4.1. Получить допуск к работе. Для этого ответить на вопросы:
4.1.1. Размножение – важнейшее жизненное свойство. Объясните, каким образом оно проявляется на клеточном уровне.
4.1.2. Дайте определения понятий оплодотворение, гаметогенез, мейоз, онтогенез.
4.1.3. Есть ли принципиальные различия между бесполым и половым размножением.
4.1.4. Сравните между собой митоз и мейоз, выделите черты сходства и различия.
4.1.5. В чем заключается биологическое значение мейоза?
4.2. Выполнить задания.
4.2.1. Пользуясь рис.1.,выявите черты сходства и различия между зародышами позвоночных.
Рис.1.Сравнение зародышей позвоночных Рис.2.
на разных стадиях развития:1-рыба,
2-ящерица,3-кролик,4-человек.
4.2.2.Как формулируется биогенетический закон? Поясните его примерами.
4.2.3. Объясните, что такое развитие и чем оно отличается от роста .
4.2.4. Заполните таблицу, поставив знак "+" или "–" в соответствующую ячейку. Укажите тип развития, характерный для каждого организма.
4.2.5. Подпишите элементы строения половых клеток млекопитающих, обозначенные цифрами.
4.2.6. В чем сущность двойного оплодотворения цветковых растений? Рассмотрите рисунок и подпишите элементы, обозначенные цифрами. 
4.2.7. Чем отличается дробление от обычного деления клетки?
4.2.8. Что такое гаструла и как она образуется в процессе развития зародыша?
4.2.9.Каким образом и где происходит имплантация зародыша?
4.2.10. Какие ткани и органы формируются из зародышевых листков?
4.3. Оформить отчет о проделанной работе.
5.1. Наименование и цель работы.
5.2. Выполненные задания.
5.3. Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
6.1. Какой процесс поддерживает существование органического мира на Земле?
Итоговая работа за I семестр
по биологии
Вариант 1
I . : гомеостаз, прокариоты, углеводы, диссимиляция, кроссинговер.
II . .
1. Как называется процесс самоудвоения молекулы ДНК?
1. репликация;
2. рекомбинация;
3. ренатурация.
1. метаболизмом
2. ассимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
3. В процессе фотосинтеза:
1. поглощается кислород
2. выделяется углекислый газ
3. выделяется кислород
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
5. К процессам анаболизма не относится:
1. фотосинтез
2. дыхание
3. синтез белка
4. синтез липидов
1.биосинтезом
2. трансляцией
3. редупликацией
4. транскрипцией
7. Назовите особенность обмена веществ некоторых организмов, по наличию которой их называют гетеротрофными:
1. синтезируют органические вещества из неорганических;
2. расщепляют органические вещества до неорганических;
3. синтезируют новые органические вещества, преобразуя органические вещества других организмов.
8.Конечными продуктами окисления органических веществ являются:
1. АТФ и вода;
2. вода и углекислый газ;
3. АТФ и кислород
9. Обмен веществ в клетке состоит из процессов:
1.возбуждения и торможения;
2. пластического и энергетического обмена;
3. роста и развития;
10. Живые системы считаются открытыми потому, что они:
11. Кроме растений, к автотрофным организмам относят:
1. грибы - сапротрофы;
2. бактерии гниения;
12. Митозу предшествует:
2. удвоение хромосом;
13. Митоз не обеспечивает:
3. бесполого размножения.
14. Укажите правильную последовательность фаз митоза:
15. В результатах мейоза количество хромосом в образовавшихся клетках:
1. удваивается
2. остается прежним
3. уменьшается вдвое
4. утраивается.
1. растений;
2. бактерий;
3. животных;
4. грибов.
17. Назовите вид деления клетки, при котором из одной исходной эукариотической клетки образуются две дочерние клетки с такой же наследственной информацией, как и в материнской клетке.
1. амитоз;
2. митоз;
3. мейоз;
4. половое размножение.
18. Какой органоид клетки является местом хранения хромосом?
1. ядро;
2. митохондрия;
3. хлоропласт;
4. комплекс Гольджи.
19. Как называется оплодотворенная яйцеклетка?
1. гамета
2. зигота
3. бластомер
20. Хемосинтезирующие бактерии в экосистеме:
4. Какая форма размножения обеспечивает лучшую приспособляемость к изменениям окружающей среды?
по биологии
Вариант 2
I . Дайте определения следующим понятиям : адаптация, клеточная теория, ферменты, автотрофы, мейоз
II . К каждому вопросу выберите один правильный ответ .
1. Кольцевая молекула ДНК, не связанная с белками, характерна для клеток:
1. растений;
2. грибов;
3. бактерий.
