Размножение и развитие организмов

 

1. Оплодотворение – определение, суть, понятие «двойного оплодотворения».

   Оплодотворение – процесс слияния женской и мужской гамет – клеток с гаплоидным набором хромосом, заканчивающийся образованием зиготы. Зигота диплоидна, т.к. она образовалась в результате слияния двух гаплоидных гамет. После оплодотворения происходит синтез ДНК, удвоение хромосом. Зигота делится путём митоза и даёт начало зародышу.

Суть оплодотворения: в ядре зиготы все хромосомы вновь становятся парными; в каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома отцовская, другая – материнская. Диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток каждого вида организмов, восстанавливается при оплодотворении.

Процесс оплодотворения состоит из трёх этапов:

1. проникновение сперматозоида в яйцеклетку;
2. слияние гаплоидных гамет с образованием зиготы;
3. активация зиготы к дроблению и развитию.

Биологическое значение оплодотворения. Оплодотворение бывает наружным и внутренним. Развитие женских и мужских гамет и оплодотворение происходит в женских и мужских половых органах. При слиянии женских и мужских гамет образуется новый организм, несущий в себе признаки матери и отца. Таким образом, в результате оплодотворения каждый раз образуется неповторимое, уникальное сочетание генов в зиготе. Генетическая неповторимость служит основой разнообразия особей внутри вида. 

«Двойное оплодотворение». У покрытосеменных растений мужские гаметы малоподвижны и называются спермиями. Яйцеклетка неподвижна, и образование ее происходит в зародышевом мешке, расположенном в семяпочке. Зародышевый мешок содержит кроме гаплоидной яйцеклетки одну диплоидную клетку, которая участвует в оплодотворении и лежит в центре зародышевого мешка, и несколько других гаплоидных клеток.

 

Спермин развиваются  в пыльцевых зернах пыльников (на тычинках). С помощью пыльцевой  трубки спермии переносятся к зародышевому мешку, где происходит процесс оплодотворения. В пыльцевой трубке находятся два спермия. Когда пыльцевая трубка входит в зародышевый мешок, один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой развивается зародыш. Второй спермий сливается с диплоидной центральной клеткой, и в результате возникает новая клетка с триплоидным ядром, т.е. в нем содержится три набора хромосом. Из нее развивается эндосперм семени. Этот универсальный для всех покрытосеменных половой процесс получил название двойного оплодотворения. Он был открыт в 1898г. С. Г. Навашиным.

Биологическое значение двойного оплодотворения у покрытосеменных растений заключается в том, что развитие эндосперма начинается только после того, как произойдет оплодотворение яйцеклетки. Триплоидный эндосперм покрытосеменных растений представляет собой запасной питательный материал для развивающегося зародыша. Кроме того, он включает наследственные задатки материнского и отцовского организмов.

2. Партеногенез – определение, суть.

Партеногенез – развитие организма из неоплодотворенного яйца. Партеногенез встречается в природе у многих видов растений и животных. Например, среди растений он известен у одуванчиков, ястребинок. Среди животных партеногенез широко распространен у коловраток, солоноватоводных рачков артемий, у ветвистоусых пресноводных рачков дафний, тлей, пчел. В составе пчелиной семьи путем партеногенеза развиваются трутни (самцы). Существует естественный (происходит в природе) или искусственный (проводится в искусственных условиях. Например, Тихомиров стимулировал развитие тутового шелкопряда; Леб – развитие морского ежа; Батайон – развитие лягушки) партеногенез.

3. Половой диморфизм – определение, суть.

Половой диморфизм – явление, наблюдаемое у раздельнополых организмов, при котором самки и самцы отличаются друг от друга по внешнему виду, поведению или другим признакам. Это отражает то, что самки и самцы выполняют различные функции. Как правило, самцы чаще имеют бросающиеся в глаза признаки.

 

4. Гермафродиты – определение, суть.

Организмы, у  которых развиваются мужские и женские гаметы в одной особи – гермафродиты. Встречается у моллюсков, плоских и кольчатых червей, но может встречаться у животных и человека как патологическое состояние.

5. Искусственное осеменение и трансплантация эмбрионов.

В настоящее  время в практике сельского хозяйства  используется искусственное осеменение – искусственное введение спермы производителя в половые пути самки. Это возможно благодаря методике консервирования спермы в замороженном виде.

В 1978г. Зафиксирован первый случай рождения ребёнка «из  пробирки».

Этапы трансплантации эмбрионов:

2. извлечение яйцеклетки из яичника оперативным путём;
3. оплодотворение её сперматозоидом;
4. выращивание эмбриона в пробирке;
5. перенесение эмбриона в матку, гормонально подготовленную к имплантации зародыша.

6. Эволюция полового размножения.

В ходе эволюции половое размножение претерпело определённое развитие. Сначала половые  клетки были одинаковыми по величине и форме. В дальнейшем образовались макрогаметы – прототипы яйцеклетки и микрогаметы – прототипы сперматозоидов (встречаются у амёб и споровиков). Параллельно с дифференцировкой гамет происходит развитие полового диморфизма – различия в строении гамет и особей.

 

Фронтальный опрос:

1. Дайте определение понятию оплодотворение. В чём суть оплодотворения?
2. В чем сущность двойного оплодотворения цветковых растений?
3. В чем сущность партеногенеза?
4. В чем сущность полового диморфизма?
5. В чем сущность гермафродитизма?
7. В чем сущность эволюции полового размножения?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V. Индивидуальное развитие организма.

 

1. Понятие об онтогенезе.

2. Стадия бластулы.

3. Стадия гаструлы.

4. Стадия нейрулы.

5. Временные зародышевые органы.

6. Влияние окружающей среды на развитие организма.

