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.