Занятие 7

Тема:Размножение организмов.

 

Цель: Познакомиться с особенностями бесполого, полового и вегетативного размножения организмов, их биологической сущностью.

 

Задание для самоподготовки

1. Размножение, его формы и значение.

2. Вегетативное размножение.

3. Собственно бесполое размножение.

4. Половое размножение с оплодотворением.

5. Процесс оплодотворения.

6. Половое размножение без оплодотворения.

7. Биологическая роль полового размножения.

8. Чередование гаплоидной и диплоидной фазы в жизненных циклах растений и животных.

9. Половой диморфизм, гермафродитизм.

10. Заполнить таблицы 18, 19 (см. Приложение 2).

 

Размножение
Половое	Бесполое
С оплодотворением (одно- и многоклеточные организмы)	Без оплодотворения (одно- и многоклеточные организмы)	Собственно бесполое (одно- и многоклеточные организмы)	Вегетативное размножение (многоклеточные организмы)
1. Изогамия	1. Партеногенез	1. Спорообразование	1. черенками
2. Оогамия	2. Конъюгация	2. Шизогония	2. Усами
3. Гетерогамия (анизогамия)	3. Почкование	3. Корневищами
			4. Луковицами
			5. Клубнелуковицами
			6. Отводками

 

Размножение – это свойство организмов воспроизводить себе подобных, или способность организмов к самовоспроизведению. Биологическое значение размножения заключается в обеспечении непрерывности и преемственности жизни в ряду поколений.

В основе классификации размножения лежит тип деления клеток: митотический (при бесполом размножении) и мейотический (при половом размножении). Различают два основных способа. Бесполое размножение – размножение, осуществляющееся с участием лишь одной особи. Генотипы дочерних организмов совершенно идентичны родительским. Бесполое размножение позволяет быстро увеличить число особей. Различают собственно бесполое и вегетативное размножение.

Вегетативное размножение осуществляется частями тела или группой соматических клеток. Оно широко представлено у растений в природе и активно используется в сельском хозяйстве (корневища, клубни, луковицы, усы, черенки, отводки) и биотехнологии (культура тканей).

Полиэмбриония – особая форма вегетативного размножения. На определенной стадии развития эмбрион делится на несколько частей, каждая из которых развивается в самостоятельный организм. Потомство – монозиготные близнецы (насекомые, млекопитающие).

Фрагментация – заключается в распаде тела многоклеточного организма на части, которые далее превращаются в самостоятельные особи. Этому, как правило, предшествует механическое воздействие (плоские черви, иглокожие, водоросли, лишайники).

Собственно бесполое размножение свойственно простейшим животным (корненожки, инфузории, жгутиконосцы), у которых оно осуществляется в результате митотического деления клеток. Из многоклеточных животных бесполое размножение характерно для сидячей формы – полипов, образующих колонии (кораллы). У растений и грибов при бесполом размножении образуются споры и зооспоры. Споры (они неподвижны) обычно характерны для сухопутных растений; зооспоры (подвижные и имеющие жгутики) – для водных. Спора – одна из стадий жизненного цикла, служащая для размножения, состоит из клетки, покрытой оболочкой. Чаще споры образуются после полового процесса. Иногда споры бактерий и одноклеточных водорослей служат для переживания неблагоприятных условий. Споры образуются двумя способами: эндогенно (внутри спорангиев) и экзогенно (открыто, на поверхности тела). Размножение при помощи спор называется спорообразованием.

Почкование характерно для дрожжевых грибов и бактерий. На материнской особи появляется почка, которая растет и достигает размеров материнской, а затем отделяется от нее. У многоклеточных организмов (губок и гидры) на теле образуются выпячивания (почки). Постепенно увеличиваясь, на почке образуются щупальца, и она отделяется от материнской особи.

Шизогония (множественное деление) – форма размножения, встречающаяся у возбудителя малярии – малярийного плазмодия. При шизогонии происходит многократное деление ядра без цитокинеза (деления цитоплазмы), а затем и вся цитоплазма разделяется вокруг ядер.

Половое размножение происходит с участием двух особей, как правило, в результате слияния специальных половых клеток – гамет. В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале генетической информации родителей. Дочерние особи генетически отличаются от родительских особей, что обусловливает значительную комбинативную изменчивость, позволяющую новым организмам быстрее и лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.

изогамия – сливаются две одинаковые по величине подвижные гаметы. Такой тип размножения характерен для равножгутиковых зеленых водорослей, хитридиевых грибов, жгутиконосцев, корненожек.

Гетерогамия (анизогамия) – сливаются две подвижные гаметы разного размера (одна крупнее, другая мельче). Характерна для водорослей, хитридиевых грибов, колониальных жгутиконосцев.

Оогамия – наиболее распространенная форма полового процесса, при котором гаметы четко различаются: яйцеклетка крупная, неподвижная, с запасом питательных веществ, а сперматозоид (спермий у высших растений) значительно мельче, подвижный или неподвижный (у высших растений). Характерна для всех многоклеточных животных, некоторых грибов, водорослей и высших растений.

