Занятие 7
Тема:Размножение организмов.
Цель: Познакомиться с особенностями бесполого, полового и вегетативного размножения организмов, их биологической сущностью.
Задание для самоподготовки Размножение, его формы и значение. Вегетативное размножение. Собственно бесполое размножение. Половое размножение с оплодотворением. Процесс оплодотворения. Половое размножение без оплодотворения. Биологическая роль полового размножения. Чередование гаплоидной и диплоидной фазы в жизненных циклах растений и животных. Половой диморфизм, гермафродитизм. Заполнить таблицы 18, 19 (см. Приложение 2).
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
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.
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: Ювенильный период – от рождения до полового созревания. Пубертатный (зрелый) – взрослое половозрелое состояние. 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.
|
