Классы
Предметы

Закономерности размножения и развития организмов (обобщающий урок)

На этом уроке получим представление о теме «Закономерности размножения и развития организмов». Мы поговорим о клетке – единице жизни, а также о том, какие закономерности существуют в размножении и развитии различных организмов.

Закономерности размножения и развития организмов

Размножение – это воспроизведение генетически сходных особей данного вида, которое характеризуется увеличением числа особей в дочернем поколении по сравнению с поколением родителей. При размножении обеспечивается преемственность и непрерывность жизни. Клетка является единицей жизни, вначале возникли одноклеточные организмы, и в процессе эволюции преобладающими стали многоклеточные формы. Живые организмы – это саморегулирующая система, которая способна к воспроизведению себе подобных, то есть к размножению.

Жизнь клетки от момента ее возникновения в результате деления материнской клетки и до собственного ее деления или естественной гибели называется жизненным циклом клетки, или клеточным циклом.

Клеточный цикл состоит из трех главных стадий: интерфаза, митоз, цитокинез.

Интерфаза – период интенсивного синтеза и роста, во время интерфазы синтезируется много веществ, необходимых для роста клетки и осуществления всех выполняемых ею функций. Интерфаза делится на три периода или стадии: G1, S, G2 (Рис. 1).

Рис. 1. Стадии интерфазы (Источник)

Во время интерфазы происходит репликация молекулы ДНК.

Митоз (кариокинез) – это процесс деления ядра, в результате которого хроматиды отделяются друг от друга и перераспределяются в виде хромосом между дочерними клетками. Митоз делится на четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза телофаза (Рис. 2).

Рис. 2. Стадии митоза (Источник)

Цитокинез – процесс, в результате которого происходит разделение цитоплазмы между дочерними клетками (Рис. 3).

Рис. 3. Цитокинез (Источник)

Клетки одноклеточного организма не могут делиться бесконечно, так как существует генетически запрограммированная клеточная гибель, которая называется апоптоз. Апоптоз происходит и во время нормального функционирования организма и может быть следствием рака, ВИЧ-инфекций или болезни Альцгеймера.

При нормальном развитии организма апоптоз происходит, когда формируется форма или структура органов, так, при образовании конечности у мыши некоторые клетки подвергаются апоптозу, что приводит к образованию пальцев (Рис. 2).

Рис. 2. Образование пальцев у мыши (Источник)

Примером апоптоза может служить метаморфоз головастика лягушки – под воздействием тиреоидного гормона запускается апоптоз, и хвост головастика исчезает (Рис.3).

Рис. 3. Метаморфоз головастика лягушки (Источник)

Размножение бывает бесполым и половым. В основе бесполого размножения лежит деление клеток митозом, бесполое размножение происходит без участия половых клеток – гамет, и в нем принимает участие только организм.

При бесполом размножении образуются идентичные потомки и единственным источником генетической изменчивости служит случайная мутация. Бесполое размножение дает возможность быстро увеличить численность особи данного вида (Рис. 4).

Рис. 4. Бесполое размножение гидры (Источник)

Половое размножение происходит при участии половых клеток – гамет, в его основе лежит деление клеток мейозом. Половые клетки содержат гаплоидный, или одинарный, набор хромосом, при оплодотворении образуется зигота и диплоидный набор восстанавливается (Рис. 5).

Рис. 5. Половое размножение (Источник)

Биологический смысл полового размножения состоит в объединении генетической информации родительских особей, в результате чего повышается генетическое разнообразие потомства и его жизнестойкость.

Оплодотворение бывает наружным и внутренним. Так, внешнее оплодотворение самки происходит вне ее организма – в водной среде, оно характерно для рыб, земноводных, большинства моллюсков и некоторых разновидностей червей (Рис. 6).

Рис. 6. Наружное или внешнее оплодотворение (Источник)

Практически всем наземным и некоторым водным организмам свойственно внутренне оплодотворение. Оно заключается в том, что встреча сперматозоида и яйцеклетки происходит в половых путях самки, где создаются условия повышенной влажности и защищенности (Рис. 7). Внутреннее оплодотворение является результатом приспособления к наземному образу жизни.

Рис. 7. Внутренне оплодотворение (Источник)

Индивидуальное развитие организма называется онтогенез. При половом размножении онтогенез начинается с момента оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом. Любой тип онтогенеза у многоклеточных животных делится на два периода: эмбриональный и постэмбриональный (Рис. 8).

Рис. 8. Периоды онтогенеза (Источник)

Стадии эмбрионального периода: дробление, бластула, гаструла, нейрула (Рис. 9).

Рис. 9. Стадии эмбрионального периода онтогенеза (Источник)

Организм большинства животных образуется из трех зародышевых листков: эктодермы, энтодермы и мезодермы (Рис. 10).

Рис. 10. Нейрула (Источник)

Процесс постэмбрионального развития подразделяется на три периода: ювенильный, пубертатный и старение (Рис. 11).

Рис. 11. Периоды постэмбрионального развития (Источник)

Периоды и сроки онтогенеза очень сильно различаются у  различных групп живых организмов, так, у многих позвоночных большую часть своего существования особь находится во взрослом состоянии, примером могут быть африканские слоны. А вот у некоторых насекомых взрослая стадия самая короткая – цикады, поденки – и длится она всего несколько часов, необходимых для воспроизведения потомства.

У животных выделяют тритипа онтогенеза: личиночный, яйцекладный, внутриутробный. Личиночный встречается у насекомых, рыб и земноводных (Рис. 12).

Рис. 12. Личиночный тип онтогенеза (Источник)

Желтка в их яйцеклетках мало и зигота быстро развивается в личинку, растущую и питающуюся самостоятельно, затем происходит метаморфоз – превращение личинки во взрослую особь.

Яйцекладный тип онтогенеза присущ рептилиям, птицам и яйцекладущим млекопитающим, яйцеклетки которых богаты желтком. Зародыш таких видов развивается внутри яйца, а личиночная стадия отсутствует (Рис. 13).

Рис. 13. Яйцекладный тип онтогенеза (Источник)

Внутриутробный тип развития наблюдается у большинства млекопитающих и у человека, при этом развивающийся эмбрион надолго задерживается в организме матери. Образуется временный орган – плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего зародыша: питание, дыхание, выделение (Рис. 14). Внутриутробное развитие заканчивается деторождением.

Рис. 14. Внутриутробный тип онтогенеза (Источник)

Заключение

Мы кратко рассмотрели и подвели итоги раздела «Размножение и индивидуальное развитие организмов».

 

Список литературы

  1. Беляев Д.К. Общая биология. Базовый уровень. – 11 издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012.
  2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Общая биология, 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2005.
  3. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010.

 

Домашнее задание

  1. Что такое размножение и его виды?
  2. Из каких главных стадий состоит клеточный цикл?
  3. Назовите и охарактеризуйте типы онтогенеза.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Интернет-портал Biologius.ru (Источник).

Интернет-портал Kazedu.kz (Источник).