«Размножение и развитие организмов»

Вид материала

Документы

Содержание Клеточный цикл Собственно деление клетки Биологическое значение митоза. Строение хромосом. Строение клеточного центра. II. Формы размножения организмов. 2. Половое размножение. 3. Образование половых клеток. В половых железах различают три зоны 4. Строение половых клеток. III. Мейоз. Образование половых клеток. 2. I мейотическое деление. 3. II мейотическое деление. 4. Биологическое значение мейоза. IV. Оплодотворение. Эволюция полового размножения. Суть оплодотворения Двойное оплодотворение Биологическое значение двойного оплодотворения 2. Партеногенез – определение, суть. 3. Половой диморфизм – определение, суть. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Размножение организмов, как необходимое условие существования видов, 48.55kb.
• Деление клетки Размножение. Размножение клеток, 116.15kb.
• Размножение и индивидуальное развитие организмов, 44.8kb.
• План-конспект урока, 66.31kb.
• Контрольная работа Синтез белка. Размножение клеток и организмов. Митоз. Мейоз. Гаметогенез., 26.67kb.
• Тест «Размножение» 5 класс Выберите правильное утверждение: а размножение это процесс, 26.44kb.
• Программа вступительных экзаменов в магистратуру по специальности 6М073500 "Пищевая, 194.31kb.
• Размножение, 315.07kb.
• Урок по биологии в 8 классе по теме : «Размножение и развитие рыб», 41.95kb.
• «Отдалённая гибридизация-метод селекции организмов», 483.68kb.

Раздел: «Размножение и развитие организмов»

(16 часов)




Микроскопическая фотография митоза клетки животных.

Профаза (внизу) – хромосомы свободно расположены в цитоплазме;

метафаза (слева) – хромосомы упорядоченно лежат в одной плоскости;

анафаза (вверху) – хромосомы расходятся к полюсам клетки.


I. Деление клетки. Митоз. Амитоз.

1. 
   Способы деления клетки.
   
2. Митоз.
   
3. Биологическое значение митоза.
   
4. Амитоз.
   
5. Строение хромосом.
   
6. Строение клеточного центра.
   

1. Способы деления клетки.
   

Размножение составляет одну из важнейших характеристик сущности жизни. К размножению способны все без исключения живые организмы, от бактерий до млекопитающих. Существова­ние каждого вида животных и растений, преемственность между родительскими особями и их потомством поддерживаются только благодаря размножению.

На молекулярном уровне процесс, который можно условно назвать размножением, выражается в уникальной способности ДНК к самоудвоению ее молекул. На уровне клетки к размножению путем деления способны такие органоиды, как митохондрии и хлоропласты. Клетки одноклеточных и многоклеточных организмов размножаются делением.

Клеточный цикл – период деления клетки от одного деления до другого или до естественной гибели. Клеточный цикл делят:

1. интерфаза – период между делениями клетки;

2. собственно деление клетки.
   

Интерфаза подразделяется:

1. G_о – фаза клетки сразу после деления материнской клетки;
   
2. G₁ – пресинтетическая фаза – клетка готовится к делениюи синтезу ДНК;
   
3. S – синтетическая фаза – ДНК и центриоли удваиваются активно синтезирует белки и РНК;
   
4. G_о – постсинтетическая фаза – клетка накапливает энергию, активно синтезирует белки и РНК.
   

Собственно деление клетки может осуществляться митозом (непрямое деление клетки), мейозом (редукционное деление клетки) и амитозом (прямое деление клетки).

2. Митоз.
   

Основной способ деления эукариотической клетки – митоз. Подготовка клеток к делению начинается в период интерфа­зы. Один из важнейших подготовительных процессов – синтез ДНК, т.е. удвоение ее молекулы, происходящее в середине периода интерфазы. Таким образом, к митозу приступают клетки, содержащие удвоенное после синтеза количество ДНК. В митозе различают четыре фазы профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

Во время профазы в ядре появляются тонкие нити – хромосомы. Они спирализуются и начинают укорачиваться и утолщаться. К концу профазы у хромосомы можно определить размеры, форму, строение, число. Каждая хромосома – это удлиненное плотное тельце, состоящее из нескольких частей, отделенных друг от друга перетяжками. Различают первичную перетяжку, или центромеру. На хромосоме может быть и вторичная перетяжка. Каждая хромосома состоит из двух свернутых в спираль нитей (молекул) ДНК, которые называют хроматидами или дочер­ними хромосомами. Во время профазы центриоли, а их две в каждой клетке, рас­ходятся к противоположным полюсам клетки и между ними образуется веретено деления. В конце профазы ядерная оболочка растворяется и хромосомы свободно располагаются в цитоплаз­ме, ядрышки исчезают. Падает синтез белка.

