Ключевые вопросы
Какие преимущества и недостатки несет половое размножение отдельным особям и целым видам животных?
Какая форма размножения обеспечивает лучшую приспосабливаемость к изменениям окружающей среды?
Что такое мутация?
Как гомологичные хромосомы вступают в мейоз?
Что такое конъюгация гомологичных хромосом в мейозе и как она происходит?
Что такое партеногенез? Как партеногенез осуществляется в популяциях пчел?
2.1. Значение полового размножения заключается в том, что оно является одним из основных факторов изменчивости признаков, некоторые из них могут влиять на выживаемость организмов
Подавляющее большинство живущих на Земле организмов - бактерий, растений и животных - размножаются половым путем, хотя некоторые из них могут размножаться и бесполым путем. Не сразу можно ответить, почему это происходит, ведь бесполое размножение чрезвычайно эффективно.
Почему же тысячи и тысячи видов организмов избрали более рискованный способ размножения, связанный с образованием мужских и женских половых клеток и слиянием их при соответствующих условиях? Человеку, как никому другому, должны быть понятны все преимущества этого способа, главное из которых заключается в том, что половое размножение повышает выживаемость видов. В некоторых случаях трудно понять биологическую целесообразность отдельных типов полового размножения. Например, когда самка богомола, стимулируя самца к спариванию, откусывает ему голову. Тем не менее, несмотря на сложный и даже рискованный характер полового размножения, оно является надежным способом, обеспечивающим успешное развитие видов в постоянно изменяющейся окружающей среде. Почему? Потому что при половом размножении образуются миллионы уникальных комбинаций генетического материала, получаемого от двух неидентичных родителей, и таким образом достигается разнообразие в будущих поколениях. Некоторые из комбинаций могут оказаться как раз необходимыми для поддержания жизнеспособности видов в изменившихся условиях окружающей среды. При бесполом размножении организмы не обладают такой способностью к адаптации. Например, когда влажная среда, в частности болото, начинает постепенно высыхать, то населяющие эту среду виды в конечном счете погибают, если выжившие засухоустойчивые особи данных видов не размножатся и не заселят вновь эту местность.
2.2. Мутации могут изменять организмы, размножающиеся как половым, так и бесполым путем
Наследственное изменение в структуре молекулы ДНК, например изменение, вызванное облучением, называется мутацией . Такие изменения по существу необратимы, и все клетки или организмы, которые возникают из мутантных клеток, будут нести эти изменения. У организмов, размножающихся бесполым путем, мутация проявляется во внезапном изменении (полезном или вредном для организма), которое будет передаваться последующим поколениям. Хорошо, если это изменение полезно; если же вредно, то потомство мутанта обычно гибнет. Однако организмы, размножающиеся половым путем, получают генетический материал от двух родителей. Поэтому мутации нейтрализуются "нормальным" генетическим материалом партнера. Таким образом, половое размножение в конечном счете обеспечивает разнообразие организмов и противодействует возникновению резких изменений (мутаций) за короткий промежуток времени.
2.3. Половое размножение предполагает рекомбинацию хромосомной ДНК
Генетическая информация содержится в скрученных волокнистых структурах ядра клетки, называемых хромосомами . Много лет назад было замечено, что количество хромосом в клетках обычно постоянно. Более того, почти все клетки в организме имеют одинаковое число хромосом, и это число характеризует все организмы данного вида. Было отмечено, что хромосомы в большинстве случаев представлены парами - две хромосомы одинакового размера и формы содержат сходные гены. Такие хромосомы называются гомологичными .
Исследуя 46 хромосом человека, можно различить каждую пару гомологичных хромосом и обозначить их соответствующим номером. Различными методами установлено, что при развитии нового организма в состав любой пары его гомологичных хромосом входят по одной хромосоме от каждого родителя. Для удобства полный хромосомный набор в клетке называют диплоидным . Гаплоидный набор хромосом представляет собой половину этого числа, т. е. включает по одной хромосоме из всех пар. Каждый родитель вносит при оплодотворении гаплоидный набор хромосом.
2.4. Хромосомы передаются от поколения к поколению в ядрах специализированных половых клеток, называемых гаметами
У простых организмов почти отсутствуют половые различия. Очень сходны и их половые клетки - гаметы , которые носят название изогаметы , а процесс их слияния - изогаметное оплодотворение . Таким способом, например, размножаются одноклеточные жгутиковые водоросли Chlamidomonas. Пол партнеров в таком случае обозначают не как женский и мужской, а говорят о скрещивающихся типах .
У более сложных организмов, и у человека в частности, различия между полами значительны и каждый организм образует специфические для своего пола характерные гаметы. У животных самка образует макрогамету, неспособную к активному передвижению, которую называют яйцеклеткой или яйцом. У самца развивается маленькая подвижная микрогамета, или сперматозоид. Макрогамету у высших растений также называют яйцеклеткой, а микрогаметы в пыльце - это ядра мужских подовых клеток.
В процессе полового размножения происходит слияние двух гамет, однако число хромосом у каждого вида сохраняется постоянным во всех поколениях. Поэтому, очевидно, должен существовать механизм, в результате действия которого нормальный диплоидный набор хромосом каждого родителя уменьшается до гаплоидного набора в гаметах. Такой механизм называют мейозом, и он является частью гаметогенеза - процесса формирования гамет.
У многоклеточных животных гаметы образуются в половых органах - гонадах . Женскую гонаду называют яичником мужскую - семенником . Обычно в гонадах осуществляется мейотическое деление, уменьшающее вдвое набор хромосом. Здесь же происходит дифференцировка, в процессе которой формируются специфические свойства яйцеклетки и сперматозоида. В яйцеклетках некоторых видов мейотическое деление происходит после овуляции , высвобождения половой клетки из яичника. Если яйцеклетке для быстрого развития после оплодотворения необходим большой запас макромолекул, то сперматозоид должен иметь структуры, обеспечивающие его подвижность (рис. 2-1).
2.5. Мейоз состоит из двух последовательных клеточных делений, завершающихся образованием гамет, каждая из которых имеет гаплоидный набор хромосом
На первый взгляд оба специализированных клеточных деления, происходящих в мейозе, сходны с митотическими делениями. Мейоз, так же как и митоз, включает в себя одинаковые стадии деления ядра (профаза, прометафаза, метафаза и т. д.) и цитоплазмы (цитокинез).
Однако существует несколько основных различий между этими типами клеточного деления.
1. В первом мейотическом делении пары гомологичных хромосом объединяются и располагаются в латеральных зонах ядра. Этот процесс называют конъюгацией хромосом или синапсисом (рис. 2-3).
2. Генетический материал реплицируется только один раз в течение двух мейотических делений. Во время конъюгации происходит обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами, или кроссинговер . На рисунке 2-2 схематически показано, как происходит кроссинговер в мейотических хромосомах.
Кроссинговер - широко распространенный и очень важный фактор, ешь собствующий возникновению генетической изменчивости при половом размножении. Мейотические хромосомы имеют специфическую структуру, называемую конъюгационным комплексом, который, вероятно, и осуществляет этот процесс.
Правда, остается неизвестным, как происходит сближение гомологичных хромосом.
3. У большинства организмов по существу отсутствуют стадии интерфазы или профазы перед вторым мейотичеcким делением.
При половом размножении конъюгация гомологичных хромосом выполняет две основные функции. Первая функция позволяет всем половым клеткам, образующимся в процессе мейоза, получить по одной хромосоме из каждой гомологичной пары. Вторая функция заключается в том, что конъюгация обеспечивает уменьшение числа хромосом точно в два раза (во время второго мейотического деления) путем соединения гомологичных хромосом в пары, которые ведут себя как одно целое. Поскольку каждая из парных гомологичных хромосом была ранее реплицирована и поэтому состоит из двух хроматид, эти пары называют хроматиднъши тетрадами, или хромосомными бивалентами. В процессе конъюгации диплоидный набор реплицированных хромосом становится гаплоидным набором хромосомных бивалентов, или хроматидных тетрад . Во время второго мейотического деления эти биваленты расчленяются на две части, образуя гаметы с гаплоидным числом хромосом.
Конъюгация гомологичных хромосом происходит в профазе первого мейотического деления. Образующиеся тетрады перемещаются в экваториальную плоскость, прикрепляются к волокнам веретена и затем распадаются каждая на две диады (хромосомы, состоящие из двух хроматид). Затем происходит цитокинез и образуются две клетки с гаплоидным числом диад. Во втором мейотическом делении каждые из этих клеток делятся без репликации генетического материала. Во втором мейотическом делении они расщепляются и образуют монады, таким образом из одной исходной клетки образуются четыре. Каждая несет различные комбинации генетического материала родителей, образовавшиеся в результате кроссинговера, а также независимого расхождения хромосом в мейозе.
Однако неверно говорить, что во всех случаях мейоза у животных из одной половой клетки образуются четыре. Это справедливо только для. процесса формирования сперматозоидов, когда одна клетка, которая дважды мейотически делится, образует четыре сперматозоида.
При формировании яйцеклеток (оогенез) каждая клетка производит только
одну яйцеклетку и два или три маленьких полярных тельца, "тупиковые клетки", которые не играют заметной роли в дальнейшем развитии. В оогенезе формируются не четыре мелкие яйцеклетки, а одна крупная с большим запасом веществ, необходимых для ее развития после оплодотворения. Питательные вещества, которые могли бы быть поделены между четырьмя клетками, накапливаются в одной яйцеклетке.
2.6. Оплодотворение - это процесс объединения мужской и женской гамет или двух изогамет
В процессе оплодотворения ядра двух гамет, каждая из которых содержит гаплоидный набор хромосом, объединяются, и тем самым вновь восстанавливается нормальный диплоидный хромосомный набор. При оплодотворении может использоваться также и другой способ обмена генет (ческим материалом.
Например, у морских беспозвоночных, таких, как моллюски, морские ежи и звезды, оплодотворение представляет собой весьма неэкономичный процесс.
Каждый взрослый организм расходует колоссальную энергию при формировании большого количества яйцеклеток или сперматозоидов. Однако только некоторые из них участвуют в оплодотворении.
Это происходит потому, что яйцеклетки, личинки и молодые особи данных животных являются пищей для других видов. Поэтому до взрослого состояния развивается всего один процент исходных яйцеклеток. Хотя такой способ и требует больших затрат энергии, он широко распространен среди различных видов, что доказывает его высокую эффективность.
У многих других животных, особенно обитающих на земле, эволюционно закрепились методы внутреннего оплодотворения, которые позволяют избежать потерь половых клеток.
2.7. Партеногенез - это развитие неоплодотворенных яйцеклеток
Многие организмы, кроме размножения половым путем, могут образовывать яйцеклетки, которые развиваются без оплодотворения сперматозоидами. Этот процесс называют партеногенезом .
Колонии пчел состоят из особей, развившихся путем полового размножения, а также из партеногенетических организмов. И те и другие происходят из яиц, отложенных пчелой-маткой. Пчелиная матка скрещивается с трутнем только однажды, и затем запас сперматозоидов сохраняется у нее в течение всего репродуктивного периода. Из этих оплодотворенных яйцеклеток развиваются диплоидные самки - рабочие пчелы (и, возможно, будущие матки). Яйцеклетки, отложенные неошцэдотворенны-ми, развиваются в гаплоидных трутней.
Спонтанный партеногенез также характерен и для некоторых высших животных. Известны разновидности ящериц и рыб, у которых нет самцов. Самки могут производить потомство, несмотря на длительную изоляцию от других животных. Часто у некоторых линий индеек яйца могут развиваться партеногенетическим путем. Число организмов, достигающих взрослого состояния, невелико, и все они представлены самками, которые могут давать потомство. В ряде случаев партеногенетическое развитие некоторых яйцеклеток можно вызвать, применив химическую или физиологическую стимуляцию, что впервые сделано Лёбом (I. Loeb) в 1898г.
4.1. Получить допуск к работе. Для этого ответить на вопросы:
4.1.1. Размножение – важнейшее жизненное свойство. Объясните, каким образом оно проявляется на клеточном уровне.
4.1.2. Дайте определения понятий оплодотворение, гаметогенез, мейоз, онтогенез.
4.1.3. Есть ли принципиальные различия между бесполым и половым размножением.
4.1.4. Сравните между собой митоз и мейоз, выделите черты сходства и различия.
4.1.5. В чем заключается биологическое значение мейоза?
4.2. Выполнить задания.
4.2.1. Пользуясь рис.1.,выявите черты сходства и различия между зародышами позвоночных.
Рис.1.Сравнение зародышей позвоночных Рис.2.
на разных стадиях развития:1-рыба,
2-ящерица,3-кролик,4-человек.
4.2.2.Как формулируется биогенетический закон? Поясните его примерами.
4.2.3. Объясните, что такое развитие и чем оно отличается от роста .
4.2.4. Заполните таблицу, поставив знак "+" или "–" в соответствующую ячейку. Укажите тип развития, характерный для каждого организма.
4.2.5. Подпишите элементы строения половых клеток млекопитающих, обозначенные цифрами.
4.2.6. В чем сущность двойного оплодотворения цветковых растений? Рассмотрите рисунок и подпишите элементы, обозначенные цифрами. 
4.2.7. Чем отличается дробление от обычного деления клетки?
4.2.8. Что такое гаструла и как она образуется в процессе развития зародыша?
4.2.9.Каким образом и где происходит имплантация зародыша?
4.2.10. Какие ткани и органы формируются из зародышевых листков?
4.3. Оформить отчет о проделанной работе.
5.1. Наименование и цель работы.
5.2. Выполненные задания.
5.3. Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
6.1. Какой процесс поддерживает существование органического мира на Земле?
Итоговая работа за I семестр
по биологии
Вариант 1
I . : гомеостаз, прокариоты, углеводы, диссимиляция, кроссинговер.
II . .
1. Как называется процесс самоудвоения молекулы ДНК?
1. репликация;
2. рекомбинация;
3. ренатурация.
1. метаболизмом
2. ассимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
3. В процессе фотосинтеза:
1. поглощается кислород
2. выделяется углекислый газ
3. выделяется кислород
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
5. К процессам анаболизма не относится:
1. фотосинтез
2. дыхание
3. синтез белка
4. синтез липидов
1.биосинтезом
2. трансляцией
3. редупликацией
4. транскрипцией
7. Назовите особенность обмена веществ некоторых организмов, по наличию которой их называют гетеротрофными:
1. синтезируют органические вещества из неорганических;
2. расщепляют органические вещества до неорганических;
3. синтезируют новые органические вещества, преобразуя органические вещества других организмов.
8.Конечными продуктами окисления органических веществ являются:
1. АТФ и вода;
2. вода и углекислый газ;
3. АТФ и кислород
9. Обмен веществ в клетке состоит из процессов:
1.возбуждения и торможения;
2. пластического и энергетического обмена;
3. роста и развития;
10. Живые системы считаются открытыми потому, что они:
11. Кроме растений, к автотрофным организмам относят:
1. грибы - сапротрофы;
2. бактерии гниения;
12. Митозу предшествует:
2. удвоение хромосом;
13. Митоз не обеспечивает:
3. бесполого размножения.
14. Укажите правильную последовательность фаз митоза:
15. В результатах мейоза количество хромосом в образовавшихся клетках:
1. удваивается
2. остается прежним
3. уменьшается вдвое
4. утраивается.
1. растений;
2. бактерий;
3. животных;
4. грибов.
17. Назовите вид деления клетки, при котором из одной исходной эукариотической клетки образуются две дочерние клетки с такой же наследственной информацией, как и в материнской клетке.
1. амитоз;
2. митоз;
3. мейоз;
4. половое размножение.
18. Какой органоид клетки является местом хранения хромосом?
1. ядро;
2. митохондрия;
3. хлоропласт;
4. комплекс Гольджи.
19. Как называется оплодотворенная яйцеклетка?
1. гамета
2. зигота
3. бластомер
20. Хемосинтезирующие бактерии в экосистеме:
4. Какая форма размножения обеспечивает лучшую приспособляемость к изменениям окружающей среды?
по биологии
Вариант 2
I . Дайте определения следующим понятиям : адаптация, клеточная теория, ферменты, автотрофы, мейоз
II . К каждому вопросу выберите один правильный ответ .
1. Кольцевая молекула ДНК, не связанная с белками, характерна для клеток:
1. растений;
2. грибов;
3. бактерий.
2. Соединение простых веществ в сложные называется:
1. метаболизмом
2. ассимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
3. В процессе фотосинтеза:
1. поглощается кислород
2. выделяется углекислый газ
3. выделяется кислород
4. Как называется процесс образования молекулы белка в рибосомах из аминокислот?
1. транскрипция
2. редупликация
3. трансляция
5. Каждая аминокислота кодируется:
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
6. Животные не создают органические вещества из неорганических, поэтому их относят к:
1. автотрофам;
2. гетеротрофам;
3. хемотрофам.
7. Живые системы считаются открытыми потому, что они:
1. построены из тех же химических элементов, что и неживые системы;
2. обмениваются веществом, энергией и информацией с внешней средой;
3. обладают способностью к адаптациям.
8. Митозу предшествует:
1. исчезновение ядерной оболочки;
2. удвоение хромосом;
3. образование веретена деления;
4. расхождение хромосом к полюсам клетки.
9. Пара гомологичных хромосом в метафазе митоза содержит количество хроматид, равное:
1. 4
2. 2
3. 8
10. Митоз не обеспечивает:
1. сохранения постоянного для вида числа хромосом
2. генетического разнообразия видов
3. бесполого размножения.
11. Укажите правильную последовательность фаз митоза:
1. метафаза, профаза, анафаза, телофаза
2. анафаза, метафаза, профаза, телофаза
3. профаза, метафаза, анафаза, телофаза
4. телофаза, анафаза, метафаза, профаза
12. Тип развития лягушки:
1. прямой;
2. непрямой;
3. плацентарный.
13. К процессам катаболизма относится:
1. фотосинтез;
2. синтез белка;
3. клеточное дыхание.
14. Общая биология изучает:
1. общие закономерности развития и функционирования живых систем;
2. единство живой и неживой природы;
3. происхождение видов.
15. В клетках животных запасным углеводом является:
1. целлюлоза;
2. глюкоза;
3. гликоген.
16. В гаплоидных клетках человека содержится 23 хромосомы. Сколько хромосом содержится в соматических клетках организма человека?
1. 23 хромосомы;
2. 46 хромосом;
3. 69 хромосом.
17. Противоположными по смыслу являются пары понятий:
1. пиноцитоз – эндоцитоз;
2. фагоцитоз – экзоцитоз;
3. эндоцитоз – экзоцитоз.
18. Индивидуальное развитие любого организма от момента оплодотворения до завершения жизнедеятельности – это
1. филогенез,
2 онтогенез,
3 партеногенез,
4 эмбриогенез.
19. У животных в половых клетках содержится набор хромосом
1. равный материнской клетке
3. гаплоидный
4. диплоидный
20. Начальный этап эмбрионального развития - это образование
1. гамет
2. зиготы
3 гаструлы
4. нейрулы
III . Дайте ответы на следующие вопросы.
5. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?
Итоговая работа за I семестр
по биологии
Вариант 3
I . Дайте определения следующим понятиям : денатурация, биология, фотосинтез, интерфаза, половой диморфизм
II . К каждому вопросу выберите один правильный ответ .
1. К эукариотическим клеткам относятся клетки:
1. грибов;
2. бактерий;
3. сине-зеленых.
1. метаболизмом
2. диссимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
1. фотосинтез
2. дыхание
3. синтез белка
4. синтез липидов
4. Каждая аминокислота кодируется:
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
5. В процессе фотосинтеза:
1. поглощается кислород
2. выделяется углекислый газ
3. поглощается углекислый газ
6. Процесс перевода информации с и-РНК в белок называется:
1.биосинтезом
2. трансляцией
3. редупликацией
4. транскрипцией
7. В результатах мейоза количество хромосом в образовавшихся клетках:
1. удваивается
2. остается прежним
3. уменьшается вдвое
4. утраивается.
8. Гомеостаз – это:
2. обмен веществ
3. относительное постоянство внутренней среды организма
9. Гаструляция – это:
1. митотическое деление зиготы
2. образование двухслойного (трехслойного) зародыша
3. развитие отдельных органов.
10. Какой способ деления клеток осуществляется при образовании половых клеток у животных и растений:
1. митоз
2. амитоз
3. мейоз.
4. почкование.
11. Какой органоид клетки является местом хранения хромосом?
1. ядро;
2. митохондрия;
3. хлоропласт;
4. комплекс Гольджи.
12. Как называется оплодотворенная яйцеклетка?
1. гамета
2. зигота
3. бластомер
13. Назовите стадию мейоза, во время которой в клетке происходит кроссинговер – перекрест гомологичных хромосом, в результате которого эти хромосомы обмениваются гомологичными участками:
1. профаза I
2. метафаза I
3. профаза II ;
4. метафаза II .
14. Хемосинтезирующие бактерии в экосистеме:
1. потребляют готовые органические вещества;
2. разлагают органические вещества до минеральных;
3. разлагают минеральные вещества;
4. создают органические вещества из неорганических.
1. растений;
2. бактерий;
3. животных;
4. грибов.
16. Партеногенез – это:
1. размножение путем развития взрослой особи из неоплодотворенной яйцеклетки;
2. размножение гермафродитов, имеющих одновременно и семенники и яичники;
3. размножение путем почкования.
17. Бластуляция – это:
1. рост клеток;
2. многократное дробление зиготы;
3. деление клетки пополам.
18. Животные не создают органические вещества из неорганических, поэтому их относят к:
1. автотрофам;
2. гетеротрофам;
3. хемотрофам.
1. метафаза, профаза, анафаза, телофаза
2. анафаза, метафаза, профаза, телофаза
3. профаза, метафаза, анафаза, телофаза
4. телофаза, анафаза, метафаза, профаза.
20. Гомеостаз – это:
1. защита организма от антигенов
2. обмен веществ
3. относительное постоянство внутренней среды организма.
III . Дайте ответы на следующие вопросы.
1. Решение каких проблем человечества зависит от уровня биологических знаний?
2. Почему энергетический обмен не может существовать без пластического?
3. Предположите, что произойдет, если исчезнут все бактерии на Земле.
4. Какое значение в приспособлении к условиям жизни имело развитие с превращением?
5. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?
Итоговая работа за I семестр
по биологии
Вариант 4
I . Дайте определения следующим понятиям : изменчивость, гидрофильность, эукариоты, хромосома, онтогенез.
II . К каждому вопросу выберите один правильный ответ .
1. К какому типу клеток относится данная характеристика: имеется клеточная стенка, содержащая хитин, в цитоплазме присутствует центральная вакуоль, отсутствуют пластиды:
1. растительная клетка;
2. животная клетка;
3. грибная клетка.
2. Распад сложных веществ на простые называется:
1. метаболизмом
2. диссимиляцией
3. анаболизмом
4. катаболизмом
3. К процессам анаболизма не относится:
1. фотосинтез
2. дыхание
3. синтез белка
4. синтез липидов
4. Каждая аминокислота кодируется:
1. двумя нуклеотидами
2. одним нуклеотидом
3. тремя нуклеотидами
5. Кислород, выделяющийся при фотосинтезе, образуется при распаде:
1. глюкозы
2. АТФ
3. воды
4. белков
6. Противоположными по смыслу являются пары понятий:
1. пиноцитоз – эндоцитоз;
2. фагоцитоз – экзоцитоз;
3. эндоцитоз – экзоцитоз.
7. У животных в половых клетках содержится набор хромосом
1. диплоидный
2. в два раза больше, чем в клетках тела
3. гаплоидный
8. Начальный этап эмбрионального развития - это образование
1. гамет
2. зиготы
3 гаструлы
4. нейрулы
9. Сходство митоза и мейоза проявляется в
1. редукционном делении
2. конъюгации гомологичных хромосом
3. расположении хромосом по экватору клетки
4. наличии кроссинговера между гомологичными хромосомами
10. Каждая новая клетка происходит от такой же путем её
1. деления
2 адаптации
3 мутации
4 модификации
11. При большом увеличении микроскопа видна клетка, в центре которой в одной плоскости расположены интенсивно окрашенные структуры - хромосомы, которые имеют вид шпилек, обращенных согнутыми участками к середине клетки, а свободными - к периферии. Эта клетка находится в одной из фаз митоза. Назовите эту фазу митоза:
1. профаза
2 анафаза
3 телофаза
4 метафаза.
12. При каком развитии потомство имеет сходство со взрослым организмом, но отличается от него размерами и пропорциями тела?
1. Прямом
2. с превращением
3 с метаморфозом
4 эмбриональном.
13. Назовите стадию эмбрионального развития , которая представляет собой однослой ный зародыш и имеет форму полого шара.
1. гаструла
2 бластула
3 стадия зиготы
4 морула
14. Животные не создают органические вещества из неорганических, поэтому их относят к:
1. автотрофам;
2. гетеротрофам;
3. хемотрофам.
15. Живые системы считаются открытыми потому, что они:
1. построены из тех же химических элементов, что и неживые системы;
2. обмениваются веществом, энергией и информацией с внешней средой;
3. обладают способностью к адаптациям.
16. Кроме растений, к автотрофным организмам относят:
1. грибы - сапротрофы;
2. бактерии гниения;
3. хемосинтезирующие бактерии;
17. Митозу предшествует:
1. исчезновение ядерной оболочки;
2. удвоение хромосом;
3. образование веретена деления;
4. расхождение хромосом к полюсам клетки.
18. Пара гомологичных хромосом в метафазе митоза содержит количество хроматид, равное:
1. 4
2. 2
3. 8
19. Укажите правильную последовательность фаз митоза:
1. метафаза, профаза, анафаза, телофаза
2. анафаза, метафаза, профаза, телофаза
3. профаза, метафаза, анафаза, телофаза
4. телофаза, анафаза, метафаза, профаза
20. К процессам катаболизма относится:
1. фотосинтез;
2. синтез белка;
3. дыхание.
III . Дайте ответы на следующие вопросы.
1. Выделите основные признаки понятия «биологическая система».
2. К каким заболеваниям может привести нарушение превращения углеводов в организме человека?
3. Почему вирусные заболевания имеют характер эпидемий?
4. Какое значение в приспособлении к условиям жизни имело развитие с превращением?
5. Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве?
Проработав эти темы, Вы должны уметь:
- Сформулировать своими словами определения: эволюция, естественный отбор, борьба за существование, адаптация, рудимент, атавизм, идиоадаптация, биологический прогресс и регресс.
- Кратко описать, каким образом та или иная адаптация сохраняется отбором. Какую роль играют в этом гены, генетическая изменчивость, частота генов, естественный отбор.
- Объяснить, почему в результате отбора не образуется популяция идентичных, безупречно адаптированных организмов.
- Сформулировать, что такое генетический дрейф; привести пример ситуации, в которой он играет важную роль, и объяснить, почему его роль особенно велика в небольших популяциях.
- Описать два способа возникновения видов.
- Сравнивать естественный и искусственный отбор.
- Кратко перечислить ароморфозы в эволюции растений и позвоночных, идиоадаптация в эволюции птиц и млекопитающих, покрытосеменных растений.
- Назвать биологические и социальные факторы антропогенеза.
- Сравнивать эффективность потребления растительной и животной пищи.
- Кратко описать черты древнейшего, древнего, ископаемого человека, человека современного типа.
- Указать черты развития и сходства человеческих рас.
Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Общая биология". Москва, "Просвещение", 2000
- Тема 14. "Эволюционное учение." §38, §41-43 стр. 105-108, стр.115-122
- Тема 15. "Приспособленность организмов. Видообразование." §44-48 стр. 123-131
- Тема 16. "Доказательства эволюции. Развитие органического мира." §39-40 стр. 109-115, §49-55 стр. 135-160
- Тема 17. "Происхождение человека." §49-59 стр. 160-172
Подумайте!
1.Почему при вегетативном размножении не наблюдается расщепление признаков в потомстве гибридов?
3.Как вы считаете, какая форма размножения обеспечивает лучшую приспособляемость к изменениям окружающей среды?
Для осуществления полового размножения необходимы специализированные клетки - гаметы, содержащие одинарный (гаплоидный) набор хромосом. При их слиянии (оплодотворении) происходит образование диплоидного набора, в котором каждая хромосома имеет пару - гомологичную хромосому. В каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома получена от отца, а вторая - от матери.
Процесс образования половых клеток - гаметогенез - протекает в специальных органах - половых железах. У большинства животных мужские половые клетки (сперматозоиды) образуются в семенниках, женские гаметы (яйцеклетки) - в яичниках. Развитие яйцеклеток называют овогенезом , а сперматозоидов - сперматогенезом.
■ Строение половых клеток . Яйцеклетки - это относительно крупные неподвижные клетки округлой формы. У некоторых рыб, пресмыкающихся и птиц они содержат большой запас питательных веществ в виде желтка и имеют размеры от 10 мм до 15 см. Яйцеклетки млекопитающих, в том числе и человека, гораздо мельче (0,1-0,3 мм) и желтка практически не содержат.
Сперматозоиды - мелкие подвижные клетки, у человека их длина всего около 60 мкм. У разных организмов они отличаются формой и размерами, но, как правило, все сперматозоиды имеют головку, шейку и хвост, обеспечивающий их подвижность. В головке сперматозоида находится ядро, содержащее хромосомы. В шейке сосредоточены митохондрии, которые обеспечивают движущийся сперматозоид энергией.
Сперматозоиды впервые были описаны голландским естествоиспытателем А. Левенгуком в 1677 г. Он же и ввел этот термин - сперматозоид (от греч, sperma - семя и zoon - живое существо), т. е. живое семя. Яйцеклетка млекопитающих была открыта в 1827 г. российским ученым К. М. Бэром.
■ Образование половых клеток . Развитие половых клеток подразделяют на несколько стадий: размножение, рост, созревание, а в процессе сперматогенеза выделяют еще и стадию формирования.
Стадия размножения . На этой стадии клетки, формирующие стенки половых желез, активно делятся митозом, образуя незрелые половые клетки. Эта стадия у мужчин начинается с наступлением половой зрелости и продолжается почти всю жизнь. У женщин образование первичных половых клеток завершается еще в эмбриональном периоде, т. е. общее количество яйцеклеток, которые у женщины будут созревать в течение ее репродуктивного периода, определяется уже на ранней стадии развития женского организма. На стадии размножения первичные половые клетки, как и все остальные клетки тела, диплоидны.
Стадия роста. На стадии роста, которая гораздо лучше выражена в овогенезе, происходит увеличение цитоплазмы клеток, накопление необходимых веществ и редупликация ДНК (удвоение хромосом).
Стадия созревания . Третья стадия - это мейоз. Мейоз - это особый способ деленияклеток, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое и к переходу клетки из диплоидного состояния в гаплоидное.
Будущие гаметы на стадии созревания делятся дважды. Клетки, приступающие к мейозу, содержат диплоидный набор уже удвоенных хромосом. В процессе двух мейотических делений из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные.
Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократное удвоение ДНК, осуществленное на стадии роста. В каждом делении мейоза выделяют четыре фазы, характерные и для митоза (профазу, метафазу, анафазу, телофазу), однако они отличаются некоторыми особенностями.
Профаза первого мейотического деления (профаза I) значительно длиннее, чем профаза митоза. В это время удвоенные хромосомы, каждая из которых состоит уже из двух сестринских хроматид, спирализуются и приобретают компактные размеры. Затем гомологичные хромосомы располагаются параллельно друг другу, образуя так называемые биваленты, или тетрады, состоящие из двух хромосом (четырех хроматид). Между гомологичными хромосомами может произойти обмен соответствующими гомологичными участками, что приведет к перекомбинации наследственной информации и образованию новых сочетаний отцовских и материнских генов в хромосомах будущих гамет. К концу профазы I ядерная оболочка разрушается.
В метафазе I гомологичные хромосомы попарно в виде бивалентов, или тетрад, располагаются в экваториальной плоскости клетки, и к их центромерам присоединяются нити веретена деления.
В анафазе I гомологичные хромосомы из бивалента (тетрады) расходятся к полюсам. Следовательно, в каждую из двух образующихся клеток попадает только одна из каждой пары гомологичных хромосом - число хромосом уменьшается в два раза, хромосомный набор становится гаплоидным. Однако каждая хромосома при этом все еще состоит из двух сестринских хроматид.
В телофазе I образуются клетки, имеющие гаплоидный набор хромосом и удвоенное количество ДНК.
Спустя короткий промежуток времени клетки приступают ко второму мейотическому делению, которое протекает как типичный митоз, но отличается тем, что участвующие в нем клетки гаплоидны.
В профазе II разрушается ядерная оболочка. В метафазе хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, нити веретена деления соединяются с центромерами хромосом. В анафазе II центромеры, соединяющие сестринские хроматиды, делятся, хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами и расходятся к разным полюсам клетки. Телофаза II завершает второе деление мейоза.
В результате мейоза из одной исходной диплоидной клетки, содержащей удвоенные молекулы ДНК, образуются четыре гаплоидные клетки, каждая хромосома которых состоит из одиночной молекулы ДНК.
При сперматогенезе на стадии созревания в результате мейоза образуются четыре одинаковые клетки - предшественники сперматозоидов, которые на стадии формирования приобретают характерный вид зрелого сперматозоида и становятся подвижными.
Образование сперматозоидов у мужчин начинается с момента полового созревания. Длительность всех четырех фаз сперматогенеза составляет около 80 дней. За всю жизнь в организме мужчины образуется огромное количество сперматозоидов - до 10 10 .
Мейотические деления в овогенезе характеризуются рядом особенностей. Профаза I завершается еще в эмбриональном периоде, т. е. к моменту рождения девочки в ее организме уже имеется полный набор будущих яйцеклеток. Остальные события мейоза продолжаются только после полового созревания женщины. Каждый месяц в одном из яичников у женщины продолжает развитие одна из остановившихся в своем делении клеток.
В результате первого деления мейоза образуются крупная клетка - предшественник яйцеклетки и маленькое, так называемое полярное тельце, которые вступают во второе деление мейоза. На стадии метафазы II предшественница яйцеклетки овулирует, т. е. выходит из яичника в брюшную полость, откуда попадает в яйцевод. Если происходит оплодотворение, второе мейотическое деление завершается - образуется зрелая яйцеклетка и второе полярное тельце. Если слияния со сперматозоидом не происходит, не закончившая деление клетка погибает и выводится из организма.
Полярные тельца служат для удаления избытка генетического материала и перераспределения питательных веществ в пользу яйцеклетки. Спустя некоторое время после деления они погибают.
Несмотря на то, что в женском эмбрионе закладывается очень много яйцеклеток, созревают из них лишь немногие. За репродуктивный период, т. е. когда женщина способна к деторождению, окончательно формируются около 400 яйцеклеток.
■ Значение гаметогенеза . В течение гаметогенеза образуются половые клетки, содержащие гаплоидный набор хромосом, что позволяет при оплодотворении восстанавливать количество хромосом, характерное для вида. В отсутствие мейоза слияние гамет приводило бы к удвоению числа хромосом у каждого последующего поколения, возникающего в результате полового размножения. Этого не происходит, благодаря существованию особого процесса - мейоза, во время которого диплоидное количество хромосом (2л) сокращается до гаплоидного (1л), т. е. биологическая роль мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом в ряду поколений вида.
