких чоловічі гамети продукуються одними особинами, а жіночі гамети — іншими, називають роздільно статевими. Це переважна більшість членистоногих, молюсків, хордових тварин. Однак існує велика група тварин, у якої чоловічі і жіночі гамети продукує одна особина. Такі організми називають гермафродитами. При гермафродитизмі різні гамети можуть продукуватися різними статевими залозами однієї особини: яєчниками і сім’яниками, рідше (у більшості черевоногих молюсків, як виняток, в амфібій) — однією статевою залозою почергово.

Запліднення

Запліднення — злиття чоловічої статевої клітини (спермія, сперматозоїда) з жіночою (яйцеклітиною) з утворенням зиготи (заплідненої яйцеклітини), яка дає початок новому організму.

Біологічне значення запліднення: внаслідок злиття гамет із різною спадковістю утворюється більш життєздатне потомство, ніж при нестатевому розмноженні, тому що збільшується різноманітність ознак та пристосувальних властивостей нащадків.

Схема процесу запліднення: 1 — сперматозоїд; 2 — яйцеклітина; 3 — прикріплення одного зі сперматозоїдів до оболонки яйцеклітини; 4 — проникнення сперматозоїда в яйцеклітину (джгутик відкидається); 5 — злиття ядер сперматозоїда і яйцеклітини

Запліднення може бути зовнішнім і внутрішнім. Запліднення, за якого злиття гамет відбувається поза тілом самки, називають зовнішнім. Зовнішнє запліднення спостерігається у багатьох безхребетних, риб, безхвостих земноводних, які відкладають статеві клітини у водне середовище. Зрідка трапляється і у наземних тварин (наприклад, у черв’яків дощових). Запліднення у цих тварин, а також розвиток зиготи залежать від умов середовища. Тому такі організми продукують дуже багато статевих клітин. Наприклад, ставрида продукує близько 60 тисяч ікринок, лобань — близько 7 мільйонів, щука — від 2 тисяч до одного мільйона. По-перше, значна кількість ікри не запліднюється через відсутність сперматозоїдів; по-друге, частину її зносить течія, поїдають риби, амфібії, птахи, комахи; по-третє, навіть на малька чатує не одна небезпека. У деяких риб дорослою стає лише одна особина з тисячі мальків.

За внутрішнього запліднення злиття гамет відбувається в органах статевої системи самки. Воно притаманне переважній більшості тварин суходолу: черевоногим молюскам, комахам, рептиліям, птахам, ссавцям, хрящовим рибам (акулам, скатам). Внутрішнє запліднення більш ефективне, ніж зовнішнє, адже значно підвищується ймовірність запліднення яйцеклітин, оскільки за допомогою особливих органів парування самці переносять гамети безпосередньо у статеві шляхи самки.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ!

• Розмноження — одна з властивостей всього живого, за якої батьки передають у спадок свої ознаки нащадкам. Цим забезпечується спадкоємність і безперервність життя.

• Форми розмноження тварин: нестатеве і статеве.

• Нестатеве розмноження здійснюється без участі статевих клітин (гамет). За нестатевого розмноження дочірнім особинам передає у спадок свої ознаки тільки один батьківський організм, тому вони є його точними копіями.

• Статеве розмноження відбувається за участі статевих клітин двох організмів, що призводить до виникнення неідентичних організмів, тобто збільшення мінливості нащадків. Це в подальшому покращує пристосування організмів до нестабільних умов навколишнього середовища.

• Запліднення — злиття чоловічої статевої клітини з жіночою з утворенням зиготи (заплідненої яйцеклітини), яка дає початок новому організму. Запліднення буває зовнішнім і внутрішнім. Зовнішнє запліднення властиве переважно тваринам водного середовища існування. У тварин суходолу запліднення переважно внутрішнє. Воно відбувається в органах жіночої статевої системи.

ЗАПИТАННЯ ДО ТЕМИ

1. Що таке розмноження? Яке значення має розмноження для живих організмів?

2. Яке розмноження називають нестатевим? У чому його сутність і недоліки?

3. Яке розмноження називають статевий? У чому його сутність і переваги над нестатевим?

4. Що таке партеногенез і гермафродитизм?

5. Що таке гамети?

6. Чому у яєць суходолу виникли водонепроникні оболонки?

7. Чому тваринам суходолу необхідне внутрішнє запліднення?