2. Соединение простых веществ в сложные называется:
1. метаболизмом
2. ассимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
3. В процессе фотосинтеза:
1. поглощается кислород
2. выделяется углекислый газ
3. выделяется кислород
4. Как называется процесс образования молекулы белка в рибосомах из аминокислот?
1. транскрипция
2. редупликация
3. трансляция
5. Каждая аминокислота кодируется:
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
6. Животные не создают органические вещества из неорганических, поэтому их относят к:
1. автотрофам;
2. гетеротрофам;
3. хемотрофам.
7. Живые системы считаются открытыми потому, что они:
1. построены из тех же химических элементов, что и неживые системы;
2. обмениваются веществом, энергией и информацией с внешней средой;
3. обладают способностью к адаптациям.
8. Митозу предшествует:
1. исчезновение ядерной оболочки;
2. удвоение хромосом;
3. образование веретена деления;
4. расхождение хромосом к полюсам клетки.
9. Пара гомологичных хромосом в метафазе митоза содержит количество хроматид, равное:
1. 4
2. 2
3. 8
10. Митоз не обеспечивает:
1. сохранения постоянного для вида числа хромосом
2. генетического разнообразия видов
3. бесполого размножения.
11. Укажите правильную последовательность фаз митоза:
1. метафаза, профаза, анафаза, телофаза
2. анафаза, метафаза, профаза, телофаза
3. профаза, метафаза, анафаза, телофаза
4. телофаза, анафаза, метафаза, профаза
12. Тип развития лягушки:
1. прямой;
2. непрямой;
3. плацентарный.
13. К процессам катаболизма относится:
1. фотосинтез;
2. синтез белка;
3. клеточное дыхание.
14. Общая биология изучает:
1. общие закономерности развития и функционирования живых систем;
2. единство живой и неживой природы;
3. происхождение видов.
15. В клетках животных запасным углеводом является:
1. целлюлоза;
2. глюкоза;
3. гликоген.
16. В гаплоидных клетках человека содержится 23 хромосомы. Сколько хромосом содержится в соматических клетках организма человека?
1. 23 хромосомы;
2. 46 хромосом;
3. 69 хромосом.
17. Противоположными по смыслу являются пары понятий:
1. пиноцитоз – эндоцитоз;
2. фагоцитоз – экзоцитоз;
3. эндоцитоз – экзоцитоз.
18. Индивидуальное развитие любого организма от момента оплодотворения до завершения жизнедеятельности – это
1. филогенез,
2 онтогенез,
3 партеногенез,
4 эмбриогенез.
19. У животных в половых клетках содержится набор хромосом
1. равный материнской клетке
3. гаплоидный
4. диплоидный
20. Начальный этап эмбрионального развития - это образование
1. гамет
2. зиготы
3 гаструлы
4. нейрулы
III . Дайте ответы на следующие вопросы.
5. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?
Итоговая работа за I семестр
по биологии
Вариант 3
I . Дайте определения следующим понятиям : денатурация, биология, фотосинтез, интерфаза, половой диморфизм
II . К каждому вопросу выберите один правильный ответ .
1. К эукариотическим клеткам относятся клетки:
1. грибов;
2. бактерий;
3. сине-зеленых.
1. метаболизмом
2. диссимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
1. фотосинтез
2. дыхание
3. синтез белка
4. синтез липидов
4. Каждая аминокислота кодируется:
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
5. В процессе фотосинтеза:
1. поглощается кислород
2. выделяется углекислый газ
3. поглощается углекислый газ
6. Процесс перевода информации с и-РНК в белок называется:
1.биосинтезом
2. трансляцией
3. редупликацией
4. транскрипцией
7. В результатах мейоза количество хромосом в образовавшихся клетках:
1. удваивается
2. остается прежним
3. уменьшается вдвое
4. утраивается.
8. Гомеостаз – это:
2. обмен веществ
3. относительное постоянство внутренней среды организма
9. Гаструляция – это:
1. митотическое деление зиготы
2. образование двухслойного (трехслойного) зародыша
3. развитие отдельных органов.
10. Какой способ деления клеток осуществляется при образовании половых клеток у животных и растений:
1. митоз
2. амитоз
3. мейоз.
4. почкование.
11. Какой органоид клетки является местом хранения хромосом?
1. ядро;
2. митохондрия;
3. хлоропласт;
4. комплекс Гольджи.
12. Как называется оплодотворенная яйцеклетка?
1. гамета
2. зигота
3. бластомер
13. Назовите стадию мейоза, во время которой в клетке происходит кроссинговер – перекрест гомологичных хромосом, в результате которого эти хромосомы обмениваются гомологичными участками:
1. профаза I
2. метафаза I
3. профаза II ;
4. метафаза II .
14. Хемосинтезирующие бактерии в экосистеме:
1. потребляют готовые органические вещества;
2. разлагают органические вещества до минеральных;
3. разлагают минеральные вещества;
4. создают органические вещества из неорганических.