Во время метафазы завершается образование веретена деления и хромосомы распо­лагаются в экваториальной плоскости веретена. Хромосомы об­разуют метафазную пластинку, и каждая хромосома прикрепля­ется своим центральным участком (центромерой) к одной из нитей веретена. У каждой хромосомы происходит отделение, обособление хроматид друг от друга.



Когда все хромосомы оказываются прикрепленными к нитям веретена, хроматиды каждой хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки: к одному полюсу отходит одна хроматида, к противоположному – другая. Начало расхождения хроматид к полюсам клетки означает, что наступила следующая фаза мито­за – анафаза. Во время анафазы хроматиды (дочерние хромосо­мы) расходятся к полюсам клетки. Движение хромосом осуществляется благодаря нитям веретена, которые сокращаются и рас­тягивают дочерние хромосомы от экватора к полюсам клетки. При движении хромосом используется энергия АТФ.

Последняя фаза митоза – телофаза. Во время телофазы приблизившиеся к полюсам клетки хромосомы начинают рас­кручиваться и снова приобретают форму длинных нитей, пере­плетающихся друг с другом, что характерно для неделящегося ядра. В дочерних ядрах вновь образуется ядерная оболочка, формируется ядрышко и полностью восстанавливается характерное для интерфазы строение ядра. На протяжении телофазы происходит и деление цитоплазмы, в результате которого две дочерние клетки отделяются друг от друга. Эти клетки по строению полностью сходны с материнской.

2. Биологическое значение митоза.
   

В результате митоза каждая дочерняя клетка получает точно такие же хромосомы, какие имела материнская клетка. Число хромосом в обеих дочерних клетках равно числу хромосом материнской клетки. Биологическое значение митоза заключается в строго равномерном распределении хромосом между ядрами двух дочер­них клеток. Это значит, что митоз обеспечивает точную передачу наследственной информации каждому из дочерних ядер.

Если нарушается нормальный ход митоза и в дочерней клетке хромосом окажется меньше или больше, чем в материнской, то это приведет, либо к гибели, либо к существенным измене­ниям в жизнедеятельности клетки – к возникновению мутаций.

Основу генетического критерия вида состав­ляет число хромосом в клетке, которое постоянно для каждого вида живых организмов.

Хромосомы, содержащиеся в ядре одной клетки, всегда пар­ные, т.е. в ядре имеются две одинаковые, или гомологичные, хромосомы, которые составляют одну пару. Так, 46 хромосом человека образуют 23 пары, в каждой паре две одинаковые хро­мосомы Хромосомы разных пар отличаются друг от друга размерами, формой, местами расположения первичных и вторич­ных перетяжек.

Совокупность хромосом, содержащихся в одном ядре, носит название хромосомного набора. Хромосомный набор характерен для каждого вида организмов.



В любом многоклеточном организме различаются две кате­гории клеток: соматические (неполовые), которые входят в сос­тав всех тканей и органов тела, и половые клетки. Ядра сомати­ческих клеток содержат диплоидный (двойной) набор хромосом. Ядра половых клеток содержат гаплоидный, т. е. одинарный, набор хромосом. Так, если диплоидный набор ржи включает 14 хромосом, то гаплоидный набор имеет 7 хромосом. Если диплоид­ный набор человека содержит 46 хромосом, то гаплоидный набор равен 23 хромосомам. В гаплоидном наборе от каждой пары остается только одна хромосома. Число хромосом и диплоидного и гаплоидного набора посто­янно для каждого вида организмов.

2. Амитоз.
   

