Вопрос 1. Опишите строение половых клеток.
Половые клетки (гаметы) бывают двух типов. Женские гаметы — это яйцеклетки, мужские — сперматозоиды. Яйцеклетки крупные, округлые, неподвижные; они могут содержать запас питательных веществ в виде желтка (особенно много желтка в икринках рыб, яйцах пресмыкающихся и птиц). Сперматозоиды — мелкие подвижные клетки, которые, как правило, имеют головку, шейку и хвост-жгутик, обеспечивающий их подвижность. В шейке располагаются митохондрии, в головке — ядро, содержащее хромосомы. У семенных растений мужские гаметы переносятся к яйцеклеткам с помощью особой структуры — пыльцевой трубки. В связи с эти они не имеют жгутика и называются спермиями.
Вопрос 2. От чего зависит размер яйцеклеток?
Размер яйцеклеток зависит от наличия или отсутствия в них запаса питательных веществ. Яйцеклетки, содержащие много желтка (например, у птиц), имеют размеры от нескольких миллиметров до 15 см. Яйцеклетки, почти не содержащие запаса питательных веществ, значительно мельче. В свою очередь, количество желтка определяется тем, развивается ли оплодотворенная яйцеклетка самостоятельно, либо заботу о зародыше берет на себя материнский организм. В последнем случае какой-либо значительный запас питания не нужен (у плацентарных млекопитающих размер яйцеклеток составляет всего 0,1-0,3 мм).
Вопрос 3. Какие периоды выделяют в процессе развития половых клеток?
В ходе развития половых клеток выделяют:
период размножения — клетки стенок половых желез активно делятся митозом, образуя незрелые половые клетки (клетки-предшественницы); у мужчин этот процесс начинается с наступлением половой зрелости и идет почти всю жизнь, у женщин завершается еще в эмбриональном периоде;
период роста — происходит увеличение цитоплазмы клеток-предшественниц, накопление необходимых питательных и строительных веществ, удвоение ДНК; этот процесс лучше выражен у яйцеклеток;
период созревания — происходит мейотическое деление клеток-предшественниц, приводящее к образованию из одной диплоидной клетки четырех гаплоидных; при сперматогенезе все четыре клетки одинаковые, в дальнейшем они превращаются в зрелые сперматозоиды; в овогенезе формируются три мелкие клетки (направительные тельца) и одна крупная (будущая яйцеклетка).
Вопрос 4. Расскажите, как протекает период созревания (мейоз) в процессе сперматогенеза; овогенеза.
В процессе сперматогенеза клетка-предшественница претерпевает два последовательных деления. В результате первого деления образуются две клетки, несущие гаплоидный набор хромосом (каждая хромосома содержит по две хроматиды). Перед вторым делением удвоения генетического материала не происходит. В результате образуются четыре клетки — будущие сперматозоиды, которые постепенно приобретают зрелый вид и становятся подвижными.
В овогенезе профаза I мейоза завершается в эмбриональном периоде; дальнейшие стадии идут лишь после полового созревания. Раз в месяц одна из клеток продолжает развитие. В результате первого деления образуется крупная клетка-предшественница яйцеклетки и мелкое полярное тельце, которые вступают во второе деление. На стадии метафазы II предшественница яйцеклетки овулирует — выходит из яичника и попадает в брюшную полость, а затем в яйцевод. Второе мейотическое деление завершается, только если произошло оплодотворение. В противном случае так и не сформировавшаяся женская гамета погибает и выводится из организма. Полярные тельца также через некоторое время погибают. Их роль — удаление избытка генетического материала и перераспределение питательных веществ (практически все они достаются яйцеклетке).
Вопрос 5. Перечислите отличия мейоза от митоза.
Мейоз, в отличие от митоза, состоит из двух делений. Профаза I гораздо продолжительнее профазы митоза. На этой стадии мейоза происходит конъюгация гомологичных хромосом; они могут обмениваться участками, что приводит к перекомбинации наследственной информации. Между первым и вторым делением мейоза удвоения генетического материала не происходит.
Принципиальным отличием мейоза является то, что в анафазе I к разным полюсам клетки расходятся не хроматиды (как в анафазе митоза), а гомологичные хромосомы. Именно в этот момент происходит превращение диплоидного хромосомного набора в гаплоидный.
При таком расхождении в формирующихся клетках образуется случайная комбинация материнских и отцовских хромосом, что определяет генетическое разнообразие будущих гамет. Иными словами, в результате мейоза возникают генетически различающиеся клетки, в то время как после митоза все дочерние клетки идентичны исходной материнской.