1. растений;
2. бактерий;
3. животных;
4. грибов.
16. Партеногенез – это:
1. размножение путем развития взрослой особи из неоплодотворенной яйцеклетки;
2. размножение гермафродитов, имеющих одновременно и семенники и яичники;
3. размножение путем почкования.
17. Бластуляция – это:
1. рост клеток;
2. многократное дробление зиготы;
3. деление клетки пополам.
18. Животные не создают органические вещества из неорганических, поэтому их относят к:
1. автотрофам;
2. гетеротрофам;
3. хемотрофам.
1. метафаза, профаза, анафаза, телофаза
2. анафаза, метафаза, профаза, телофаза
3. профаза, метафаза, анафаза, телофаза
4. телофаза, анафаза, метафаза, профаза.
20. Гомеостаз – это:
1. защита организма от антигенов
2. обмен веществ
3. относительное постоянство внутренней среды организма.
III . Дайте ответы на следующие вопросы.
1. Решение каких проблем человечества зависит от уровня биологических знаний?
2. Почему энергетический обмен не может существовать без пластического?
3. Предположите, что произойдет, если исчезнут все бактерии на Земле.
4. Какое значение в приспособлении к условиям жизни имело развитие с превращением?
5. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?
Итоговая работа за I семестр
по биологии
Вариант 4
I . Дайте определения следующим понятиям : изменчивость, гидрофильность, эукариоты, хромосома, онтогенез.
II . К каждому вопросу выберите один правильный ответ .
1. К какому типу клеток относится данная характеристика: имеется клеточная стенка, содержащая хитин, в цитоплазме присутствует центральная вакуоль, отсутствуют пластиды:
1. растительная клетка;
2. животная клетка;
3. грибная клетка.
2. Распад сложных веществ на простые называется:
1. метаболизмом
2. диссимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
3. К процессам анаболизма не относится:
1. фотосинтез
2. дыхание
3. синтез белка
4. синтез липидов
4. Каждая аминокислота кодируется:
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
5. Кислород, выделяющийся при фотосинтезе, образуется при распаде:
1. глюкозы
2. АТФ
3. воды
4. белков
6. Противоположными по смыслу являются пары понятий:
1. пиноцитоз – эндоцитоз;
2. фагоцитоз – экзоцитоз;
3. эндоцитоз – экзоцитоз.
7. У животных в половых клетках содержится набор хромосом
1. диплоидный
2. в два раза больше, чем в клетках тела
3. гаплоидный
8. Начальный этап эмбрионального развития - это образование
1. гамет
2. зиготы
3 гаструлы
4. нейрулы
9. Сходство митоза и мейоза проявляется в
1. редукционном делении
2. конъюгации гомологичных хромосом
3. расположении хромосом по экватору клетки
4. наличии кроссинговера между гомологичными хромосомами
10. Каждая новая клетка происходит от такой же путем её
1. деления
2 адаптации
3 мутации
4 модификации
11. При большом увеличении микроскопа видна клетка, в центре которой в одной плоскости расположены интенсивно окрашенные структуры - хромосомы, которые имеют вид шпилек, обращенных согнутыми участками к середине клетки, а свободными - к периферии. Эта клетка находится в одной из фаз митоза. Назовите эту фазу митоза:
1. профаза
2 анафаза
3 телофаза
4 метафаза.
12. При каком развитии потомство имеет сходство со взрослым организмом, но отличается от него размерами и пропорциями тела?
1. Прямом
2. с превращением
3 с метаморфозом
4 эмбриональном.
13. Назовите стадию эмбрионального развития , которая представляет собой однослой ный зародыш и имеет форму полого шара.
1. гаструла
2 бластула
3 стадия зиготы
4 морула
14. Животные не создают органические вещества из неорганических, поэтому их относят к:
1. автотрофам;
2. гетеротрофам;
3. хемотрофам.
15. Живые системы считаются открытыми потому, что они:
1. построены из тех же химических элементов, что и неживые системы;
2. обмениваются веществом, энергией и информацией с внешней средой;
3. обладают способностью к адаптациям.
16. Кроме растений, к автотрофным организмам относят:
1. грибы - сапротрофы;
2. бактерии гниения;
3. хемосинтезирующие бактерии;
17. Митозу предшествует:
1. исчезновение ядерной оболочки;
2. удвоение хромосом;
3. образование веретена деления;
4. расхождение хромосом к полюсам клетки.
18. Пара гомологичных хромосом в метафазе митоза содержит количество хроматид, равное:
1. 4
2. 2
3. 8
19. Укажите правильную последовательность фаз митоза:
1. метафаза, профаза, анафаза, телофаза
2. анафаза, метафаза, профаза, телофаза
3. профаза, метафаза, анафаза, телофаза
4. телофаза, анафаза, метафаза, профаза
20. К процессам катаболизма относится:
1. фотосинтез;
2. синтез белка;
3. дыхание.
