Етапи онтогенезу у багатоклітинних організмів. Концепція онтогенезу. Онтогенез у багатоклітинних тварин. Охарактеризуйте основні типи живлення організмів

Онтогенез, чи процес індивідуального розвитку особини, уражає всіх живих істот. Він означає закономірну та послідовну зміну подій, що визначає розвиток та існування організму від зародження до кінця життя.

Зазвичай під онтогенезом розуміють процес розвитку багатоклітинного організму (що утворюється внаслідок статевого розмноження) від формування зиготи до природної смерті особини.

Поняття «онтогенез», безумовно, можна застосувати і до одноклітинних організмів. Дійсно, при розподілі, наприклад, інфузорії утворюються дочірні клітини-особі, які спочатку суттєво відрізняються від материнського організму. Вони дрібніші, позбавлені низки органел, формуються лише збігом часу, у процесі їх індивідуального існування. Досягнувши зрілого стану, дочірні організми дадуть (зазнавши поділу) початок новому поколінню.

При такій зміні поколінь не відбувається природної смерті особин, проте можна говорити про їх онтогенез - від поділу до поділу цих одноклітинних організмів.

Застосовується це поняття і до організмів, що розмножуються безстатевим шляхом. Наприклад, під час брунькування у гідри процес індивідуального розвитку особини починається з моменту виникнення нирки на материнському організмі до природної смерті дочірньої особини.

Найбільш докладно вивчений онтогенез у багатоклітинних тварин, на прикладі яких ми розглянемо основні етапи та закономірності індивідуального розвитку.

При статевому розмноженні у тварин онтогенез починається з формування зиготи - клітини, що утворюється внаслідок злиття яйцеклітини і сперматозоїда. За рахунок мітотичного поділу зиготи та наступних поколінь клітин утворюється багатоклітинний організм, що складається з великої кількості клітин різних типів, різних тканин та органів. На ранніх етапах онтогенезу відбувається інтенсивний зріст(збільшення розмірів і маси) особи, що розвивається, диференціюванняі морфогенез. Диференціювання, (виникнення відмінностей між однорідними клітинами і тканинами) лежить в основі морфогенезу, тобто процесу формування різних структур в організмі, що розвивається.

У багатоклітинних тварин у складі онтогенезу прийнято розрізняти фази ембріонального (під покровом яйцевих оболонок) та постембріонального (за межами яйця) розвитку, а у живородящих тварин пренатальний (до народження) та постнатальний (після народження) онтогенез.

У насіннєвих рослин до ембріонального розвитку відносять процеси розвитку зародка, що відбуваються в насінні.

Термін «онтогенез» вперше запроваджено Еге. Геккелем в 1866 року. У результаті онтогенезу відбувається процес реалізації генетичної інформації, отриманої від батьків.

Розділ сучасної біології, який вивчає онтогенез, називається біологією розвитку; Початкові етапи онтогенезу вивчаються також ембріологією.

Епігенетичним успадкуванням називають успадковані зміни у фенотипі або експресії генів, викликані механізмами, відмінними від зміни послідовності ДНК (приставка епі- означає на додаток). Такі зміни можуть бути видимими протягом кількох клітинних поколінь або навіть кількох поколінь живих істот.

У разі епігенетичного успадкування не відбувається зміна послідовності ДНК, але інші генетичні фактори регулюють активність генів. Найкращим прикладом епігенетичних змін для еукаріотів є процес диференціювання клітин. Протягом морфогенезу тотипотентні стовбурові клітини стають плюрипотентними лініями клітин, які у тканинах ембріона потім перетворюються на повністю диференційовані клітини. Єдина клітина – зигота – запліднена яйцеклітина диференціюється у різні типи клітин: нейрони, м'язові клітини, епітеліальні клітини, клітини кровоносних судин та багато інших. У процесі диференціювання активуються одні гени та інактивуються інші.

Докладне рішення параграф Підбіть підсумки 1 глави з біології для учнів 11 класу, авторів І.М. Пономарьова, О.К. Корнілова, Т.Є. Лощіліна, П.В. Іжевський Базовий рівень 2012

• Гдз з Біології за 11 клас можна знайти
• Гдз робочий зошит з Біології за 11 клас

Перевірте себе

Дайте визначення біосистеми "організм".

Організм є окремістю живої матерії як цілісна жива система.

Поясніть, чи різняться поняття «організм» та «особина».

Під організмом (поняття фізіологічне) мається на увазі жива система як ціле, що складається з елементів, як взаємодія клітин, органів та інших компонентів тіла.

Особина (поняття екологічне (популяційне) – частина навколишнього середовища (зграї, прайда, суспільства), а не як ціле. Особина взаємодіє з навколишнім світом, а організм це світ, в якому взаємодіють його частини.

Назвіть основні властивості біосистеми “організм”.

Зростання та розвиток;

Живлення та дихання;

Обмін речовин;

Відкритість;

Подразливість;

Дискретність;

Самовідтворення;

Спадковість;

Мінливість;

Єдність хім. складу.

Поясніть, яку роль еволюції живої природи виконує організм.

Кожен організм (особина) несе у собі частинку генофонду (свій генотип) популяції. При кожному новому схрещуванні дочірня особина отримує абсолютно новий генотип. Це унікальна за значимістю роль організмів, які здійснюють процес постійного відновлення спадкових властивостей у нових поколінь завдяки статевому розмноженню. Одна особина неспроможна еволюціонувати, вона дає «поштовх» цілої популяції, часто виду. Вона може змінюватися, пристосовуючись до умов довкілля, але ці неуспадковані ознаки. Організми, як жодна інша форма живої матерії, здатні відчувати зовнішній світ, стан свого тіла та реагувати на ці відчуття, спрямовано змінюючи свої дії у відповідь на роздратування, що йде від зовнішніх та внутрішніх факторів. Організми можуть навчатися і спілкуватися з особинами свого виду, будувати житла та створювати умови для виведення дитинчат, проявляти батьківську турботу про потомство.

5. Назвіть основні механізми управління процесами у біосистемі «організм».

Гуморальне регулювання, нервове регулювання, спадкова інформація.

Охарактеризуйте основні закономірності передачі спадковості в організмів.

В даний час встановлено багато закономірностей успадкування властивостей (ознак) організмів. Усі вони знаходять свій відбиток у хромосомної теорії успадкування ознак організму. Назвемо основні тези цієї теорії.

Гени, будучи носіями спадкових властивостей організмів, виступають одиницями спадкової інформації.

Цитологічною основою генів є групи лежачих нуклеотидів у ланцюжках ДНК.

Гени, що у хромосомах ядра і клітини, успадковуються як окремі незалежні одиниці.

У всіх організмів одного і того ж виду кожен ген завжди розташований в тому самому місці (локусі) певної хромосоми.

Будь-які зміни гена призводять до появи нових різновидів - алелей цього гена і, отже, до зміни ознаки.

Всі хромосоми і гени у особини присутні у її клітинах завжди у вигляді пари, що потрапила в зиготу від обох батьків при заплідненні.

У кожній гаметі може бути тільки по одній однаковій (гомологічній) хромосомі та по одному гену з алельної пари.

Під час мейозу різні пари хромосом розподіляються між гаметами незалежно один від одного і цілком випадково так само успадковуються і гени, що знаходяться в цих хромосомах.

Важливим джерелом появи нових комбінацій гена є кросинговер.

Розвиток організмів відбувається під контролем генів у тісному взаємозв'язку з факторами довкілля.

Виявлені закономірності успадкування властивостей спостерігаються у всіх живих організмів зі статевим розмноженням.

Сформулюйте перший та другий закони Менделя.

Перший закон Менделя (закон одноманітності гібридів першого покоління). При схрещуванні двох гомозиготних організмів, що відносяться до різних чистих ліній і відрізняються один від одного по одній парі альтернативних проявів ознаки, все перше покоління гібридів (F1) виявиться одноманітним і буде виявляти ознаку одного з батьків.

Другий закон Менделя (закон розщеплення). При схрещуванні двох гетерозиготних нащадків першого покоління між собою, у другому поколінні спостерігається розщеплення у певному числовому відношенні: фенотип 3:1, генотип 1:2:1.

Чому третій закон Менделя який завжди дотримується при успадкування ознак?

Закон незалежного успадкування за кожною парою ознак ще раз підкреслює дискретний характер будь-якого гена. Дискретність проявляється і в незалежному комбінуванні алелей різних генів, і в їхній незалежній дії - у фенотиповому вираженні. Незалежне розподіл генів можна пояснити поведінкою хромосом при мейозі: пари гомологічних хромосом, разом із і парні гени перерозподіляються і розходяться в гамети незалежно друг від друга.

Як успадковуються домінантні та рецесивні алелі гена?

функціональна активність домінантного алелі гена не залежить від наявності в організмі іншого гена цієї ознаки. Домінантний ген є таким чином панівним, він проявляється вже в першому поколінні.

Рецесивний аллель гена може виявитися у другому та наступних поколіннях. Для прояву ознаки, що формується рецесивним геном, необхідно, щоб нащадок отримав той самий рецесивний варіант цього гена і від батька, і від матері (тобто у разі гомозиготності). Тоді у відповідній парі хромосом обидві сестринські хромосоми матимуть лише один варіант, який не буде пригнічений домінантним геном і зможе проявитися у фенотипі.

10. Назвіть основні типи зчеплення генів.

Розрізняють неповне та повне зчеплення генів. Неповне зчеплення є результатом кросинговеру (перехреста) між зчепленими генами, тоді як повне зчеплення можливе лише у випадках, коли кросинговер не відбувається.

Як іде формування статі у тварин та людини?

Після запліднення, т. е. при злитті чоловічих і жіночих хромосом, в зиготі може виникнути певне поєднання або XX, або XY.

У ссавців, зокрема і в людини, із зиготи, гомогаметної по Х-хромосомі, розвивається жіночий організм (XX), та якщо з гетерогаметної зиготи розвивається чоловічий організм (ХY). Пізніше, коли організм, що вже розвинувся з зиготи, буде здатний формувати свої гамети, то в жіночому організмі (XX) з'являться яйцеклітини тільки з Х-хромосомами, тоді як у чоловічому організмі утворюватимуться сперматозоїди двох типів: 50% з Х-хромосомою і стільки ж інших. - З Y-хромосомою.

Що таке онтогенез?

Онтогенез – індивідуальний розвиток організму, розвиток особи від зиготи до смерті.

Поясніть, що таке зигота; розкрийте її у еволюції.

Зигота – клітина, що утворюється при злитті двох гамет (статевих клітин) – жіночої (яйцеклітини) та чоловічої (сперматозоїда) в результаті статевого процесу. Містять подвійний (диплоїдний) набір гомологічних (парних) хромосом. З зиготи утворюються зародки всіх живих організмів, що мають диплоїдний набір гомологічних хромосом, - рослин, тварин та людини.

Охарактеризуйте особливості етапів онтогенезу багатоклітинних організмів.

В онтогенезі зазвичай виділяють два періоди - ембріональний та постембріональний - та стадії дорослого організму.

Ембріональний (зародковий) період розвитку багатоклітинного організму, або ембріогенез, у тварин охоплює процеси, що відбуваються від першого поділу зиготи до виходу з яйця або народження молодої особини, а у рослин – від розподілу зиготи до проростання насіння та появи проростка.

Ембріональний період у більшості багатоклітинних тварин включає три основні етапи: дроблення, гаструляцію та диференціацію, або морфогенез.

Внаслідок низки послідовних мітотичних поділів зиготи утворюються численні (128 і більше) дрібні клітини - бластомери. При розподілі дочірні клітини, що утворилися, не розходяться і не збільшуються в розмірах. З кожним наступним кроком вони стають дедалі дрібнішими, тому що в них не відбувається збільшення обсягу цитоплазми. Тому процес розподілу клітин без збільшення обсягу цитоплазми називають дробленням. Згодом зародок набуває вигляду бульбашки зі стінкою, утвореною одним шаром клітин. Такий одношаровий зародок називають бластулою, а порожнину, що утворюється всередині, - бластоціллю. У ході подальшого розвитку бластоцель перетворюється на первинну порожнину тіла у ряду безхребетних, а у хребетних майже повністю витісняється вторинною порожниною тіла. Після утворення багатоклітинної бластули починається процес гаструляції: переміщення частини клітин із поверхні бластули всередину, місця майбутніх органів. В результаті утворюється гаструла. Вона складається з двох пластів клітин – зародкових листків: зовнішнього – ектодерми та внутрішнього – ентодерми. Більшість багатоклітинних тварин у процесі гаструляції утворюється третій зародковий листок - мезодерма. Вона розташована між ектодермою та ентодермою.

