原生动物的生殖方式

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原生动物的生殖方式
❖ 原生动物的生殖方式主要分为两种:无性生殖和有性生殖。
❖ 无性生殖:原生动物的个体生活过程是从一个新细胞开始 的。如果新细胞由一个亲体细胞生殖产生,亲体细胞在生 殖过程中并不表现出任何“性现象”的生殖方式。
❖ 有性生殖:如果由两个亲体(或细胞核)融合后,或亲体 细胞在生殖过程中发生“性现象”的生殖方式。
Байду номын сангаас
五、纤毛虫的有性生殖
❖ 接合生殖:在纤毛虫生活史中,普遍发生细胞成对 地结合在一起,每个细胞的生殖核(小核)经过减 数分裂形成雌、雄2种配子核,在两细胞间进行雄 配子核交换和受精的现象。
❖ 自体受精:在一个细胞内出现雌、雄配子核的分化 和受精的过程,其中除没有细胞间进行配子核交换 外,其他的核演化过程几乎与接合生殖的完全相同。
有孔虫:在多室的有孔虫中,两个或多个配母细 胞结合,形成一集合体,配母细胞在一共有的 鞘内产生配子,进行交配。
• 配母细胞配合过程中,有的种是相同大小配子的两 配母细胞,产生相同数目的两配子(中间小红虫 Rubratella intermedia);有的是不同大小的配母 细胞结合,产生不同大小和不同数目的配子(皱帽 尾虫),此时配子受精中,某些配子成为“剩余配 子”,不参与交配过程。
外出芽
内出芽
❖ 生芽吸管虫以外生芽进行生殖又有不同的形 式。正常情况下,吸管虫进行“规则出芽”; 在不利的情况下(如缺氧)。吸管虫发生 “反应性出芽”。
❖ 无性生殖周期中的多形态过程
原生动物无性生殖过程中的“变态”,实际上已 与多形态过程相联系。还有许多原生动物的无性生 殖与复杂的生活史相联系,在生活史的不同阶段表 现出明显的多形态特征。
• 配子配合(gametogamy):在团藻虫目鞭毛虫、腰鞭 虫、多鞭毛虫、超鞭毛虫、有孔虫和孢子虫等中发 现了配子配合;
• 配母细胞配合(gamenogamy):一些有孔虫、孢子虫 以及纤毛虫中发现了配母细胞配合;
• 自体受精:在某些有孔虫、纤毛虫和太阳虫中发现 了自体受精。
• 原生动物有性生殖的意义:
4、细胞核的有丝分裂
原生动物细胞的分裂通常先是其中细胞核的分裂,除具
多倍体核的原生动物中发生的核分裂较特殊外,单倍体和双 倍体原生动物细胞核都经历了有丝分裂过程。
根据原生动物有丝分裂过程中核膜的变化、纺
锤体形成的特征等,可将有丝分裂分为完全封闭型、 半开放型、完全开放型等几种形式。
二、原生动物无性生殖过程中的形态学
大变形虫的二裂
❖ 与复分裂相联系的无性生殖
复分裂是一个细胞连续分裂产生大量子细胞的 过程。这一过程中,实际上是先在母体细胞质内发 生核增殖,形成许多细胞核,然后围着核的细胞质 迅速切开,每部分细胞质和细胞核单元成为一个子 细胞。不同的类群或种,其复分裂的特征也不一样。
❖ 出芽生殖
出芽是母体细胞经过一种不均等的细胞分裂, 产生一个或多个芽体,芽体离开母体,经过变态, 生长发育成新个体的过程。此生殖方式多发生在漏 斗目和吸管虫目等纤毛虫中。
粘孢子虫(碘泡虫)
❖ 原生动物是单细胞生物,一般采用无性生殖繁殖后 代,但它进行无性生殖的“寿命”是有限的,细胞经 历一定时期的无性生殖后,须通过有性生殖过程来 避免“衰老”,使种群得以繁衍。
❖ 有些原生动物中至今还未发现任何有性现象,对其 中某些中,可能是尚未观察到,但对某些研究得最 常见种,如大变形虫、眼虫属鞭毛虫,也没有发现 存在有性生殖的特征。因此,没有理由认为有性生 殖是原生动物中存在的普遍生命现象。
❖ 合子减数分裂(生命周期大部分阶段是单倍体):团藻鞭毛 虫目和全部孢子虫某些多鞭毛虫和超鞭毛虫
❖ 配子减数分裂(生命周期大部分阶段是双倍体):太阳虫属、 某些多鞭毛虫和超鞭毛虫和大旋披发虫属以及蛙片虫类和纤 毛虫
❖ 中间减数分裂(具有世代交替特征):有孔虫于此有关
❖ 2.减数分裂的过程 ❖ 在原生动物中包括一次分裂的减数分裂和两次分
❖ 在一定条件下,营养直接变化成配子,如团藻虫 目中的少数种类;
❖ 营养细胞先形成配母细胞,后者经过特殊的生殖 产生配子,如鞭毛虫披发虫;