III . Дайте ответы на следующие вопросы.
1. Выделите основные признаки понятия «биологическая система».
2. К каким заболеваниям может привести нарушение превращения углеводов в организме человека?
3. Почему вирусные заболевания имеют характер эпидемий?
4. Какое значение в приспособлении к условиям жизни имело развитие с превращением?
5. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?
Цели урока:
- Образовательная : расширить знания учащихся по материалу половое и бесполое размножение.
- Развивающая : создать условия для формирования компетентностей учащихся.
- Воспитательная : показать значимость клонирования в жизни человека и его этические аспекты.
Оборудование: презентация урока, опорные конспекты для учащихся, живые цветы (разные сорта фиалок), приложения № 1 и № 2.
Ход урока
1. Организационный момент.
Обратить внимание учащихся, что помимо традиционных источников, сегодня на уроке будем работать с опорным конспектом.
2. Создание проблемной ситуации (лирическая музыка, слайды).
Учитель: Мы приходим в мир, чтобы постигнуть красоту. Красота - это радость нашей жизни. Перед человеком открылась радость жизни потому, что он услышал шепот листьев и песню кузнечика, журчание весеннего ручейка и переливы серебряных колокольчиков, жаворонка в горячем летнем небе и распустившийся куст сирени - услышал и, затаив дыхание, слушает сотни и тысячи лет чудесную, разнообразную музыку жизни.
Ребята, скажите, а какой биологический процесс является основой всей жизни на Земле? (размножение)
Какие формы размножения живых организмов существуют в природе? (половое и бесполое)
Термин размножение не является для вас новым. Дайте его полное определение (ответы детей). Запишите более полное определение термина "размножение" в конспект (работает слайд).
Опираясь на определение термина, а также на имеющиеся у вас знания, попробуйте выделить значение полового размножения в природе.
С точки зрения науки значение размножения заключается в том, что осуществляется преемственность между поколениями, увеличивается численность особей в популяции и их расселение на новой территории, размножение обеспечивает существование вида в целом.
В ходе эволюции живых организмов механизмы размножения усовершенствовались.
Какая форма размножения является более древней? (бесполое)
Соответственно, половое размножение является новой формой.
3. Формулирование учебной проблемы.
Учащиеся предлагают формулировку проблемы.
Почему в ходе эволюции одна форма размножения не вытеснила другую, а существуют оба механизма размножения? Выскажите свои предположения (ответы детей).
Мы услышали несколько гипотез. Для того, чтобы подтвердить гипотезу или опровергнуть, нам необходима научная доказательная база. Как вы думаете, что она будет в себя включать? (ответы детей)
Вы правы. Мы вспомним известные вам биологические термины и понятия, биологические процессы, установим причинно-следственные связи между ними и сравним их.
4. Совместное открытие знаний.
Итак, охарактеризуем половое и бесполое размножение, затем сравним данные формы по предложенным критериям. Обратите внимание на таблицу в ваших конспектах.
Каких критериев, на ваш взгляд, не хватает в предложенной таблице?
(ответы детей, вписали в таблицу, все критерии на слайде)
Итак, у нас полный набор критериев для сравнения, и мы можем заполнить таблицу(3 мин.)
У кого возникли вопросы? (обращение к классу)
На основе сопоставления характеристик бесполого и полового размножения, сделайте вывод о преимуществах бесполого размножения.
(дети отвечают: участие только одной особи в процессе размножения; появление потомства за короткий период времени)
Мы знаем, что одним из преимуществ бесполого размножения является наличие множества видов данной формы размножения. Составьте классификацию способов бесполого размножения в опорных конспектах, работая с учебником и дополнительной информацией. (2 мин.)
Комментарии к классификации по слайду. Я увидела результаты вашей работы. Вы успешно справились с ней (слайд). Однако обращаю ваше внимание на то, что такие способы бесполого размножения, как фрагментация и почкование, в других биологических источниках могут выделять как подвиды вегетативного.
Каким способом (бесполого размножения) размножаются представленные на слайде живые организмы?
(показ слайдов с примерами: коралловые полипы - почкование; грибы - спорообразование; растения - вегетативное)
Ребята, сформулируйте вывод о значении бесполого размножения в природе (позволяет быстро увеличивать численность особей определенного вида за короткий период времени в благоприятных условиях).
А теперь, используя те же критерии, сделайте вывод о преимуществе полового размножения (может происходить в изменяющихся условиях среды, возникают новые комбинации признаков).
Какое значение имеет половое размножение в жизни организмов? Ответьте на данный вопрос, комментируя слайд (на слайде - два вида организмов, которые являются родственными - белый и бурый медведь).
(Значение полового размножения состоит в том, что происходит изменение генетического материала, и это позволяет приспосабливаться организмам к разным условиям среды)
Итак, мы собрали достаточную доказательную базу, чтобы подтвердить или опровергнуть ваши гипотезы, высказанные в начале урока по разрешению проблемы: почему в процессе эволюции сохранились оба способа размножения (высвечивается на слайд). Итак, вам слово.
Так к какому выводу вы пришли: бесполое и половое размножение обеспечивает многообразие живых организмов (дети записывают вывод в конспект).
Ребята, а теперь сформулируйте тему нашего урока. Записываем в опорные конспекты.
Учитель: Да, мир безграничен, красив, многообразен. Человек стал человеком потому, что увидел глубину лазурного неба, мерцание звезд, розовый разлив вечерней зари, прозрачную дымку степных просторов, журавлиную стаю в небе, отражение солнца в мириадах капель утренней росы, голубой колокольчик подснежника:
Как вы считаете, может ли человек создавать новые живые организмы?
Аргументируйте свой ответ (селекция).
Совершенно верно: одним из достижений селекции является выведение новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Приведите примеры результатов селекции, с которыми вы сталкиваетесь ежедневно? (слайд селекция: кефир, булка, лекарства, корова, декоративная собачка, роза).
Пример на слайде: фиалки.
Результатом селекции является выведение новых сортов комнатных растений, они великолепны. Я сама очень люблю растения, поэтому дома и на работе меня окружают цветы. Какой способ размножения необходимо использовать, чтобы сохранить сортовые качества данного сорта фиалки?
(бесполое: листом или частью куста)
О роли цветущих растений в дизайне помещений (кстати, дизайнеры рекомендуют располагать цветы в местах отдыха, например в гостиной).
Творческая деятельность человека в селекции основана на научных знаниях и исследованиях. Наука не стоит на месте, она шагает вперед, чтобы найти решение многих проблем, в том числе и неизлечимых болезней. Человек создал новый способ получения живых организмов, в основе которого лежит бесполое размножение. А вы знаете, как называется данный способ размножения? (клонирование)
Используя информацию о клонировании, объясните, в чем сущность данного способа размножения? (время работы с доп. информацией 2 мин.)
Как лично вы относитесь к клонированию человека?
Хотели бы вы иметь своего клона?
Если вам интересна моя точка зрения на данную проблему, то она, так же как и в этой аудитории - неоднозначна. С одной стороны, человек, являясь творцом новых живых организмов, не должен вступать в противоречие с другим Творцом. Поэтому религиозные нормы отрицают клонирование. С другой стороны, научно-технический прогресс не остановить. Поэтому людям необходимо обсуждать и принимать новые нормы, которые бы учитывали новые реальности.
5. Итог урока.
Учитель: Позвольте вам напомнить то, с чего мы начали наш урок. Перед человеком открылась радость жизни потому, что он услышал шепот листьев и песню кузнечика, переливы серебряных колокольчиков, жаворонка в горячем летнем небе и распустившийся куст сирени - услышал и, затаив дыхание, слушает сотни и тысячи лет чудесную, разнообразную музыку жизни. Пусть эти слова, которые прозвучали в начале нашего урока, как и сам урок, помогут вам выполнить творческое задание - написать синквейн. Правила написания синквейна находятся в опорном конспекте. Ключевое слово синквейна - размножение.
Итак, я вижу, синквейны, готовы. Пожалуйста, прочитайте их.
Спасибо вам за такие замечательные произведения!
И в заключение позвольте подарить вам синквейн, посвященный нашему уроку:
Размножение.
В нем источник бессмертия и света.
Радуюсь, люблю, живу!
Будь же весел, живой!
Мирозданье бесконечно.
Еще раз - большое спасибо за работу.
Подумайте!
1.Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве гибридов?
3.Как вы считаете, какая форма размножения обеспечивает лучшую приспособляемость к изменениям окружающей среды?
Для осуществления полового размножения необходимы специализированные клетки - гаметы, содержащие одинарный (гаплоидный) набор хромосом. При их слиянии (оплодотворении) происходит образование диплоидного набора, в котором каждая хромосома имеет пару - гомологичную хромосому. В каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома получена от отца, а вторая - от матери.
Процесс образования половых клеток - гаметогенез - протекает в специальных органах - половых железах. У большинства животных мужские половые клетки (сперматозоиды) образуются в семенниках, женские гаметы (яйцеклетки) - в яичниках. Развитие яйцеклеток называют овогенезом , а сперматозоидов - сперматогенезом.