Это деление клетки, у которой ядро находится в интерфазном состоянии. Во время деления не происходит конденсация хромосом и образования веретена деления. Ядро делится путём перетяжки. Часто деление ядра не сопровождается последующим делением цитоплазмы, что приводит к образованию многоядерных клеток. Амитоз не обеспечивает равномерного распределения генетического материала между дочерними ядрами. Он встречается в дифференцированных (клетки печени), временных (эндосперм у растений) или отмирающих тканях. Клетка, претерпевшая амитоз, в дальнейшем не способна вступать в нормальный митотический цикл.

2. Строение хромосом.
   

Хромосомы – важ­нейшая составная часть ядра. В неделящихся ядрах хроматин имеют форму тончайших нитей. Это тончайшие нити, каждая из которых представляет одну молекулу ДНК в соединении с белком. Во время деления клетки хроматин максимально конденсируется, образуя плотные палочковидные структуры – хромосомы. По окончании деления хромосомы вновь переходят в деконденсированное состояние. Иногда часть его остаётся плотно спирализованной – гетерохроматин. Деконденсированные участки хроматина – эухроматин. Нитевидные хромосомы неделящихся ядер располагаются в ядер­ном соке, переплетаются между собой. Отрезок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного определённого белка – ген. Важнейший процесс, совершающийся только в период интер­фазы, – это синтез ДНК, в результате которого каждая хромо­сома удваивается. В основе синтеза лежит уни­кальная способность молекулы ДНК к удвоению. Синтез ДНК протекает в середине интерфазы, и продолжительность его различна у разных видов живот­ных и растений. Следовательно, если до начала синтеза в состав одной хромосомы входила одна молекула ДНК, то после завершения синтеза в состав каждой хромосомы входят две совершенно одинаковые молекулы ДНК.



Кариотип – совокупность числа, величины и морфологии хромосом.

Форма хромосом зависит от расположения первичной перетяжки (центромеры) – области хромосомы, в которой сестринские хроматиды тесно соединены друг с другом. Центромера делит хромосому на два плеча, концевые участки которых называются теломерами. В зависимости от расположения центромеры различают:

1. метацентрические – плечи одинаковой длины;
   
2. субметацентрические – одно плечо длиннее другого;
   
3. акроцентрические – одно плечо намного превышает другое;
   
4. телоцентрические – второе плечо практически не различимо.
   

Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, в области которой располагается ядрышковый организатор – участок хромосомы, на котором в интерфазном ядре происходит образование ядрышка.

Функция хромосом – хранение и передача наследственной информации.

2. Строение клеточного центра.
   

Находится в клетках животных вблизи ядра. Основную его часть составляют два маленьких тельца – центриоли со специфическими структурами, расположенные в небольшом участке уплотненной цитоплазмы. В клетках обычно присутствует пара центриолей – диплосома. Различают материнскую и дочернюю центриоли, лежащие под углом 90^оС друг к другу. Каждая центриоль имеет форму полого цилиндра, состоящего из девяти триплетов микротрубочек. Каждый триплет расположен под углом 45^оС к радиусу цилиндра. Внутри цилиндра располагается «тележное колесо», которое состоит из центральной втулки и девяти спиц. Перед делением клетки диплосома удваивается. Центриоли отходят друг от друга на небольшое расстояние, и рядом с каждой образуется новая центриоль. Образовавшиеся диплосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. Центриоли играют важную роль при делении клетки; они участвуют в образовании веретена деления.




Фронтальный опрос:

1. 
   Перечислите способы деления клетки.
   
2. Назовите фазы митоза.
   
3. Какие изменения претерпевают хромосомы во время митоза?
   
4. Какова биологическая сущность митоза?
   
5. В каких клетках содержится диплоидный набор хромосом?
   
6. Какие клетки имеют, гаплоидный набор хромосом?
   
7. Что из себя представляет амитоз?
   
8. Вспомните строение и функции хромосом.
   
9. Вспомните строение и функции клеточного центра.
   

II. Формы размножения организмов.

1. Бесполое размножение.
   
2. Половое размножение.
   
3. Образование половых клеток.
   
4. Строение половых клеток.
   

1. Бесполое размножение.
   

