Размножение и индивидуальное развитие организмов — тренажёр для 9 класса

Определение

Размножение — это способность организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающая непрерывность жизни и смену поколений. Индивидуальное развитие, или онтогенез, — совокупность преобразований организма от зарождения до смерти.

Размножение существует в двух формах. При бесполом размножении потомок развивается из одной клетки или группы клеток одного родителя и наследует его генотип без изменений. При половом размножении новый организм возникает из зиготы — клетки, образованной слиянием двух гамет, поэтому потомок сочетает признаки двух родителей.

В основе обеих форм лежит деление клетки. Митоз обслуживает рост, восстановление тканей и бесполое размножение; мейоз обеспечивает образование гамет и генетическое разнообразие. Тема связывает цитологию (строение хромосом) с генетикой (законы наследования): без понимания расхождения хромосом невозможно объяснить расщепление признаков у потомства.

Ключевые правила

Размножение и развитие подчиняются нескольким строгим закономерностям, которые проверяются в каждой задаче.

1. Бесполое размножение даёт генетические копии родителя. Клубень картофеля, ус земляники, почка гидры, спора мха — потомство идентично материнскому организму (исключение — мутации).
2. Половое размножение даёт новую комбинацию генов. У аскариды, шиповника, человека признаки потомка не повторяют признаки ни отца, ни матери полностью.
3. Митоз сохраняет число хромосом. Из одной клетки с набором 2n образуются две клетки с набором 2n. У человека 46 → 46 и 46.
4. Мейоз уменьшает число хромосом вдвое. Из одной клетки 2n образуются четыре клетки n: 46 → 23 в каждом сперматозоиде.
5. Оплодотворение восстанавливает диплоидность. n + n = 2n: 23 + 23 = 46, поэтому число хромосом вида постоянно из поколения в поколение.
6. Онтогенез делится на два периода — эмбриональный (от зиготы до рождения или выхода из яйца) и постэмбриональный (до конца жизни).

Разбор примеров

Пример 1. Клубень картофеля дал новое растение. Клетки клубня делятся митозом, глазок прорастает в побег. Гамет нет, слияния ядер нет, набор хромосом остаётся 2n = 48. Вывод: перед нами вегетативное бесполое размножение, потомство — клон.

Пример 2. Клетка человека с 46 хромосомами вступила в митоз. В интерфазе ДНК удвоилась: каждая хромосома стала двухроматидной. В профазе хромосомы спирализовались, ядерная оболочка распалась, сформировалось веретено деления. В метафазе 46 хромосом выстроились по экватору. В анафазе хроматиды разошлись к полюсам — по 46 у каждого полюса. В телофазе образовались два ядра. Вывод: 2 клетки по 46 хромосом, наследственная информация идентична исходной.

Пример 3. Сперматоцит с 46 хромосомами вступил в мейоз. В профазе мейоза I гомологичные хромосомы конъюгируют и обмениваются участками — происходит кроссинговер. В анафазе I к полюсам расходятся целые двухроматидные хромосомы: получаются 2 клетки по 23. Мейоз II идёт как митоз: расходятся хроматиды. Вывод: 4 клетки по 23 однохроматидные хромосомы, все генетически различны.

Пример 4. Развитие лягушки. Из зиготы формируется бластула, затем гаструла, затем нейрула с зачатками органов — эмбриональный период. После вылупления живёт головастик с жабрами и хвостом, который превращается в лягушку. Вывод: постэмбриональное развитие непрямое, с метаморфозом.

Пример 5. Развитие кузнечика и человека. Из яйца кузнечика выходит личинка, похожая на взрослое насекомое, — развитие прямое с неполным превращением. Ребёнок рождается с теми же органами, что у взрослого. Вывод: прямое развитие — новорождённый сходен со взрослой особью, различия количественные.

Таблица

Типичные ошибки

Отождествление вегетативного размножения с половым. Ошибка возникает из-за того, что размножение усами или черенками свойственно цветковым растениям, у которых есть цветки. Неправильно: «земляника размножается усами — это половое размножение». Правильно: усы дают клон, гаметы не участвуют, размножение бесполое.

Утверждение, что мейоз даёт две клетки. Причина — перенос схемы митоза на мейоз. Неправильно: «мейоз: 46 → две клетки по 23». Правильно: мейоз I даёт две клетки по 23 двухроматидные хромосомы, мейоз II — четыре клетки по 23 однохроматидные.

Путаница анафазы I и анафазы II. В анафазе I расходятся гомологичные хромосомы целиком, в анафазе II — сестринские хроматиды. Неправильно: «в анафазе I расходятся хроматиды». Правильно: хроматиды разъединяются только во втором делении.

Подсчёт хромосом по числу молекул ДНК. После удвоения хромосома состоит из двух хроматид, но остаётся одной хромосомой. Неправильно: «после интерфазы в клетке 92 хромосомы». Правильно: 46 хромосом и 92 молекулы ДНК (46 хромосом, 92 хроматиды).

Отнесение метаморфоза к эмбриональному периоду. Превращение головастика в лягушку идёт после выхода из яйца. Правильно: метаморфоз — событие постэмбрионального периода.

Пошаговый алгоритм

1. Прочитайте условие и определите объект: клетка тела или половая клетка, организм или стадия развития.
2. Установите исходный набор: запишите 2n и число молекул ДНК (после интерфазы ДНК удвоена — 4c).
3. Определите тип деления: рост и регенерация → митоз; образование гамет и спор → мейоз.
4. Для митоза распишите фазы по порядку: профаза → метафаза → анафаза → телофаза, указав поведение хромосом в каждой.
5. Для мейоза разделите ответ на два блока: мейоз I (конъюгация, кроссинговер, расхождение гомологов) и мейоз II (расхождение хроматид).
6. Подсчитайте результат: митоз — 2 клетки по 2n; мейоз — 4 клетки по n.
7. Для задач по онтогенезу назовите период (эмбриональный или постэмбриональный) и стадию (бластула, гаструла, нейрула, личинка, взрослая особь).
8. Проверьте ответ: сумма хромосом дочерних клеток и логика набора должны совпадать (2n → 2n + 2n при митозе; 2n → n + n + n + n при мейозе), а оплодотворение обязано возвращать видовое число хромосом.

Как запомнить

• Порядок фаз митоза — «ПроМетАнаТело»: Профаза, Метафаза, Анафаза, Телофаза.
• Метафаза — «Место сбора»: хромосомы на экваторе. Анафаза — «А, разбежались!»: движение к полюсам.
• Формула мейоза: 1 клетка (2n) → 4 клетки (n), «два деления — четыре гаметы, половина хромосом».
• Мейоз I — деление редукционное (уменьшающее), мейоз II — эквационное (уравнивающее, как митоз).
• Онтогенез: «зигота → бластула → гаструла → нейрула» — «зебра быстро гуляет ночью».
• Бесполое = «без пары, без гамет, копия»; половое = «пара гамет, новая комбинация».