Урок по теме: «Онтогенез - индивидуальное развитие организма»

Тема урока: « Онтогенез - индивидуальное развитие организма »

Цель: сформировать у учащихся представление об индивидуальном развитии организма.

Задачи: обучающие – сформировать понятия онтогенез, эмбриогенез, постэмбриогенез, бластула, гаструла, нейрула, органогенез; познакомить с периодами онтогенеза: эмбриональным и постэмбриональным; показать два типа постэмбрионального периода; охарактеризовать процессы, протекающие на стадиях эмбриогенеза; познакомить с законом зародышевого сходства, явлением эмбриональной индукции; повреждающими факторами; развивающие – продолжить формирование навыков работы с книгой, с дополнительной научной литературой; развивать умение анализировать иллюстративный материал, обобщать и делать выводы, выявлять закономерности; воспитывающие – аккуратное оформление схем и рисунков в тетради; показать отрицательное влияние алкоголя, никотина, лекарственных препаратов, применяемых без назначения врача на эмбрион.

Оборудование: компьютер для слайдовой презентации, таблицы «Индивидуальное развитие хордовых», «Взаимодействие развивающихся частей зародыша».

План урока:

Изучение нового материала

I. Введение. Аристотель писал, что наука начинается с того момента, когда вы испытываете чувство изумления. На протяжении всей истории своего существования человек не переставал изумляться, наблюдая события, которые происходят в процессе развития животных. Несложная процедура – вскрытие куриных яиц день за днем на протяжении 3х-недельного периода насиживания - позволяет увидеть, как тонкий валик клеток постепенно превращается в сложный организм птицы. Более углубленное понимание этого процесса не рассеивает ощущение чуда, а лишь усиливает его.

Многоклеточные организмы не возникают полностью сформированными. Напротив, они формируются в результате относительно медленного процесса прогрессивных изменений, который мы называем развитием. Почти во всех случаях развитие многоклеточного организма начинается с одной клетки - оплодотворенного яйца, или зиготы, которая митотически делится и дает начало всем клеткам организма. Наука, изучающая развитие животных, называется эмбриологией, так как развивающийся организм на стадиях от оплодотворенного яйца до рождения носит название эмбриона. Однако, развитие не останавливается в момент рождения, не останавливается оно и по достижении взрослого состояния. У большинства организмов развитие не прекращается на протяжении всей их жизни.

Основные стадии развития животных иллюстрирует рисунок рис.1 Индивидуальное развитие животного на примере лягушки ( слайд № 1 )

Таким образом, как видно из рисунка, развитие выполняет две основные функции:

1) создает разнообразие клеток и определяет последовательность событий в пределах каждого поколения (образование тканей, органов, рост организма);

2) обеспечивает непрерывность жизни при переходе от одного поколения к другому (размножение) - функции записываются в тетрадь.

II. Этапы онтогенеза ( слайд № 3 ) – записываются в тетрадь.

1. Эмбриогенез ( определение понятия – слайд № 4 )

Эмбриональное развитие начинается с образования зиготы ( слайды №№ 7,8 ) и длится до рождения или выхода из яйцевых оболочек.

Его продолжительность у разных организмов неодинакова ( слайд № 5 ):

слон - 21 месяц беременности

носорог - 18 месяцев

шимпанзе - 8 месяцев

собака - 2 месяца

кролик - 2,5 недели

пингвины - 2 месяца насиживания

гуси - 38-40 дней

воробей - 11-14 дней

Что же происходит в период эмбрионального развития?

Проблемный вопрос: Как из микроскопической клетки (зиготы) развивается новый организм, имеющий сложное строение и, весьма часто, большие размеры?

Заполнение таблицы « Характеристика стадий эмбриогенеза »

стадия

сущность стадии

рисунок

Слайд № 6

« Мой дорогой друг, жизнь несравненно причудливее, чем все, что способно создать воображение человека. Нам и в голову не пришли бы многие вещи, которые в действительности представляют собой нечто совершенно банальное ».

(Артур Конан Дойль,1891)

« История развития человека в течение девяти месяцев, предшествующих его рождению, вероятно, гораздо интереснее и содержит события более грандиозные, чем все последующие семьдесят лет его жизни ».