В бесполом размножении принимает участие только одна родительская особь, которая делится, почку­ется или образует споры. В результате формируются две или больше дочерних особей, сходных по своим наследственным при­знакам с родительской особью. Виды бесполого размножения:

1. Бинарное деление клетки. У бактерий и сине–зеленых водорослей отсутствует мейоз. Их тело делится пополам и образуются две дочер­ние особи, каждая из которых представляет собой целый самостоятельный организм. Делением на две и больше частей размно­жаются простейшие (амебы, эвглены, инфузории, споровики), одноклеточные зеленые водоросли; их клетки делятся путем ми­тоза.

2. Почкованием размножаются дрожжевые организмы, гидры, гидроидные и коралловые полипы и ряд других беспозвоночных. При почковании небольшой участок тела родительской особи отделяется, т.е. отпочковывается, растет и превращается в но­вую особь. Ряд видов плоских червей, морские звезды могут размножаться разделением их тела на несколько частей, каждая из которых восстанавливает недостающие органы и превращает­ся в целый организм, идентичный родительской особи.

3. Большинство растений размножается бесполым путем с по­мощью спор – гаплоидных клеток, покрытых плотной оболочкой и устойчивых к действию неблагоприятных условий внешней среды. Споры образуются преимущественно у наземных расте­ний. Водоросли и некоторые грибы, обитающие в воде, размножаются зооспорами, которые имеют жгутики и активно передви­гаются в водной среде. Споры же наземных растений неподвиж­ны и пассивно переносятся ветром, водой, животными.

4. Среди растений широко распространено вегетативное размно­жение, формы которого очень разнообразны. Многие деревья и кустарники размножаются отводками (виноград, орех, смороди­на, слива и др.), усами (земляника, лютик ползучий), корневыми отпрысками (лиственные и хвойные деревья, многие травы), а так­же порослью (на корнях и пнях деревьев). Вегетативное размно­жение осуществляется также луковицами (лук, тюльпан и др.), клубнями (картофель), корневищами (многолетние дикорасту­щие травы, ирис, мята и др.). Деревья и кустарники могут раз­множаться черенками.

Вегетативное размножение растений приводит к увеличению численности особей данного вида, но не сопровождается повышением генетического разнообразия, т.е. все потомки имеют генотип идентичный материнскому. Новые признаки появляются только в результате мутаций. Вегетативное размножение растений имеет огромное практи­ческое значение и широко применяется в плодоводстве при раз­ведении всех видов плодовых деревьев и ягодных кустарников, в овощеводстве, цветоводстве, полеводстве, лесоводстве.


2. Половое размножение.

Половое размножение имеет огромное биологическое значе­ние. Его преимущество перед бесполым размножением заключа­ется в том, что оно создает возможность перекомбинации нас­ледственных признаков обоих родителей. Поэтому потомство мо­жет быть более жизнеспособным, чем каждая из родительских осо­бей. Половому размножению принадлежит важнейшая роль в эволюции организма. В половом размножении растений и животных участвуют две особи: мужская и женская, у каждой из них в половых органах образуются половые клетки – гаметы.

3. Образование половых клеток.

Сперматозоиды и яйцеклетки раз­виваются у животных в половых железах – семенниках и яични­ках. Процесс образования половых клеток в половых железах (гонадах) – гаметогенез. Развитие мужских гамет – сперматозоидов идёт в семенниках – процесс сперматогенез. Развитие женских гамет – яйцеклеток идёт в яичниках – процесс овогенез.

Организмы, у которых развиваются мужские и женские гаметы в одной особи – гермафродиты. Встречается у моллюсков, плоских и кольчатых червей, но может встречаться у животных и человека как патологическое состояние.

В половых железах различают три зоны: размножения, роста, созревания половых клеток.



Зона размножения располагается в самом начале половой железы. В этой зоне находятся первичные половые клетки, которые раз­множаются путем митоза, и число их увеличивается.

Дальше первичные половые клетки попадают в зону роста, где они уже не делятся, а растут, достигая тех размеров, которые свойственны половым клеткам каждого вида животных. Происходит накопление питательных веществ, необходимых для дальнейшего деления клеток и развития из них потомства. ДНК удваивается, хромосомы двунитчатые. В овогенезе этот период более продолжительный.

