Конспект урока Размножение-важнейшее свойство организмов

Размножение- важнейшее свойство организмов

Цель:расширить и систематизировать знания о формах размножения организмов; выделить мысль, что разнообразие форм и способов размножения, типов половых клеток - продукт эволюции и имеет приспособительное значение в жизни вида

Задачи

Образовательные

сформировать понятие организм - единое целое; рассмотреть многообразие организмов; рассмотреть виды размножения: половое и бесполое; дать общую характеристику мейоза; изучить процессы образование половых клеток и оплодотворение.

Развивающие: через содержание урока продолжить формирование эволюционных представлений о развитии органического мира

Воспитательные: воспитание ценностного отношения к окружающему миру, чувства гордости за отечественную науку.

Ход урока

1. Орг.момент.

2. Изучение нового материала.

На любом уровне организации живая материя представлена элементарными структурными Весь органический мир состоит из отдельных единиц-видов. Каждая особь данного вида смертна, и существование вида поддерживается размножением организмов.

Слайд 2

Размножение - это воспроизведение себе подобных, благодаря этому свойству, жизнь на нашей планете существует и продолжается. Это единственный путь к бессмертию, именно в размножении заключается смысл жизни любого организма. В основе размножения лежит способность клеток к делению. (Анимация «Виды размножения»). Известны два основных способа размножения: половое и бесполое.

Слайд 3

Размножение

бесполое половое

слайд 4

Бесполое размножение- форма размножения, при которой организм воспроизводит себя самостоятельно, без всякого участия другой особи.

Слайд 5

Формы бесполого размножения

Бесполое размножение широко распространено в природе. Наиболее распространено оно у одноклеточных, но часто встречается и у многоклеточных. Характерны следующие особенности: в размножении принимает участие только одна особь; осуществляется без участия половых клеток; в основе размножения лежит митоз; потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи. Преимущество - быстрое увеличение численности.

Слайд 6-9

1. Бинарное деление - деление, при котором образуются две равноценные дочерние клетки (амеба).

2. Множественное деление, или шизогония. Материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток (малярийный плазмодий).

3. Споруляция. Размножение посредством спор - специализированных клеток грибов и растений. Если споры имеют жгутик и подвижны, то их называют зооспорами (хламидомонада).

4. Почкование. На материнской особи происходит образование выроста - почки, из которой развивается новая особь (дрожжи, гидра).

5. Фрагментация - разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь. У растений (спирогира) и у животных (кольчатые черви). В основе фрагментации лежит свойство регенерации.

6. Вегетативное размножение. Характерно для многих групп растений. При вегетативном размножении новая особь развивается либо из части материнской, либо из особых структур (луковица, клубень и т.д.), специально предназначенных для вегетативного размножения. (анимация «Вегетативное размножение усами»)

Слайд 10

Вегетативный орган

Способ вегетативного размножения

Примеры

Корень

Корневые черенки

Шиповник, малина, осина, ива, одуванчик

Корневые отпрыски

Вишня, слива, осот, бодяк, сирень

Надземные части побегов

Деление кустов

Флокс, маргаритка, примула, ревень

Стеблевые черенки

Виноград, смородина, крыжовник

Отводки

Крыжовник, виноград, черемуха

Подземные части побегов

Корневище

Спаржа, бамбук, ирис, ландыш

Клубень

Картофель, седмичник, топинамбур

Луковица

Лук, чеснок, тюльпан, гиацинт

Клубнелуковица

Гладиолус, крокус

Лист

Листовые черенки

Бегония, глоксиния, колеус

7. Полиэмбриония. Размножение во время эмбрионального развития, при котором из одной зиготы развивается несколько зародышей - близнецов (однояйцевые близнецы у человека). Потомство всегда одного пола.

8. Клонирование. Искусственный способ бесполого размножения. В естественных условиях не встречается. Клон - генетически идентичное потомство, полученное от одной особи в результате того или иного способа бесполого размножения.

Слайд 11

Половое размножение - это процесс размножения в котором участвуют две родительские особи. Ему предшествует образование в организмах родителей в результате мейоза специализированных половых клеток - гамет, каждая из которых несёт одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Само размножение заключается в оплодотворении - слиянии гамет в зиготу. (таблица «Половое размножение»)

• Отличается наличием полового процесса

• Происходит при участии гаплоидных половых клеток - гамет

• Гаметы формируются в специальных органах мужских и женских особей

• Происходит объединение генетического материала родительских особей, в результате чего увеличивается генетическое разнообразие потомства и его жизнестойкость

Слайд 12-13

Мейоз - основной этап образования половых клеток. Во время мейоза происходит не одно, как при митозе, а два следующих друг за другом клеточных деления. Первому мейотическому делению предшествует интерфаза I - фаза подготовки клетки к делению, в это время происходят те же процессы, что и в интерфазе митоза.

Первое деление мейоза

Фазы

Процессы

^{Профаза I}

Спаривание гомологичных хромосом (одна из них материнская, другая - отцовская) Образование веретена деления.

^{Метафаза I}

Расположение гомологичных хромосом по экватору

^{Анафаза I}

Разделение пар хромосом (состоящих из двух хроматид) и перемещение их к полюсам.

^{Телофаза I}

Образование дочерних клеток.

Первое мейотическое деление называют редукционным, так как именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом, образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом, однако хромосомы остаются двухроматидными. Сразу же после первого деления мейоза совершается второе - по типу обычного митоза. Это деление называют эквационным, так как во время этого деления хромосомы становятся однохроматидными.

Биологическое значение мейоза: благодаря мейозу происходит редукция числа хромосом. Из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных. Благодаря мейозу образуются генетически различные гаметы, т.к. в процессе мейоза трижды происходит перекомбинация генетического материала: за счет кроссинговера; случайного и независимого расхождения гомологичных хромосом, а затем и хроматид. Благодаря мейозу поддерживается постоянство диплоидного набора хромосом в соматических клетках.

Первое и второе деления мейоза складываются из тех же фаз, что и митоз, но сущность изменений в наследственном аппарате другая.

Профаза I. Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Состоит из ряда последовательных стадий. Гомологичные хромосомы начинают притягиваться друг к другу сходными участками и конъюгируют. Конъюгациейназывают процесс тесного сближения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих хромосом называют бивалентом. Биваленты продолжают укорачиваться и утолщаться. Хромосомный набор можно обозначить как 2n4с. Каждый бивалент образован четырьмя хроматидами. Поэтому его называют тетрадой. Важнейшим событием является кроссинговер - обмен участками хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов. В конце профазы I исчезают ядерная оболочка и ядрышко. Биваленты перемещаются в экваториальную плоскость. Центриоли, если они есть, перемещаются к полюсам клетки, и формируется веретено деления.

Метафаза I (2n; 4с). Заканчивается формирование веретена деления. Спирализация хромосом максимальна. Биваленты располагаются в плоскости экватора. Причем центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки. Расположение бивалентов в экваториальной плоскости равновероятное и случайное, то есть каждая из отцовских и материнских хромосом может быть повернута в сторону того или другого полюса. Это создает предпосылки для второй за время мейоза рекомбинации генов. Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом.

Анафаза I (2n; 4с). К полюсам расходятся целые хромосомы, а не хроматиды, как при митозе. У каждого полюса оказывается половина хромосомного набора. Причем пары хромосом расходятся так, как они располагались в плоскости экватора во время метафазы. В результате возникают самые разнообразные сочетания отцовских и материнских хромосом, происходит вторая рекомбинация генетического материала.

Телофаза I (1n; 2c). У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются, вокруг них формируется ядерная оболочка. Затем происходит деление цитоплазмы (у животных) или образуется разделяющая клеточная стенка (у растений). У многих растений клетка из анафазы I сразу же переходит в профазу II.

Слайд 14

Второе деление мейоза. Интерфаза II (1n; 2c). Характерна только для животных клеток. Репликация ДНК не происходит.

Вторая стадия мейоза включает также профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Она протекает так же, как обычный митоз.

Профаза II (1n; 2c). Хромосомы спирализуются, ядерная мембрана и ядрышки разрушаются, центриоли, если они есть, перемещаются к полюсам клетки, формируется веретено деления.