(Cэмюэль Колридж,1834)

1) дробление

( слайды №№ 9-12 )

ряд быстро протекающих последовательных митотических делений зиготы, в результате которых образуются более мелкие клетки-бластомеры; формирование из них бластулы; последующий рост бластомеров

Вопрос классу: Как вы думаете, до какого момента будет протекать дробление?

( Для соматических клеток организмов характерно строго определенное соотношение ядра и цитоплазмы. Дробление идет до того момента, пока не восстановится характерное для соматических клеток данного вида организмов соотношение ядра и цитоплазмы ).

Слайд № 13

« Не рождение, супружество или смерть, а гаструляция на самом деле является наиважнейшим событием в вашей жизни »

(Льюис Волперт,1893)

2) гаструляция

( слайды №№ 14,15 )

перемещение бластомеров и изменение их положения относительно друг друга, в результате этого – образование 3х клеточных слоев ( зародышевых листков ):

1) наружного листка – эктодермы;

2) внутреннего листка – энтодермы;

3) среднего листка - мезодермы

3) органогенез

( слайды №№ 16-21 )

образование органов в результате перемещения и взаимодействия клеток зародышевых листков:

1) эктодерма - покровы и нервная система, органы чувств;

2) энтодерма - органы пищеварения и дыхания;

3) мезодерма - сердце, почки, половые железы и соединительная ткань ( кости, мышцы, сухожилия, клетки крови )

самостоятельная работа с текстом учебника

Обобщение « Стадии эмбриогенеза » – слайд № 22

2. Основные черты развития позвоночных ( слайды №№ 23-26 )

Проблемный вопрос: Каким образом индивидуальное развитие какого-либо организма отражает эволюционные преобразования в его строении?

В 1828 г. Карл Бэр, выдающийся эмбриолог того времени, писал: « Я зафиксировал в спирте двух маленьких зародышей, забыв пометить их. А теперь не могу определить, к какому роду животных они относятся. Они могут быть ящерицами, мелкими птицами или даже млекопитающими! » Рис. 7 помогает понять нам его затруднение. Этот рисунок иллюстрирует сформулированный Бэром закон зародышевого сходства: « На ранних стадиях развития зародыши всех позвоночных сходны между собой, и более развитые формы проходят этапы развития более примитивных форм »¹.

¹ Эта работа фон Бэра была предана забвению после того, как Эрнст Геккель осуществил синтез германского романтизма и дарвинизма, утверждая, что «Онтогенез (индивидуальное развитие) повторяет филогенез (эволюционную историю вида)». В связи с этим различные стадии развития человеческого зародыша рассматривались как соответствующие взрослым стадиям организмов, стоящих на более низкой ступени эволюционной лестницы. Такая точка зрения была научно дискредитирована даже раньше, чем была предложена, однако Геккель обладал редким умением показать товар лицом, a его теория с легкостью «объясняла» человеческий прогресс. Поэтому она распространилась в биологии и общественных науках со сверхъестественной скоростью прежде, чем было показано, что в ее основе лежат ложные предпосылки

3. Взаимодействие частей зародыша (рассказ) – слайды №№ 27-29

Введение понятия «эмбриональная индукция» - явления, при котором в процессе эмбриогенеза один зачаток влияет на другой, определяя путь его развития, и, кроме того, сам подвергается влиянию со стороны первого зачатка.

Рассказ: Классическими считают опыты немецкого ученого Г. Шпемана и его сотрудников (1924) на зародышах амфибий. Для того чтобы иметь возможность проследить за судьбой клеток определенного участка зародыша, Шпеман использовал два вида тритонов: тритона гребенчатого, яйца которого лишены пигмента и потому имеют белый цвет, и тритона полосатого, яйца которого благодаря пигменту имеют желто-серый цвет.

Один из опытов заключается в следующем: кусочек зародыша из области дорсальной губы бластопора на стадии гаструлы тритона гребенчатого пересаживают на боковую или вентральную сторону гаструлы тритона полосатого (рис. 8 и 8.1). В месте пересадки происходит развитие нервной трубки, хорды и других органов. Развитие может достичь довольно продвинутых стадий с образованием дополнительного зародыша на боковой или вентральной стороне зародыша реципиента. Дополнительный зародыш содержит в основном клетки зародыша реципиента, но светлые клетки зародыша-донора тоже обнаруживаются в составе различных органов.