❖ 营养细胞变成配母细胞直接充当“配子”,这种 配子经过分裂后才形成有性生殖的配子,或是产 生配子核,如纤毛虫。
• 根据原生动物有性生殖过程中配子的形成、配子和 配母细胞之间的关系等特征,习惯上将有性生殖归 为三种类型:
出芽生殖
外出芽:生殖时在细胞外部长出一个芽体,芽体离开母体细 胞核不均等分裂产生的核物质以及接受由母体迁移 过来的毛基体,长出纤毛,逐渐发育成游动细胞。 游动细胞脱离母体,进一步发育。
内出芽:生殖时细胞表面内陷成育囊,育囊内分化产生芽体。 芽体接受来自母体的毛基体和母体细胞不均等分裂 产生的一部分核物质后,与母体分离,在育囊内发 育成游动细胞。
❖ 但是不同种原生动物,减数分裂期间细胞核内染 色体的变化特征也有差异,如披发虫。
大多数情况下,同源染色体配对后才可见到染色体复制。但这种鞭毛虫 核配形成合子核后,减数分裂时很早就发生染色体复制,染色单体显示 相关螺旋。
四、非纤毛类原生动物的有性生殖
❖ 配子配合
植鞭虫 动鞭虫 有孔虫 孢子虫
❖ 配母细胞配合
•有性生殖过程:指两个细胞融合在一起形成合子, 发生交配或受精的过程。具有这种能力的细胞叫配子。
•对原生动物的有性生殖,把发生配对前形态上相同
的两个配子叫同形配子,形态上出现差异的两个配
子叫异形配子
大配子
•大小不等
小配子
•形态、行为或生理功能 等方面出现差别
雌配子 雄配子
❖ 在全部原生动物中已发现有三种配子分化的基本 形式:
二分裂 (binary fission)
无性生殖
复分裂( multiplefission ) 出芽生殖(budding reproduction)
一、无性生殖周期和核的行为
1、细胞周期
❖ 细胞周期是指亲体细胞分裂产生的新细胞,自 开始生长,到新细胞经历一系列变化后,发生分裂, 产生子细胞为止,所经历的整个过程。
注:进行中间减数分裂:无性生殖之后减数分裂导致拟配子(agamete)单倍体,拟配子生 长形成配母细胞,配母细胞进入配子形成世代,有丝分裂产生配子,配子结合成合子, 合子形成非生配体(agamont)进入无性世代。
❖ 孢子虫(异配)
球虫是一类重要的寄生原虫。在球虫生命史中, 配母细胞或由子孢子直接形成,或由裂殖生殖体产 生的裂殖子形成。配母细胞已经出现“性别”分化, 相互间有了大小之分,大的配母细胞直接转化成大 的、不动的大配子,小的配母细胞经过复分裂产生 许多自由游泳的小配子。孢子虫中这种异形配子的 形成过程为球虫所特有。
❖ 细胞周期模式图
2、细胞周期的中细胞DNA合成和核的形态学
细胞核DNA合成是细胞周期中的一个关键特征。 纤毛虫是进行细胞DNA合成研究的良好材料,尤其是 在腹毛目纤毛虫中,大核复制带与大核DNA合成有关。
大核复制带(replication bond):内含稀疏 的,大小不等的染色质颗粒的透明区,前部是一个 染色质高度集中,着色特深的深带区。复制带经过 后的后部,染色粒变大,着色性增加。每条复制带 各向大核中央移动。
原生动物的有性生殖对个体的复壮、种属的进 一步繁衍,对建立新的纯系及其原生动物类群本身 的进化发展有重要意义。
❖ 有性生殖的减数分裂 ❖ 非纤毛类原生动物的有性生殖 ❖ 纤毛虫的有性生殖 ❖ 纤毛虫结合生殖的生理学和生化学
三、有性生殖中的减数分裂
❖ 1、减数分裂发生的时期:
❖ 原生动物减数分裂发生的时期不同,一般有三种情况:
2.配母细胞配合
❖ 如果有性生殖是以配母细胞结合在一起而起始的, 这就是配母细胞配合。此时配母细胞或是经过复分 裂形成配子,或是配母细胞仅产生配子核,发生受 精过程,因此,在配母细胞的有性生殖过程中,性 的分化与配母细胞和配子,或配子核联系。
有孔虫:在多室的有孔虫中,两个或多个配母细胞结 合,形成一集合体,配母细胞在一共有的鞘内产生配 子,进行交配。
❖ 细胞周期中,细胞核的功能主要有两个: 1、复制细胞遗传物质; 2、向细胞合成体系释放遗传信息。
❖ 细胞周期的几个阶段
D期(5%)
G1期(50%)
G2期(15%-20%)
S期(20%-25%)
另外,细胞周期时间的长短不是一成不变
的,如果改变培养温度和营养条件,就会改变 整个细胞周期时间以及各个阶段的时间。