■ Строение половых клеток . Яйцеклетки - это относительно крупные неподвижные клетки округлой формы. У некоторых рыб, пресмыкающихся и птиц они содержат большой запас питательных веществ в виде желтка и имеют размеры от 10 мм до 15 см. Яйцеклетки млекопитающих, в том числе и человека, гораздо мельче (0,1-0,3 мм) и желтка практически не содержат.
Сперматозоиды - мелкие подвижные клетки, у человека их длина всего около 60 мкм. У разных организмов они отличаются формой и размерами, но, как правило, все сперматозоиды имеют головку, шейку и хвост, обеспечивающий их подвижность. В головке сперматозоида находится ядро, содержащее хромосомы. В шейке сосредоточены митохондрии, которые обеспечивают движущийся сперматозоид энергией.
Сперматозоиды впервые были описаны голландским естествоиспытателем А. Левенгуком в 1677 г. Он же и ввел этот термин - сперматозоид (от греч, sperma - семя и zoon - живое существо), т. е. живое семя. Яйцеклетка млекопитающих была открыта в 1827 г. российским ученым К. М. Бэром.
■ Образование половых клеток . Развитие половых клеток подразделяют на несколько стадий: размножение, рост, созревание, а в процессе сперматогенеза выделяют еще и стадию формирования.
Стадия размножения . На этой стадии клетки, формирующие стенки половых желез, активно делятся митозом, образуя незрелые половые клетки. Эта стадия у мужчин начинается с наступлением половой зрелости и продолжается почти всю жизнь. У женщин образование первичных половых клеток завершается еще в эмбриональном периоде, т. е. общее количество яйцеклеток, которые у женщины будут созревать в течение ее репродуктивного периода, определяется уже на ранней стадии развития женского организма. На стадии размножения первичные половые клетки, как и все остальные клетки тела, диплоидны.
Стадия роста. На стадии роста, которая гораздо лучше выражена в овогенезе, происходит увеличение цитоплазмы клеток, накопление необходимых веществ и редупликация ДНК (удвоение хромосом).
Стадия созревания . Третья стадия - это мейоз. Мейоз - это особый способ деленияклеток, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое и к переходу клетки из диплоидного состояния в гаплоидное.
Будущие гаметы на стадии созревания делятся дважды. Клетки, приступающие к мейозу, содержат диплоидный набор уже удвоенных хромосом. В процессе двух мейотических делений из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные.
Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократное удвоение ДНК, осуществленное на стадии роста. В каждом делении мейоза выделяют четыре фазы, характерные и для митоза (профазу, метафазу, анафазу, телофазу), однако они отличаются некоторыми особенностями.
Профаза первого мейотического деления (профаза I) значительно длиннее, чем профаза митоза. В это время удвоенные хромосомы, каждая из которых состоит уже из двух сестринских хроматид, спирализуются и приобретают компактные размеры. Затем гомологичные хромосомы располагаются параллельно друг другу, образуя так называемые биваленты, или тетрады, состоящие из двух хромосом (четырех хроматид). Между гомологичными хромосомами может произойти обмен соответствующими гомологичными участками, что приведет к перекомбинации наследственной информации и образованию новых сочетаний отцовских и материнских генов в хромосомах будущих гамет. К концу профазы I ядерная оболочка разрушается.
В метафазе I гомологичные хромосомы попарно в виде бивалентов, или тетрад, располагаются в экваториальной плоскости клетки, и к их центромерам присоединяются нити веретена деления.
В анафазе I гомологичные хромосомы из бивалента (тетрады) расходятся к полюсам. Следовательно, в каждую из двух образующихся клеток попадает только одна из каждой пары гомологичных хромосом - число хромосом уменьшается в два раза, хромосомный набор становится гаплоидным. Однако каждая хромосома при этом все еще состоит из двух сестринских хроматид.
В телофазе I образуются клетки, имеющие гаплоидный набор хромосом и удвоенное количество ДНК.
Спустя короткий промежуток времени клетки приступают ко второму мейотическому делению, которое протекает как типичный митоз, но отличается тем, что участвующие в нем клетки гаплоидны.
В профазе II разрушается ядерная оболочка. В метафазе хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, нити веретена деления соединяются с центромерами хромосом. В анафазе II центромеры, соединяющие сестринские хроматиды, делятся, хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами и расходятся к разным полюсам клетки. Телофаза II завершает второе деление мейоза.
В результате мейоза из одной исходной диплоидной клетки, содержащей удвоенные молекулы ДНК, образуются четыре гаплоидные клетки, каждая хромосома которых состоит из одиночной молекулы ДНК.
При сперматогенезе на стадии созревания в результате мейоза образуются четыре одинаковые клетки - предшественники сперматозоидов, которые на стадии формирования приобретают характерный вид зрелого сперматозоида и становятся подвижными.
