Оплодотворение виды способы значение

Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения. Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных. Внешнее и внутреннее оплодотворение

Содержание:

Способность давать потомство — одно из важнейших свойств организмов. Они воспроизводят себе подобных, размножаются. Новые особи относятся к тому же биологическому виду, что и родители, генетически с ними сходны.

Воспроизведение организмов, его значение

Размножение должно приводить к получению такого количества потомков, которое превышает число особей в поколении родителей. Это важно, потому что, не все дочерние организмы доживают до состояния половой зрелости и смогут размножаться. Потомки от одной родительской пары могут погибнуть от болезней, хищников, стихийных бедствий. Если потомков больше, чем родителей, то это воспроизведение.

Размножение обеспечивает преемственность, то есть постоянную передачу генетической информации потомству от родителей. Жизнь непрерывна потому, что существует воспроизведение себе подобных. Хотя продолжительность существования конкретной особи конечна, виды в целом существуют длительно по историческим меркам. Выживание групп происходит благодаря воспроизведению.

Способы размножения, сходство и различие полового и бесполого размножения

Даже одна родительская особь, ее отдельные части способны дать начало новым организмам. Образование новых поколений из одной клетки, группы клеток или органа материнского организма относят к бесполому размножению. При этом, родители и потомки обладают сходной или полностью идентичной генетической информацией.

Половое размножение заключается в необходимости слияния половых клеток. Гаметы образуются в разных организмах, поэтому содержат неодинаковый генетический материал.

Способы бесполого размножения

Если происходит простое деление одноклеточного организма, то образуются две дочерние особи. Они тоже состоят из одной клетки, похожей на материнскую. Этот процесс характерен для одноклеточных водорослей и простейших.

У споровиков происходит множественное деление. Типичный представитель этой группы — малярийный плазмодий. Неоднократно делится ядро клетки паразита, после чего делится цитоплазма на такое же количество частей.

Еще один способ бесполого размножения позволяет быстро увеличивать количество особей одного вида. После деления ядра, у дрожжей на поверхности материнской клетки появляется небольшое выпячивание. В него перемещается одно из вновь образовавшихся ядер. Затем новая клетка отделяется. Численность особей быстро увеличивается.

Для многоклеточных организмов тоже характерны спорообразование и вегетативное размножение. Образование спор происходит в жизненном цикле грибов, некоторых групп растений, имеющих более древнее происхождение по сравнению с цветковыми и голосеменными.

Спора — одна клетка с небольшим запасом питательных веществ, защитной оболочкой. Споровое размножение характерно для водорослей, грибов, мхов, папоротников (Рис. 1). Легкие споры разносятся водой и ветром, прорастают только при попадании в благоприятные условия. Так появляются новые организмы.

Рис. 1 Папоротники — споровые растения

При вегетативном размножении группы клеток дают начало новому организму. При почковании выпячивается стенка тела, например, у гидры. Выпуклость постепенно увеличивается в размерах. У дочерней гидры на верхушке выпячивания формируются ротовое отверстие и щупальца. Затем маленькая гидра отпочковывается от материнского организма (Рис. 2).

Рис. 2 Почкование у гидры

Фрагментация — разделение материнского организма на две или более частей. Из каждой развивается дочерняя особь. Способ размножения основан на способности живых существ регенерировать. Организм при повреждении достраивает недостающие части тела. Фрагментация происходит у медуз, актиний, иглокожих, плоских и кольчатых червей. Встречается у растений, например, у многоклеточных водорослей, которые способны размножаться кусочками слоевища.

Полиэмбриония — разделения зародыша. Если такое явление происходит у человека, то рождаются однояйцевые близнецы.

Способность к вегетативному размножению достигает наивысшего развития у растений. Начло новым организмам могут дать целые органы или разные части материнского организма.

Способы вегетативного размножения цветковых растений:

• черенками — кусочками наземных побегов, стеблей, листьями (Рис. 3);
• клубнями, луковицами, корневищами — видоизмененными побегами:
• корневыми отпрысками:
• выводковыми почками;
• усами.

Рис. 3 Укоренение черенка

Для бесполого размножения требуется только одна родительская особь. Образуются генетически идентичные потомки. Это снижает возможности приспособления к изменяющимся условиям среды обитания. Единственным источником изменчивости становятся случайные мутации.

Половое размножение

В этом способе воспроизведения участвуют половые клетки — гаметы, которые сливаются в одну клетку — зиготу. Зигота дает начало новому организму. Перед слиянием необходимо предварительное уменьшение числа хромосом в гаметах в 2 раза, чтобы в момент оплодотворения их число снова стало диплоидным.

Рис. 4 Два вида половых клеток

В процессе мейоза из одной диплоидной клетки возникают четыре с гаплоидным набором хромосом. Оплодотворение способствует восстановлению и поддержанию постоянства кариотипа.

Партеногенез — особая форма полового размножения. Новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Другое название этого процесса — «девственное развитие». Наблюдается у дафний, пчел, некоторых ящериц.

Конъюгация — форма полового размножения, при которой особи сначала обмениваются фрагментами генетического материала, затем происходит бесполое размножение. Конъюгация — половой процесс у инфузорий.

Черты сходства и различия полового и бесполого размножения

Бесполое размножение способствует сохранению, в процессе естественного отбора, признаков наибольшей приспособленности. Половой процесс создает и сохраняет генетическое разнообразие. Возникают предпосылки для появления новых признаков, которые могут помочь оказаться полезными в изменившихся условиях существования.

Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных

По наличию гамет растительные организмы относят к двудомным и однодомным. Первые — это мужские и женские особи. У однодомных есть и мужские, и женские цветки на одном растении, как у огурца. Двудомные — растения, несущие либо только женские, либо только мужские цветки, как у тополя, облепихи, ивы.

Встречаются двуполые(гермафродитные) организмы. У простейших, кишечнополостных, плоских червей, дождевого червя, некоторых рыб, моллюсков, ящериц, одна и та же особь производит мужские и женские половые клетки. Также, к гермафродитным организмам относятся многие цветковые растения.

Оплодотворением называют процесс слияния мужской клетки и женской, с образованием зиготы. В отличие от гамет, она имеет диплоидный набор хромосом. Зигота делится, из нее развивается зародыш.

Для оплодотворения необходимы следующие условия:

• одновременное созревание мужских и женских половых клеток;
• доставка созревших мужских гамет к женским;
• биологическая совместимость половых клеток.

У растений может происходить оплодотворение мужскими гаметами, произведенными одной особью, женских половых клеток, созревших на другой особи. Возможно, и проникновение собственных сперматозоидов при самоопылении.

Оплодотворение начинается в момент сближения и проникновения сперматозоида в яйцеклетку. Происходит слияние ядер двух половых клеток. Формируются нити веретена первого деления. Образуются две первые клетки нового организма.

Двойное оплодотворение у растений

Опыление — перенос пыльцы, содержащей мужские гаметы (спермии), на рыльце пестика. Только после этого возможно оплодотворение.

Рис. 5 Двойное оплодотворение в цветке

1. Пыльца прорастает. Образуется пыльцевая трубка, которая удлиняется в сторону завязи пестика. По этому каналу два спермия передвигаются к зародышевому мешку.
2. Один спермий сливается с яйцеклеткой. Образуется зигота, имеющая диплоидный набор хромосом. Впоследствии из зиготы развивается зародыш.
3. Второй спермий сливается с центральной, уже диплоидной клеткой. В результате образуется эндосперм — запасающая ткань.

Протекание этапов оплодотворения изучил С.Г. Навашин в 1898 г. Процесс назвали двойным оплодотворением. Участвуют два спермия и одна яйцеклетка. Второй и третий этапы двойного оплодотворения протекают в завязи пестика, где расположен зародышевый мешок с семязачатком.

После оплодотворения происходят митотические деления зиготы, образуется зародыш. Питательные вещества для роста и развития находятся в эндосперме.

Оплодотворение у животных

У позвоночных сближение гамет возможно при синхронизации их выведения из мужского и женского организмов. Облегчает оплодотворение выделение яйцеклеткой особых химических факторов, «направляющих» сперматозоид в пространстве.

Внешнее и внутреннее оплодотворение

У животных возможно наружное или внутреннее оплодотворение. В первом случае мужские и женские гаметы попадают из организма во внешнюю среду. Например, самка выметывает, откладывает яйцеклетки (икру). Самец выделяет сперму. Слияние половых клеток происходит вне тела — в окружающей среде.

Рис. 6 Икра лягушки

Внешнее оплодотворение — характерная особенность примитивно устроенных водных животных. К ним относятся двустворчатые моллюски, большинство видов рыб, многие земноводные (Рис. 6).

Внутреннее оплодотворение отличается от внешнего тем, секрет половых желез самца попадает в половые органы самки, где происходит слияние гамет. Оплодотворенная яйцеклетка зачастую выводится наружу. Внутреннее оплодотворение — характерная черта наземных животных. Этот тип слияния половых клеток встречается у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. Такой способ характерен для некоторых водных насекомых.

Оплодотворенное яйцо развивается во внешней среде, как у насекомых, птиц, пресмыкающихся, В этом случае образуется защитная оболочка — скорлупа. Самка откладывает яйца в безопасное место: складывает в гнездо, замаскированное в ветках, прикрепляет к растениям, в незаметных местах, зарывает в землю, песок.

Наружно-внутренний — промежуточный тип. Самка способна захватывать половые продукты, выделенные самцом и оставленные во внешней среде на каком-либо субстрате. Так происходит у ряда членистоногих, у хвостатых земноводных.

В протекании оплодотворения у растений и животных можно найти общие черты. Они доказывают единство живой природы. Каждый тип оплодотворения имеет преимущества и недостатки. При выделении половых клеток в окружающую среду, часто происходит их гибель. Этот тип оплодотворения — единственно возможный у животных, ведущих прикрепленный образ жизни.

Внутреннее оплодотворение обеспечивает сохранение большего числа гамет, их потери существенно уменьшаются. Животным необходимо тратить энергию на поиск полового партнера. Кроме того, появляется потомство, мало приспособленное к самостоятельной жизни. Требуется уход родителей.

Живые организмы начинают свою жизнь с одной клетки или части материнского организма. Размножение может быть бесполым или половым, в зависимости от вида участвующих клеток.

Биологическая роль оплодотворения заключается в восстановлении диплоидного набора хромосом при слиянии гаплоидных половых клеток, сочетании в новом организме наследственной информации и признаков двух родителей.

Источник

Урок биологии «Оплодотворение и его значение». 9-й класс

Класс: 9

Презентация к уроку

Загрузить презентацию (334 кБ)

Цели урока:

Образовательные:

• Сформировать у учащихся знания о сущности процесса оплодотворения, представления о типах оплодотворения, сущности двойного оплодотворения у цветковых растений.
• Познакомить учащихся с особенностями оплодотворения у разных организмов.
• Раскрыть вредное влияние никотина, алкоголя, токсинов на течение беременности.

Развивающие:

• Развивать понятие “оплодотворение”.
• Развивать логическое мышление, совершенствовать навыки самостоятельной работы.
• Формировать представление о единстве органического мира.

Воспитательные:

• Воспитывать навыки здорового образа жизни, внедрять моральное, половое, гигиеническое воспитание.
• Воспитать интерес к предмету.

Основные понятия: оплодотворение, зигота, двойное оплодотворение, макроспоры, пыльцевое зерно, мегаспоры, сперматозоид, яйцеклетка, овуляция.

Оборудование: таблицы, иллюстрирующие процесс оплодотворения, двойного оплодотворения у цветковых растений; гербарные экземпляры цветущих растений; презентация “Оплодотворение”, проектор, видеофрагмент, пробирки, спирт, яичный белок, реактивы.

Тип урока: комбинированный.

Заранее, за несколько недель до начала урока, трем учащимся дается задание — подготовить доклады об истории открытия половых клеток, о вредном воздействии спирта и никотина на половые клетки и ставится эксперимент о вредном влиянии спирта и табачного дыма на проростки фасоли.

Ход урока

I. Организационный момент (2-3 мин.)

• приветствие учащихся;
• постановка целей урока;

II. Актуализация опорных знаний.

Проверочная работа в трех вариантах (по уровню сложности).

1 вариант (на 3-4).

1. Перечислите основные формы размножения?
2. В чем суть бесполого размножения?

2 вариант (на 4-5).

1. Что лежит в основе размножения?
2. Докажите, что размножение — одно из важнейших свойств живой природы.

3 вариант (на 5).

1. Какая из форм размножения является наиболее эффектной с биологической точки зрения?
2. Дать характеристику вегетативной форме бесполого размножения по плану:

В) примеры организмов, для которых характерны эти разновидности вегетативной формы бесполого размножения.

III. Изучение нового материала (постановка проблемного вопроса).

“Когда начинается человеческая жизнь?”

(учащиеся предлагают варианты ответов, выводят тему урока – “Оплодотворение”).

Учитель: Для того, чтобы осуществлялось половое размножение, организму недостаточно просто сформировать половые клетки — гаметы в ходе овогенеза и сперматогенеза, надо обеспечить возможность их встречи, т.е. должно произойти оплодотворение.

Итак, что же такое оплодотворение? “Оплодотворение — процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающееся объединением их генетического материала” (ученики записывают определение в тетрадь).

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что, восстанавливается диплоидный набор хромосом и поддерживается генетическое многообразие организмов, которое служит материалом для естественного отбора и эволюции вида.

Виды оплодотворения:

• Перекрестное.
• Самооплодотворение (гермафродитизм).
• Типы оплодотворения:
• Наружное (вне организма).
• Внутреннее (в половых путях самки).

Вопрос учителя: Вспомните, для каких организмов характерно наружное оплодотворение, а для каких внутреннее? (Ребята отвечают: наружное — рыбы, земноводные; внутреннее — пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).

Этапы оплодотворения (ученики записывают в тетради).

Учитель: Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов.

1 этап. Проникновение сперматозоидов в яйцеклетку.

2 этап. Слияние гаплоидных ядер обеих гамет, в результате чего образуется зигота.

3 этап. Активизация зиготы к дроблению и дальнейшему развитию.

(Просмотр видеофрагмента оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом).

(Далее совместно с учителем заполняется таблица).

Признак для сравнения	Женская половая клетка	Мужская половая клетка
Название	Яйцеклетка	Сперматозоид
Строение	Крупная (от 0,1 мм до нескольких десятков см) клетка, округлой формы, с достаточным запасом питательных веществ в виде желтка	Мелкие, подвижные (реже неподвижные) клетки (4,5- 5,5 мкм)
Рисунок	Выполняется рисунок с надписями:

Хвост Тип гаметогенеза Оогенез Сперматогенез Результат гаметогенеза Из 1 материнской клетки образуется 1 яйцеклетка Из 1 материнской клетки образуются 4 сперматозоида Где формируются В яичниках В семенниках

Рассказ первого ученика об истории открытия половых клеток.

Поскольку размеры сперматозоидов и яйцеклеток очень малы, длительное время

люди не знали об их строении и существовании. А тайна зачатия, которая издавна привлекала внимание людей, давала почву для различных наивных предположений.

Даже Гиппократ (около 370 г. до н.э.) считал, что зародыш образуется в результате перемешивания родительского семени и крови матери. Но уже Аристотель (384 — 322 г. до н.э.) написал сочинение “О возникновении животных”, где указал на наличие клеток мужского и женского пола, которые дают начало зародышу.

И только в начале XVII в. с появлением микроскопа Антони ван Левенгук впервые увидел подвижные сперматозоиды морской свинки и зафиксировал их строение.

1 раз в месяц (цикл 28 дней) созревшая яйцеклетка разрывает фолликул: попадает в брюшную полость и тут же подхватывается фаллопиевой трубой и “течет” по маточной трубе, как будто плывет. Именно в фаллопиевой трубе она встречается со сперматозоидами, и происходит оплодотворение. После оплодотворения яйцеклетки, женщина проходит физическое состояние – беременность.

Итак, каждый из нас начинается только с одной — единственной клетки.

Будущий человек — одноклеточный организм, как амеба. Через 15 мин. — Организм состоит из 4 клеток и очень напоминает водоросль — вольвокс.

Зародыш происходит путь эволюции (многие миллионы лет) за несколько недель. Он не имеет права на ошибку, потому что если это произойдет, он может погибнуть — это будет смерть маленькой частицы природы.

Рассказ второго ученика о вредном воздействии спирта и никотина на половые клетки и на зародыш. Отправляясь в дальний путь, запасливая яйцеклетка прихватывает с собой еду (желтое тело), поэтому в первую неделю не так уж принципиально, что входит в рацион будущей мамы. А вот после того как зародышевое яйцо прикрепилось к стенке матки, очень важно, как женщина питается и какой ведет образ жизни. Теперь развитие эмбриона целиком и полностью зависит от маминого душевного и физического состояния. Наиболее опасными для развития зародыша являются первые три месяца беременности. Вредное влияние на развитие эмбриона оказывает употребление его родителями алкоголя, наркотиков, курение табака. Алкоголь и никотин угнетают клеточное дыхание. Недостаточное снабжение кислородом приводит к тому, что в формирующихся органах образуется меньшее количество клеток, органы оказываются недоразвитыми. Особенно чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань. Употребление будущей матерью алкоголя, наркотиков, курение табака, злоупотребление лекарствами часто приводят к необратимому повреждению эмбриона и последующему рождению детей с умственной отсталостью или врожденными уродствами. В легких случаях наблюдается расторможенность ребенка: несобранность, неспособность к систематической работе, нерациональная двигательная активность, низкий уровень произвольного внимания, а также очень плохая память.

Выступление третьего ученика (заранее ставится эксперимент). Мы решили экспериментальным путем доказать вредное влияние алкоголя и никотина на развитие зародышей на примере прорастания семян фасоли. В опыте мы использовали три группы семян: одну мы поливали обычной водой, вторую растворам спирта, а третью группу окуривали (с помощью резиновой груши) сигаретами. Результаты эксперимента мы сфотографировали, вы их можете увидеть на слайдах. Первая чашка показала отрицательное влияние никотина на развитие семян. Зародыши проросли разного размера – одни сильно вытянутые, а другие слабые невысокие. Во второй чашке видно подавляющее действие спирта на проросшие семена, проростки в два раза меньше, чем растение, которое поливались обычной водой, это видно по чашке № 3.

Проведение эксперимента учителем. Для определения белка используется биуретовая реакция. Все вы знаете, что яйцо является началом жизни, поэтому для эксперимента мы берем яичный белок. Приливаем к нему гидроксид натрия и сульфат меди. У нас получается ярко фиолетовый раствор, который говорит о наличие белка. Теперь мы к такому же яичному белку приливаем спирт, затем гидроксид натрия и сульфат меди и видим, что изменение цвета раствора не произошло. Спирт разрушил структуру белка и он потерял свои свойства. Этим экспериментом мы доказали вредное влияние алкогольных напитков и никотина на зародыш человека.

Особенности оплодотворения у семенных растений (беседа).

1. Оплодотворению предшествует опыление.
2. Оплодотворение не зависит от воды.
3. Сперматозоиды лишились жгутиков и превратились в спермии.

Особый вид оплодотворения характерен для цветковых растений, он был открыт в 1898 году русским ботаников, академиком Сергеем Гавриловичем Навашиным и получил название двойного оплодотворения. Для изучения этого типа оплодотворения нам необходимо вспомнить строение цветка, тычинок, пестика, семени однодольного растения (разбирается по рисунку на слайде).

Составление опорного конспекта в виде схемы.

Двойное оплодотворение у покрытосеменных.

Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика
|
Из вегетативной клетки пыльцевого зерна образуется пыльцевая трубка, которая прорастает внутрь завязи, а из генеративной- два спермия
|
По пыльцевой трубке спермии попадают в зародышевый мешок
|
В зародышевом мешке
Один спермий сливается с яйцеклеткой, и образуется зигота	Второй спермий сливается с центральной клеткой, и образуется триплоидная клетка

Вопрос учителя к учащимся: Попробуйте сделать вывод о биологическом смысле двойного оплодотворения у цветковых растений (ребята высказывают свое мнение).Вывод (записывается в тетрадях). Биологический смысл двойного оплодотворения заключается в образовании эндосперма — пищи для зародыша, это обеспечило цветковым растениям преимущества перед другими группами растений.

IV. Закреплении и обобщение изученного.

Задание 1. Биологическая задача (решается вместе с учителем).

Вы врач акушер — гинеколог роддома. К вам пришел муж роженицы с обвинением в адрес женщины: “Почему она родила девочку, ведь я хотел мальчика?» Какой ответ вы дадите мужчине?

Ответ. Механизм определения пола у человека.

Пол	Гаметы	Набор половых гамет	Тип гамет	Хромосомный набор человека
Женская	Х	ХХ	гомогаметная	44 аутосомы + ХХ
Мужская	Х,У	ХУ	гетерогаметная	44 аутосомы + ХУ

Мужской и женский пол отличается друг от друга генетически. Наследственная информация у человека находится в ее хромосомах, которые содержат гены, определяющие развитие организма. (Что вы знаете о хромосоме?) Для человека характерно 46 хромосом, которые расположены в ядре каждой клеточки организма. Все хромосомы парные. Каждая пара как близнецы похожи друг на друга внешне и по составу генов. Среди всех хромосом выделяется одна пара, получившая название половых хромосом.

Таким образом, пол ребенка зависит только от отца. При оплодотворении происходит объединение хромосом мужской и женской гамет. Вероятность рождения мальчика или девочки составляет 50%, потому что одна половина сперматозоидов содержит Х-хромосому, а другая половина У-хромосом.

Пол организма определяется во время оплодотворения и зависит от хромосомного набора зигот.

Задание №2: Соотнесите правильный ответ с вопросом.

Вопросы	Ответы
Какие клетки участвуют в бесполом размножении? Как называются женские клетки? Как называется оплодотворённая яйцеклетка? В каких клетках содержится гаплоидный набор хромосом? Где происходит образование сперматозоидов? Где происходит оплодотворение?	А) зигота Б) соматические В) в яичниках Г) в гаметах Д) в маточной трубе Е) в семенниках Ж) яйцеклетки

V. Домашнее задание. Параграф 3.3.Ответить на вопросы после параграфа. Подготовить сообщения (на выбор и по желанию): “Особенности полового процесса у разных групп организмов”, “Привлечение и выбор полового партнера у животных”.

Примерные темы для проектов:

1. “Осознанное зачатие”

2. “Памятка будущей маме”

3. “Влияние поведения матери на развитие плода”

4. “Влияние факторов риска на репродуктивное здоровье”

5. “Вредное влияние на здоровье подростков, ранних половых отношений. Аборт ”.

VI. Рефлексия:

— На уроке мне больше всего запомнилось.

— Меня удивило то, что.

— После урока я расскажу своим друзьям о.

— Ещё мне хотелось бы узнать.

— Знания, полученные на уроке, я могу использовать в..

Источник