 

1. Понятие об онтогенезе.

Онтогенез – процесс индивидуального развития, который начинается с оплодотворения и заканчивается гибелью организма.

В онтогенезе выделяют два периода – эмбриональный и постэмбриональный. Эмбриональный период или дородовый или эмбриогенез начинается с момента оплодотворения и заканчивается рождением. Постэмбриональный или послеродовый начинается с момента рождения и заканчивается гибелью организма.

2. Стадия бластулы.

После оплодотворения начинается эмбриональное развитие животного или растения, который завершается формированием взрослого организма. Оплодотворенная яйцеклетка – зигота – претерпевает ряд быстро следующих друг за другом митотических делений, которые называются дроблением. Зигота вначале делится в продольном направлении на две одинаковые по величине клетки, называемые бластомерами. Затем каждый из бластомеров делится также в продольном направлении и образуются четыре клетки. Следующее, третье деление происходит в поперечном направлении, и в результате его формируются восемь одинаковых клеток. В дальнейшем чередуются быстро следующие друг за другом продольные и поперечные деления, которые приводят к образованию большого числа клеток (бластомеров).

Яйцо ланцетника, имеющее небольшое количество желтка, подвергается дроблению полностью. У других животных (птицы, рыбы) яйцо содержит много желтка и дроблению подвергается только диск цитоплазмы с ядром, а сам желток не дробится.

При дроблении  следующие друг за другом деления  происходят быстро, бластомеры не растут и их размеры по мере увеличения числа клеток уменьшаются. В результате дробления образуется шарообразный зародыш с полостью внутри – бластула. Клетки стенки бластулы располагаются в один слой. Формированием бластулы завершается период дробления и начинается следующий период развития, в течение которого продолжается деление клеток и происходит образование второго, внутреннего слоя клеток. Зародыш становится двухслойным.

3. Стадия гаструлы.

У многих многоклеточных животных внутренний слой клеток образуется путем впячивания внутрь полости бластулы клеток её стенки. Эту двухслойную стадию развития называют гаструлой. Наружный слой клеток гаструлы называют эктодермой, внутренний – энтодермой. Образовавшаяся путем впячивания и ограниченная энтодермой полость представляет собой полость первичного кишечника, открывающуюся наружу отверстием – первичным ртом. Эктодерму и энтодерму называют зародышевыми листками.

Дальнейшее  развитие первоначально двухслойной  гаструлы связано с образованием третьего зародышевого листка – мезодермы, обособлением хорды, формированием кишечника и развитием центральной нервной системы.

                        

Начальные стадии дробления яйцеклеток                                                Развитие зародыша тритона.

лягушки (вверху) и птицы (внизу). 

Видны последовательные стадии дробления 2, 4 и 8 бластомеров.

Яйцеклетка лягушки дробится на бластомеры разной величины.

В яйцеклетке птиц дробится только поверхностный  участок

Активной цитоплазмы, в котором  расположено ядро.

4. Стадия нейрулы.

Деление клеток и их перемещение продолжается на следующей стадии развития зародыша – нейрула. Начинается закладка отдельных органов будущей личинки или взрослого организма.

Эктодерма дает начало внешним покровам организма, нервной системе и связанным с ней органам чувств.

Из эндодермы  развиваются ротовое и анальное отверстия, кишечник, лёгкие, печень, поджелудочная железа.

Мезодерма даёт начало хорде, мышцам, выделительной системе, хрящевому и костному скелету, кровеносным сосудам, половым железам.

Ранние стадии развития ланцетника

Зародыш животных развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии. Полностью все органы плода формируются к трём месяцам. Начальные стадии развития животных имеют много общего для всех организмов, что является одним из доказательств единства происхождения всех живых организмов на Земле.

5. Временные зародышевые органы.

Временные зародышевые  органы прекращают существование после  рождения организма. Выделяют четыре – амнион, аллантоис, хорион, желточный мешок.

Амнион – водная оболочка, которая окружает зародыш, защищая его от высыхания и механических повреждений. У человека это плодный пузырь.

Хорион – прилежит к скорлупе или стенке матки, пронизанный капиллярами, обеспечивая питание и дыхание зародыша.

Аллантоис – мочевой мешок, который служит для выделения продуктов обмена. Его сосудами служат пупочные вены и артерии для питания и выделения.

Желточный мешок – служит для питания у птиц, источник половых клеток и клеток крови у человека.

6. Влияние окружающей среды на развитие организма.

Все стадии индивидуального  развития любого организма подвержены влиянию факторов внешней среды. К ним относится целый ряд естественных, природных факторов, среди которых можно в первую очередь назвать температуру, свет, солевой и газовый состав среды обитания, пищевые ресурсы и др.

Есть, однако, факторы, воздействие которых на индивидуальное развитие не только нежелательно, но и вредно. Особенно следует сказать о таких воздействиях на развитие и функционирование организма человека. К числу вредных внешних факторов следует в первую очередь отнести алкогольные напитки и курение.

Употребление  алкогольных напитков приносит огромный вред на любом этапе индивидуального  развития человека и особенно опасно в подростковом возрасте. Алкоголь губительно действует на все системы органов человека, прежде всего на центральную нервную систему, на сердце и кровеносные сосуды, на легкие, почки, систему органов движения (мышцы). Употребление даже малых доз алкоголя нарушает мыслительную деятельность человека, ритм движений, дыхания и деятельность сердца, приводит к многочисленным ошибкам в работе, к возникновению заболеваний. Например, алкоголь разрушает печень, вызывает ее перерождение (цирроз). Систематическое употребление алкоголя приводит к возникновению тяжелого заболевания – алкоголизма, которое требует длительного специального лечения. У родителей–алкоголиков могут рождаться умственноотсталые и физически неполноценные дети.