У процесі гаструляції клітини диференціюються, тобто стають різними за структурою та біохімічним складом. Біохімічна спеціалізація клітин забезпечується різною (диференційованою) активністю генів. Диференціювання клітин кожного зародкового листка призводить до утворення різних тканин та органів, тобто відбувається морфогенез, або формоутворення.

Порівняння ембріогенезу різних хребетних тварин, наприклад риб, амфібій, птахів та ссавців, показує, що їхні ранні стадії розвитку дуже подібні між собою. Але на пізніх стадіях ембріони цих тварин відрізняються досить сильно.

Постембріональний, або післязародковий період починається з моменту виходу організму з яйцевих оболонок або з моменту народження і триває до статевої зрілості. У цей період завершуються процеси формоутворення та зростання, що визначається насамперед генотипом, а також взаємодією генів між собою та з факторами зовнішнього середовища. Людина тривалість цього періоду становить 13-16 років.

У багатьох тварин виділяють два типи постембріонального розвитку – пряме та непряме.

У ході онтогенезу відбуваються зростання, диференціація та інтеграція елементів багатоклітинного організму, що розвивається. Відповідно до сучасних уявлень, в зиготі є програма як коду спадкової інформації визначальна перебіг розвитку даного організму (особи). Ця програма реалізується в процесах взаємодії між ядром і цитоплазмою в кожній клітині зародка, між різними його клітинами та між комплексами клітин у зародкових листках.

Стадії дорослого організму. Дорослим вважається організм, який досяг стану статевої зрілості і здатний до розмноження. У дорослого організму розрізняють: генеративну стадію та стадію старіння.

Генеративна стадія дорослого організму шляхом розмноження забезпечує виникнення потомства. Таким чином, реалізується безперервність існування популяцій та виду. У багатьох організмів цей період триває довго - багато років, навіть у тих, хто лише один раз у житті дає потомство (лососеві риби, вугор річковий, денки, а у рослин - багато видів бамбука, зонтичних та агави). Однак існує багато видів, у яких дорослі організми протягом багатьох років неодноразово виробляють потомство.

На стадії старіння спостерігаються різні зміни організму, що ведуть до зниження його адаптивних можливостей, збільшення ймовірності смерті.

15. Охарактеризуйте основні типи живлення організмів.

Існує два типи живлення живих організмів: автотрофне та гетеротрофне.

Автотрофи (автотрофні організми) - організми, що використовують як джерело вуглецю вуглекислий газ (рослини та деякі бактерії). Інакше висловлюючись, це організми, здатні створювати органічні речовини з неорганічних - вуглекислого газу, води, мінеральних солей.

Гетеротрофи (гетеротрофні організми) - організми, які використовують як джерело вуглецю органічні сполуки (тварини, гриби та більшість бактерій). Інакше кажучи, це організми, не здатні створювати органічні речовини з неорганічних, а які потребують готових органічних речовин. За станом джерела їжі гетеротрофи поділяються на біотрофи та сапротрофи.

Деякі живі істоти в залежності від умов проживання здатні і до автотрофного, і гетеротрофного харчування (міксотрофи).

16. Охарактеризуйте найважливіші чинники, що формують здоров'я.

Генотип як чинник здоров'я. Основою здоров'я людини є здатність його організму протистояти впливам навколишнього середовища та зберігати відносну сталість гомеостазу. Порушення гомеостазу з різних причин спричиняє хворобу, порушення здоров'я. Проте сам тип гомеостазу, механізми його підтримки всіх етапах онтогенезу у тих чи інших умовах зумовлені генами, точніше, генотипом особини.

Середовище існування як фактор здоров'я. Давно помічено, що у формуванні будь-якої ознаки мають значення і спадковість і середовище. При цьому іноді важко визначити, від чого більше залежить та чи інша ознака. Наприклад, такий ознака, як ріст, успадковується з допомогою багатьох генів (полігенно), т. е. досягнення нормального зростання, властивого батькам, залежить від низки генів, контролюючих рівень впливу гормонів, обмін кальцію, повноцінність надходження травних ферментів тощо. Водночас навіть «найкращий» щодо зростання генотип за поганих умов життя (нестача харчування, сонця, повітря, руху) неминуче призводить до відставання у довжині тіла.

Соціальні чинники здоров'я. На відміну від рослин та тварин у людини особливу область онтогенезу становить формування його інтелекту, морального вигляду, індивідуальності особистості. Тут поряд із загальними для всього живого біологічними та небіологічними факторами діє новий потужний фактор довкілля - соціальний. Якщо перші переважно визначають потенційний діапазон норми реакції, то соціальне середовище, виховання та спосіб життя детермінують конкретне здійснення спадкових задатків у даного індивіда. Соціальне середовище постає як своєрідний механізм передачі історичного досвіду людства, його культурних, наукових та технічних досягнень.

17. Поясніть, яка роль одноклітинних організмів у природі.

У одноклітинних відносно швидко протікають метаболічні процеси, тому вони роблять великий внесок у кругообіг речовин у біогеоценозі, особливо в кругообіг вуглецю. Крім того, одноклітинні тварини (найпростіші), заковтуючи та перетравлюючи бактерії (тобто первинних деструкторів), прискорюють процес оновлення складу бактеріального населення. Рослинноядні та хижі організми теж виконують свою функцію в екосистемі, безпосередньо беручи участь у розщепленні рослинного та тваринного матеріалу.

18. Охарактеризуйте роль мутагенів у природі та у житті людини.

