Урок на тему: "Статеве розмноження організмів.Будова статевих клітин."

Урок № 2

Тема: Статеве розмноження організмів.

                Лабораторна робота № 1

Мета: дати поняття про статевий процес і його форми; показати будову статевих клітин; природу їх утворення, встановити біологічне значення роздільностатевості і гермафродитизму, сформувати в учнів знання про форми, способи та переваги статевого розмноження організмів, розвивати вміння працювати зі збільшувальними прикладами; розвивати розуміння діалектики розвитку природи, гігієнічне виховання

Базові поняття і терміни: статеве розмноження, статеві клітини (гамети), мейоз, сперматозоїд, яйцеклітина, роздільностатевість, гермафродитизм, подвійне запліднення

Концепція уроку: показати переваги статевого розмноження порівняно з нестатевим, описати особливості будови статевих клітин як умову забезпечення процесу запліднення і розвитку зародка, підготувати до подальшого розуміння етапів розвитку зародка

План

1. Статевий процес і статеве розмноження

2. Гаметогенез

3. Лабораторна робота № 1

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань

• Чи розмножуються статевим способом рослини?
• В чому полягають принципові відмінності статевого розмноження від нестатевого?

2. Мотивація пізнавальної діяльності учнів

 Ще засновник медицини Гіпократ висловив думку, що курча готовеньким чекає в яйці свого часу. “В сім’ї містяться всі майбутні частини людини” - заявив римський філософ Л. Сенека. В одних випадках мова йшла про сперматозоїд, в інших - про яйцеклітину. Так у ХVII столітті преформісти розділилися на два табори: овістів, які бачили сформовані зачатки живої істоти в яйцеклітині, і анімалькулісти, прихильники теорії сперматозоїдного вмісту зародка. Так видатний А.Ван Левенгук малював сперматозоїди у вигляді крихітних людей. Основоположником іншої теорії - епігенезу  був Арістотель. Він стверджував, що ні в яйці, ні в спермії готових організмів немає, вони виникають у процесі розвитку, до чого спонукає божественна ідея про досконалість - ентелехія.

3. Вивчення нового матеріалу

1. Статевий процес і статеве розмноження

 Статеве розмноження характеризується статевим процесом, під яким розуміють поєднання в одній клітині генетичного матеріалу двох різних особин. Поєднання генетичного матеріалу у одноклітинних форм життя забезпечується двома формами: кон’югацією і копуляцією. В результаті  злиття утворюється зигота. Копуляція притаманна і багатоклітинним організмам.

 Кон’югація - спільна назва кількох форм статевого процесу, при яких, навідміну від копуляції,  відбувається не збільшення кількості клітин, а обмін фрагментами молекул ДНК. При кон’югації відбувається злиття двох вегетативних клітин , при якому вони обмінюються частиною ядерного матеріалу.

 Копуляція - злиття двох статевих клітин (гамет). При цьому статеві клітини можуть бути однаковими (наприклад у хламідомонади), або ж відрізнятися за формою і розмірами (вищі рослини, хордові тварини). Копуляція в більш широкому розумінні змісту слова передбачає з’єднання двох особин при статевому акті.

 Зустрічаються три основні способи копуляції: -ізогамія , клітини однакові;  - анізогамія,  клітини  різні;  - оогамія,у ссавців (людини).

 Для деяких бактерій окрім кон’югації притаманна трансдукція, суть якої полягає в передачі генетичного матеріалу фагами.

 Зрілі статеві клітини - гамети: яйцеклітини і сперматозоїди.

 Статеві клітини утворюються в статевих залозах ( у ссавців - сімяники і яєчники). Наявністю різних статевих залоз і вторинними статевими ознаками розрізняють самців і самок (символьне позначення - ♂♁). Але не всі організми, що розмножуються статево поділяються на самців та самок. У рослин – однодомність, у тварин – гермафродити.

• Розділяють як різні поняття статевий процес і статеве розмноження. Так для багатьох одноклітинних організмів притаманний статевий процес, але непритаманне статеве розмноження! Так наприклад статевий процес інфузорій і бактерій називають конюгацією. Але статеве розмноження   їм не притаманне.
• Переваги статевого розмноження: - різноманітність потомства й унікальність кожної особини, що утворюється статевим шляхом. Завдяки кросинговеру – перехресту й обміну ділянками хромосом;

- комбінування ознак батька й матері (комбінативна мінливість);

- більша захищеність потомства, турбота, альтруїзм.

2. Гаметогенез

Яйцеклітини: -крупніші за розмірами;  -більш довгоживучі; -можуть бути вкритими оболонками.

- Розміри яйцеклітин залежать від кількості запасних поживних речовин в їх цитоплазмі. Так у ссавців, зародки яких отримують поживні речовини через плаценту, розміри яйцеклітин менші (50-180 мкм, у людини - від 90 мкм до 0,2 мм), у птахів і акул - більші (африканський страус – довжина яйця 15 см і до 2 кг. Жовток яйця страуса і є яйцеклітиною, дорівнює 15 см.  Розмір яйцеклітини оселедцевої акули = 22 см!).