Из этого и подобных опытов следует несколько выводов. Во-первых, участок, взятый из спинной губы бластопора, способен направлять или даже переключать развитие того материала, который находится вокруг него, на определенный путь развития. Он как бы организует, или индуцирует, развитие зародыша, как в обычном, так и в нетипичном месте. Во-вторых, достаточно точное строение новообразованных органов в месте пересадки указывает на эмбриональную регуляцию. Это означает, что фактор целостности организма приводит к достижению хорошего конечного результата из нетипичных клеток в нетипичном месте, как бы управляя процессом, регулируя его в целях достижения этого результата.

В 30-е гг. исследователи пытались установить природу индуцирующего действия. Вскоре выяснилось, что разнообразные убитые ткани, вытяжки из самых различных тканей беспозвоночных и позвоночных животных, а также растений, несколько классов химических соединений (белки, нуклеопротеины, стероиды и даже неорганические вещества) могут вызывать индукцию. Таким образом, была установлена химическая природа организаторов.

4. Влияние внешних условий на эмбриогенез

Рассказ: В ходе онтогенеза, особенно эмбриогенеза, отмечаются периоды высокой чувствительности клеток развивающегося зародыша к условиям среды. Впервые на это обратил внимание австралийский врач Норман Грегг (1944). Советский эмбриолог П.Г.Светлов (1960) сформулировал теорию критических периодов развития и проверил ее экспериментально. Сущность этой теории заключается в утверждении общего положения о том, что «в начале каждого этапа развития зародыша эмбрион наиболее восприимчив к воздействиям различных факторов (лекарственные средства, рентгеновское облучение и др.) Такими периодами в эмбриогенезе являются - оплодотворение, начало гаструляции, образование зародышевых листков и закладка органов, формирование плаценты ( у млекопитающих), формирование систем органов и рождение.

Повреждающими факторами в критические периоды могут быть

( слайды №№ 30-32):

1) химические вещества ( в том числе многие лекарственные средства особенно опасны для зародыша в первые месяцы развития, так как они не выводятся из него, а накапливаются в повышенных концентрациях в его тканях и органах);

2) ионизирующее облучение;

3) голодание ( вызывает пороки развития и даже внутриутробную гибель);

4) вирусы;

5) наркотики, никотин ( нарушают развитие головного мозга ) - записывается в тетрадях.

5. Постэмбриональное развитие ( определение понятия – слайд № 33 )

Вопрос классу ( актуализация знаний о прямом и непрямом развитии животных ) : из курса зоологии вспомните особенности развития насекомых и позвоночных животных ( на примерах саранчи, бабочек, лягушек, птиц и млекопитающих ).

Виды постэмбрионального развития: ( слайд № 34 ) – записываются в тетрадь

1) прямое: родившийся организм отличается от взрослого лишь размерами; дальнейшее развитие сводится к росту и половому созреванию ( большинство позвоночных животных: рыбы, рептилии, птицы, млекопитающие );

2) непрямое ( с метаморфозом ): жизненный цикл состоит из следующих стадий: яйцо – личинка – (куколка) – взрослый организм; личинка отличается от взрослой формы внешним и внутренним строением, питанием, средой обитания, образом жизни ( многие беспозвоночные животные: морские ежи, морские звезды, многие отряды насекомых, из позвоночных – земноводные ).

Продолжительность постэмбриогенеза у разных видов организмов неодинакова

( слайд № 35 ). Эта продолжительность зависит от многих факторов. Их можно классифицировать следующим образом ( слайд № 36 ):

1) внешние факторы: несчастный случай, хищничество, болезнь, внешний

стресс – фактор ( напр., загрязнитель );

2) внутренние факторы: запрограммированная смерть, постепенное старение.

Среди же причин старения и смерти принято выделять следующие ( слайд № 37 ):

1) накопление ошибок в ДНК и повышение доли аномальных белков;

2) снижение количества РНК, необходимой для синтеза белка;

3) накопление в клетках продуктов обмена веществ.

III. Закрепление пройденного

Самостоятельная работа по записям, сделанным на уроке:

1. Что из перечисленного относится к эмбриогенезу: