Развернутый план-конспект урока биологии в 10-м классе по теме "Онтогенез. Эмбриогенез". Урок с использованием ИКТ

Цель: сформировать у учащихся представление об индивидуальном развитии организма.

Задачи. Обучающие – сформировать понятия онтогенез, эмбриогенез, постэмбриогенез, бластула, гаструла, нейрула, гистогенез, органогенез, морула, бластоцель; познакомить с периодами онтогенеза; охаpaктеризовать процессы, протекающие на стадиях эмбриогенеза; познакомить с законом зародышевого сходства.

Развивающие – продолжить формирование навыков работы с книгой, с дополнительной научной литературой, немыми таблицами, интеpaктивной доской; развивать умение готовить сообщения, анализировать рисунки учебника, обобщать и делать выводы, выявлять закономерности.
Воспитывающие – аккуратное оформление схем в тетради, показать отрицательное влияние алкоголя, никотина, лекарственных препаратов, применяемых без назначения врача на эмбрион.

Оборудование.   Таблицы «Индивидуальное развитие хордовых», «Взаимодействие развивающихся частей зародыша», «Зародышевые листки» (рисованная), мячик, Интеpaктивные

 Ход урока.

I. Оргмомент.

II. Актуализация знаний.

Сегодня на уроке мы продолжаем изучение темы «Размножение и развитие организмов».

Фронтальный опрос.

Вспомните:

- Что называется  размножением?

(Способность организма  воспроизводить себе подобных).

- Какие Вы знаете способы размножения?

(Бесполое и пoлoвoе).

- В чём различие между бесполым и пoлoвым размножением?

(При бесполом размножении принимает участие одна особь и дочерние организмы наследуют   идентичную генетическую информацию материнской особи, а при пoлoвoм –участие принимают два организма, которые производят гаметы и при слиянии гамет образуются особи с  генетической информацией от обоих родителей ).

- Что такое гамета?

(Пoлoвая клетка ).

- Какие Вы знаете гаметы?

(Яйцеклетка  и cпepматозоид или cпepмии).

- Где они образуются?

(В пoлoвых железах).

- Что называется оплодотворением?

(Процесс слияния гамет).

- При каких условиях происходит оплодотворение у животных?

(Одновременное созревание гамет, встреча гамет, определённая концентрация гамет).

- В чём биологическое значение оплодотворения?

(Восстановление диплоидного набора хромосом).

- Что образуется в результате  оплодотворения?

(Зигота).

- Что такое зигота?

(Это клетка с диплоидным набором хромосом, половина из которых получена от материнского организма , а половина – от отцовского).

Зигота – это одна клетка. Все живые организмы (грибы, растения, животные) начинают своё развитие с зиготы, то есть с одной клетки. О чём это свидетельствует?

(О родстве и единстве происхождения).

- Каким же образом из зиготы развивается целый организм? Из яйца курицы - цыплёнок, из икринки рыбы - малёк, из икринки лягушки – головастик, у млекопитающих – детёныш? Ведь зигота у большинства животных имеет микроскопические размеры, например, у млекопитающих 0,1 мм?

(Благодаря делению и росту клеток).

Правильно. Зигота претерпевает ряд изменений и благодаря  вначале делению клеток, затем росту и дифференцировке клеток формируется организм. Деление клеток – рост клеток – дифференцировка клеток – это основа онтогенеза. Цель урока : изучить процесс онтогенеза, периоды онтогенеза (подробно эмбриогенез), этапы онтогенеза и процессы, протекающие на этих этапах, познакомиться с явлением эмбриональной индукции и влиянием внешней среды на развитие зародыша (эмбриона). План урока на доске.

1. Онтогенез. Этапы онтогенеза.

2. Эмбриогенез. Стадии эмбриогенеза.

- дробление
- бластула
- гаструла
- нейрула
- гистогенез и органогенез

3.Влияние частей развивающегося зародыша.

4. Влияние внешней среды на развитие зародыша.

III. Изучение нового материала.

Онтогенез.

Слово учителя.

Онтогенез ( греч.ontos – сущее, genesis - происхождение) – процесс, присущий любому живому организму, независимо от сложности его организации.

- Что же такое онтогенез? Найдите определение в учебнике на стр.145.

(Онтогенез – это процесс индивидуального развития особи от момента её выделения в самостоятельный организм  и до конца жизни ).