Вопрос 6. В чем заключается биологический смысл и значение мейоза?
Биологический смысл мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом в ряду поколений. Значение мейоза состоит в том, что он создает возможность полового размножения, поскольку именно в результате мейоза образуются гаплоидные гаметы. В ходе оплодотворения такие гаметы сливаются, что ведет к восстановлению диплоидности. В отсутствие мейоза слияние диплоидных клеток приводило бы к удвоению числа хромосом у каждого последующего поколения. К тому же, благодаря перекомбинации участков гомологичных хромосом в профазе I, а также случайному расхождению хромосом в анафазе I, увеличивается генетическое разнообразие потомства.
Вопросы:
1. На основании каких признаков можно утверждать, что клетка амебы является самостоятельным организмом?
2. Охарактеризуйте процессы питания и выделения у амебы.
3. Объясните, какова роль простейших в природе.
4. Установите наличие связи между средой обитания и типами питания эвглены зеленой.
5. Проведите сравнение способов размножения амебы протея и эвглены зеленой.
6. Дайте обоснование утвеждению о промежуточном положении эвглены зеленой между двумя царствами живой природы.
7. В чем проявляется усложнение организации колониальных форм жгутиконосцев? Поясните ответ примерами.
8. Докажите на конкретных примерах, что инфузории имеют более сложное строение, чем саркодовые и жгутиконосцы.
9. Установите связь между усложнением строения инфузории-туфельки и процессами питания и выделения.
10. Охарактеризуйте особенности процесса размножения инфузории-туфельки.
11. Объясните, почему половой процесс не является половым размножением. В чем его биологическое значение?
12. Объясните, какие функции выполняет клетка простейших.
13. Назовите меры, предупреждающие заболевание амебной дизентерией и малярией.
14. Сформулируйте вывод о роли простейших в природе и их влиянии на человека.
15. Объясните, почему клетка простейших является самостоятельным организмом.
16. Охарактеризуйте среды обитания одноклеточных. Какое условие является обязательным для их существования?
17. Объясните, в чем заключаются функции вакуолей в организме одноклеточных.
18. Установите взаимосвязь строения и способов движения одноклеточных.
19. Назовите черты приспособленности простейших к неблагоприятным условиям.
20. Опишите роль в природе двух-трех представителей простейших, обитающих в водной среде.
21. Назовите меры предупреждения заболеваний, вызываемых простейшими.
22. Назовите фамилию ученого, который первым описал группу простейших животных.
23. Что является общим в строении простейших?
24. Почему ученые утверждают, что у животных и растений были общие предки?
25. Объясните, в каком смысле врачи часто используют выражение "болезни грязных рук". Приведите примеры болезней, к которым оно относится.
26. Закончите предложения, вписав необходимые слова.
Если банку с.... подержать несколько дней в темном шкафу, то цвет из исчезнет. ... станут светлыми, но не погибнут, так как в темноте они питаются как... . На свету... вновь.... и начнут питаться как... .
27. Вставьте пропущенные буквы. Дайте определения понятий.
С..мб..оз - ...
К..лония - ...
Рак..вина - ...
Ц..ста - ...
28. Объясните, как между собой связаны способ питания и образ жизни простейшего.
29. Верно ли утверждение: "У школьного мела, у стен дворца и у стен пирамиды один источник, одна основа? Докажите свою точку зрения.
Какие утверждения верны?
1. Клетка простейших выполняет роль самостоятельного организма.
2. Размножение у амебы бесполое, а у инфузории-туфельки - и бесполое, и половое.
3. Органоидами движения инфузории-туфельки являются ложноножки.
4. Эвглена зеленая является переходной формой от растений к животным: имеет хлорофилл, как у растений, а питается гетеротрофно и передвигается, как животные.
5. Амеба имеет в организме ядра двух типов.
6. Малое ядро у инфузории участвует в половом размножении, а большое отвечает за жизнедеятельность.
7. Дизентерийную амебу переносят комары.
Ответы на тренировочные тесты «Размножение»
Определите этап клеточного цикла и его фазу, изображенные на рисунке. Какие процессы происходят в этот период?
1) Митоз, анафаза.
2) Центромеры разъединяются.
3) Хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами и при помощи нитей веретена деления расходятся к полюсам клетки.
4) Анафаза митоза. Нити веретена деления закручиваются и растаскивают к полюсам одиночные хромосомы
Каковы основные особенности полового размножения?
3) потомки генетически сходны и идентичны родительскому организму.
Каковы механизмы, обеспечивающие постоянство числа хромосом; потомков при половом размножении?
1) закономерное расхождение хромосом в процессе мейоза обеспечивает точное распределение гаплоидного числа хромосом по гаметам;
2) при оплодотворении у зиготы восстанавливается диплоидный набор хромосом, соответствующий родительскому набору;
3) последующие митотические деления обеспечивают одинаковое число хромосом в клетках тела потомков, в том числе и в клетках предшественников половых клеток.
Какое биологическое значение имеет оплодотворение?
1. В результате объединения отцовских и материнских хромосом (аллелей) возникают новые индивидуальные комбинации наследственных факторов. Таким образом поддерживается генетическое многообразие организмов, которое служит материалом для естественного отбора и, следовательно, эволюции вида.
2. Благодаря оплодотворению восстанавливается диплоидный набор хромосом.
Каковы основные особенности бесполого размножения?
Элементы ответа:
1) имеется одна родительская особь, дающая начало дочерним организмам;
2) в основе бесполого размножения лежит митоз;
потомки генетически сходны и идентичны родительскому организму.
Какие процессы происходят в ядре клетки в интефазе?
Элементы ответа:
1) удвоение молекул ДНК;
2) синтез всех видов РНК;
3) формирование рибосом.
Раскройте механизмы, обеспечивающие постоянство числа и формы хромосом в клетках организмов из поколения в поколение.
Элементы ответа:
1) благодаря мейозу образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом;
2) при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом, что обеспечивает постоянство хромосомного набора;
3) рост организма происходит за счет митоза, обеспечивающего постоянство числа хромосом в соматических клетках.
Что делает половое размножение биологически более прогрессивным, чем бесполое?
При половом размножении происходит объединение генетической информации от двух особей одного вида (родителей) в наследственном материале потомка. Поэтому биологическое значение полового размножения заключается не только в самовоспроизведении особей, но и в обеспечении биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив.
В чем состоит биологическое значение митоза?
Элементы ответа: 1) достигается генетическая стабильность; 2) увеличивается число клеток в организме, происходит его рост; 3) возможны явления регенерации;
Возможно бесполое размножение у некоторых организмов.
Какие процессы протекают в трех периодах интерфазы ?
Элементы ответа:
1) в первый период (G1) увеличивается объем цитоплазмы и количество органелл, происходит рост клетки после предыдущего деления;
2) во второй период (S) происходит удвоение генетического материала (репликация ДНК), синтез белковых молекул, с которыми связывается ДНК, и превращение каждой хромосомы в две хроматиды;
3) в третий период (G2) усиливаются процессы биосинтеза, происходит деление митохондрий и хлоропластов, удваиваются центриоли.
Опишите строение и функции яйцеклеток животных.
Элементы ответа:
3) обеспечивают передачу наследственной информации от материнского организма потомству;
4) обеспечивают питательными веществами развивающийся зародыш.
Почему при митозе образуются диплоидные клетки, а при мейозе — гаплоидные?
И митозу и мейозу предшествует интерфаза, в ходе которой клетки готовятся к делению. В частности, в материнских клетках удваивается число хромосом. В результате митоза каждая материнская клетка делится на две дочерние. Хромосомы равномерно распределяются между ними. Мейоз состоит из двух делений, и из каждой материнской клетки получаются четыре дочерние. Однако перед вторым делением удвоения хромосом не происходит. Это приводит к уменьшению их числа вдвое.
В каких случаях в процессе полового размножения участвует всего одна особь?
В некоторых случаях в половом размножении участвует всего одна особь. Так бывает у животных-гермафродитов и при партеногенезе.
— Партеногенез (девственное размножение) — способ полового размножения, при котором развитие организмов происходит из женских половых клеток (яйцеклеток) без оплодотворения. Характерен для пчел, тлей, дафний, многих жуков, бабочек, ящериц и др.
Объясните, почему при половом размножении появляется более разнообразное потомство, чем при вегетативном.
Элементы ответа:
1) у потомства при половом размножении комбинируются признаки обоих родителей;
2) причина комбинативной изменчивости - кроссинговер, митоз и случайное сочетание гамет при оплодотворении;
3) при вегетативном размножении потомки сходны друг с другом, имеют большое сходство с родительским организмом, из соматических клеток которого они формируются.
Яйцеклетка кролика в 3000 раз меньше яйцеклетки лягушки, содержит мало питательных веществ. Почему зародыш кролика не погибает от недостат-ка питательных веществ?
Лягушка - представитель класса земноводных. Развитие их личинок происходит в окружающей среде (воде) за счет питатель-ных веществ оплодотворенной яйцеклетки.
Кролик - представитель класса млекопитающих, для которых характерно внутриутробное развитие. Во время внутриутробного развития зародыш питается за счет питательных веществ материн-ского организма.
Ответ: Зародыш у млекопитающих развивается в матке, где он снабжается питательными веществами из материнского организма.
Какие процессы происходят в ядре клетки в ин- терфазе?
Интерфаза - состояние клетки между ее делениями. В ответе необходимо выделить процессы, протекающие в предмитотический период интерфазы, то есть связанные с подготовкой клетки к деле-нию.
Ответ:
1) происходит удвоение молекул ДНК;
2) из каждой хромосомы образуется по две хроматиды;
3) происходит синтез и-РНК.
1. Дайте определения понятий.
Размножение
– свойство живого воспроизводить себе подобных.
Бесполое размножение
– это способ размножения, при котором не образуются гаметы и участвует одна материнская особь.
Спорообразование
– способ бесполого размножения, при котором новый организм развивается из специализированных клеток – спор, образующихся в спорангиях.
Вегетативное размножение
– способ бесполого размножения, при котором дочерний организм образуется из нескольких родительских клеток.
Половое размножение
– процесс образования дочернего организма при участии гамет.
Половой диморфизм
– внешние различия особей противоположного пола.
2. Заполните таблицу.
3. Подпишите на рисунке способы вегетативного размножения.
4. Могут ли потомки, полученные в результате вегетативного размножения, отличаться от материнского организма? Ответ обоснуйте.
Да, могут, но незначительно. Даже однояйцевые близнецы отличаются, так как существует ненаследственная (модификационная) изменчивость. Также, если у потомков произошли соматические мутации.
5. Сравните бесполое и половое размножение. Выделите преимущества и недостатки обоих типов размножения. Заполните таблицу.
6. Значение полового размножения:
Обеспечивает появление уникальных комбинаций генетического материала в новой особи, что помогает выжить в меняющихся условиях окружающей среды.
7. Значение бесполого размножения:
В постоянных условиях среды дает преимущество того, что особи дочерние одинаковы, т. е. приспособлены именно к определенным условиям. Процесс размножения идет очень быстро.
8. Почему в природе существуют две формы размножения организмов, а не одна?
То, что хорошо в одних условиях, может оказаться неподходящим в другой ситуации, поэтому у многих видов существует чередование разных форм размножения.
9. Какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление полового размножения?
Оно обеспечило возникновение новых более сложных организмов, приспосабливаемых в различных условиям, появление генетического разнообразия видов.
10. У многих высших растений основным способом размножения является бесполое вегетативное, а половое выполняет вспомогательную роль. У большинства животных ситуация обратная. Как вы думаете, почему?
Животные ведут активный образ жизни, передвигаются, условия их жизни постоянно изменяются. В то время как растений больше, они вырабатывают намного больше пыльцы, чем половых клеток. Животным проще найти партнера для размножения, чем растениям. Необходимо, чтобы потомки животных отличались от родительских особей, для их выживания и эволюции.
11. Установите соответствие между способами бесполого размножения и организмами, для которых они характерны.
Способы размножения
1. Простое деление на два (не митоз)
2. Митотическое деление
3. Спорообразование
4. С помощью специализированных частей тела
5. Фрагментация
6. Почкование
Организмы
A. Аспергилл и пеницилл
Б. Холерный вибрион
B. Дождевой червь
Г. Дизентерийная амеба
Д. Красный коралл
Е. Тюльпан
12. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Гермафродитом не является:
3) человеческая аскарида;
Тест 2.
К специализированным частям тела растения, обеспечивающим вегетативное размножение, не относится:
3) цветок гладиолуса;
Тест 3.
Широкое распространение бесполого размножения среди высших растений связано с:
4) большой скоростью такого типа размножения.
Тест 4.
Большая эволюционная прогрессивность полового размножения обусловлена тем, что оно:
2) обеспечивает генетическое разнообразие потомства;
13. Вставьте пропущенные термины.
Наиболее древним типом размножения животных и растений является бесполое размножение.
Спорами размножается большинство водорослей, а из высших растений - моховидные, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные, которые так и называются Высшие споровые растения.
Вегетативное размножение основано на способности растений к регенерации.
Сравнительно немногие растения, например бегония, глоксиния, узумбарская фиалка, могут восстанавливаться из отрезанных частей листа.
14. Познавательная задача (ответ устный).
Некоторые дикорастущие растения способны образовывать так называемые выводковые почки, которые, опадая в воду или на благоприятную почву, дают начало новому растению. Объясните, почему такие растения распространены в основном в полярных, высокогорных и степных местностях.
В таких условиях растениям можно легко потерять цветки или плоды, поэтому выводковые почки распространяются подобно семенам, опадают и укореняются.
15. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих
16. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – гермафродит.
Соответствие – соответствует по смыслу, но современное значение – это термин, а ранее так называли двуполое существо, считавшееся богом и чудовищем.
17. Сформулируйте и запишите основные идеи § 3.5.
Размножение – свойство живого воспроизводить себе подобных.
Способы: бесполое и половое.
Бесполое – не образуются гаметы и участвует одна материнская особь. Бывает:
1. Деление (у простейших, бактерий).
2. Спорообразование (у растений, грибов).
3. Вегетативное (у растений и некоторых примитивных животных).
Разновидности вегетативного размножения: фрагментация, почкование, при помощи специализированных частей тела (корневище, клубни, усы и др.)
Половое размножение – при помощи гамет, участвует 2 особи.
Достоинства полового размножения – уникальная комбинация генетического материала в новой особи помогает выжить в меняющихся условиях окружающей среды.
Достоинства бесполого размножения – дочерние особи приспособлены к определенным стабильным условиям, процесс идет очень быстро.
Размножение – важнейшее свойство всего живого. Вид, размножающийся только бесполым путем, может процветать достаточно длительное время, если он обитает в относительно постоянных условиях. При возникновении в среде его обитания изменений, которые вызывают гибель отдельных особей, весьма вероятно, что погибнут все особи, потому что они очень сходны генетически.
При половом материнским и отцовским организмами вырабатываются специализированные половые клетки – . Женские неподвижные гаметы называются яйцеклетками, мужские неподвижные – спермиями, а подвижные – сперматозоидами. Эти половые клетки сливаются с образованием зиготы, т.е. происходит оплодотворение. Половые клетки, как правило, имеют половинный набор хромосом (), так что при их слиянии восстанавливается двойной (диплоидный) набор, из зиготы развивается новая особь. При половом размножении потомство образуется при слиянии гаплоидных ядер. Гаплоидные ядра образуются в результате мейотического деления.
Мейоз ведет к уменьшению генетического материала вдвое, благодаря чему количество генетического материала у особей данного вида в ряду поколений остается постоянным. Во время мейоза происходит несколько важных процессов: случайное расхождение хромосом (независимое расчленение), обмен материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер). В результате этих процессов возникают новые комбинации генов. Поскольку ядро зиготы после оплодотворения содержит генетический материал двух родительских особей, это повышает генетическое разнообразие внутри вида. Если суть и биологическое значение полового процесса едины для всех организмов, то его формы очень разнообразны и зависят от уровня развития, среды обитания, образа жизни и некоторых других особенностей.
Половое размножение есть у всех групп растений. Мхи растут дернинами. Мужские и женские растения оказываются рядом. Дождевая вода помогает сперматозоидам попасть на верхушки женских растений, где они сливаются с яйцеклетками, образуется зигота, из которой развивается сидящая на длинной ножке коробочка со спорами. У половые клетки развиваются на заростке, образовавшемся в результате прорастания споры. На нижней стороне заростка женские органы – архегонии, мужские – антеридии. Во влажной среде половые клетки сливаются, зигота дает начало зародышу, из которого вырастает молодой . У цветковых растений самое сложное половое размножение – двойное оплодотворение. Пыльца (мужские половые клетки) попадает на рыльце пестика (женский половой орган) и прорастает. По пыльцевой трубке спермии движутся к . Спермии проникают в зародышевый мешок. Один сливается с яйцеклеткой и дает начало зародышу, второй спермий сливается с центральной клеткой и дает начало эндосперму – запасу питательных веществ.
Половое размножение имеет очень большие преимущества по сравнению с бесполым. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информации из двух разных источников – родителей. Оплодотворение у животных может быть наружным или внутренним. При слиянии образуется зигота с двойным набором хромосом.
В ядре зиготы все хромосомы становятся парными: в каждой паре одна из хромосом отцовская, другая – материнская. Дочерний организм, который разовьется из такой зиготы, в одинаковой мере снабжен наследственной информацией обоих родителей.
Биологический смысл полового размножения состоит в том, что возникающие организмы могут сочетать полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. Половое размножение играет важную роль в эволюции организмов.