• 球虫大配子偶然也有不经过受精和减数分裂继续 进行发育的情况。如好转真球虫大配母细胞转化 成大配子时,缩短变圆,核运动到细胞边缘,分 裂成两个子核,接着进行孢子生殖产生孢子。这 也是一种单性生殖现象。
• 一般在宿主被球虫重感染时,球虫才能形成大、 小配子,进行二性生殖。在弱感染条件下,宿主 体腔内全部子孢子仅能转化成大配母细胞,进行 单性生殖。
❖ 孢子虫:其中簇虫亚纲和球虫亚纲的某些种类有性 生殖时表现为配母细胞结合。孢子虫中配母细胞配 合的整个发育周期也可包括拟配子生殖和配子生殖。
❖ 动鞭虫:有些多鞭毛虫的配母细胞配合,不产生配 子细胞,仅发生配子核的分化。(图c)
3.自体受精
❖ 自体受精是由同一配母细胞形成的配子或配子核融 合进行的有性生殖过程。
裂的减数分裂
• 一次分裂的减数分裂:染色体配对时并没有发生 遗传物质的先期复制,以至使细胞核分裂形成的 两个仔核中染色体数目减半,配对也不紧密,没 有交叉预交换。
❖ 两次分裂的减数分裂:与高等动物的减数分裂一 样,基本过程包括前期、中期、后期、末期。且 第一次分裂前期也分为细线期、偶线期、粗线期、 双线期和终变期。
有孔虫 孢子虫 动鞭虫
❖ 自体受精
❖ 粘菌类原虫的有性生殖
1.配子配合
❖ 植鞭虫(同配或异配) 团藻虫类中的某些如盐藻属形成的配子一般都
是同形配子,衣藻虫和梭藻属中形成的配子有同形 配子和异形配子。
注:群体生活的种类,如盘藻虫,是同形配子生殖
注:异形配子的分化比较明显
• 另外发现,某些植鞭虫的大配子在没有受精的情 况下能转化成非接合子(parthenospore)。如提供 能引起合子萌发的条件,非接合子也能发育成群 体,出现所谓的单性生殖(parthenogensis)。金
团藻的一个株系中,经常发生单性生殖现象。
❖ 动鞭虫(异配)
对白蚁和蟑螂肠内的共生多鞭毛虫和超鞭毛虫 研究的最多。
单倍体超鞭毛虫(披发虫)的有性生殖
❖ 有孔虫(异配)
具有配母细胞特征的单倍体细胞经过有丝 分裂产生配子,配子交配形成合子。合子生长 成双倍体的非生配体,后者经过减数分裂形成 单倍体配母细胞,形成世代交替的过程。这里, 配子配合是有孔虫有性生殖的一种形式。
3、细胞核DNA合成的控制:
❖ 起始细胞核DNA合成的控制因子:
组氨酸 色氨酸
影响胸腺嘧啶脱氧核苷合成酶和 胸腺嘧啶脱氧核苷激酶的功能
细胞质因子
大核复制带的变化与小核演化之 间一种相伴随的规律性定时现象
细胞核DNA含量的调节
在纤毛虫中,细胞核本身或细胞质因子等对细胞核 DNA量的调节具有重要作用。另外,有证据可以证明细胞 质和蛋白质的量是控制大核DNA量的重要因子。
二分裂: 变形虫、鞭毛虫、纤毛虫
无性生殖 复分裂: 鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫、孢子虫
出芽生殖: 漏斗目、吸管虫目等纤毛虫
❖ 与二分裂相联系的无性生殖
二分裂是一种常见的生殖方式,通过细胞核和 细胞质的分裂,产生两个基本相似的子细胞。少数 情况下产生两个大小不等的子细胞,不同类群原生 动物的二裂也表现为不同形式:许多裸变形虫和太 阳虫类为简单的二裂生殖;鞭毛虫行纵向二裂生殖, 不同种类纵裂的特征不太一样;纤毛虫中,除缘毛 目纤毛虫外,大多进行横向二裂。
❖ 太阳虫、有孔虫某些单室种、多鞭毛虫及一些纤毛 虫都发生自体受精。
❖ 在太阳虫中,细胞迅速生长繁殖,会导致食物突然 耗尽,使细胞面临饥饿状态,此时常常能刺激这类 原生动物发生自体受精。例如,放射太阳虫,有性 生殖开始时形成孢囊,细胞在孢囊内进行有丝分裂, 成两个配母细胞。每个配母细胞进行两次分裂的减 数分裂。
4.粘菌类原虫的有性生殖
❖ 粘菌类原虫主要指混胶丝纲、真菌虫纲、根肿纲以 及盘蜷虫门等原生动物类群。这类原生动物具有动、 植物两者的特征,其细胞分化和发育过程都是比较 特殊的。
❖ 以称为“真正的粘菌”的真菌虫纲为例,生活史一 般包括孢子阶段、变形虫和鞭毛虫阶段、有性生殖、 孢子囊和孢子形成阶段。
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