Жизнь и развитие организмов

1.

2 Биология
Жизнь и развитие организмов
1

2.

Учебные вопросы:
1. Жизненный цикл клетки.
2. Размножение организмов.
3. Индивидуальное развитие организмов.
2

3. Литература:

1. Основы биологии. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Козлова
Т.А. – М.: Просвещение, 1992г.
2. Биология 10 – 11 кл. Каменский А.А., Криксунов Е.А.,
Пасечник В.В. – Дрофа, 2004г.
3

4. 1-ый учебный вопрос:

Жизненный цикл клетки
4

5. 1 Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки, или клеточный цикл, – это промежуток времени,
в течение которого клетка существует как единица, т. е. период жизни клетки.
Он длится от момента появления клетки в результате деления ее материнской
и до конца деления ее самой, когда она «распадается» на две дочерние.
Бывают случаи, когда клетка не делится. Тогда ее жизненный цикл — это
период от появления клетки до гибели.
Обычно не делятся клетки ряда тканей многоклеточных организмов.
Например, нервные клетки и эритроциты.
5

6. 2 Жизненный цикл клетки

Принято в жизненном цикле клеток эукариот выделять ряд определенных
периодов, или фаз. Они характерны для всех делящихся клеток.
Фазы обозначают G1, S, G2, M.
Из фазы G1 клетка может уходить в фазу G0, оставаясь в которой, она не
делится и во многих случаях дифференцируется. При этом некоторые клетки
могут возвращаться из G0 в G1 и пройти по всем этапам клеточного цикла.
Буквы в аббревиатурах фаз – это первые буквы английских слов:
gap (промежуток),
synthesis (синтез),
mitosis (митоз).
6

7. 3 Жизненный цикл клетки

Красным флуоресцентным индикатором клетки подсвечиваются в фазу G1.
Остальные фазы клеточного цикла - зеленым.
7

8. 4 Жизненный цикл клетки

Период G1 – пресинтетический – начинается сразу как только клетка
появилась.
В этот момент она меньше по размеру, чем материнская, в ней мало веществ,
недостаточно количество органоидов.
Поэтому в G1 происходит рост клетки, синтез РНК, белков, построение
органелл.
Обычно G1 – самая длительная фаза жизненного цикла клетки.
S – синтетический период. Самый главный его отличительный признак –
удвоение ДНК путем репликации.
Каждая хромосома становится состоящей из двух хроматид. В этот период
хромосомы по-прежнему деспирализованы.
В хромосомах, кроме ДНК, много белков-гистонов. Поэтому в S-фазу гистоны
синтезируются в большом количестве.
8

9. 5 Жизненный цикл клетки

В постсинтетический период – G2 – клетка готовится к делению, обычно
путем митоза.
Клетка продолжает расти, активно идет синтез АТФ, могут удваиваться
центриоли.
Далее клетка вступает в фазу клеточного деления – M.
Здесь происходит деление клеточного ядра – кариокинез, после чего деление
цитоплазмы – цитокинез.
Завершение цитокинеза знаменует завершение жизненного цикла данной
клетки и начало клеточных циклов двух новых.
9

10. 6 Жизненный цикл клетки

Фаза G0 иногда называют периодом «отдыха» клетки.
Клетка «выходит» из обычного цикла. В этот период клетка может приступить
к дифференциации и уже никогда не вернуться к обычному циклу.
Также в фазу G0 могут входить стареющие клетки.
Переход в каждую последующую фазу цикла контролируется специальными
клеточными механизмами, так называемыми чекпоинтами – контрольными
точками.
Чтобы наступила следующая фаза, в клетке должно быть все готово для этого,
в ДНК не содержаться грубых ошибок и др.
Фазы G0, G1, S, G2 вместе формируют интерфазу - I.
10

11. 7 Жизненный цикл клетки

11

12. 2-ой учебный вопрос:

Размножение клетки
12

13. Размножение и развитие организмов

Размножение - способность производить себе подобных особей.
Известны две формы размножения: бесполое и половое.
При бесполом размножении организм возникает из соматических клеток, и
источником изменчивости могут быть случайные мутации.
При половом размножении необходимо, как правило, наличие двух особей, и
новый организм возникает из специализированных половых клеток или особей,
выполняющих эти функции.
В основе полового размножения лежит половой процесс - объединение в
наследственном материале генетической информации из разных источников родителей - для развития потомка.
Организмам свойственна двойственная наследственность.
Преимущество полового размножения состоит в перекомбинации лучших
наследственных признаков обоих родителей, что является источником
изменчивости. Потомство более жизнеспособно и приспособлено к условиям
существования. Быстрее происходит эволюция.
13

14. Бесполое размножение

Способы
1. Спорообразование
папоротники).
(водоросли,
грибы,
мхи,
плауны,
2. Почкование (дрожжевые грибы, инфузории, гидроидные
полипы).
3. Вегетативное (черенками, усами, клубнями, листьями).
Все потомки имеют генотип идентичный материнскому.
Изменения (мутации) очень редки.
Деление клеток путём митоза.
Образуется парный набор хромосом.
14

15. Половое размножение

При половом процессе происходит комбинация генов,
принадлежавших обоим родителям.
Изменения (рекомбинации генов) происходят гораздо чаще,
чем при бесполом размножении (мутации).
Это обеспечивает возможность более успешного и быстрого
приспособления вида к новым условиям и позволяют осваивать
новые экологические ниши.
При половом размножении - деление клеток путём мейоза.
При этом образуются половые клетки с одинарным набором
хромосом, которые в последствии сливаются образуя парный набор
хромосом.
Далее эти клетки делятся путём митоза.
15

16. Деление клеток путём митоза и мейоза

Митоз
Процесс непрямого деления, или митоз, чаще всего встречается в
природе. На нём основывается деление всех существующих
неполовых (соматических) клеток, а именно мышечных, нервных,
эпителиальных и прочих.
Состоит митоз из четырёх фаз: профазы, метафазы, анафазы и
телофазы.
Основная роль данного процесса – равномерное распределение
генетического кода от родительской клетки к двум дочерним.
При этом клетки нового поколения генетически идентичны
материнским.
16

17. Митоз

Время между
процессами деления
называются
интерфазой.
Чаще всего интерфаза
гораздо длиннее
митоза.
Для этого периода
характерны:
синтез белка и
молекулы АТФ в клетке;
самоудвоение ДНК (редупликация); увеличение числа органоидов в цитоплазме.
17

18. 1 Мейоз

Деление половых
клеток называется
мейозом.
Оно сопровождается
уменьшением числа
хромосом в дочерних
клетках вдвое.
Особенность данного
процесса состоит
в том, что проходит
он в два этапа,
которые непрерывно
следуют друг за другом.
18

19. 2 Мейоз

Биологическим значением мейоза является образование
гаплоидных (с одним набором хромосом) половых клеток у
животных и спор у растений.
Диплоидность
(двойной
набор
хромосом
в
восстанавливается после оплодотворения, то есть
материнской и отцовской клетки.
клетке)
слияния
В результате слияния двух гамет образуется зигота с полным
набором хромосом.
19

20.

20

21. 2 Мейоз

В природе деление клеток отличается в зависимости от их
назначения.
Неполовые клетки образуются путём митоза, половые клетки у
животных – путем мейоза.
Эти процессы имеют схожие схемы деления на некоторых этапах.
Главным отличием является число хромосом у образованного
нового поколения клеток.
При митозе у нового поколения клеток число хромосом не
изменяется, а при мейозе происходит уменьшение числа хромосом в
2 раза (редукционное деление).
Огромную роль в жизнедеятельности организмов играют оба
способа деления. Без митоза не проходит ни одно обновление
старых клеток, регенерация тканей и органов. Мейоз помогает
поддерживать постоянное количество хромосом из поколения в
21
поколение при размножении.

22. 3-ий учебный вопрос:

Индивидуальное развитие организмов
(онтогенез)
22

23. Индивидуальное развитие организмов (онтогенез)

При половом размножении животных и растений преемственность
поколений обеспечивается только через половые клетки.
Половые клетки несут в себе всю наследственную информацию,
определяющую ход развития будущего организма. Поэтому онтогенез
можно определить как процесс реализации генетической информации,
полученной от родителей.
Индивидуальное
развитие
начинается
с
момента
слияния
сперматозоида и яйцеклетки и образования зиготы и заканчивается
смертью организма.
Онтогенез делится на два периода:
1) эмбриональный — с момента образования зиготы до рождения или
же выхода из яйцевых оболочек;
2) постэмбриональный — от выхода из яйцевых оболочек или
рождения до смерти организма.
23

24. 1 Эмбриональный период развития

Эмбриональное развитие состоит из следующих основных этапов:
1) дробления, в результате которого образуется многоклеточный
зародыш;
2) гаструляции, в процессе которой возникают первые
эмбриональные ткани — эктодерма и энтодерма, а зародыш
становится двухслойным;
3) первичного органогенеза — образования комплекса осевых
органов зародыша - нервной трубки, хорды, кишечной трубки.
24

25. 2 Эмбриональный период развития

25

26. Постэмбриональный период развития

В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается
эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития.
Развитие может быть прямым или сопровождается превращением
(метаморфозом).
При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит
организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы,
свойственные взрослому животному (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).
Постэмбриональное развитие сводится в основном к росту и половому
созреванию.
При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная
проще взрослого животного, со специальными личиночными органами,
отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растет, и со
временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым
животным.
Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и
возникают органы, свойственные взрослым животным.
26

27. Постэмбриональный период развития

27

28. 1 Сходство зародышей и эмбриональная дивергенция признаков

Изучение эмбрионального развития
неоспоримые доказательства эволюции.
живых
организмов
даёт
Эмбриологическими доказательствами являются:
- развитие всех организмов, размножающихся половым путём, из одной
клетки - зиготы;
- сходство ранних этапов развития зародышей разных групп животных
на ранних стадиях эмбрионального формирования (закон Бэра);
- закон Мюллера — Геккеля о том, что особь повторяет в эмбриогенезе
историю возникновения своего вида.
28

29. 2 Сходство зародышей и эмбриональная дивергенция признаков

Известно, что каждый многоклеточный организм начинает своё развитие с одной
клетки — зиготы.
29

30. 2 Сходство зародышей и эмбриональная дивергенция признаков

На первых стадиях развития эмбрионы организмов одного типа
похожи.
Например, у зародышей всех позвоночных сначала образуются
хорда, нервная трубка и жабры.
Ранние этапы развития зародышей рыбы, саламандры, черепахи, крысы и
человека
30

31. Последующие этапы развития зародышей рыбы, саламандры, черепахи, крысы и человека

Последующие этапы развития зародышей рыбы, саламандры,
черепахи, крысы и человека
По мере развития становятся всё более заметными отличительные черты.
31

32.

Появление в эмбриональном периоде развития современных животных
признаков, свойственных далеким предкам, отражает эволюционные
преобразования в строении органов.
В своем развитии организм проходит одноклеточную стадию (стадия зиготы),
что может рассматриваться как повторение филогенетической стадии
первобытной амебы.
У всех позвоночных, включая высших их представителей, закладывается
хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков, если судить по
ланцетнику, хорда оставалась всю жизнь.
В ходе эмбрионального развития птиц и млекопитающих, включая
человека, появляются жаберные щели в глотке и соответствующие им
перегородки. Факт закладки частей жаберного аппарата у зародышей наземных
позвоночных объясняется их происхождением от рыбообразных предков,
дышавших жабрами. Строение сердца человеческого зародыша в этот период
напоминает строение этого органа у рыб.
32

33.

Имеется глубокая связь между индивидуальным развитием организмов и их историческим развитием. Эта связь нашла свое выражение в биогенетическом
законе, сформулированном Ф. Мюллером и Э. Геккелем в XIX в.:
онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть
краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида,
к которому эта особь относится.
Биогенетический закон получил дальнейшее развитие в работах академика
А.Н. Северцова (1866-1936) – крупнейшего советского зоолога и теоретикаэволюциониста.
Он установил, что в индивидуальном развитии повторяются признаки не
взрослых предков, а их зародышей.
33

34.

Спасибо
за внимание!
34