Образование сперматозоидов у мужчин начинается с момента полового созревания. Длительность всех четырех фаз сперматогенеза составляет около 80 дней. За всю жизнь в организме мужчины образуется огромное количество сперматозоидов - до 10 10 .
Мейотические деления в овогенезе характеризуются рядом особенностей. Профаза I завершается еще в эмбриональном периоде, т. е. к моменту рождения девочки в ее организме уже имеется полный набор будущих яйцеклеток. Остальные события мейоза продолжаются только после полового созревания женщины. Каждый месяц в одном из яичников у женщины продолжает развитие одна из остановившихся в своем делении клеток.
В результате первого деления мейоза образуются крупная клетка - предшественник яйцеклетки и маленькое, так называемое полярное тельце, которые вступают во второе деление мейоза. На стадии метафазы II предшественница яйцеклетки овулирует, т. е. выходит из яичника в брюшную полость, откуда попадает в яйцевод. Если происходит оплодотворение, второе мейотическое деление завершается - образуется зрелая яйцеклетка и второе полярное тельце. Если слияния со сперматозоидом не происходит, не закончившая деление клетка погибает и выводится из организма.
Полярные тельца служат для удаления избытка генетического материала и перераспределения питательных веществ в пользу яйцеклетки. Спустя некоторое время после деления они погибают.
Несмотря на то, что в женском эмбрионе закладывается очень много яйцеклеток, созревают из них лишь немногие. За репродуктивный период, т. е. когда женщина способна к деторождению, окончательно формируются около 400 яйцеклеток.
■ Значение гаметогенеза . В течение гаметогенеза образуются половые клетки, содержащие гаплоидный набор хромосом, что позволяет при оплодотворении восстанавливать количество хромосом, характерное для вида. В отсутствие мейоза слияние гамет приводило бы к удвоению числа хромосом у каждого последующего поколения, возникающего в результате полового размножения. Этого не происходит, благодаря существованию особого процесса - мейоза, во время которого диплоидное количество хромосом (2л) сокращается до гаплоидного (1л), т. е. биологическая роль мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом в ряду поколений вида.
Неблагоприятные условия внешней среды (мороз, засуха, недостаток влаги, света, уменьшение содержания растворенного в воде кислорода и т. д.) препятствуют нормальной жизнедеятельности организмов. В сильные морозы увеличивается вероятность гибели среди животных, обитающих в почве (кроты, дождевые черви). Зимой при недостатке растворенного в воде кислорода погибают водные животные, рыбы. Семена растений заносятся ветром в неблагоприятные места и не прорастают. Неприспособленные организмы не оставляют потомства. Из курса 10 класса известно, что изменчивость - это свойство, характерное для всех организмов. Изменение организмов под влиянием условий внешней среды называется модификационной изменчивостью, а изменение генов и хромосом - мутационной изменчивостью. Модификационную изменчивость иногда называют ненаследственной изменчивостью. Развитие фенотипа организма определяется взаимодействием его наследственной основы-генотипа - с условиями внешней среды. При одном и том же генотипе, но при разных условиях развития признаки организма (его фенотип) могут существенно различаться. Посредством модификационной изменчивости у многих особей повышается приспособляемость к окружающей среде, что может иметь важное значение для сохранения и процветания вида.
Модификационная изменчивость встречается у организмов всех видов под воздействием новых жизненных условий, но она не наследуется. Причины этого заключаются в изменении признаков потомков в новых условиях среды и формировании у них приспособленности. Мутация - изменчивость отдельных организмов, связанная с изменением генотипа. Поэтому мутации наследственны и не имеют приспособленных свойств.
Естественный отбор в природе идет непрерывно в течение веков. Новые признаки появляются только у организмов, приспособленных к условиям природы. Между организмом и средой формируется взаимосвязь (единство). Ч. Дарвин определил естественный отбор как сохранение и размножение особей, наиболее приспособленных и гибель наименее приспособленных.
Рассмотрим примеры борьбы организмов с неблагоприятными условиями среды. Как известно, погода в высокогорье холодная, летом со знойными ветрами, а рельеф неровный, горно-холмистый. Непрерывный ветер иссушает почву, уменьшает влагу. Растения горных мест низкие, приземистые. Из-за постоянных ветров все виды растений (дерево, кустарник, трава) низкорослые. Густо переплетенные ветки кустарников стелются по земле. Животные прижимаются к камням. Певчие птицы поют сидя на земле. Бабочки также летают низко. Темные, неяркие крылья их хорошо поглощают тепло. Пауки не ткут паутины, а прячутся под камнями, в расщелинах почвы, живут в старых норах. Организмы приспособлены по-разному также и к открытой местности степи.
Например, несмотря на то, что корни растений хорошо развиты, их листовые пластинки тонкие. Корневая система ковыля - растения, типичного для степных зон, глубоко уходит в почву, а надземные органы образуют куст. Между стеблями этого куста зимой накапливается снег, что сохраняет влагу, а весной обеспечивает растение влагой. С наступлением жары тонкие листовые пластинки растений могут свертываться устьичной стороной внутрь, и испарение уменьшается.
Все органы растений засушливых мест покрыты мягкими, мелкими, войлочными волосками, поэтому они имеют светло-серый цвет. Защитой от испарения и солнечных лучей служат мягкое опушение листьев волосками, восковой налет. В жарких условиях растения с крупными зелеными листьями и нежной корневой системой в результате естественного отбора не выживают.
Растения сухих местообитаний для сохранения жизни способны накапливать большое количество воды в своих тканях. Например, комнатное растение кактус (родина - Южная Америка) имеет сочный стебель, так как в нем накапливается влага. В составе некоторых кактусов содержится до 96% воды. Кактусы высотой 20 м в стебле содержат до 3 тыс. л воды. Листья у них видоизменены в колючки, а устьица расположены в стебле. При этом листья выполняют защитную функцию, а стебель - ассимиляционную. При недостатке влаги тюльпаны весной очень рано цветут и за короткое время у них созревают плоды и семена. После засыхания надземных органов влага и питательные вещества накапливаются в луковицах, которые затем весной опять используются для развития проростков. Очиток, родиола, алоэ накапливают запас воды в листьях. Корневая система саксаула проникает очень глубоко, до грунтовой воды. При недостатке влаги саксаул сбрасывает молодые побеги, тем самым способствует уменьшению испарения. Во время сильной жары у эвкалипта, караганы листья поворачиваются ребром к свету. Плоды яблони, сливы, винограда, листья капусты, очитка, фикуса покрываются водонепроницаемым восковым налетом. Пробковый слой, расположенный под корой деревьев (дуб, береза и др.), защищает от увлажнения и перепада температуры. Виды борьбы за существование представлены на рис. 20.
Рис. 20. Борьба за существование и ее формы: 1 - цапли (внутривидовая борьба); 2 - наездник, откладывающий яйцо в гусеницу (межвидовая борьба); 3 - юкка древовидная, растет в жарких пустынях Мексики, где выпадает не более 125 мм осадков в год (борьба с неблагоприятными условиями жизни)
Прочитайте вопросы и ответьте, к какому виду отбора они относятся; ответы занесите заглавной буквой: "Е" - естественный отбор, "И" - искусственный отбор.
Среди животных также выживают наиболее приспособленные к условиям среды. Суслики, черепахи летом впадают в спячку. Летняя спячка наблюдается у них при слишком высоких температурах и снижении влажности воздуха. Так, некоторые виды черепах запасают в мочевом пузыре воду, которая при необходимости переходит в кровь. Запас жира животные откладывают в горбу (верблюд), хвосте (виды тушканчиков), при окислении которого образуется метаболическая вода. Недостаток влаги относится к физическому фактору. Отбор регулирует приспособленность организмов, обеспечивает сохранение более выносливых особей и исчезновение слабых.
В переувлажненных местах отбор идет в ином направлении. В бассейне реки Амазонки в тропических лесах периодически бывают наводнения. Во время наводнения живущие там млекопитающие забираются на верхушку дерева, сохраняя тем самым себе жизнь. Приспособление к окружающей среде у них появляется не сразу. В результате естественного отбора постепенно из поколения в поколение передаются личные признаки организма.
Модификационная (ненаследственная) изменчивость. Мутационная (наследственная) изменчивость.
- Назовите неблагоприятные условия природы.
- Приведите примеры растений и животных, приспособленных к условиям высокогорья.
- Как приспособлены растения к равнинной местности?
- Объясните способы защиты пустынных растений от неблагоприятных условий среды.
- Назовите животных, впадающих в летнюю спячку, объясните причины.
- Сравните естественный и искусственный отбор.
- В процессе отбора выносливость организма усиливается.
- Новые признаки вредны для организма.
- Берет начало с развития растениеводства и животноводства.
- В результате образуется новый вид.
- В результате получают породы и сорта.
- Процесс медленный, незаметный.
- Изменение нужных признаков планируется.
- Процесс непрерывно идет с возникновения жизни на Земле.
- Новые, появившиеся признаки полезны для организма.
Ответьте на следующие вопросы для закрепления результатов лабораторной работы:
Почему всходы неодинаковые, не все проросли?
- Как приспособлен кактус к неблагоприятным условиям внешней среды?
В чем причина?
- Каковы особенности алоэ, чем он отличается от кактуса?
- По каким признакам и изменениям растений сухих местообитаний (жузгун, саксаул, шингил) можно определить их вид борьбы с неблагоприятными
условиями среды?