Мутагени бувають фізичної та хімічної природи. До мутагенів належать отруйні речовини (наприклад, колхіцин), рентгенівські, радіоактивні, канцерогенні та інші несприятливі дії зовнішнього середовища. Під впливом мутагенів з'являються мутації. Мутагени спричиняють порушення нормальних процесів реплікації, рекомбінації або розбіжності генетичних носіїв інформації.

При взаємодії іонізуючих випромінювань (електромагнітні рентгенівські та гамма-промені, а також елементарні частинки (альфа, бета, нейтрони та ін.) з організмом компоненти клітини, у тому числі молекули ДНК, поглинають певну кількість (дозу) енергії).

Виявлено багато хімічних сполук, які мають мутагенну активність: волокнистий мінерал азбест, етиленамін, колхіцин, бензопірен, нітрити, альдегіди, пестициди та ін. Нерідко ці речовини одночасно є і канцерогенами, тобто здатні викликати розвиток в організмі злоякісних новоутворень. . Як мутагени були виявлені і деякі живі організми, наприклад віруси.

Відомо, що серед рослинних організмів у високогірних чи арктичних умовах часто зустрічаються поліплоїдні форми – наслідок спонтанних мутацій геному. Це з різкими перепадами температур під час вегетації.

При контакті з мутагенами слід пам'ятати, що вони сильно впливають на розвиток статевих клітин, на укладену в них спадкову інформацію, на процеси розвитку ембріона в матці матері.

19. Охарактеризуйте значення сучасних досягнень генетики здоров'ю людини.

Саме завдяки генетиці зараз розробляються такі методи терапії, завдяки яким можна лікувати захворювання раніше невиліковні. Завдяки сучасним досягненням генетики зараз є ДНК-і РНК-проби, завдяки яким можна на ранніх стадіях виявити онкозахворювання. Також навчилися одержувати ферменти, антибіотики, гормони, амінокислоти. Наприклад, для тих, хто хворіє на цукровий діабет, був генетичними способами отриманий інсулін.

З одного боку, сучасні досягнення генетики дають нові можливості для діагностики, лікування людини. З іншого боку, досягнення генетики негативно впливають на здоров'я людини через вживання їжі, виражене у поширенні генетично модифікованих продуктів харчування. При вживанні таких продуктів може послабити імунітет, погіршитися загальний стан, стійкість до антибіотиків, можуть з'явитися онкозахворювання, в першу чергу страждає шлунково-кишковий тракт (ЖКТ).

20. Поясніть, чи можна називати вірус організмом, особиною.

Коли вірус у клітці господаря відтворює собі подібних – він організм, і дуже активний. Поза клітиною господаря вірус не має ознак живого організму.

Винятково примітивна будова вірусу, простота його організації, відсутність цитоплазми та рибосом, а також власного обміну речовин, маленька молекулярна маса – все це, відрізняючи віруси від клітинних організмів, дає підстави для обговорення питання: що таке вірус – істота чи речовина, живе чи неживе ? Наукові суперечки на цю тему тривали довго. Однак сьогодні завдяки ретельному дослідженню властивостей величезної кількості видів вірусів встановлено, що вірус - особлива форма життя організму, хоч і дуже примітивна. Структура вірусу, представлена ​​взаємодіючими між собою основними його частинами (нуклеїновою кислотою та білками), визначеність будови (серцевина та білкова оболонка – капсида), його підтримка своєї структури дозволяють розглядати вірус як особливу живу систему – біосистему організмового рівня, хоч і дуже примітивну.

21. Виберіть правильну відповідь із запропонованих (правильне підкреслено).

1. Гени, що контролюють розвиток протилежних ознак, називаються:

а) алельними (правильно); б) гетерозиготними; в) гомозиготними; г) зчепленими.

2. «Розщеплення за кожною парою ознак йде незалежно від інших пар ознак», - так формулюється:

а) перший закон Менделя; б) другий закон Менделя; в) третій закон Менделя (правильно); р) закон Моргана.

3. В умовах тропічних районів Землі у білокачанної капусти не утворюються качани. Яка форма мінливості проявляється у цьому випадку?

а) мутаційна; б) комбінативна; в) модифікаційна (правильно); г) онтогенетична.

4. Випадково ягня з укороченими ногами (вигідне людині потворність - не перестрибує через огорожу) дав початок породі онконських овець. Про який тип мінливості йдеться тут?

а) мутаційної (правильно); б) комбінативною; в) модифікаційної; г) онтогенетичної.

Висловіть свій погляд.

Як відомо, основною одиницею еволюції є населення. А яка роль організмів у мікроеволюційному процесі?

На організмовому рівні вперше з'являється процес запліднення та індивідуального розвитку особи як процес реалізації спадкової інформації, укладеної в хромосомах та їх генах, а також оцінка природним відбором життєздатності цієї особи.

Організми є виразниками спадкових якостей популяцій і видів. Саме організми визначають успіх чи невдачу популяції у боротьбі ресурси довкілля й у боротьбі існування між особинами. Тому у всіх мікропопуляційних процесах історичного значення організми є безпосередніми учасниками. В організмах накопичуються нові властивості виду. На організмах виявляє свою дію відбір, залишаючи більш пристосованих та вибраковуючи інших.

На організмовому рівні проявляється двоспрямованість життя кожного організму. З одного боку, це можливість організму (особі), орієнтована на виживання та розмноження. З іншого боку, це забезпечення якомога більш тривалого існування його популяції та виду, іноді на шкоду життю самого організму. У цьому вся проявляється важливе, еволюційне значення організмового рівня у природі.

Симбіотичні методи харчування організмів з'явилися під час їх еволюції. А як освоюють цей спосіб новонароджені особини?

Їм не потрібно освоювати симбіотичний спосіб життя чи спосіб харчування. У процесі еволюції вони також виробилися всі необхідні пристосування для розпізнання необхідної особи або субстрату. Наприклад, особливі рецептори для сприйняття іншої симбіотичної особи або морфологічні структури, що полегшують процес харчування. Тим більше більшість симбіотичних особин з'являються на світ поблизу батьківського організму і потрапляють відразу в сприятливі умови для розвитку.

Симбіотична поведінка передається від батьків. Наприклад, у птахів або у ссавців стосовно бактерій.

