Лекция "Размножение организмов. Индивидуальное развитие организма"

Дата	Группа

Дисциплина:  ОДП. 11 Естествознание

ПЛАН УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

ТЕМА: Размножение организмов. Индивидуальное развитие организма.

ЦЕЛЬ:

Обучающая: рассматривать особенности процессов деления эукариотических клеток. рассматривать виды размножения эукариотических клеток. Ознакомить с основными физиологическими процессами, проходящими в клетке (на примере мейоза). Рассматривать процесс образования половых клеток, выявить его закономерности и преимущества перед бесполым размножением. Углубить и расширить знания о клетке как структурной и функциональной единице, лежащей в основе размножения организмов.

Развивающая: формирование умение устанавливать причинно-следственные связи.

Воспитательная: воспитывать стремление к самообразованию и здоровому образу жизни.

Формируемые компетенции: ОК 2.  Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

Ожидаемые результаты:

- должен знать:

-        этапы эмбрионального и постэмбрионального развития организмов;

-        основные физиологические процессы, проходящие в клетке;

-        понятия «онтогенез» и «размножение».

- должен уметь:

-        перечислять и характеризовать основные виды размножения;

-        описывать строение и функции хромосом;

-        перечислять и описывать этапы мейоза;

-        использовать изученные на занятии термины.

Тип УЗ: занятие изучения нового материала.

Вид УЗ: лекция.

Междисциплинарные связи: экология, химия.

Материально-техническое обеспечение: учебник.

Литература:

Основные источники:

1.    Сухорукова Л. Н., Кучменко В. С., Иванова Т. В. Биология 10 – 11 кл. М., 2014.

Дополнительные источники:

2.    Бородин П. М., Высоцкая Л. В., Дымшиц Г. М. и др. Биология 10 – 11 кл., ч. 1.,  М., 2014.

Бородин П. М., Высоцкая Л. В., Дымшиц Г. М. и др. Биология 10 – 11 кл., ч. 2.,  М., 2014.

Ход занятия

І. Организационный момент:

 Приветствие, проверка явки обучающихся и готовности аудитории.

ІІ. Постановка цели и задач занятия:

Сообщение обучающимся целей и задач занятия.

ІІІ. Актуализация опорных знаний:

1. Назовите отличия пластического и энергетического обмена.

2. Из каких веществ состоят хромосомы?

3. Назовите функции хромосом.

4. Что такое репликация? Зачем она нужна?

5. Что такое ген? Генетический код?

6. Назовите основные положения клеточной теории.

7. Что такое митоз? В чем заключается биологический смысл митоза?

ІV. Изучение нового материала:

1. Организм — единое целое. Многообразие организмов.

2. Размножение — важнейшее свойство живых организмов. Половое и бесполое размножение. 3. Мейоз. Образование половых клеток и оплодотворение.

4. Эмбриональный этап онтогенеза. Основные стадии эмбрионального развития. Органогенез. Постэмбриональное развитие. Сходство зародышей представителей разных групп позвоночных как свидетельство их эволюционного родства.

5. Причины нарушений в развитии организмов. Индивидуальное развитие человека.

V. Подведение итогов занятия:

1. Что такое организм? Какие царства живых организмов вам известны?

2. Из каких веществ состоят хромосомы?

3. Назовите основные типы размножения.

4. Охарактеризуйте бесполое размножение. Назовите виды бесполого размножения.

5. Охарактеризуйте вегетативное размножение.

6. Охарактеризуйте половое размножение. Назовите этапы формирования зародыша. Этапы послезародышевого развития.

7. Что такое мейоз? В чем заключается биологический смысл мейоза?

Выставляются и комментируются оценки за работу на занятии.

VI. Домашнее задание:

 1. Проработать литературу О.1.с. 32-38.

Преподаватель:                              __________                           Кострикова Л. А.

Размножение организмов. Индивидуальное развитие организма.

1. Организм — единое целое. Многообразие организмов.

Организм — это биологическая система, являющаяся неделимой единицей жизни и функционирующая как единое целое.