После того как процесс роста заканчивается, половые клетки переходят в зону созревания и превращаются в яйцеклетки и сперматозоиды. Основное содержание периода – мейоз, в результате которого образуются гаплоидные клетки. Развитие яйцеклеток и сперматозоидов происходит неодина­ково. В зоне созревания семенника все четыре образовавшиеся после деления клетки одинаковы и все они превращаются в зрелые сперматозоиды. В зоне созревания яич­ника после деления образуются четыре клетки, но они неодинаковы по размерам: одна клетка большая и три маленькие. Боль­шая клетка превращается в зрелую яйцеклетку, а три маленькие клетки – редукционные направительные тельца, погибают.

Зона	Тип деления клеток	Сперматогенез	Оогенез
Размножения	Митоз	Клетки сперматогенной ткани делятся, образуя сперматоциты I порядка (диплоидные) с однохроматидными хромосомами (2п 1с).	Образуются ооииты 1 порядка (2п 1с).
Роста	Интерфаза	Сперматоциты увеличиваются в размерах. Идет редупликация ДНК.	Ооциты увеличиваются в размерах. Идёт редупликация ДНК.
Созревания	Мейоз	При первом делении образуются два сперматоцита II порядка, после второго деления образуются сперматиды.	Профаза первого деления мейоза осуществляется в эмбриональном периоде, далее все происходит после полового созревания организма. Первое деление мейоза завершается образованием ооцита II порядка и полярного тельца. На стадии метафазы второго деления ооцит овулирует – выходит из яичника. После оплодотворения образуется ещё одно тельце. (Всего полярных телец три, т.к. первое также делится на два).
Формирования		Формирование происходит только при сперматогенезе. Сперматиды приобретают форму и строение, характерные для сперматозоида: образуются акросома, шейка, хвостик, значительно уменьшается объем цитоплазмы и ядра.

Таким образом, в результате овогенеза образуется одна яйцеклетка, а сперматогенеза – четыре сперматозоида.

Однако, в сперматогенезе присутствует ещё стадия формирования, где сперматозоиды приобретают особенности строения – хвост.

4. Строение половых клеток.

Гаметы – половые клетки с гаплоидным набором хромосом, характеризующиеся особым строением, которое отражает их функциональное назначение.

В организме женской особи образуются яйцеклетки; у мужских особей – сперматозоиды. Женская и мужская гаметы сливаются, и образуется зигота, или оплодотворенная яйцеклетка, которая дает начало развитию нового ор­ганизма.

Огромное большинство жи­вотных размножается только половым путем. Размеры и форма половых клеток различаются у разных видов беспозвоночных и позвоночных.

Яйцеклетки имеют чаще всего округлую форму, и в их цито­плазме содержится запасное питательное вещество – желток. Яйцеклетки неподвижны. Это самые крупные клетки. Содержат все типичные клеточные органоиды. У большинства позвоночных животных яйцеклетки мелкие. У рыб, амфибий, рептилий и птиц яйцеклетки крупные и содержат мно­го желтка. Наиболее крупных размеров достигают яйцеклетки птиц. Яйцеклетка покрыта оболочками, которые выполняют защитные функции, обеспечивают необходимый тип обмена веществ, а у плацентарных млекопитающих служат для внедрения зародыша в стенку матки.

Мужские половые клетки – сперматозоиды – отличаются от яйцеклеток значительно меньшими размерами и подвижностью. Он имеет форму длинной нити, в которой различают головку, шейку, хвостик. На переднем конце головки имеется акросома – видоизменённый комплекс Гольджи. В головке располагается ядро, содержащее ДНК, которое находится в сверхспирализованном состоянии. В шейке содержится центриоль и спиральная нить, образованная митохондриями. С помощью хвостика сперматозоид передвигается. Имеются безжгутиковые сперматозоиды.


Фронтальный опрос:

1. В чем отличие бесполого размножения от полового?

2. Как осущест­вляется вегетативное размножение растений?

3. Каковы особенности строения яйцеклетки и сперматозоида?

4. Какие стадии гаметогенеза выделяют? Охарактеризуйте их.

5. В чём преимущество полового размножения над бесполым?