Чому вважають, що спосіб життя людини – це показник її культури?

Від того як людина береже себе, дбає про себе і т. д., можна судити про рівень її виховання, це безпосередньо пов'язано з розвитком людини, її духовними цінностями і культурою, манерою поведінки, способом життя в цілому.

На початку XX ст. став знаменитим афоризм, який письменник Максим Горький у п'єсі «На дні» вклав у вуста свого героя Сатіна: «Людина – це звучить гордо!» Чи можете ви підтримати або спростувати це твердження?

В даний час це філософське питання ... Наука створила величезну кількість найскладніших технічних засобів, намагається проникнути в космос і клітину, дізнатися про секрети живого світу, причини хвороб, можливість продовження терміну життя людини. У той самий час розробили " досконалі " засоби знищення всього живого Землі. Це гордість людства?

Для людини існує маса номінальних імен, що відображають її внутрішню сутність: раб, дурень, розбійник, худоба, собака, звір; водночас: геній, творець, творець, розумний, розумниця! То чим відрізняється геній від дурня? Якими якостями, за якими критеріями їх оцінювати та порівнювати?

Кожна людина має своє призначення на Землі. Від того чи зрозуміє його, залежить його благополуччя, віра в себе, гордість за себе.

Людина, як істота біологічна, безумовно гордість Землі. Ми вміємо мислити, висловлювати свої емоції, казати.

Але якщо людина в собі розуміє, що потрібно не завдавати нікому і нічого шкоди, жити в гармонії з самим собою, з оточуючими і природою, цінувати життя і не тільки своє, тоді така людина - це дійсно гордість!

Проблема для обговорення

У 1992 р. на конференції ООН з навколишнього середовища в Ріо-де-Жанейро на рівні керівників 179 держав, включаючи Росію, було прийнято найважливіші документи, покликані запобігти деградаційному розвитку біосфери. Одна з програм дій людства у ХХІ ст. - «Збереження біологічної різноманітності» має девіз: «Біологічні ресурси годують та одягають нас, забезпечують житлом, ліками та духовною їжею».

Висловіть своє ставлення до цього девізу. Чи можете його уточнити, розширити? Чому біологічна різноманітність є головною загальнолюдською цінністю?

Цей девіз вкотре нагадує нам, що ми (люди) на Землі повинні жити в гармонії з природою (щось брати, а щось і давати натомість), а не нещадно її використовувати у своїх цілях.

Моральність, природа, людина – поняття тотожні. І на превеликий жаль, у нашому суспільстві саме взаємозв'язок цих понять зруйнований. Батьки вчать дітей порядності, доброті, любові до навколишнього світу, духовності та дбайливості, але реально цього їм не даємо. Ми розгубили і розтратили багатства, що зберігалися і накопичувалися століттями. Низвергли, забули завіти, традиції, досвід минулих поколінь у ставленні до навколишнього світу. Практично знищили своїми руками, своєю бездушністю, бездумністю, своєю безгосподарністю.

Радіаційні та кислотні дощі, врожаї, вкриті отрутохімікатами, обмілілі річки, замулені озера та ставки, що перетворилися на болота, вирубані ліси, знищені тварини, модифіковані організми та продукти – ось наша сучасна спадщина. А зараз, раптом, усім світом усвідомлюємо, що ми на краю загибелі і кожен, саме кожен, на своєму місці, повинен по крихтах, завзято й сумлінно відновлювати, заліковувати, вирощувати добро. Без біологічної різноманітності МИ НІШТО. Біологічна різноманітність – це головна загальнолюдська цінність.

Основні поняття

Організм є окремістю живої матерії як індивід (особина) і як цілісна жива система (біосистема).

Спадковість – властивість організму передавати особливості будови, функціонування та розвитку від батьків до нащадків. Спадковість обумовлена ​​генами.

Мінливість - властивість живих організмів існувати в різних формах, що забезпечують їм здатність виживати в умовах, що змінюються.

Хромосоми - структури клітинного ядра, що є носіями генів та визначають спадкові властивості клітин та організмів. Хромосоми складаються з ДНК та білків.

Ген – елементарна одиниця спадковості, представлена ​​біополімером – відрізком молекули ДНК, де міститься інформація про первинну структуру одного білка чи молекули рРНК та тРНК.

Геном - сукупність генів виду, до складу якого входить організм (особина). Геном також називають сукупність генів, характерних для гаплоїдного (1n) набору хромосом даного виду організмів, або основний гаплоїдний набір хромосом. У той самий час геном розглядається як функціональна одиниця, і як характеристика виду, необхідна нормального розвитку організмів цього виду.

Генотип – система взаємодіючих генів організму (особі). Генотип висловлює сукупність генетичної інформації особи (організму).

Розмноження – відтворення подібних собі. Ця властивість характерна лише живих організмів.

Запліднення - це об'єднання ядер чоловічих і жіночих статевих клітин - гамет, що призводить до формування зиготи та подальшого розвитку з неї нового (дочірнього) організму.

Зигота – одна клітина, що утворюється при злитті жіночої та чоловічої статевих клітин (гамет).

Онтогенез - індивідуальний розвиток організму, що включає весь комплекс послідовних і незворотних змін, починаючи від утворення зиготи до природної смерті організму.

Гомеостаз – стан відносної динамічної рівноваги системи (зокрема біологічної), підтримуваного з допомогою механізмів саморегуляції.

Здоров'я – стан будь-якого живого організму, у якому він загалом і його органи здатні повністю виконувати свої функції. Немає будь-якої недуги чи хвороби.

Вірус – унікальна доклітинна форма життя із гетеротрофним типом харчування. Реплікується молекула ДНК чи РНК усередині ураженої клітини.

Організмовий рівень організації живої матерії – відбиває ознаки окремих особин, їх поведінка. Структурно-функціональною одиницею організмового рівня є організм. На організмовому рівні відбуваються такі явища: розмноження, функціонування організму як єдиного цілого, онтогенез та інших.

Онтогенез особин різних видів неоднаковий за тривалістю, темпами та характером диференціювань (див. далі). Зазвичай його поділяють на проембріональний, ембріональний та постембріональний періоди. У тварин зазвичай диференціювання багатий ембріональний період, у рослин - постембріональний. Кожен із цих періодів онтогенезу може бути поділений на послідовні якісні етапи. Онтогенез може характеризуватись прямим розвитком або розвитком шляхом метаморфозу.

Особливості онтогенезу у різних групах.Форми прояву індивідуальності у живій природі різноманітні, нерівноцінний за змістом та процес онтогенезу у різних представників прокаріотів, грибів, рослин та тварин.

Рис. 14.1. Схема послідовного ускладнення багатоклітинних онтогенезу в процесі еволюції. А - розмноження одноклітинних, що вільно живуть; Б - онтогенез колонії одноклітинного типу Volvox [відбувається диференціювання клітин на статеві (чорні) та соматичні]; В - онтогенез багатоклітинного організму типу гідри (додаються стадії бластули та гаструли); Г - онтогенез первинної двосторонньосиметричної тварини (додається мезодерма); Д - онтогенез вищої двосторонньосиметричної тварини (за А.Н. Северцову, 1935)

З переходом до багатоклітинності (Metazoa) онтогенез ускладнюється за формою та подовжується у часі (рис. 14.1), але в процесі еволюції онтогенезу спостерігаються також випадки та спрощення розвитку, пов'язаного з виникненням більш досконалих способів реалізації спадкової інформації. У ході еволюції рослин і тварин виникають складні цикли розвитку, кожна фаза яких пристосована до певних умов середовища. Іноді у процесі еволюції відбувається вторинне спрощення життєвих циклів.

Зі спрощенням життєвого циклу якісно змінюється весь процес онтогенетичного розвитку. Одним із наслідків спрощення життєвого циклу є перехід від гаплоїдної фази розвитку до диплоїдної та від розвитку з метаморфозом (наприклад, у амфібій) до прямого розвитку (у рептилій та інших вищих хребетних). При прямому розвитку новонароджена тварина має всі основні риси організації дорослої істоти. Розвиток із метаморфозом йде через ряд личинкових стадій; з яйця виходить личинка, яка набуває рис дорослої тварини шляхом складного перетворення. Перехід від розвитку шляхом метаморфозу до прямого розвитку – один із найважливіших підсумків останніх етапів еволюції життя на Землі.

Незважаючи на складну розчленованість індивідуума у ​​дерев, чагарників та багаторічних трав, за рівнем організованості онтогенезу вони поступаються одно-, дворічним та ефемерним квітковим. В останніх онтогенез протікає за суворої координації життєдіяльності певної кількості органів. Процеси диференціації та морфогенезу у тому онтогенезі носять «вибуховий» характер.

У рослин онтогенез відрізняється більшою лабільністю через слабкий розвиток регуляторної системи (див. нижче). Онтогенез у рослин загалом більше залежить умов середовища, ніж в тварин.

Спільними рисами онтогенезу в різних організмів є його запрограмованість, спрямованість диференціювання, послідовність зміни програм розвитку під впливом факторів середовища (епігенетичні фактори).

Різноманітність онтогенезу в різних груп організмів (навіть у представників одного виду) свідчить про особливу роль екологічних факторів у стабілізації диференціювання та життєвих циклів. Хоча відбір іде за цілісним онтогенезом, окремі його етапи виступають як необхідні передумови реалізації всієї програми та потоку інформації між поколіннями.

У представників різних царств, типів, класів онтогенез відрізняється за масштабами диференціації. У одноклітинних він примітивний у сенсі складності процесів диференціації. У рослин процеси диференціації розтягнуті та не обмежені періодом ембріонального розвитку (закладання метамерних органів у рослин відбувається протягом усього онтогенезу). У тварин процеси диференціації та органоутворення обмежені переважно ембріональним періодом. Процеси гісто- та морфогенезу у рослин протікають менш складно і стосуються меншої кількості органів та структур, чому тварин.

Тривалість онтогенезу.У представників різних типів, класів, загонів тривалість онтогенезу – важлива видова особливість. Обмеження тривалості життя настанням природної смерті навіть за наявності сприятливих зовнішніх умов є важливим результатом еволюції, що дозволяє здійснювати зміну поколінь. У одноклітинних онтогенез завершується з утворенням дочірніх клітин, смерть не фіксована морфологічно (і вони певному сенсі безсмертні). У грибів та рослин старіння різних органів йде нерівномірно. У грибів сама «грибниця» живе у субстраті довго (у лугового опенька (Marasmius oreades) – до 500 років!). З іншого боку, серед грибів є ефемерні організми, які живуть тижнями та місяцями (Clavaria gyromitra). У табл. 14.1 наведено деякі дані щодо тривалості життя ряду рослин. Рослини також досить різноманітні за тривалістю життя індивіда, як і тварини.

Онтогенез(від грец. ?ntos - суще) або індивідуальний розвиток –розвиток особи з моменту утворення зиготи або іншого зачатку до природного завершення її життєвого циклу (до смерті або припинення існування в колишній якості). З генетичного погляду онтогенез – процес розгортання, реалізації спадкової інформації, закладеної у зародкових клітинах.

Онтогенез є невід'ємною властивістю будь-якої особини, яка не залежить від її систематичної приналежності. Без виникнення онтогенезу еволюція життя була б немислима. Індивідуальний розвиток організмів був із історичним розвитком – філогенезом(Від грец. phyle - плем'я).

Онтогенез особин різних видів неоднаковий за тривалістю, темпами та характером диференціювань. У багатоклітинних тварин і людини початку онтогенезу передує період проембріонального (передзародкового) розвитку – прогенез . У цей період утворюються статеві клітини, відбувається процес запліднення та утворення зиготи.

В онтогенезі виділяють чотири періоди – передзародковий, ембріональний (пренатальний ), постембріональний (постнатальний ) та стан дорослого організму , включаючи старіння та смерть. У тварин зазвичай диференціювання багатий ембріональний період, а у рослин - постембріональний. Кожен із цих періодів онтогенезу у свою чергу може бути поділений на послідовні якісні етапи.

Передзародковийвключає гаметогенез та запліднення.

