Цели:
- Учащиеся должны усвоить понятия «онтогенез, эмбриональный период, бластула, гаструла, деление дробления, бластомеры, гаструляция, инвагинация, энтодерма, эктодерма, мезодерма, нейрула, органогенез, эмбриональная индукция, дифференциация клеток, постэмбриональный период, прямое развитие, непрямое развитие с метаморфозом, со сменой поколений», характеризовать особенности этапов эмбрионального развития, типы постэмбрионального развития.
- Учащиеся должны уметь аргументировать свои выводы, используя базовые знания предыдущих курсов биологии, самостоятельно прорабатывать учебный материал, вести самостоятельный поиск дополнительной информации, устанавливать причинно-следственные связи, сравнивать биологические процессы.
- Способствовать формированию научного мировоззрения, бережного отношения к своему здоровью.
Оборудование: рабочие листы для учащихся, интерактивная доска Smart Board, программа Smart notebook «Онтогенез».
Форма учебной деятельности: семинарское занятие
ХОД ЗАНЯТИЯ
Онтогенез . . . есть краткое и быстрое повторение филогенеза данного вида.
Биогенетический закон
I. Актуализация знаний учащихся
– На прошлом занятии мы познакомились с
различными способами размножения организмов.
– Какие вы знаете способы размножения
организмов?
– Каковы преимущества и недостатки бесполого
размножения?
– Каковы преимущества и недостатки полового
размножения?
– Независимо от способа размножения, начало
новому организму даёт одна или несколько клеток,
содержащих только наследственные задатки – гены
и не обладающих всеми характерными признаками и
свойствами целого организма.
Около 2000 лет назад Аристотель предполагал 2
возможных пути формирования взрослых форм из
яйца: или организм уже предобразован в половых
клетках родителей, или он образуется путём
последовательных новообразований.
Первая идея была названа преформизмом
(предобразованием). Согласно ей предполагалось,
что новый организм уже преформирован в половой
клетке. В этом случае развитие означает просто
увеличение размеров организма до тех пор, пока он
не вылупится, не родится или не даст ростки.
Предполагалось, что развитие идёт автоматически,
как только половая клетка попадает в надлежащие
условия (половые органы). Будущий организм
«видели» в сперматозоиде – «гомункулус».
Согласно второй идее организм образуется из
материалов обеих половых клеток. Эта идея была
названа эпигенезом. Борьба между
преформистами и эпигенетикой велась в течение
столетий. Сокрушительный удар идеям преформизма
нанёсли исследования русского академика К.Ф.
Вольфа (1738 – 1794 гг). он доказал, что в ненасиженном
яйце нет никакого крошечного цыплёнка. В
насиженных же яйцах все части и органы зародыша
цыплёнка образуются последовательно заново из
более простых элементов в процессе развития и
дифференцировки.
Согласно современным представлениям, в клетке
заложена определённая программа дальнейшего
развития в виде кода наследственной информации.
Развитие заключается в постепенной реализации
этой информации, полученной от родителей. Этот
процесс носит название онтогенеза.
Онтогенез – весь период жизни особи с момента зарождения до гибели организма.
– Какие факторы определяют развитие организма?
II. Изучение нового материала
В ходе онтогенеза происходит постепенное
появление не только видоспецифических, но и
более мелких признаков, свойственных
родительским формам. Одна клетка даёт начало
многоклеточному организму с десятками
разновидностей тканей, образующих системы
органов. Мы рассмотрим этот процесс на примере
развития животных.
У животных выделяют несколько типов онтогенеза.
1. Типы онтогенеза у животных – устный ответ, обсуждение.
Задание 1. В чём заключается биологическое и эволюционное значение личиночной стадии развития? Ответ проиллюстрируйте примерами.
Проверка выполнения.
В онтогенезе различают 2 периода:
1) эмбриональный – от зарождения до
рождения,
2) постэмбриональный – от рождения до смерти
2. Эмбриональный период онтогенеза – устный ответ, обсуждение.
Зигота ––> бластомеры ––> морула ––> бластула ––> гаструла ––> нейрула ––> зародыш
Задание 2. Заполните таблицу:
Характеристика зародышевых листков
| Зародышевые листки | Стадия закладки | Образующие ткани и органы |
| Эктодерма | ||
| Мезодерма | ||
| Энтодерма |
Проверка выполнения.
Остаётся не до конца изученным вопрос о механизмах «узнавания» клетками своего расположения, дифференцировки во время органогенеза. Эксперименты процесса морфогенеза начались ещё в 19 в, когда биологи разработали методы нарушения нормального развития.
1. Эмбриональная индукция – устный ответ, обсуждение.
Рис 1. Опыты Г. Шпемана
Дополнительная информация
Важную роль в формировании зародыша играет дифференциация
клеток – развитие организма с зиготы. Все
последующие клетки имеют одинаковый набор
хромосом и генетическую информацию. В разных
зародышевых листках функционируют разные гены,
следовательно, развиваются разные ткани и
органы.
Специфичность работы генов возникает не сразу:
на стадии 4 – 16 бластомера каждая клетка может
развиваться в самостоятельный организм
(близнецы). Далее – дифференцировка. Из
цитоплазмы в ядро поступают разные белки–регуляторы
работы генов (во время дробления вещества
цитоплазмы неравномерно распределяются по
дочерним клеткам). Клетки разных зародышевых
листков (клетки-организаторы, индукторы), могут
выделять вещества и стимулировать развитие
соседних клеток по определённому типу через
экспрессию генов.
Хотя ДНК в ядрах всех клеток организма одинакова,
однако в каждом конкретном типе клеток м-РНК
считывается с различных участков ДНК.
Следовательно, и белки, синтезированные на
рибосомах с этих мРНК, будут разными. Другими
словами, в ядерной ДНК имеется информация о
работе всех частей организма, но в каждой
отдельной клетке используется только часть этой
информации, как, правило, очень небольшая. Так,
для тканей цыплёнка выявлено, что в клетках
печени и яйцевода считывается информация всего с
2,05 % и 1,8 % ДНК соответственно. При этом
синтезируемая мРНК на 3\4 одинакова в обоих
типах клеток. Расчёты показывают, что примерно 12
тыс генов считываются и в печени и в яйцеводе, 5
тыс – только в печени, 3 тыс – только в яйцеводе.
Гены, транскрипция которых происходит в клетках
всех типов, очевидно, обеспечивает выполнение
общеклеточных функций. Их иногда называют генами
«домашнего хозяйства» в противоположность тем
генам, которые определяют выполнение
специализированных функций клеток.
Дифференциация – процесс возникновения из однородных клеток в течение онтогенеза большого разнообразия клеточных форм, отличающихся по строению и функций
Задание 3*. Рассмотрите схему «Активность генов в ходе эмбриогенеза», определите:
1. На каких стадиях активизируется отцовский
геном?
2. Какое влияние на дифференциацию клеток
оказывает материнский геном на начальной стадии
развития?
Схема 1. Активность генов в ходе эмбриогенеза.
Проверка выполнения.
В процессе онтогенеза отдельные органы и
системы созревают постепенно и завершают своё
развитие в разные сроки жизни, в т.ч. и в
постэмбриональный период.
3. Постэмбриональное развитие – устный ответ,
обсуждение.
4. Влияние алкоголя, никотина и наркотиков на
онтогенез человека – работа с дополнительным
материалом.
Задание 4. Проанализируйте данные таблицы и дополнительной информации. Выполните работу № IV (Б.Д. Комиссаров. Самостоятельные и лабораторные работы по общей биологии. c 45 – 46)
Таблица 1. Зависимость здоровья детей от пьянства родителей
Судьба детей |
В семьях пьющих родителей |
В непьющих семьях |
| Умерли в первые месяцы Оказались недоразвитыми и больными Здоровы |
43,9 % 38,6 % 17,5 % |
8,2 % 9,8 % 82 % |
Дополнительная информация
Курение беременной женщины приводит к тому, что никотин из крови матери попадает в кровь плода. Сужая кровеносные сосуды, никотин резко ухудшает его питание, что приводит к хроническому кислородному голоданию плода и более чем на 50 % увеличивает смертность новорождённых. Печень плода не может ещё обезвреживать токсические продукты, и зарождающийся организм работает как аккумулятор ядов табака, которые поставляет ему курящая мать. На этой почве развивается тяжёлое заболевание – эклампсия, часты случаи умственной, физической отсталости новорождённого, недоразвития его внутренних органов: сердца, мозга, печени, лёгких и др., а также различные уродства.
III. Обобщение материала
– Итак, мы рассмотрели процесс формирования из
1 клетки или группы клеток сначала зародыша, а
затем взрослого организма.
– Какие факторы определяют развитие
организмов?
Весь процесс развития регулируется генетической
программой. Как правило, геном всех клеток
остаётся в ходе онтогенеза одинаковым, но
«нужные гены работают в нужное время и в нужном
месте». Управление развитием осуществляется с
помощью сложных сетей взаимодействующих генов.
Они влияют друг на друга через свои продукты –
регуляторные белки. Число включённых генов
снижается со стадии яйцеклетки и до стадии
зрелых тканевых клеток.
IV. Домашнее задание: подготовиться к зачёту, повт. §§ 28 – 37
Литература:
- А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология. 10 – 11 класс: для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005
- Б.Д. Комиссаров. Самостоятельные и лабораторные работы по общей биологии. – М.: «Высшая школа», 1988
- М. Б. Беркинблит, С. М. Глаголев, В.А. Фуралёв. Общая биология. – М.: МИРОС, 1999