Половое размножение организмов. Мейоз. Гаметогенез

Цели: обобщить и развить известные учащимся понятия о формах размножения организмов; сформировать новые понятия — о мейозе и его биологическом значении, знания об особенностях сперматогенеза, овогенеза, строения половых клеток; продолжить формирование умений работать с текстом, рисунками.

Оборудование: таблица “Мейоз”; наглядный материал для проведения игры “Я знаю, что ...”: клубень картофеля, баночка с сенной палочкой, плодовое тело гриба, дрожжи, луковица, папоротник, скелет морской звезды, цветковое растение (например, герань, бальзамин), хлорофитум и т.д. (на выбор учителя).

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка знаний по теме “Бесполое размножение”

1. Индивидуальная работа по карточкам (См. приложение 2).

2. Фронтальная работа с классом.

Проводится игра “Я знаю, что ...”.

Задание. Используя свои знания по теме “Бесполое размножение”, объясните, каким способом размножаются организмы, находящиеся в черном ящике.

Из ящика (коробки) учащиеся под одному достают: клубень картофеля, баночку с сенной палочкой, дрожжи, луковицу, папоротник,

морскую звезду, цветковое растение, плодовое тело гриба, хлорофитум и пр.

В каждом отдельном случае начинают объяснение со слов “Я знаю, что ...”. (Например: “Я знаю, что в плодовом теле гриба образуются многочисленные споры, при помощи которых он размножается. Такой способ размножения называется спорообразованием”.)

Вопросы после игры:

— В чем состоит биологическая роль бесполого размножения в эволюции живого?

— Назовите достоинства и недостатки бесполого размножения.

III. Изучение новой темы

1. Подготовка к изучению нового материала.

— Появление в ходе эволюции полового процесса дало колоссальные преимущества по сравнению с бесполым размножением. В чем заключаются преимущества полового размножения и какое значение для эволюции жизни на Земле имело его появление? Вот вопрос, на который нам необходимо найти ответ на сегодняшнем уроке.

— Вспомним, в чем заключается сущность полового размножения у растений и животных.

Характеристика полового размножения.

1. Характерно для большинства живых организмов.

2. В размножении обычно принимают участие две особи — мужская и женская.

3. Осуществляется с помощью специализированных клеток — гамет.

4. Каждая особь обладает уникальным генотипом, то есть потомки генетически отличны друг от друга и от родительских особей.

Используя ответы учащихся, учитель строит на доске схему “Сущность полового размножения у животных”.

- Эта характеристика будет неполной, если мы не назовем цитологический процесс, лежащий в основе полового размножения. Что это за процесс и в чем его сущность?

2. Создание проблемной ситуации.

Учитель схематически (в виде круга) изображает на доске крупным планом одну соматическую клетку комнатной мухи-

самки и рядом — одну клетку мухи-самца, в них пишет цифры 12 (число хромосом), под этими “клетками” изображает по одной гамете, еще ниже — зиготу, внутри “гамет” и “зиготы” ставит вопросительные знаки и спрашивает: “Сколько хромосом содержится в каждой гамете и зиготе (оплодотворенной яйцеклетке) мухи”?

Выслушав мнения учащихся, учитель пишет внутри “зиготы” 12 и предлагает классу объяснить, почему в зиготе число хромосом не удваивается, хотя она образуется из двух половых клеток.

Знания о диплоидных и гаплоидных клетках наводят учащихся на мысль, что в процессе образования гамет как-то должно произойти уменьшение числа хромосом в половых железах при особом способе деления.

3. Самостоятельная работа.

Организуется работа с текстом параграфа (§3.2 — учебник А.А. Каменского, с. 89—91; §15 — учебник И.Н. Пономаревой, с. 52-55).

Раздаются карточки с вопросами и заданиями для организации самостоятельной работы (См. приложение 2).

По окончании самостоятельной работы с текстом учебника учитель проводит беседу по основным вопросам темы. Используя динамическую модель мейоза (или таблицу “Мейоз”) учитель еще раз кратко описывает процесс мейоза, отмечает отличия мейоза от митоза. После этого учащиеся формируют вывод.

Вывод:

1. Мейоз — это особый вид деления клеток, при котором число хромосом в дочерних клетках уменьшается в два раза.

2. Во время мейоза происходит два последующих друг за другом клеточных деления — редукционное и эквационное. Каждое из этих делений состоит из следующих фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

3. Из одной диплоидной клетки в результате мейоза образуется 4 гаплоидных.

4. Благодаря мейозу поддерживается постоянство диплоидного набора хромосом в соматических клетках.

5. Благодаря кроссинговеру и независимому расхождению хромосом в ходе мейоза в гаметах оказываются хромосомы с иными наследственными свойствами в сравнении с хромосомами родительских гамет.

Задания для закрепления.

У кролика и крольчихи к каждой соматической клетке содержится по 44 хромосомы. Сколько хромосом, по вашему мнению, содержится у кроликов: а) в одной яйцеклетке; б) в одном сперматозоиде; в) в одной зиготе (оплодотворенной клетке); г) в одной соматической клетке детей (один крольчонок развивается из одной зиготы); д) в одной соматической клетке внуков.

(Ответ: а, б — по 22; в, г, д — по 44.)

4. Продолжение изучения материала.