ЕмбріональнийПеріод характеризується розвитком зародка у зовнішньому середовищі або у статевих шляхах материнського організму та швидкими процесами формоутворення. Внаслідок цих процесів у короткий термін з'являється багатоклітинний організм.

В ембріональному розвитку людини виділяють три періоди. початковий , зародковий , плодовий (фетальний ).

ПочатковийПеріод охоплює перший тиждень ембріонального розвитку. Він починається з моменту запліднення і продовжується до імплантації зародка в слизову оболонку матки.

Зародковийперіод у людини починається з моменту імплантації до завершення процесу органогенезу (2-8 тиждень). Цей період характеризується процесами органогенезу, специфічними особливостями характеру харчування. гістіотрофним харчуванням, коли зародок харчується секретом маткових залоз та продуктами розпаду тканин слизової оболонки матки. У цьому періоді розвитку протягом тривалого часу відсутній плацентарний кровообіг, а також набуваються характерних рис, властиві зародку людини.

Плодний, або фетальний період ембріонального розвитку людини починається з 9 тижня після запліднення і триває до народження. Для цього періоду характерні посилене зростання, бурхливі формоутворювальні процеси, специфічні особливості характеру харчування. гемотрофне харчування, що виникає у зв'язку із функціонуванням плацентарного кровообігу. Характеристика періодів ембріонального розвитку людини представлена ​​у таблиці 5 .

Таблиця 5

Характеристика періодів ембріонального розвитку

ПостембріональнийПеріод у людини і ссавців починається з моменту народження, виходу із зародкових оболонок до завершення життя і триває до настання статевої зрілості. У яйцекладучих тварин цей період починається з моменту виходу молодої особини з яйцевих оболонок; у рослин – з появи первинного корінця.

Перехід до дорослому організму може здійснюватися прямим та непрямим шляхом. У зв'язку з цим розрізняють три типи онтогенезу: личинковий , неличинковий і внутрішньоутробний .

Личинковий, або непрямий Тип розвитку характерний для багатьох кишковопорожнинних, хробаків, молюсків, ракоподібних, комах, ланцетника, двоякодишних та деяких костистих риб, амфібій. Цей тип розвитку відрізняється наявністю личинкових стадій. Після виходу з яйця личинки ведуть активний спосіб життя та самі видобувають їжу. Личинки не схожі на батьківську форму - вони набагато простіше влаштовані, мають провізорні органи, які резорбуються (розсмоктуються) і у дорослої особини не спостерігаються.

Подальше перетворення – метаморфоз - личинки в дорослу особину можуть здійснюватися за типом повного перетворення , при якому личинка різко відрізняється від дорослої особини та проходить ряд стадій розвитку, з яких основною є стадія лялечки (метелик). Або ж розвиток відбувається без стадії лялечки – за типом неповного перетворення , А сама личинка схожа на дорослу тварину, але менших розмірів (коник, сарана).

Неличинковий (прямий ) тип розвитку характеризується тим, що утворюється організм, схожий на дорослу батьківську форму, але що відрізняється від неї меншими розмірами і не цілком розвиненим статевим апаратом. У таких форм тварин (риби, рептилії, птиці, яйцекладні ссавці, головоногі молюски, кишковопорожнинні) всі органи формуються в ембріональний період розвитку, а в постембріональний відбувається зростання, статеве дозрівання та диференціювання функцій. Прямий розвиток пов'язаний з великим запасом жовтка в яйцеклітині і наявністю захисних пристосувань для зародка, що розвивається, або з розвитком зародка в материнському організмі.

Внутрішньоутробний (прямий ) – найбільш пізній у філогенетичному відношенні тип розвитку. Він характерний для вищих ссавців і людини, у яких яйцеклітини бідні на жовток і розвиток зародка відбувається в матці материнського організму. У цьому випадку утворюються провізорні позазародкові органи, найважливішим є плацента.

Життєві цикли організмів

Життєвий цикл, або цикл розвитку, Складається з послідовних фаз (які часто називають стадіями), що відзначають найважливіші, вузлові стани організму зародження , розвиток і розмноження .

У життєвих циклах організмів, що розмножуються статевим способом, виділяють дві фази. гаплоїдну і диплоїдну . Відносна тривалість цих фаз варіюється у представників різних груп живих організмів. Так, у найпростіших і грибів переважає гаплоїдна фаза, а у вищих рослин та тварин – диплоїдна.

Подовження диплофази в ході еволюції пояснюється перевагами диплоїдного стану перед гаплоїдним. Завдяки гетерозиготності та рецесивності у диплоїдному стані зберігаються та накопичуються різноманітні алелі. Це підвищує обсяг генетичної інформації в генофондах популяцій та видів, веде до утворення резерву спадкової мінливості, що є перспективним для подальшої еволюції. У той самий час у гетерозигот шкідливі рецесивні алелі впливають в розвитку фенотипу і знижують життєздатності організмів.

Життєві цикли бувають простими і складними . Складні складаються з простих циклів, які в цьому випадку виявляються незамкнутими ланками складного циклу.

Чергування поколінь властиво багатьом еволюційно просунутим водоростям та всім вищим рослинам. Узагальнена схема життєвого циклу рослини, у якого спостерігається чергування поколінь, представлено на рис. 11.

Рис. 11. Узагальнена схема життєвого циклу рослини, у якої спостерігається чергування поколінь

Прикладом рослини із простим циклом може бути одноклітинна зелена водорість хлорела, яка розмножується лише спорами. Розвиток хлорели починається з автоспор. Вони ще всередині оболонки материнської клітини одягаються власними оболонками, стаючи цілком подібними до дорослої рослини.

Молоді хлорели ростуть, досягають зрілості та стають органом спорогенезу. вмістилищем суперечка. У материнській клітці виникає 4-8 автоспор – дочірніх хлорелл. В результаті, життєвий цикл хлорели представляється як послідовність трьох вузлових фаз: автоспора → вегетуюча рослина → репродуктивнаклітина (містище) → автоспора і т.д.

Таким чином, простий життєвий цикл при розмноженні спорами має послідовність всього трьох вузлових фаз: 1 – одноклітинний зачаток як початкова фаза рослини, 2 – дорослий організм одно- або багатоклітинний, 3 – материнська (репродуктивна) клітина зачатку. Після третьої фази перебіг життя призводить знову до фази одноклітинного зачатку.

Такі прості життєві цикли рослин не характерні. Переважна більшість груп рослин спостерігаються складні життєві цикли. Вони зазвичай включають два, іноді три простих цикли. Крім того, у складних циклах (при статевому розмноженні) обов'язково є 1-2 відокремлені. фази гамети і зиготи .

Наприклад, рівноспорова папороть у природі представлена ​​двома формами особин – власне папороть і заросток папороті. Заросток папороті (маленькі зелені пластинки, ледь помітні на ґрунті) є безпосереднім потомством великих перистолистих особин папороті. Він недовговічний, але встигає дати початок життю єдиної великолистяної особини. В результаті спостерігається чергування поколінь: папороть → заросток → папороть.

Папороть, що розмножується спорами, називається спорофіт (безстатева генерація), а заросток розмножується гаметами і називається гаметофіт (статева генерація). Гаметофіт та спорофіт визначаються лише за способом розмноження особини. Роздільна існування спорофита і гаметофита неможливе, і вони відносяться тільки до рослин із суворим чергуванням поколінь.

У покритонасінних рослин жіночий гаметофіт зазвичай редукований до семи клітин, архегонієв не має і називається зародковим мішком. Зародковий мішок, гомологічний заростку, мікроскопічно малий і у глибині квітки.

Чоловічий гаметофіт насіннєвих рослин розвивається з мікроспори і є пилковим зерном (пилком), що проростає в пилкову трубку з утворенням двох сперміїв. Життєвий цикл квіткової рослини представлено на рис. 12.

Рис. 12. Життєвий цикл квіткової рослини

Життєві цикли значно ускладнюються, якщо статеве розмноження чергується з партеногенетичним та безстатевим. Існують гапло-диплоїдні організми, у яких одна підлога знаходиться завжди тільки в гаплофазі, а інша як у дипло-, так і в гаплофазі. До таких організмів належить медоносна бджола (рис. 13).

Рис. 13. Життєвий цикл бджоли

Соматичні клітини матки бджолиної сім'ї диплоїдні, і гаплофаза представлена ​​в неї лише гаметами. У робочої бджоли яєчники редуковані, і гаплофаза у її життєвому циклі відсутня. Трутні розвиваються партеногенетично з незапліднених яєць і мають гаплоїдний набір хромосом. Через заміну мейозу мітозом в гаметогенезі трутнів їх сперматозоїди виявляються також гаплоїдними. Отже, трутні існують лише у гаплофазі.

Особливо широкою мінливістю життєвих циклів відрізняються гриби (рис. 14). У їхньому життєвому циклі чітко виражені три ядерні фази – гаплоїдна, диплоїдна та дикаріон.

Дикаріон знайдений у Ascomyces і Basidiomyces, в останніх він становить більшу частину циклу.

Гаплоїдний стан у Basidiomyces є перехідним, а диплоїдний існує тільки як зигота.

У грибів та водоростей співвідношення тривалості гаплофази та диплофази змінюється, тому спостерігаються різні проміжні варіанти життєвих циклів.

Рис. 14. Схема основних життєвих циклів грибів

(Зміни в ядерній фазі вказані різним штрихуванням,

стрілками показано напрямок розвитку)

Періодизація онтогенезу багатоклітинних організмів

Зародковий (ембріональний) етап та його періоди у тварин.

4.Ембріональний етап- це час, коли новий організм розвивається всередині материнського організму чи всередині яйця. Завершується ембріогенез народженням (вилупленням, проростанням). Починається зародковий період після запліднення або активації яйцеклітини при партеногенезі та здійснюється всередині материнського організму, яйця, насіння. Завершується ембріональний розвиток народженням (ссавці), виходом з оболонок яйця (птиці, плазуни), проростанням (насіннєві рослини). Основними етапами ембріонального періоду є дроблення, гаструляція, гістогенез та органогенез.

Дроблення- ряд послідовних мітотичних поділів зиготи, який закінчується утворенням одношарової стадії - бластули. Кількість клітин збільшується через мітоз, але інтерфаза дуже коротка і бластомери не ростуть. Особливості дроблення у різних груп організмів залежать від характеру розташування та кількості жовтка, у зв'язку з цим виділяють два типи дроблення.

Гаструляція - це процес формування двошарового зародка – гаструли. Зростання клітин при гаструляції не відбувається. На цьому етапі утворюються два або три шари тіла зародка – зародкові листки. У процесі гаструляції дуже важливо розрізняти два етапи: а) утворення екто- та ентодерми (формується рання гаструла – двошаровий зародок); б) утворення мезодерми (формується пізня гаструла – тришаровий зародок). На етапі гаструляції завершується ембріогенез двошарових тварин (губки, кишковопорожнинні), мезодерма закладається у зародковому розвитку тришарових тварин (починаючи з плоских хробаків).

У різних організмах гаструла формується різними шляхами. Вирізняють такі типи утворення гаструли: інвагінація (вгинання), деламинации (розшарування), епіболія (обрастання), імміграція (заповзання).

Гістогенез та органогенез - утворення тканин та органів. Здійснюються ці процеси внаслідок диференціації (виникнення відмінностей у будові та функціях клітин, тканин, органів). У гістогенезі рослин беруть участь ініціальні клітини освітніх тканин, а в гістогенезі тварин - стовбурові, наполовину стовбурові та дозрілі клітини. Велике значення при органогенез грають міжклітинні взаємодії, вплив біологічно активних речовин. Фазами гістогенезу та органогенезу (на прикладі ланцетника) є нейруляція - утворення осевого комплексу органів (нервової трубки, хорди), формування інших органів - органи набувають особливостей будови, властиві дорослим. Органогенез завершується в основному, на кінець ембріонального періоду розвитку, проте диференціювання та ускладнення органів продовжується і в постембріогенезі.

Періодизація онтогенезу багатоклітинних організмів – поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Періодизація онтогенезу багатоклітинних організмів" 2017, 2018.