В живом организме все жизненные процессы взаимосвязаны. Это обеспечивается согласованным действием клеток, тканей, органов и систем органов. Поэтому любой организм — единое целое. Взаимосвязь всех жизненных процессов одноклеточных организмов обеспечивается взаимодействием органоидов клетки. У многоклеточных организмов контакт и взаимодействие клеток происходят через клеточную мембрану. Сходные по строению и действующие совместно клетки образуют ткани, которые, в свою очередь, взаимосвязаны между собой. Из тканей формируются органы и системы органов, специализирующиеся на выполнении определенных функций. Они не способны существовать самостоятельно вне целостного организма и тесно связаны друг с другом.

Деятельность частей организма как единого целого регулируется эндокринной и нервной системами. Регуляция деятельности живых организмов с помощью гормонов называется гуморальной.  Гормоны стимулируют или угнетают рост и деление клеток, образование кровяных клеток, созревание половых клеток, интенсивность работы органов.

Однако, у большинства животных основную роль к регуляции деятельности организма играет нервная система. Нервные импульсы всегда направлены к определенным клеткам, тканям и органам, регулируя их состояние и деятельность. Этот процесс называется нервной регуляцией. Нервная регуляция осуществляется быстрее, чем гуморальная. Нервная и гуморальная регуляция взаимосвязаны, так как образование гормонов железами внутренней секреции и выделение их в кровь осуществляется под влиянием нервной системы. А на ее состояние, в свою очередь, оказывают влияние гормоны.

Разнообразие организмов заключается в существовании целого ряда различных живых существ. По определенным признакам их делят на четыре царства: прокариоты; грибы; растения; животные.

Появление многоклеточности сделало воз­можным формирование специализированных клеток, развитие разнообразных, выполняю­щих определенные функции тканей и органов. Специализация, в свою очередь, повышает эф­фективность работы организма в целом, ус­ложняет его структуру, обеспечивает более сложные и адаптивные формы поведения. Та­ким образом, появление многоклеточности стало важнейшим этапом в эволюции жизни на Земле.
2. Размножение – важнейшее свойство живых организмов. Половое и бесполое размножение.

Размножение – свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Существуют два основных способа размножения — бесполое и половое. Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах. Различают следующие способы бесполого размножения:

Деление – способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Почкование – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи. Фрагментация – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь.  Полиэмбриония – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается эмбрион (монозиготные близнецы). Спорообразование – размножение посредством спор. Споры – специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях. У высших растений образованию спор предшествует мейоз.

Вегетативное размножение – способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются или из частей вегетативного тела материнской особи, или из особых структур (корневище, клубень и др.), специально предназначенных для этой формы размножения. 

Половое размножение осуществляется при участии двух родительских особей (мужской и женской), у которых в особых органах образуются специализированные клетки — гаметы. Процесс формирования гамет называется гаметогенезом, основным этапом гаметогенеза является мейоз. Дочернее поколение развивается из зиготы — клетки, образовавшейся в результате слияния мужской и женской гамет. Процесс слияния мужской и женской гамет называется оплодотворением. Обязательным следствием полового размножения является перекомбинация генетического материала у дочернего поколения.

3. Мейоз. Образование половых клеток и оплодотворение.

Примерно в то время, когда Уолтер Флеминг изучал клеточное деление, ученым уже было известно, что оплодотворение происходит за счет объединения разнополых клеток – сперматозоида и яйцеклетки. Чего они не знали – так это почему только эти две клетки могли создавать новую жизнь? Что отличало их?

Первый внятный ответ смог дать бельгийский зоолог Эдвард ван Бенеден в 1883 году. Во время изучения кольчатых червей он обнаружил по 4 хромосомы почти во всех клетках особей. Исключением были клетки, отвечающие за оплодотворение – мужской сперматозоид и женская яйцеклетка, в этих клетках было всего 2 хромосомы. Он заметил, что когда эти две клетки соединяются вместе, получается полноценная клетка с 4 хромосомами. Но почему в этих клетках изначально было вдвое меньше хромосом, все еще оставалось тайной.

В 1887 году ответ находит немецкий биолог Август Вейсман. Он предположил, что либо все хромосомы делятся пополам, и одна половина уходит в одну сторону, а другая – в другую, либо все еще более сложно: хромосомы могут объединиться попарно и потом вместо отделения друг от друга, делятся еще раз. После многолетних наблюдений за хромосомами Вейсман обнаружил, что в определенный момент развивающийся организм дает команду клеткам, отвечающим за размножение, разделить хромосомы пополам. Этот процесс деления клеток Вейсман назвал мейоз.

Мейоз – это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое. Он состоит и двух последовательно идущих делений, имеющих те же фазы, что и митоз. Однако продолжительность отдельных фаз и происходящие в них процессы значительно отличаются от процессов, происходящих в митозе.

Эти отличия в основном состоят в следующем. В мейозе профаза I более продолжительна. В ней происходит конъюгация (соединение) хромосом и обмен генетической информацией. В метафазе происходят те же изменения, что и в метафазе митоза, но при гаплоидном наборе хромосом. В анафазе I центромеры, скрепляющие хроматиды, не делятся, а к полюсам отходит одна из гомологичных хромосом. В телофазе II образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

Интерфаза перед вторым делением у мейоза очень короткая, в ней ДНК не синтезируется. Клетки (гаметы), образующиеся в результате двух мейотических делений, содержат гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Полный набор хромосом — диплоидный 2n — восстанавливается в организме при оплодотворении яйцеклетки, при половом размножении.

Вскоре после оплодотворения происходит синтез ДНК, хромосомы удваиваются, и наступает первое деление ядра зиготы, которое осуществляется путем митоза и представляет собой начало развития нового организма.

Биологическое значение мейоза. Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет.

4. Эмбриональный этап онтогенеза. Основные стадии эмбрионального развития. Органогенез. Постэмбриональное развитие. Сходство зародышей представителей разных групп позвоночных как свидетельство их эволюционного родства.

Период эмбрионального развития наиболее сложен у высших животных и состоит из нескольких этапов. Период начинается с этапа дробления зиготы, т. е. серии последовательных митотических делений оплодотворенной яйцеклетки. Образующиеся в результате деления две клетки (и все последующие их поколения) на этом этапе называются бластомерами. Одно деление следует за другим, причем не происходит роста образующихся бластомеров и с каждым делением клетки становятся все более мелкими. Такая особенность клеточных делений и определила появление образного термина «дробление зиготы».

В результате дробления (когда количество бластомеров достигнет значительного числа) образуется бластула. На следующем этапе осуществляется процесс гаструляции — формирование гаструлы. 

Наружный слой клеток получил название эктодермы, а внутренний — энтодермы. Внутренняя полость, ограниченная энтодермой, полость первичной кишки сообщается с внешней средой первичным ртом, или бластопором. Существуют и другие типы гаструляции, но у всех животных (кроме губок и кишечнополостных) этот процесс завершается образованием еще одного клеточного пласта — мезодермы. Она закладывается  между энто- и эктодермой.

По завершении этапа гаструляции появляются три клеточных пласта (экто-, эндо- и мезодерма), или три зародышевых листка.

Далее начинаются процессы гистогенеза (образования тканей) и органогенеза (образования органов) у зародыша (эмбриона). В результате дифференцировки клеток зародышевых листков формируются различные ткани и органы развивающегося организма. Из эктодермы образуются покровы и нервная система. За счет энтодермы формируются кишечная трубка, печень, поджелудочная железа, легкие. Мезодерма продуцирует все остальные системы: опорно-двигательную, кровеносную, выделительную, половую.

Завершается эмбриональный период рождением новой особи, способной к самостоятельному существованию.

После появления организма на свет начинается его постэмбриональное, или послезародышевое, развитие, которое у разных видов организмов продолжается от нескольких дней до сотен лет. Оно включает три основных периода — ювенильный, период зрелости и период старости, заканчивающийся смертью.

Ювенильный период (от лат. ювентус — юный) продолжается до достижения половой зрелости. Для этого периода характерно прямое либо непрямое развитие.

При прямом развитии из яйца или из тела матери выходит особь, похожая на взрослую, но значительно меньших размеров (у млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, некоторых 

беспозвоночных животных). В этом случае ювенильный период сводится в основном к росту и половому созреванию молодых особей.

При непрямом развитии появившийся на свет организм по строению и образу жизни отличается от взрослых особей и называется личинкой. Различают два типа непрямого развития — с полным и неполным превращением (метаморфозом).

Полный метаморфоз характерен для насекомых, личинки которых принципиально отличаются от взрослых особей внешним и внутренним строением, характером питания, а в некоторых случаях и средой обитания (например, бабочки, жуки, двукрылые, перепончатокрылые). Личинки усиленно питаются, растут, а затем превращаются в неподвижных куколок. В стадии покоящейся куколки личиночные органы подвергаются распаду, после чего клеточный материал и накопленные питательные вещества используются для формирования органов взрослого насекомого.

При развитии с неполным метаморфозом превращение личинки во взрослую особь происходит постепенно, стадия куколки отсутствует. Такой тип развития характерен для некоторых червей, моллюсков и членистоногих (например, клещей, стрекоз, прямокрылых), а также для рыб и земноводных.

После ювенильного периода организм вступает в период зрелости, который у позвоночных животных, как правило, занимает большую часть жизни. На этом этапе у большинства животных прекращается рост и образование новых органов. Период зрелости характеризуется устоявшимся обменом веществ, относительно стабильным гормональным фоном, в организме происходят процессы самообновления изнашивающихся или поврежденных структур. В этот период происходит размножение организмов и появление у них потомства.

Период старости — заключительный этап постэмбрионального развития (и онтогенеза в целом), заканчивающийся смертью организма. Старение свойственно всему живому. В разное время у разных видов начинаются закономерные возрастные изменения, снижающие адаптационные возможности организма и повышающие вероятность смерти.

I закон - «Закон зародышевого сходства» 

В 1828 г. Карл фон Бэр сформулировал закономерность, которую называют Законом Бэра:

«Чем более ранние стадии индивидуального развития сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить».

II закон – «Биогенетический закон». (Закон Геккеля-Мюллера)

«Каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом».

5. Причины нарушений в развитии организмов. Индивидуальное развитие человека.

Все причины внутриутробных нарушений развития можно разделить на две группы: эндогенного, то есть внутреннего, и экзогенного, то есть внешнего происхождения. 
В эту группу причин входят все врождённые нарушения. В случае наследственности негативные факторы действуют на уровне половых клеток (эндогенные). 

Экзогенные нарушения появляются из-за отрицательного воздействия среды. Они могут быть врождёнными и приобретёнными. 
Врождённые нарушения появляются вследствие воздействия отрицательных факторов на эмбрион или плод (эмбрионом считается жизнь от времени оплодотворения половых клеток до девяти недель, плодом — будущий новорождённый в утробе матери от девяти недель до девяти месяцев). Отрицательные факторы сильнее всего нарушают те органы и системы, которые в это время развиваются интенсивнее. Нередко в первые недели женщина не знает о своей беременности и может употреблять антибиотики, барбитураты или другие медикаменты, оказывающие отрицательное воздействие на эмбрион, или находиться под воздействием отрицательных внешних факторов. Для развития мозга эмбриона, плода или ребёнка до одного года очень опасно воздействие любых отрицательных физических, химических или биологических факторов. 

Причинами приобретенных нарушений развития ребёнка могут быть различные травмы (в том числе родовые), при которых повреждаются зрение, анализаторы слуха, головной мозг. 

Индивидуальное развитие человека (онтогенез) начинается с момента оплодотворения, когда происходит слияние женской (яйцеклетка) и мужской (сперматозоид) половых клеток. Начальные этапы развития протекают в половых путях женщины, поэтому весь онтогенез принято делить на пренаталъный и постнатальный периоды, т. е. дородовой и послеродовой.

В пренатальном (внутриутробном) периоде онтогенеза в свою очередь выделяют зародышевый и плодный периоды. Первый длится 2 месяца, второй — с 3-го по 9-й включительно.

С момента рождения начинается процесс самостоятельной жизни индивидуума и его адаптация к окружающей среде. Ускоренный рост наблюдается в период раннего детства (от 1 года до 3 лет), в возрасте от 5 до 7 лет и в период полового созревания (от 11-12 до 15—16 лет), при этом изменяются и основные пропорции тела. Параллельно с ростом наблюдаются возрастные изменения во всех органах и системах. Примерно к 20-25 годам рост человека прекращается и наступает относительно стабильный период существования — зрелый возраст. После 55—60 лет человек начинает постепенно стареть, и в ряде органов возникают склеротические изменения. Это в свою очередь вызывает снижение различных функций организма.