Процесс слияния половых клеток, приводящий к формированию зиготы и последующему развитию нового организма называется оплодотворением. Оплодотворение может быть наружным (что характерно для водных обитателей) и внутренним (характерно для животных суши). Процесс оплодотворения состоит из двух основных процессов: активации яйцеклетки и синкариогамии (образование диплоидного ядра).

У некоторых организмов яйцеклетки могут развиваться без оплодотворения. Такое развитие называется партеногенезом. Партеногенез (девственное развитие) – развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Это явление широко распространено у беспозвоночных (тли, осы, пчелы, некоторые ракообразные) и позвоночных животных (пресмыкающиеся, птицы), а также у некоторых растений.

Различают естественный и искусственный партеногенез. Естественный партеногенез существует в природе у некоторых растений, червей, насекомых, ракообразных. У некоторых животных любое яйцо может развиваться как без оплодотворения, так и после него. Это факультативный (необязательный) партеногенез. Он встречается у пчел и муравьев, у которых из оплодотворенных яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворенных – самцы. У этих организмов партеногенез возник как приспособление для регулирования численного соотношения полов. При облигатном (обязательном) партеногенезе яйцеклетки развиваются всегда без оплодотворения (тли, дафнии, скальные ящерицы). Такой партеногенез исторически развивался у тех видов организмов, которые погибали в большом количестве или у которых была затруднена встреча особей различного пола.

Искусственный партеногенез вызывается в лабораторных условиях внешним воздействием на яйцеклетку химических, физических или механических агентов.

Андрогенез – развитие организма из клетки с цитоплазмой яйца и ядром сперматозоида.

Гиногенез – своеобразная форма размножения, при которой сперматозоид вступает в яйцеклетку и активирует ее, но ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки. Гиногенез встречается у нематод и рыб.

У некоторых организмов при половом размножении гаметы не образуются, но половой процесс имеет место.

Конъюгация – форма полового процесса без участия гамет. Характерна для кишечной палочки, инфузории-туфельки, у которых сближаются две особи и через цитоплазматический мостик обмениваются генетическим материалом, но увеличения численности особей не происходит. У зеленой нитчатой водоросли спирогиры конъюгация происходит по-другому: две многоклеточные нити (+) и (–) встают параллельно друг другу, образуют встречные цитоплазматические мостики, по которым протопласт физиологически мужской особи перетекает в женскую нить. В результате образуется множество зигот, каждая из которых после мейоза дает начало четырем новым нитям водорослей.

Чередование поколений – смена полового (гаплоидной фазы) и бесполого (диплоидной фазы) поколений различающихся способом размножения в цикле развития некоторых животных и растений. Смена происходит регулярно или через неодинаковые промежутки времени. Первичное чередование поколений заключается в смене полового размножения спорообразованием (споровики, жгутиконосцы, кишечнополостные, растения). У животных (медузы) половое поколение представлено свободноплавающими одиночными особями, а бесполое – сидячими полипами, образующими колонии, от которых путем почкования отделяются новые особи. У большинства растений одно поколение имеет гаплоидный набор хромосом в клетках (это обычно половое поколение, дающее гаметы, – гаметофит), а другое – диплоидный (обычно это бесполое поколение, дающее споры, – спорофит). Вторичное чередование поколений заключается в переходе от полового размножения к партеногенезу (черви, членистоногие).

Половой диморфизм – различия между самками и самцами в строении тела, окраске, инстинктах и ряде других признаков. Эти различия направлены на увеличение вероятности встречи разнополых особей одного вида и на препятствие скрещивания с представителями других видов.

Гермафродитизм– образование гамет обоих видов в одном организме, имеющем мужские и женские железы. Гермафродитами являются плоские и кольчатые черви, моллюски и др.

 

Занятие 8

ТЕМА: Закономерности индивидуального развития. Эмбриогенез. Постэмбриональное развитие.

 

ЦЕЛЬ: Изучить общие закономерности развития зародыша. Уметь идентифицировать типы дробления и части бластулы, знать основные этапы и способы гаструляции, зародышевые листки и образование осевых органов.

 

Задание для самоподготовки

1. Онтогенез, типы развития (прямое и непрямое), периоды.

2. Предэмбриональный период. Типы яйцеклеток по наличию и распределению питательных веществ.

3. Эмбриональный период, стадии развития:

а) зигота – начальный этап развития;

б) стадия дробления, типы дробления, образование бластулы;

в) стадия гаструлы, типы гаструляции, зародышевые листки;

г) нейруляция, типы образования мезодермы;

д) стадия гисто- и органогенеза;

е) эмбриональная индукция, дифференцировка клеток;

ж) провизорные органы.

4. Критические периоды развития. Тератогенные факторы среды.