— Процесс мейоза это лишь один из этапов в образовании гамет. Процесс образования половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток) называется — гаметогенезом.

Учитель обращает внимание учащихся на рис. 46 “Схема гаметогенеза” в учебнике А.А. Каменского.

— Гаметогенез протекает в специальных органах — половых железах. У большинства животных мужские половые клетки (сперматозоиды) образуются в семенниках, женские гаметы (яйцеклетки) — в яичниках. Развитие яйцеклеток называется овогенезом, а сперматозоидов — сперматогенезом.

Комментарии учителя. Развитие половых клеток подразделяют на несколько стадий: размножение, рост, созревание, а в процессе сперматогенеза выделяют еще и стадию формирования.

Стадия размножения.

На этой стадии первичные половые клетки половых желез активно делятся путем митоза. Эта стадия у самцов млекопитающих (и у мужчин) начинается с наступлением половой зрелости и продолжается почти всю жизнь. А вот у самок (в том числе и у женщин) первичные половые клетки делятся только в период внутриутробного развития плода, то есть общее количество яйцеклеток, которые у женщины будут созревать в течение ее репродуктивного периода, определяется уже на ранней стадии развития женского организма. На этой стадии все клетки диплоидны.

Стадия роста — период роста клеток, который характеризуется увеличением цитоплазмы клеток, накоплением необходимых веществ и редупликацией ДНК (удвоением хромосом). Будущие сперматозоиды увеличиваются незначительно, ведь они очень малы, а вот будущие яйцеклетки увеличиваются во много раз.

Третья стадия — это мейоз — период созревания.

При сперматогенезе на стадии созревания в результате мейоза образуются четыре одинаковые клетки — предшественники сперматозоидов, которые в дальнейшем на стадии формирования приобретают характерный вид зрелого сперматозоида.

Мейотические деления в овогенезе характеризуются рядом особенностей. Во-первых, профаза I завершается еще в эмбриональном периоде, а остальные события мейоза продолжаются только после полового созревания женщины. Каждый месяц в яичнике 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 (направительное) тельце, которые вступают во второе деление мейоза. На стадии метафазы II предшественница яйцеклетки овулирует, то есть выходит из яичника в брюшную полость, откуда попадает в яйцевод. Если происходит оплодотворение, второе мейотическое деление завершается — образуется зрелая яйцеклетка и второе направительное тельце. Если оплодотворение не происходит, не закончившая деление клетка погибает и выводится из организма.

Полярные (направительные) тельца служат для удаления избытка генетического материала и перераспределения питательных веществ в пользу яйцеклетки. Спустя некоторое время после деления они погибают.

Овогенез на этом заканчивается, а сперматогенез включает еще стадию формирования, во время которой формируются сперматозоиды.

— Таким образом, в результате спермато- и овогенеза образуются половые клетки — генетически равноценные и содержащие гаплоидный набор хромосом. Но они неравноценны с точки зрения вклада в обеспечение развития будущего организма. По своему строению и сперматозоиды, и яйцеклетки специализированы для выполнения определенных функций.

— Рассмотрим строение половых клеток и покажем соответствие строения выполняемым функциям.

Учащиеся заполняют таблицу, используя текст параграфа.

Строение половых клеток
Сперматозоиды	Яйцеклетки
1. Малы и подвижны 2. Имеет головку, шейку и хвостик*: • головка — ядро — гаплоидный набор хромосом; • шейка — цинтриоли и митохондрии; • хвостик — органоид движения. 3. Нет запаса питательных веществ. 4. Образуется во много раз больше, чем яйцеклеток.	1. Крупные, неподвижные. 2. Содержат большой запас питательных веществ. 3. Образуется меньше, чем сперматозоидов. 4. Крупное ядро содержит гаплоидный набор хромосом.

(Примечание. На переднем конце головки расположена акросома — часть цитоплазмы с видоизмененным аппаратом Гольджи. Она вырабатывает фермент, который способствует растворению оболочек яйцеклетки).

— Активная роль в оплодотворении принадлежит сперматозоиду, поэтому он имеет малые размеры и подвижен. Яйцеклетка не только приносит в зиготу свой набор хромосом, но и обеспечивает ранние стадии развития зародыша. Поэтому она имеет крупные размеры и, как правило, содержит большой запас питательных веществ.

— При половом размножении каждое следующее поколение возникает в результате слияния двух специализированных клеток — гамет. Гаметы возникают в специальных органах родительских особей. Сущность полового размножения заключается в

слиянии генетической информации родителей, благодаря гену генетическое разнообразие в потомстве увеличивается, а значит растет и жизнеспособность по сравнению с родительской.

— Вернемся к схеме “Сущность полового размножения” (которую выполняли в начале урока) и заполним пропущенные места.

IV. Рефлексия

Учащиеся вместе с учителем анализируют работу на уроке. Определяют круг вопросов, которые вызвали затруднение.

Задание. Запишите ведущие биологические понятия, обсужденные на уроке. Проверьте степень их усвоения.

Домашнее задание

По учебнику А.А. Каменского, §3.2, записи в тетради, термины, вопросы после §.

По учебнику И.Н. Пономаревой, § 15, записи в тетради, термины, вопросы после §.

Индивидуальное задание: сообщение “Партеногенез”.