Вид уч. занятия ЛЕКЦИЯ 1
ЦЕЛЬ: Формирование представления о формах полового процесса у разных групп организмов.
Задание. Нужно ответить на вопросы:
1. Сравните половое и бесполое размножение. В каких условиях они дают преимущество?
2. Какие виды гамет вам известны?
3. Какие формы полового процесса вам известны?
4. Каковы плюсы и минусы у изогамии?
5. Возможен ли партеногенез у млекопитающих и птиц?
Ответ – 1 балл, максимально 5.
Данный урок посвящен размножению и индивидуальному развитию живых организмов. В ходе урока вы узнаете о формах полового процесса, которые характерны для разных групп животных и растений. Познакомитесь с различной половой стратегией живых организмов. Разберетесь со значением терминов «гермафродитизм», «партеногенез», сравните половое и бесполое размножение. Выясните, почему люди и другие животные размножаются половым, а не бесполым путем.
Посмотрите фильм: https://www.youtube.com/watch?v=k6zUQqGuiFc
Половое размножение
При половом размножении потомство получается в результате слияния генетического материала гаплоидных ядер. Обычно эти ядра содержатся в половых клетках – гаметах. При их слиянии образуется диплоидная зигота, из которой впоследствии формируется новый зрелый организм.
Биологический смысл полового размножения состоит в объединении генетической информации родительских особей, что увеличивает генетическое разнообразие потомков и их жизнестойкость.
Основные понятия урока: гермафродитизм
Виды, у которых одна и та же особь способна производить как мужские, так и женские половые клетки или гаметы, называют гермафродитными, или обоеполыми.
Рис. 1. Животные-гермафродиты
|
|
К их числу относятся некоторые кишечнополостные (обелия), плоские черви, (солитер), олигохеты (дождевой червь), ракообразные (морской желудь). Такие моллюски, как улитка, некоторые рыбы и ящерицы, а также большинство цветковых растений также являются обоеполыми (рис 2).
Рис. 2. Обоеполые животные и растения
Гермафродитизм представляет собой приспособление к сидячему, малоподвижному или паразитическому образу жизни.
Однако у большинства гермафродитных особей, если, конечно, позволяют условия, в оплодотворении участвуют гаметы от разных особей, то есть наблюдается так называемое перекрестное оплодотворение, поскольку внутри гермафродита наблюдаются различные физиологические, морфологические и даже генетические приспособления, которые не дают возможности перейти к самооплодотворению.
Но, например, у некоторых животных яйца и сперматозоиды созревают не в одно и то же время. Сначала созревают яйцеклетки, а потом сперматозоиды, и это дает возможность перейти к перекрестному оплодотворению.
Основные понятия урока: партеногенез
Партеногенез – одна из модификаций полового размножения, при котором женская гамета развивается в новую особь без оплодотворения мужской гаметы. Партеногенез широко представлен как в царстве растений, так и у животных. В некоторых случаях он позволяет довольно быстро увеличить численность видов. А у таких общественных насекомых, как осы, пчелы и муравьи, партеногенез способствует образованию различных каст (рис. 3).
Рис. 3. Пчелиная семья
Например, у медоносной пчелы при откладке диплоидных яиц развиваются из них либо рабочие пчелы, либо пчелиная матка, а из неоплодотворенных яиц, имеющих гаплоидный набор хромосом, развиваются трутни, которые в результате митоза производят фермии, то есть партеногенез может регулировать численность потомков каждого типа.
|
|
Сравнение бесполого и полового размножения
Давайте рассмотрим основные черты бесполого и полового размножения
В бесполом размножении участвует одна родительская особь, в половом размножении – обычно две родительские особи.
При бесполом размножении гаметы не образуются, при половом размножении образуются гаметы с одинарным набором хромосом, ядра которых сливаются, и образуется зигота, которая несет хромосомы обоих родителей. При бесполом размножении мейоз отсутствует, при половом размножении на какой-либо стадии жизненного цикла происходит мейоз, что препятствует удвоению хромосом в каждом поколении.
При бесполом размножении появляются потомки, идентичные родительским особям. При половом размножении потомки не являются точными копиями родительских особей, у них наблюдается генетическая изменчивость, возникающая в результате генетической рекомбинации.
Бесполое размножение характерно для растений, некоторых животных и микроорганизмов. У высших животных не встречается. Половое размножение характерно для большинства растений и животных. Бесполое размножение часто приводит к быстрому созданию большого числа потомков, при половом размножении наблюдается менее быстрое увеличение численности потомков.
Гермафродиты
|
|
Исторически более древними являются обоеполые животные, или гермафродиты. Например, кишечнополостные, плоские черви, кольчатые черви (рис. 4). Раздельнополые виды начали преобладать только в процессе эволюции.
А
Б
В
Рис. 4. Животные-гермафродиты. А – Кишечнополостные, Б – Плоские черви, В –Кольчатые черви, Г – Моллюски
Преимущество гермафродитизма состоит в способности организма к самооплодотворению.
Рис. 5–6. Плоские паразитические черви: Бычий цепень
Это очень важно для крупных паразитических червей – цепней, которые встречаются в организме по одному (рис. 5–6). Вероятность встретить партнера у цепней крайнее мала, однако при благоприятных условиях у гермафродитов наблюдается перекрестное оплодотворение (слияние гамет, принадлежащих разным особям).
Формы полового процесса
Половой процесс возник достаточно давно, его примитивные формы встречаются у простейших и бактерий. Например, половой процесс инфузории-туфельки называется конъюгация (рис. 7).
Рис. 7. Половой процесс у инфузории-туфельки
При конъюгации две инфузории туфельки сближаются и между ними происходит обмен генетическим материалом. При этом обе инфузории получают новые свойства, полезные для выживания в изменяющихся условиях среды. Однако число инфузорий не увеличивается, поэтому этот процесс называют не половым размножением, а именно половым процессом.
Рис. 8. Слияние одинаковых гамет в ходе изогамии
У некоторых одноклеточных организмов наблюдается разновидность полового процесса, который называют копуляцией. При копуляции целые клетки организма превращаются в гаметы и, сливаясь, образуют зиготу.
У наиболее древних организмов формируется только один вид гамет. Их нельзя называть женскими или мужскими.
Такой тип полового размножения называют изогамией (рис 8). Однако в процессе эволюции появились значительные отличия женских гамет (яйцеклеток) от мужских гамет (сперматозоидов).
Половой процесс у животных
У большинства животных яйцеклетки, как правило, крупные и неподвижные, а сперматозоиды, наоборот, мельче и обладают подвижностью. Тип полового процесса, при котором образуются разные гаметы, называют гетерогамией, то есть гаметы могут отличаться и по форме, и по подвижности.
Рис. 9. Анизогамия: две подвижные гаметы, отличающиеся по внешним признакам
Рис. 10. Оогамия – крайний случай анизогамии, когда одна гамета (сперматозоид) подвижна, а другая (яйцеклетка) – неподвижна.
При этом различают анизогамию (рис. 9), когда одна гамета больше по размерам, чем другая, и оогамию (рис. 10), когда одна гамета не только больше по размеру, но и неподвижна, а вторая гамета мельче и обладает подвижностью. Как правило, гаметы бывают двух типов: женского и мужского, и формируются они у большинства животных в специальных структурах, которые называют половыми железами.
У животных женские половые клетки – яйцеклетки (рис. 11) – формируются в специальных железах, которые называются яичниками. Обычные яйцеклетки – крупные и неподвижные и содержат запас питательных веществ в виде желтка.
Рис. 11. Яйцеклетка млекопитающего
В ядре клетки содержится ДНК, а также запасные информационные РНК. Кроме этого, в зависимости от количества и распределения желтка, различают несколько типов яйцеклеток.
Например, у моллюсков и ланцетника, желток распределен по клетке равномерно, ядро находится в центре, а сама яйцеклетка мала. У некоторых рыб, птиц, рептилий, яйцекладущих млекопитающих желтка в яйце много и цитоплазма с ядром сдвинуты на один из полюсов клетки.
Сама же яйцеклетка у этих животных может быть очень крупной. У плацентарных млекопитающих яйцеклетки малы, их диаметр составляет от 100 до 200 мкм. Желтка они практически не содержат, и их будущий зародыш развивается практически за счет материнского организма.
У животных мужские половые гаметы, а именно сперматозоиды, формируются у специальных железах, семенниках. Семенники располагаются в специальной полости – мошонке.
Мошонка выполняет функцию физиологического холодильника, поскольку в мошонке поддерживается температура от 33 до 34 градусов (значительно ниже температуры тела). Эта температура необходима для нормального созревания сперматозоидов. Обычно сперматозоиды – очень мелкие клетки (рис. 12), длина головки сперматозоида составляет от 4,5 до 5,5 мкм.
Рис. 12. Сперматозоид
Сперматозоид состоит из головки, которая полностью занята ядром с гаплоидным набором хромосом; шейки, в которой находится структура, сходная по строению с центриолями, а также здесь находятся митохондрии и хвост. Хвост образуют микротрубочки, именно он обеспечивает подвижность сперматозоида.
В передней части сперматозоида находится видоизмененный комплекс Гольджи, называемый акросомой. Здесь запасаются определенные гидролитические ферменты, необходимые для растворения оболочки яйцеклетки (иначе не произойдет оплодотворение).
Обязательно к просмотру!!!
https://www.youtube.com/watch?v=LSsQ7_fzSvk
Список литературы
1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10–11 класс. – М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: (Источник).
2. Д. Беляев, Г. Дымшиц. Биология. 10-11 класс. Академический школьный учебник. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
3. В.В. Пасечник, Г.Г. Швецов. Биология. Общая биология. 10-11 классы. Рабочая тетрадь.– М.: Дрофа, 2011 (2013).
4. А.П. Пуговкин, П.М. Скворцов, Н.А. Пуговкина. Биология. 10-11 классы. Базовый уровень. Практикум. – М.: Академия, 2008.