5. Постэмбриональный период развития человека, стадии развития.

6. Роль наследственности и среды в онтогенезе.

7. Заполнить таблицы 20, 21, 22, 23 (см. Приложение 2).

 

ОНТОГЕНЕЗ – совокупность процессов индивидуального развития организма с момента образования зиготы и до смерти.

В зависимости от характера онтогенеза организмов выделяют прямой и непрямой тип развития. Непрямое развитие встречается в личиночной форме (с полным и неполным метаморфозом), а прямое – в неличиночной и внутриутробной.

В онтогенезе различают: предэмбриональный, эмбриональный и постэмбриональный периоды.

ПРЕДЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД связан с образованием гамет. В процессе гаметогенеза в яйцеклетках происходит накопление желтка. В зависимости от количества желтка и характера его распределения, различают яйцеклетки трех основных типов: изолецитальные, телолецитальные и центролецитальные.

ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД – эмбриогенез начинается с образования зиготы, заканчивается при личиночном типе выходом из яйцевых оболочек, при неличиночном типе выходом из зародышевых оболочек. Эмбриогенез делится на стадии зиготы, дробления, бластулы, образования зародышевых листков, гисто- и органогенез.

Зигота – одноклеточная стадия развития многоклеточного организма.

Начальный этап развития оплодотворенного яйца называется дроблением. Дробление – ряд последовательных митотических делений, заканчивающихся образованием бластулы. Типы дробления зависят от количества и распределения желтка в яйце. Дробление бывает полным равномерным, полным неравномерным и дискоидальным. Размер бластулы не превышает размера зиготы. Между клетками образуется полость – бластоцель, а клетки по периферии образуют бластодерму.

Гаструляция – процесс перемещения эмбрионального материала с образованием двух или трех слоев тела зародыша (зародышевых листков). Способы гаструляции: инвагинация, иммиграция, эпиболия, деламинация и смешанный тип. Гаструла имеет два слоя клеток: наружный – эктодерму и внутренний – энтодерму. Полость в гаструле – гастроцель (первичная кишка), а вход в кишку называется бластопор (первичный рот). На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие кишечнополостных. У всех остальных типов животных образуется мезодерма – третий зародышевый листок.

Гистогенез – процесс образования тканей. Органогенез – процесс формирования органов, происходящий после формирования зародышевых листков. Зародышевые листки, занимая определенное положение относительно друг друга, контактируя и взаимодействуя, стимулируют развитие клеточных групп в определенном направлении. Это называется ЭМБРИОНАЛЬНОЙ ИНДУКЦИЕЙ, т.е. процесс взаимодействия между зародышевыми листками.

В ходе органогенеза изменяются форма, структура, химический состав клеток, обособляются клеточные группы – зачатки будущих органов, т.е. ДИФФЕРЕНЦИРУЮТСЯ клетки и ткани.

В самом начале органогенеза происходит НЕЙРУЛЯЦИЯ, которая охватывает процессы от появления первых признаков формирования нервной пластинки до замыкания ее в нервную трубку. Параллельно формируются хорда и вторичная кишка.

Провизóрные или временные органы образуются в эмбриогенезе для обеспечения дыхания, питания, выделения, движения и т.д. Время образования провизорных органов зависит от запаса питательных веществ яйцеклетки и условий среды развития зародыша. К провизорным органам относятся амнион, хорион, желточный мешок, аллантоис.

АМНИОН – эктодермальный мешок, заключающий зародыша, и заполненный амниотической жидкостью, защищает от высыхания и механических повреждений.

ХОРИОН – наружная зародышевая оболочка, прилегающая к скорлупе или к материнским тканям, служит для газообмена, питания, выделения, фильтрации и синтеза веществ.

ЖЕЛТОЧНЫЙ МЕШОК – первичный кроветворный орган зародыша, место размножения клеток крови. В стенки желточного мешка врастают кровеносные сосуды, образуя капиллярную сеть.

АЛЛАНТОИС – мочевой мешок, вместилище для конечных продуктов обмена азотосодержащих органических веществ.

КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ РАЗВИТИЯ – время, когда зародыш наиболее чувствителен к повреждению разнообразными факторами, которые могут нарушить нормальное развитие.

ТЕРАТОГЕННЫЕ факторы среды – факторы, способные вызвать нарушение развития и уродства.

ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОЕ развитие – от рождения до смерти организма.

Периодизация:

1. Ювенильный период – от рождения до полового созревания.

2. Пубертатный (зрелый) – взрослое половозрелое состояние.

3. Сенильный (старческий) заканчивается смертью.

 

Занятие 9

Тема:Закономерности наследования, установленные Менделем.

 

Цель:Уметь моделировать закономерности моногибридного и дигибридного скрещивания, определять генотип и фенотип потомков по генотипу родителей, а также генотип родителей по фенотипу потомков, что необходимо для прогнозирования проявления признаков в потомстве.