Лекция по биологии

Дисциплина Биология

Занятие №7

Тема занятия: «Способы размножения.»

Цели: (какие компетенции формируются)

- образовательные –дать представление о онтогенезе, уметь различать прямое и непрямое развитие, иметь представление о митозе и мейозе.

-развивающие-знать как развивается организм с внутриутробного развития, рождения и о смерти.

-воспитательные –сформировать определённые знания о развитии и размножении организмов.

Тип занятия: Комбинированное занятие

Вид занятия: лекция, объяснение, опрос.

Оборудование: проектор, экран, презентация, раздаточный материал, таблицы, видео ролик.

Литература: Бабынин Э. В. Молекулярный механизм гомологичной рекомбинации в мейозе: происхождение и биологическое значение. Цитология, 2007, 49, N 3, 182—193.

Александр Марков. На пути к разгадке тайны мейоза. По статье: Ю. Ф. Богданов. Эволюция мейоза одноклеточных и многоклеточных эукариот. Ароморфоз на клеточном уровне. Журнал общей биологии, Том 69, 2008. № 2, Март-Апрель. Стр. 102—117

Ход занятия:

1. Организационный момент: (сообщение темы, постановка целей и задач занятия).

Сегодняшняя тема нашего занятия способы размножения.

Задача нашего сегодняшнего урока узнать о процессе онтогенеза, иметь представления о прямом и непрямом развитии, знать отличительные особенности митоза и мейоза.

1. Актуализация опорных знаний обучающихся.

Актуализацию знаний проведем с помощью небольшого теста.

1. Мотивация учебной деятельности обучающихся.

2. Проверка знаний обучающихся.

3. Изучение нового учебного материала.

ПЛАН

-Онтогенез. Стадии онтогенеза.
-Прямое и непрямое развитие.
-Деление клетки. Митоз. Бесполое размножение.
-Образование половых клеток. Мейоз.

1. Онтогенез. Стадии онтогенеза.

Онтогенез  — индивидуальное развитие организма от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до смерти.

Гаметогенез — развитие половых клеток — гамет до момента, когда они становятся готовыми к оплодотворению.
Партеногенез — развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки.
Эмбриогенез — развитие организма от оплодотворения и до момента выхода из материнского организма (из зародышевой оболочки).
Рост — постэмбриональное развитие — накопление массы, изменение в размерах, становление обмена веществ и т.д. Метаморфозы = превращения. Для некоторых организмов очень важный этап (у бабочек — переход: гусеница — куколка — бабочка)
Старение — процесс постепенного нарушения функций организма, деградация систем организма.

Первый этап онтогенеза — Эмбриогенез

Итак, сперматозойд оплодотворил яйцеклетку. Гаплойдный набор гамет объединился и образовалась диплойдная зигота .

Эта клеточка приступает к интенсивному дроблению — масса и объем зародыша остается постоянным, но внутри — быстрое увеличение (митоз) количества клеток — бластомеров . Образуется бластула.

Гаструляция — следующий этап онтогенеза. С делением закончили, теперь клетки интенсивно перемещаются, образуются пласты из этих клеток — зародышевые листки.
Образуется гаструла. Зародыш становится двух- или трехслойным (в зависимости от сложности организма), эти слои в будущем будут формировать органы.
Органогенез. Образование органов и систем органов.
 
Интересно, что первыми закладываются:

• нервная трубка — будущая ЦНС (центральная нервная система),

• хорда — будущий позвоночник и

• кишечная трубка — будущая пищеварительная система.

 Постэмбриональный этап онтогенеза

Развитие организма после появления на свет бывает прямое и непрямое.

Прямое развитие  — характерно для млекопитающих, рептилий, птиц. Маленький организм отличается от взрослого только размерами и половым созреванием.

Непрямое развитие — развитие с метаморфозами (с превращениями).
 Есть такое понятие — имаго — это взрослая особь. На свет появляется личинка, и она может ОЧЕНЬ отличаться от взрослого организма, может иметь такие органы, которые не присущи взрослому. Далее эта личинка претерпевает превращения — метаморфозы, и уже в результате становится имаго — взрослой особью.

Такое развитие характерно для насекомых и земноводных.

2.Прямое и непрямое развитие.

Прямое развитие — рождение потомства, внешне похожего на взрослый организм (например у кошки и собаки) .

Непрямое развитие (личиночное развитие, развитие с метаморфозом) — появившийся организм отличается по строению от взрослого. Личинка лягушки – головастик - напоминает рыбу.

Развитие с полным метаморфозом у насекомых (яйцо - личинка - куколка - взрослое насекомое) , с неполным метаморфозом - без стадии куколки.

3.Деление клетки. Митоз. Бесполое размножение организмов.

Митоз — непрямое деление клетки, при котором из одной исходной клетки образуются две дочерние клетки с таким же набором хромосом, как и у материнской.

Этот процесс обеспечивает увеличение клеток, рост и регенерацию организмов.

У одноклеточных организмов митоз обеспечивает бесполое размножение.

Процесс деления путем митоза проходит в 4 фазы, в ходе которых копии наследственной информации (сестринские хромосомы) равномерно распределяются между клетками (рис. 2).