Метафаза II (1n; 2c). Формируются метафазная пластинка и веретено деления, нити веретена деления прикрепляются к центромерам.

Анафаза II (2n; 2c). Центромеры хромосом делятся, хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и нити веретена деления растягивают их к полюсам клетки. Число хромосом в клетке становится диплоидным, но на каждом полюсе формируется гаплоидный набор. Поскольку в метафазе II хроматиды хромосом располагаются в плоскости экватора случайно, в анафазе происходит третья рекомбинация генетического материала клетки.

Телофаза II (1n; 1с). Нити веретена деления исчезают, хромосомы деспирализуются, вокруг них восстанавливается ядерная оболочка, делится цитоплазма.

Слайд 15

Биологическое значение мейоза

1. Обеспечивается постоянный для каждого вида полный диплоидный набор хромосом и постоянное количество ДНК.

2. Возникает большое количество качественно различных половых клеток, что способствует наследственной изменчивости.

3. Нарушение процесса мейоза приводит к тяжелым нарушениям в развитии организма или к его гибели.

Слайд 16

Гаметогенез - это процесс образования мужских или женских гамет (половых клеток).

Слайд 17

Гаметогенез подразделяется на сперматогенез (процесс образования сперматозоидов у самцов) и оогенез (процесс образования яйцеклетки). По тому, что происходит с ДНК, эти процессы практически не отличаются: одна исходная диплоидная клетка дает четыре гаплоидные. Однако, по тому, что происходит с цитоплазмой, эти процессы кардинально различаются.

Слайд 18

В зависимости от особенностей строения гамет, можно выделить следующие формы полового размножения: изогамию, гетерогамию и овогамию.

Изогамия- форма полового размножения, при которой гаметы (условно женские и условно мужские) являются подвижными и имеют одинаковые морфологию и размеры.

Гетерогамия - форма полового размножения, при которой женские и мужские гаметы являются подвижными, но женские - крупнее мужских и менее подвижны.

Изогамия и гетерогамия встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли).

Овогамия - форма полового размножения, при которой женские гаметы неподвижные и более крупные, чем мужские гаметы. В этом случае женские гаметы называются яйцеклетками, мужские гаметы, если имеют жгутики, - сперматозоидами, если не имеют, - спермиями.

Овогамияхарактерна для большинства видов животных и растений.

Половое размножение характерно для большинства живых организмов. Преимущества: каждая особь обладает уникальным генотипом, что позволяет в результате естественного отбора приспособиться к различным условиям среды.

Слайд 19

Слайд 20-22 иллюстрация половых клеток

Специализация гамет

Яйцеклетки.

У животных яйцеклетки формируются в женских половых железах - яичниках. Обычно яйцеклетки - это округлые, относительно крупные клетки, содержащие в цитоплазме запас питательных веществ в виде желтка. В ядрах яйцеклеток, помимо ДНК, находятся также запасные иРНК, в которых записана структура ряда важнейших белков будущего зародыша. Яйцеклетки животных подразделяют на несколько видов, в зависимости от количества и характера распределения желтка в клетке. Например, у моллюсков и ланцетника желток распределен по клетке равномерно, ядро находится в центре, а сама яйцеклетка мала. У некоторых рыб, птиц, рептилий и яйцекладущих млекопитающих желтка в клетке очень 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 0,1-0,2 мм. Желтка они практически не содержат, и будущий зародыш сможет питаться только за счет материнского организма.

Сперматозоиды.

У животных сперматозоиды формируются в мужских половых железах - семенниках. У большинства млекопитающих, в том числе и у человека, семенники расположены в особом выпячивании брюшной стенки - мошонке. Мошонка выполняет роль «физиологического холодильника», так как благодаря ей в семенниках поддерживается более низкая, чем во всем теле, температура - 33-34 °С. Такая температура является обязательным условием для созревания нормальных сперматозоидов.

Обычно сперматозоиды - очень мелкие клетки. Например, длина головки сперматозоида человека всего 4,5-5,5 мкм. Он состоит из головки, которая почти полностью занята ядром с гаплоидным набором хромосом; шейки, в которой находится структура, сходная по строению с центриолями, и митохондрии; хвоста, образованного микротрубочками и обеспечивающего подвижность всего сперматозоида. В передней части головки сперматозоида находится видоизмененный комплекс Гольджи, называемый акросомой. В ней запасается особый фермент, который необходим для растворения оболочки яйцеклетки, без чего невозможно оплодотворение.