- Живучість яйцеклітин залежить від кількості запасів поживних речовин і механізму гормональної регуляції. В ссавців у середньому місяць, зумовлюючи місячний цикл.

-  Розрізняють первинну, вторинну і третинну оболонки. Первинна (внутрішня) оболонка формується ще на стадії овоциту, являючи собою його поверхневий шар, пронизана виростами прилеглих до неї фолікулярних клітин. Вторинна (середня) оболонка цілком сформована фолікулярними клітинами, а третинна (зовнішня) - утворена речовинами-продуктами секреції залоз яйцепроводів (у птахів вапнякова шкаралупа). У яйцеклінах ссавців немає зовнішньої оболонки.

Сперматозоїди за розмірами менші від яйцеклітин (10-800 мкм). Мають голівку з ядром, акросому, що формується за рахунок елементів комплексу Гольджі, містить ферменти для розчинення оболонки яйцеклітини . Шийка ( з 2 центріолями) проміжний відділ ( з мітохондріями) та хвіст. Сперматозоїди аскарид, річкових раків, покритонасінних, червоних водоростей хвоста не мають.

•      Більшість організмів роздільностатеві. Але в природі є явище гермафродитності (від Гермафродита - сина бога Гермеса і богині Афродити). Гермафродитні організми можуть утворювати одночасно клітини 2 видів, або певними періодами спочатку одні клітини, потім інші.У більшості гермафродитів існують механізми, які не допускають самозапліднення.

 Види рослин, у яких органи, що формують чоловічі і жіночі статеві клітини, розміщені на різних особинах, називають дводомними, а на одній особині - однодомні.

- Утворення статевих клітин у тварин

 Процес утворення статевих клітин - гаметогенез. Овогенез і спрематогенез. Відбуваються через ряд послідовних стадій: розмноження, росту, дозрівання, формування.

    сперматогоній*                                  стадія розмноження                       овоогоній*

                                                                                                                                           мітоз І

                                                                                                                                           мітоз ІІ

                                                                                                                                           мітоз ІІІ

первинні статеві клітини*

                                                                    стадія росту                                              інтерфаза

сперматоцити                                                                                                             овоцити

 (диплоїдні)                                             стадія дозрівання                                            мейоз І

                                                                                                                                        мейоз ІІ

                                                           формув.                      полярні тільця                   мейоз ІІІ         

                                    сперматозоїди                 яйцеклітина

Полярні тільця слугують для знищення лишньої ДНК, яка утворюється в процесах поділу. Фактично гаплоїдна фаза життєвого циклу тварин зводиться до періоду життя статевих клітин.

Запліднення - процес злиття гамет = зигота. Запліднення : зовнішнє і внутрішнє.

- Утворення статевих клітин у рослин. Гаметогенез у рослин поділяють на 2 етапи:

І-й спорогенез, в результаті якого зі спор у спорових рослин розвивається гаметофіт, а у голонасінних і квіткових - гаплоїдна фаза редукована до кількох клітин (зародковий мішок і пилкове зерно = це статеві органи квіткових рослин);

ІІ-й мітотичний поділ гаплоїдних клітин і утворення гамет:  у спорових рослин на гаметофіті (в антеридіях і архегоніях), у голонасінних та покритонасінних у пилковій трубці та всередині зародкового мішка. 

У рослин диплоїдна стадія життєвого циклу називається спорофіт. При дозріванні спорофіту там відбувається мітотичний поділ і утворення гаплоїдних спор, за сприятливих умов з них проростає гаметофіт. У квіткових рослин жіночий гаметофіт (гаплоїдна стадія життєвого циклу) являє собою восьмиядерний семиклітинний зародковий мішок, який знаходиться у насінному зачатку і проростає на спорофіт. Чоловічий гаметофіт, як і у голонасінних в покритонасінних представлений пилковим зерном, що складається з вегетативної та генеративної клітин. Заплідненню передує запилення.

У процесі історичного розвитку вищих рослин, на відміну від папоротей та плаунів, у квіткових рослин гаметофіт став частиною спорофіта, тобто статевим органом рослини.

 Запліднення у голонасінних просте: один спермій зливається з яйцеклітиною.

 Запліднення у квіткових рослин подвійне: один з сперміїв зливається з яйцеклітиною, другий з ЦДК, (Навашин С.Г., 1898 р.- професор Київського університету). При подвійному заплідненні лише із заплідненої клітини розвивається зародок, а з ЦДК не новий організм, а ендосперм - запас поживних речовин. Зародок з ендоспермом дають утворення насінини, а стінки зав’язі маточки та інші частини квітки - оплодень. Разом - плід.

3. Лабораторна робота № 1

Тема: "Будова статевих клітин"

4. Узагальнення, систематизація і контроль знань

• Чому при формуванні сперматозоїдів не утворюються спрямувальні тільця, а при формуванні яйцеклітин - утворюються?
• Чому в покритонасінних розвиток зародка відбувається швидше, ніж у голонасінних?

Д. з. § 2, 3. Додатково*:Чим можна пояснити відмінності в процесах утворення чоловічих і жіночих клітин ?