Профаза

Первая фаза митоза — профаза. Перед началом деления во время синтетического периода интерфазы происходит удвоение количества носителей наследственной информации – транскрипция ДНК.

Затем ДНК соединяется с белками-гистонами и максимально спирализуется, образуя хромосомы. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, объединенных центромерой (см. видео). Хроматиды являются достаточно точными копиями друг друга – генетический материал (ДНК) хроматид копируется во время синтетического периода интерфазы.

Количество ДНК в клетки обозначают 4с: после репликации в синтетическом периоде интерфазы оно становится в два раза больше, чем количество хромосом, которое обозначается 2n.

В профазе разрушается ядерная оболочка и ядрышки. Центриоли расходятся к полюсам клетки и начинают при помощи микротрубочек формировать веретено деления. В конце профазы ядерная оболочка полностью исчезает.

Метафаза

Вторая фаза митоза – метафаза. В метафазе хромосомы присоединяются центромерами к нитям веретена деления, отходящим от центриолей (см. видео). Микротрубочки начинают выравниваться по длине, в результате чего хромосомы выстраиваются в центральной части клетки – на её экваторе. Когда центромеры располагаются на равном расстоянии от полюсов, их движение прекращается.

В световой микроскоп можно увидеть метафазную пластинку, которая образована хромосомами, расположенными на экваторе клетки. Метафаза и следующая за ней анафаза обеспечивают равномерное распределение наследственной информации сестринских хроматид между клетками.

Анафаза

Следующая фаза митоза — анафаза. Она самая короткая. Центромеры хромосом делятся, и каждая из освободившихся сестринских хроматид становится самостоятельной хромосомой.

Нити веретена деления разводят сестринские хроматиды к полюсам клетки.

В результате анафазы у полюсов собирается такое же количество хромосом, как и было в исходной клетке. Количество ДНК у полюсов клетки становится равно 2C, а количество хромосом (сестринских хроматид) – 2n.

Телофаза

Заключительная стадия митоза — телофаза. Вокруг хромосом (сестринских хроматид), собранных у полюсов клетки, начинает формироваться ядерная оболочка. В клетке  у полюсов возникает два ядра.

Происходят процессы, обратные профазе: ДНК и белки хромосом начинают деконденсироваться, и хромосомы перестают быть видны в световой микроскоп, образуются ядерные оболочки, формируются ядрышки, в которых начинается транскрипция, исчезают нити веретена деления.

Окончание телофазы преимущественно совпадает с разделением тела материнской клетки — цитокинезом.

4.Образовние половых клеток. Мейоз.

Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидные дочерние клетки.

Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления.

Мейоз включает два следующих друг за другом деления.

Первое деление мейоза (мейоз I) приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редукционным. Оно включает четыре фазы.

Профаза I

Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид — 2n4c.

Гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, т.е. происходит конъюгация хромосом.

Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться.

При этом образуются перекрёсты и происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.   

Растворяется ядерная оболочка.

Разрушаются ядрышки.

Формируется веретено деления.

Метафаза I

Спирилизация хромосом достигает максимума.

Пары гомологичных хромосом (четыре хроматиды) выстраиваются по экватору клетки.

Образуется метафазная пластинка.

Каждая хромосома соединена с нитями веретена деления.

Хромосомный набор клетки 2n4c.

Анафаза 1

Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, отходят друг от друга.

Нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки.

Из каждой пары гомологичных хромосом к полюсам попадает только одна.

Происходит редукция — уменьшение числа хромосом вдвое.

У полюсов клетки оказываются гаплоидные наборы хромосом, состоящих из двух хроматид.

Хромосомный набор у полюсов 1n2c.

Телофаза I

Происходит формирование ядер.

Делится цитоплазма.

Образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом.

Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

Хромосомный набор каждой из образовавшихся клеток 1n2c.

Через короткий промежуток веремени начинается второе деление мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, которые образовались в результате первого деления.

Профаза II 

Ядерные оболочки разрушаются.

Хромосомы располагаются беспорядочно в цитоплазме.

Формируется веретено деления.

Хромосомный набор клетки 1n2c.

Метафаза II

Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости.

Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

К каждой хроматиде прикреплены нити веретена деления.

Хромосомный набор клетки 1n2c.

Анафаза II

Нити веретена деления оттягивают сестринские хроматиды к полюсам.

Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.

Дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки.

Хромосомный набор у кадого полюса 1n1c.

Телофаза II

Формируются ядра.

Делится цитоплазма.

Образуется четыре гаплоидные клетки 1n1c.

Хромосомные наборы образовавшихся клеток не идентичны.

Значение мейоза.

Образовавшиеся в результате мейоза клетки отличаются своими хромосомными наборами, что обеспечивает разнообразие живых организмов.

Число хромосом при мейозе уменьшается в два раза, что необходимо при половом размножении. Процесс оплодотворения опять восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом.

1. Обобщение и систематизация полученных знаний.

• Применение учащимися знаний и действий в стандартных условиях с целью усвоения навыков (тренировочные упражнения).

1. Подведение итогов занятия и выставление оценок.

2. Домашнее задание: стр.46-55

• Изучить конспект;

• О.1 §12-15, вопросы.