Яйцеклетка кистеперой рыбы латимерии имеет диаметр около 10 см, а хрящевой рыбы сельдевой акулы - до 23 см.

Слайд 23

Слайд 24

По-видимому, исторически более древние обоеполые животные - гермафродиты, такие как кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, некоторые моллюски. Но в ходе эволюции стали преобладать раздельнополые виды.

Почему же некоторые гермафродитные виды сохранились до сих пор? Преимущество обоеполости в возможности самооплодотворения. Это очень важно, например, для крупных паразитических червей - цепней, которые обычно встречаются в организме хозяина по одному. Вероятность встретить полового партнера для них мала. Однако, если есть такая возможность, у гермафродитов наблюдается и перекрестное оплодотворение, т. е. сливаются гаметы двух различных особей.

Половой процесс возник очень давно. Его простейшие формы наблюдаются у бактерий и простейших.(слайд 25) Например, у инфузории-туфельки половой процесс получил название конъюгации. В ходе ее две инфузории сближаются и обмениваются друг с другом частями генетического материала. При этом обе инфузории приобретают новые свойства, полезные для выживания в меняющихся условиях окружающей среды. Однако число особей при этом не увеличивается, поэтому-то конъюгацию у инфузорий называют половым процессом, а не размножением.

Слайд 26

У некоторых одноклеточных организмов наблюдается разновидность полового процесса, которую называют копуляцией. При копуляции целые клетки-организмы превращаются в неотличимые друг от друга гаметы и сливаются, образуя зиготу.

Слайд 27-28

Партеногенез (от греч. παρθενος - девственница и γενεσις - рождение, у растений - апомиксис) - так называемое «девственное размножение», одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослый организм без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не предусматривает слияния мужских и женских гамет, партеногенез все равно считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. Считается, что партеногенез возник в процессе эволюции у раздельнополых форм.

В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены (всегда или периодически) только самками, одно из главных биологических преимуществ партеногенеза заключается в ускорении темпа размножения вида, так как все особи подобных видов способны оставить потомство. Такой способ размножения используется некоторыми животными (хотя чаще к нему прибегают относительно примитивные организмы). В тех случаях, когда из оплодотворённых яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворённых - самцы, партеногенез способствует регулированию численных соотношений полов (например, у пчёл). Часто партеногенетические виды и расы являются полиплоидными и возникают в результате отдалённой гибридизации, обнаруживая в связи с этим гетерозис и высокую жизнеспособность. Партеногенез следует относить к половому размножению и следует отличать от бесполого размножения, которое осуществляется всегда при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т. п.).

Слайд 29-30

Оплодотворение. Совокупность процессов, приводящих к слиянию мужских и женских гамет, объединению их ядер и образованию зиготы, которая дает начало новому организму, называется оплодотворением. Различают наружное оплодотворение, при котором встреча сперматозоидов и яйцеклеток происходит во внешней среде, и внутреннее оплодотворение, при котором встреча сперматозоидов и яйцеклеток происходит в половых путях самки.

Чаще всего сперматозоид полностью втягивается в яйцо, иногда жгутик остается снаружи и отбрасывается. С момента проникновения сперматозоида в яйцо гаметы перестают существовать, так как образуют единую клетку - зиготу. В зависимости от количества сперматозоидов, проникающих в яйцеклетку при оплодотворении, различают: моноспермию - оплодотворение, при котором в яйцо проникает только один сперматозоид (наиболее обычное оплодотворение), и полиспермию - оплодотворение, при котором в яйцеклетку проникает несколько сперматозоидов. Но даже в этом случае с ядром яйцеклетки сливается ядро только одного из сперматозоидов, а остальные ядра разрушаются.

В чем заключается значение размножения? (Обеспечивает существование вида; преемственность между родительскими особями и потомством; следствием размножения является развитие).

3. Закрепление

Слайд 31

Слайд 32

Особенности полового и бесполого размножения

Слайд 33

4. Домашнее задание: