Организм как биологическая система

 

3.1. [3] Разнообразие организмов: одноклеточные и многоклеточные; автотрофы (хемотрофы, фототрофы), гетеротрофы (сапротрофы, паразиты, симбионты). Вирусы – неклеточные формы. Заболевание СПИД и ВИЧ-инфекция. Меры профилактики распространения вирусных заболеваний

 

Воспроизведение организмов, его значение. Способы размножения, сходство и отличие полового и бесполого размножения. Использование полового и бесполого размножения в практической деятельности человека. Роль мейоза и оплодотворения в обеспечении постоянства числа хромосом в поколениях. Применение искусственного оплодотворения у растений и животных

 

Термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: бесполое размножение, вегетативное размножение, гермафродитизм, зигота, онтогенез, оплодотворение, партеногенез, половое размножение, почкование, спора.

 

Размножение в органическом мире. Способность к размножению является одним из важнейших признаков жизни. Эта способность проявляется уже на молекулярном уровне жизни. Вирусы, проникая в клетки других организмов, воспроизводят свою ДНК или РНК и таким образом размножаются. Размножение – это воспроизведение генетически сходных особей данного вида, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.

Различают следующие формы размножения:

Бесполое размножение. Эта форма размножения характерна как для одноклеточных, так и для многоклеточных организмов. Однако наиболее распространено бесполое размножение в царствах Бактерии, Растения и Грибы. В царстве Среди животных этим способом размножаются в основном простейшие и кишечнополостные.

Существует несколько способов бесполого размножения:

– Простое деление материнской клетки на две или несколько клеток. Так размножаются все бактерии и простейшие.

– Вегетативное размножение частями тела характерно для многоклеточных организмов – растений, губок, кишечнополостных, некоторых червей. Растения вегетативно могут размножаться черенками, отводками, корневыми отпрысками и другими частями организма.

– Почкование – один из вариантов вегетативного размножения свойственен дрожжам и кишечнополостным многоклеточным животным.

– Митотическое спорообразование распространено среди бактерий, водорослей, некоторых простейших.

Бесполое размножение обычно обеспечивает увеличение численности генетически однородного потомства, поэтому его часто применяют селекционеры растений для сохранения полезных свойств сорта.

Половое размножение – процесс, в котором объединяется генетическая информация от двух особей. Объединение генетической информации может происходить при конъюгации (временном соединении особей для обмена информацией, как это происходит у инфузорий) и копуляции (слиянии особей для оплодотворения) у одноклеточных животных, а также при оплодотворении у представителей разных царств. Особым случаем полового размножения является партеногенез у некоторых животных (тли, трутни пчел). В этом случае новый организм развивается из неоплодотворенного яйца, но до этого всегда происходит образование гамет.

Половое размножение у покрытосеменных растений происходит путем двойного оплодотворения. Дело в том, что в пыльнике цветка образуются гаплоидные пыльцевые зерна. Ядра этих зерен делятся на два – генеративное и вегетативное. Попав на рыльце пестика, пыльцевое зерно прорастает, образуя пыльцевую трубку. Генеративное ядро делится еще раз, образуя два спермия. Один из них, проникая в завязь, оплодотворяет яйцеклетку, а другой сливается с двумя полярными ядрами двух центральных клеток зародыша, образуя триплоидный эндосперм.

При половом размножении особи разного пола образуют гаметы. Женские особи производят яйцеклетки, мужские – сперматозоиды, обоеполые особи (гермафродиты) производят и яйцеклетки, и сперматозоиды. У большинства водорослей сливаются две одинаковых половых клетки. При слиянии гаплоидных гамет происходит оплодотворение и образование диплоидной зиготы. Зигота развивается в новую особь.

Все вышеперечисленное справедливо только для эукариот. У прокариот тоже есть половое размножение, но происходит оно по-другому.

Таким образом, при половом размножении происходит смешивание геномов двух разных особей одного вида. Потомство несет новые генетические комбинации, что отличает их от родителей и друг от друга. Различные комбинации генов, проявляющиеся в потомстве в виде новых, интересующих человека признаках, отбираются селекционерами для выведения новых пород животных или сортов растений. В некоторых случаях применяют искусственное оплодотворение. Это делается и для того, чтобы получить потомство с заданными свойствами, и для того, чтобы преодолеть бездетность некоторых женщин.

 

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть А

 

А1. Принципиальные различия между половым и бесполым размножением заключаются в том, что половое размножение:

1) происходит только у высших организмов

2) это приспособление к неблагоприятным условиям среды

3) обеспечивает комбинативную изменчивость организмов

4) обеспечивает генетическое постоянство вида

А2. Сколько сперматозоидов образуется в результате сперматогенеза из двух первичных половых клеток?

1) восемь 2) две 3) шесть 4) четыре

А3. Отличие овогенеза от сперматогенеза заключается в том, что:

1) в овогенезе образуются четыре равноценные гаметы, а в сперматогенезе одна

2) яйцеклетки содержат больше хромосом, чем сперматозоиды

3) в овогенезе образуется одна полноценная гамета, а в сперматогенезе – четыре

4) овогенез проходит с одним делением первичной половой клетки, а сперматогенез – с двумя

А4. Сколько делений исходной клетки происходит при гаметогенезе

1) 2 2) 1 3) 3 4) 4

А5. Количество образуемых половых клеток в организме, скорее всего, может зависеть от

1) запаса питательных веществ в клетке

2) возраста особи

3) соотношения мужских и женских особей в популяции

4) вероятности встречи гамет друг с другом

А6. Бесполое размножение преобладает в жизненном цикле

1) гидры 3) акулы

2) майского жука 4) мухи

А7. Гаметы у папоротников образуются

1) в спорангиях 3) на листьях

2) на заростке 4) в спорах

А8. Если диплоидный набор хромосом пчел равен 32, то 16 хромосом будет содержаться в соматических клетках

1) пчелиной матки

2) рабочей пчелы

3) трутней

4) всех перечисленных особей

А9. Эндосперм у цветковых растений образуется при слиянии

1) спермия и яйцеклетки

2) двух спермиев и яйцеклетки

3) полярного ядра и спермия

4) двух полярных ядер и спермия

А10. Двойное оплодотворение происходит у

1) мха кукушкина льна 3) ромашки лекарственной

2) папоротника орляка 4) сосны обыкновенной

 

Часть В

 

В1. Выберите правильные утверждения

1) Образование гамет у растений и животных происходит по одному механизму

2) У всех типов животных яйцеклетки одинакового размера

3) Споры папоротника образуются в результате мейоза

4) Из одного овоцита образуется 4 яйцеклетки

5) Яйцеклетка покрытосеменных растений оплодотворяется двумя спермиями

6) Эндосперм покрытосеменных растений триплоиден.

В2. Установите соответствие между формами размножения и их признаками

 

 

 

ВЗ. Установите правильную последовательность событий, происходящих при двойном оплодотворении цветковых растений.

A) оплодотворение яйцеклетки и центральной клетки

Б) образование пыльцевой трубки

B) опыление

Г) образование двух спермиев

Д) развитие зародыша и эндосперма

 

Часть С

 

С1. Почему эндосперм покрытосеменных растений триплоиден, а остальные клетки диплоидны?

С2. Найдите ошибки в приведенном тексте, укажите номера предложений, в которых они допущены, и исправьте их. 1) В пыльниках покрытосеменных растений образуются диплоидные пыльцевые зерна. 2) Ядро пыльцевого зерна делится на два ядра: вегетативное и генеративное. 3) Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прорастает по направлению к завязи. 4) В пыльцевой трубке из вегетативного ядра образуется два спермия. 5) Один из них сливается с ядром яйцеклетки, образуя триплоидную зиготу. 6) Другой спермий сливается с ядрами центральных клеток, образуя эндосперм.

 

3.3. Онтогенез и присущие ему закономерности. Специализация клеток, образование тканей, органов. Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов. Жизненные циклы и чередование поколений. Причины нарушения развития организмов

 

Онтогенез. Онтогенез – это индивидуальное развитие организма от момента образования зиготы до смерти. В ходе онтогенеза проявляется закономерная смена фенотипов, характерных для данного вида. Различают непрямой и прямой онтогенезы. Непрямое развитие (метаморфоз) встречается у плоских червей, моллюсков, насекомых, рыб, земноводных. Их зародыши проходят в своем развитии несколько стадий, в том числе личиночную. Прямое развитие проходит в неличиночной или внутриутробной форме. К нему относятся все формы яйцеживорождения, развитие зародышей пресмыкающихся, птиц и яйцекладущих млекопитающих, а также развитие некоторых беспозвоночных (прямокрылых, паукообразных и др.). Внутриутробное развитие происходит у млекопитающих, в том числе и у человека. В онтогенезе выделяют два периода – эмбриональный – от образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек и постэмбриональный – с момента рождения до смерти. Эмбриональный период многоклеточного организма состоит из следующих стадий: зиготы; бластулы – стадии развития многоклеточного зародыша после дробления зиготы. Зигота в процессе бластуляции не увеличивается в размерах, увеличивается число клеток, из которых она состоит; стадии образования однослойного зародыша, покрытого бластодермой, и формирования первичной полости тела – бластоцели; гаструлы – стадии образования зародышевых листков – эктодермы, энтодермы (у двухслойных кишечнополостных и губок) и мезодермы (у трехслойных у остальных многоклеточных животных). У кишечнополостных животных на этой стадии формируются специализированные клетки, такие как стрекательные, половые, кожно-мускульные и т.д. Процесс образования гаструлы называется гаструляцией.

Нейрулы – стадии закладки отдельных органов.

Гисто– и органогенеза – стадии появления специфических функциональных, морфологических и биохимических различий между отдельными клетками и частями развивающегося зародыша. У Позвоночных животных в органогенезе можно выделить:

а) нейрогенез – процесс формирования нервной трубки (головного и спинного мозга) из эктодермального зародышевого листка, а также кожного покрова, органов зрения и слуха;

б) хордогенез – процесс формирования из мезодермы хорды, мышц, почек, скелета, кровеносных сосудов;

в) процесс формирования из энтодермы кишечника и связанных с ним органов – печени, поджелудочной железы, легких. Последовательное развитие тканей и органов, их дифференцировка происходит благодаря эмбриональной индукции – влиянию одних частей зародыша на развитие других частей. Это связано с деятельностью белков, которые включаются в работу на определенных стадиях развития зародыша. Белки регулируют активность генов, определяющих признаки организма. Таким образом, становится понятным, почему признаки определенного организма появляются постепенно. Все гены никогда не включаются в работу вместе. В конкретное время работает лишь часть генов.

Постэмбриональный период разделяется на следующие этапы:

– постэмбриональный (до полового созревания);

– период половой зрелости (осуществление репродуктивных функций);

– старение и смерть.

У человека начальная стадия постэмбрионального периода характеризуется интенсивным ростом органов и частей тела в соответствии с установленными пропорциями. В целом постэмбриональный период человека подразделяется на следующие периоды:

– грудничковый (от рождения до 4 недель);

– грудной (от 4 недель до года);

– дошкольный (ясельный, средний, старший);

– школьный (ранний, подростковый);

– репродуктивный (молодой до 45 лет, зрелый до 65 лет);

– пострепродуктивный (пожилой до 75 лет и старческий – после 75 лет).

 

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть А

 

А1. Двуслойное строение текла характерно для

1) кольчатых червей 3) кишечнополостных

2) насекомых 4) простейших

А2. Мезодермы нет у

1) дождевого червя 3) кораллового полипа

2) майского жука 4) крысы

А3. Прямое развитие происходит у

1) лягушки 2) саранчи 3) мухи 4) пчелы

А4. В результате дробления зиготы образуется

1) гаструла 3) нейрула

2) бластула 4) мезодерма

А5. Из энтодермы развивается

1) аорта 2) мозг 3) легкие 4) кожа

А6. Отдельные органы многоклеточного организма закладываются на стадии

1) бластулы 3) оплодотворения

2) гаструлы 4) нейрулы

А7. Бластуляция – это

1) рост клеток

2) многократное дробление зиготы

3) деление клетки

4) увеличение зиготы в размерах

А8. Гаструла зародыша собаки – это:

1) зародыш с образовавшейся нервной трубкой

2) многоклеточный однослойный зародыш с полостью тела

3) многоклеточный трехслойный зародыш с полостью тела

4) многоклеточный двухслойный зародыш

А9. Дифференциация клеток, органов и тканей происходит в результате

1) действия определенных генов в определенное время

2) одновременного действия всех генов

3) гаструляции и бластуляции

4) развития определенных органов

А10.[4]Какая стадия эмбрионального развития позвоночных животных представлена множеством неспециализированных клеток?

1) бластула 3) ранняя нейрула

2) гаструла 4) поздняя нейрула

 

Часть В

 

В1. Что из перечисленного относится к эмбриогенезу?

1) оплодотворение 4) сперматогенез

2) гаструляция 5) дробление

3) нейрогенез 6) овогенез

В2. Выберите признаки, характерные для бластулы

1) зародыш, у которого сформирована хорда

2) многоклеточный зародыш с полостью тела

3) зародыш, состоящий из 32 клеток

4) трехслойный зародыш

5) однослойный зародыш с полостью тела

6) зародыш, состоящий из одного слоя клеток

ВЗ. Соотнесите органы многоклеточного зародыша с зародышевыми листками, из которых закладываются эти органы

 

 

Часть С

 

С1. Приведите примеры прямого и непрямого постэмбрионального развития на примере насекомых.