Какую роль в природе играет такое свойство живого организма как самовоспроизведение

Конспект на интерактивный видео-урок

по предмету «Естествознание» для «10» класса

Урок № 47. Самовоспроизведение живых организмов

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Каковы способы самовоспроизведения живых организмов?
• В чем заключаются преимущества полового размножения перед бесполым?
• Какие формы бесполого и полового размножения существуют?
• Как формируются гаметы?
• Как чередуются поколения в жизненных циклах?

Глоссарий по теме:

Бесполое размножение – способ самовоспроизведения живых организмов при котором образование нового организма осуществляется из неспециализированных (соматических) клеток или группы клеток. Дочерние организмы генетически идентичны с материнским организмом. Биологический смысл заключается в быстром воспроизведении большого количества особей при стабильных условиях.

Половое размножение – способ самовоспроизведения живых организмов при котором образование нового организма происходит из одной клетки – зиготы, образованной при слиянии специализированных половых клеток – гамет. Дочерние особи генетически не похожи ни на одного из родителей. Биологический смысл связан с повышением приспособляемости организмов при неблагоприятных условиях.

Мейоз – особый тип деления клеток в результате которого образуются гаплоидные половые клетки.

Жизненный цикл – совокупность фаз развития, пройдя которые организм достигает зрелости и становится способным дать начало следующему поколению.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 214 – 218.

Электронные ресурсы:

Бесполые формы размножения. Образовательный портал «Открытая биология» [Электронный ресурс] // адрес доступа: https://biology.ru/textbook/chapter10/section4/paragraph1/

Половое размножение. Образовательный портал «Открытая биология» [Электронный ресурс]// адрес доступа: https://biology.ru/textbook/chapter10/section4/paragraph2/

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Развитие организма как открытой неравновесной системы является отражением процессов самоорганизации в живой природе. Ключевым в самоорганизации организмов является фундаментальные свойства живого – способность к самообновлению и самовоспроизведению. Самовоспроизведение или воспроизведение себе подобных обеспечивается способностью молекулы ДНК к самоудвоению, что позволяет дублировать генетическую информацию. Все разнообразие процессов размножения в конечном итоге сводятся к двум формам: бесполому и половому. Половое размножение представляет собой слияние двух специализированных (половых) клеток, в результате чего образуется одна клетка, из которой развивается новый организм. При бесполом размножении слияния клеток не происходит, и организм развивается из одной клетки или группы клеток материнского организма. Поскольку существование организмов связано с окружающей средой, то процессы самовоспроизведения являются отражением самосовершенствования и самообновления организмов как динамических систем. Существование разных способов самовоспроизведения живых организмов обеспечивает сохранение биологического разнообразия биосферы, что является необходимым условием её устойчивости.

Бесполое размножение. Доядерные организмы размножаются только бесполым путём. У одноклеточных ядерных организмов встречается несколько способов бесполого размножения, в основе которого преимущественно лежит простое деление клетки (митоз). Многим вида растений, всем видам грибов и простейшим свойственно образование при неблагоприятных условиях специализированные клетки – споры. При благоприятных условиях споры дают начало новому организму.

Многоклеточные организмы чаще используют вегетативное размножение (почкование, при помощи клубней, корневищ и т.д.), при котором организм развивается из группы клеток материнского организма.

В результате бесполого размножения образуются организмы полностью идентичные материнскому. Такой способ размножения является эволюционно более древним и обнаруживает преимущества при сравнительно стабильных условиях.

Половое размножение является более прогрессивным, поскольку образующееся потомство обладает новым сочетанием признаков по сравнению с родительскими особями, а, следовательно, получает больше шансов на выживание при часто меняющихся условиях.

Предшественником полового процесса считают процесс конъюгации бактерий. В ходе которого, две клетки соединяются, и происходит частичный обмен между участками ДНК. В результате образуются две клетки с новым сочетанием генов. Этот процесс эволюционно был усовершенствован. Позднее появляются специализированные половые клетки – гаметы. В процессе слияния половых клеток (оплодотворение) образуется клетка – зигота, из которой развивается организм, сочетающий гены обоих родителей.

Мейоз. Половые клетки образуются в результате специального деления клетки, получившим название мейоз. В процессе мейоза происходит кратное уменьшение числа хромосом. В результате, в каждой гамете остаётся гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Этот процесс необходим для обеспечения постоянства количества ДНК, т.к. при оплодотворении нормальное количество хромосом (диплоидный набор) восстанавливается. При этом, дочерние гомологичные хромосомы будут сочетать по одной родительской хромосоме. Новая комбинация генов обеспечивает новое сочетание признаков, что является существенным фактором эволюции.

Механизм мейоза представляет собой следующие друг за другом два простых деления клетки. При этом перед началом второго деления удвоения хромосом не происходит. Стадии мейоза идентичны митотическому делению. Важным событием профазы I (первого деления) является сближение гомологичных хромосом (конъюгация). В результате перекрёста хромосом они могут обменяться участками (кроссинговер). Такая перетасовка служит дополнительным механизмом наследственной изменчивости организмов. По окончанию телофазы I образуются две клетки с диплоидным набором хромосом. Поскольку во втором делении хромосома состоит из двух хроматид, то в метафазе II к полюсам расходятся отдельные хроматиды гомологичных хромосом. В результате из каждой исходной клетки образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. Случайность расхождения хромосом из гомологичных пар даёт большое разнообразие гамет, образующихся у родительских организмов.

Чередование поколений. Некоторые организмы сочетают половое и бесполое размножение в течении жизни. Чаще всего это связано с условиями, в которых существует организм. При относительно стабильных условиях организмы размножаются интенсивно бесполым путём. При наступлении неблагоприятных условий они переходят к половому размножению, вслед за этим возобновляется бесполое размножение. Такой тип чередования способов размножения характерен для некоторых простейших (например, инфузории), а также для некоторых многоклеточных организмов (например, гидра).

У некоторых видов такое чередование размножений носит циклический характер. Жизненный цикл таких организмов проходит через чередование ряда поколений. Примером могут служить жизненный цикл сцифомедуз у которых имеется чередование фаз полипов и медуз.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Выберите один правильный ответ.

Сколько хромосом в гаметах у организма с диплоидным набором хромосом равным 6 (2n = 6)?

• 2
• 3
• 6

Ответ: 3

Пояснение: диплоидный набор соответствует удвоенному гаплоидному

Задание 2. Найдите ошибку (ошибки) и вычеркните их.

«Характеристиками бесполого размножения являются:

• Участвуют клетки одной особи;
• Организм развивается из неспециализированных клеток материнского организма;
• Новый организм появляется из одной клетки, образовавшейся в результате слияния двух клеток;
• Дочерний организм генетически не похож на материнский организм.»

Ответ:

«Характеристиками бесполого размножения являются:

• Участвуют клетки одной особи;
• Организм развивается из неспециализированных клеток материнского организма;
• Новый организм появляется из одной клетки, образовавшейся в результате слияния двух половых клеток;
• Дочерний организм генетически не похож на материнский организм.»

Пояснение: Слияние или оплодотворение в бесполом процессе не происходит.