12. Закономерности размножения и развития организмов (обобщающий урок)

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).

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).

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

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. 4).

Примером апоптоза может служить метаморфоз головастика лягушки – под воздействием тиреоидного гормона запускается апоптоз, и хвост головастика исчезает (Рис. 5).

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. 6).

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. 7).

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. 8).

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. 9). Внутреннее оплодотворение является результатом приспособления к наземному образу жизни.

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. 10).

Стадии эмбрионального периода: дробление, бластула, гаструла, нейрула (Рис. 11).

Организм большинства животных образуется из трех зародышевых листков: эктодермы, энтодермы и мезодермы (Рис. 12).

Процесс постэмбрионального развития подразделяется на три периода: ювенильный, пубертатный и старение (Рис. 13).

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. 14).

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. 15).

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. 16). Внутриутробное развитие заканчивается деторождением.

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.