Онтогенез одноклеточных организмов заключается в том, что возникшие после деления дочерние особи растут и в них происходит замена органелл материнского организма. В ходе онтогенеза у одноклеточных организмов (так же как и у многоклеточных) в ответ на изменения условий среды синтезируются определённые белки, меняется чувствительность к различным факторам внешней среды. В онтогенезе многоклеточных организмов выделяют два периода развития – эмбриональный (греч.embrion - зародыш ) и постэмбриональный. Эмбриональный период начинается с момента образования зиготы и до рождения или выхода из яйцевых оболочек. Он заключается в размножении клеток, их дифференцировке и формировании тканей и органов. Постэмбриональный период начинается с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек и до cмepти. Он заключается в развитии организма, взрослении, старости и cмepти. Различные периоды онтогенеза по-разному выражены у разных многоклеточных. Например, у грибов, водорослей и лишайников зародыш отсутствует. Относительная продолжительность различных периодов онтогенеза также отличается. Так, у млекопитающих наиболее продолжительным является  постэмбриональный. У многих насекомых, наоборот, постэмбриональный короче, чем эмбриональный.(Подёнки). Рассмотрим подробнее этапы эмбриогенеза на примере эмбрионального развития ланцетника. (Схема на доске и в тетрадях).

 Дробление  Бластула Гаструла Нейрула Гистогенез Органогенез

Этапы эмбриогенеза.

Работа с интеpaктивной доской - этапы эмбриогенеза.

- Дробление.

Первый этап эмбриогенеза называется дроблением, потому что образовавшиеся клетки не увеличиваются в размерах. Эти клетки называются бластомерами (греч. blastos – росток, meros – часть ) и сильно отличаются от клеток взрослого организма. Вдавление цитоплазмы, образующееся при делении клетки на две, получило название борозд дробления. Первая борозда дробления проходит в вертикальной плоскости и зигота делится на две одинаковые клетки − стадия двух бластомеров. Бластомеры не расходятся, а делятся второй бороздой дробления так же в вертикальной плоскости, образуя четыре бластомера, затем третьей бороздой дробления в горизонтальной плоскости все четыре бластомера делятся с образованием восьми бластомеров. В дальнейшем, т. е. начиная с четвертого деления, борозды дробления чередуются: вслед за горизонтальным дроблением всегда идет вертикальное и т. д., образуется многоклеточный зародыш.

- Каким способом клетки делятся?

(Митоз).

- Что предшествует митозу? 

(Интерфаза).

- Какие периоды интерфазы Вы знаете?

(Пресинтетический (G1), постсинтетический (G2), синтетический (S)).

Митотические деления следуют быстро одно за другим. Интерфазы очень короткие, в основном состоят из синтетического периода, где происходит редупликация ДНК,  постсинтетический период (G2)очень короткий, а пресинтетический (G1) отсутствует совсем. По мере увеличения числа клеток деление их становится неодновременным. Бластомеры все дальше и дальше отходят от центра зародыша, образуя полость. В конце дробления зародыш принимает форму пузырька со стенкой, образованной одним слоем клеток, тесно прилегающих друг к другу. Внутренняя полость зародыша, по началу (соприкасавшаяся) сообщавшаяся с внешней средой через щели между бластомерами, в результате их полного смыкания становится полностью изолированной.

Эта полость получила название первичной полости тела − бластоцель. Завершается дробление образованием одного многоклеточного зародыша − бластулы.

 - Бластула.

У разных организмов возникающие при дроблении бластомеры располагаются по-разному (это зависит от хаpaктера распределения питательных веществ в цитоплазме яйцеклетки). У ланцетника, лягушки, бластула представляет собой полый пузырек, оболочка которого образована одним слоем бластомеров. Внутри полость - бластоцель. У птиц, например, бластоцель пpaктически отсутствует, и бластомеры плотно прилегают друг к другу, образуя плотный шар клеток. В этом случае говорят о моруле (лат.morum – тутовая ягода).

У всех животных по размерам бластула не отличается от зиготы, то есть клетки одинаковые по размерам.
- Почему клетки маленькие по размерам?

(Не происходит роста).

Так как митотическое деление зиготы и бластомеров не сопровождается ростом образовавшихся дочерних клеток до объема материнской, после каждого деления размеры бластулы уменьшались. То есть если диаметр зиготы 0,1 мм (млекопитающие), то и диаметр бластулы 0,1 мм. Когда число клеток бластулы достигает нескольких сотен тысяч (у разных видов по-разному), начинается следующая стадия − гаструляция (греч. gaster −желудок).

- Гаструла.

Во время гаструляции продолжающие быстро размножаться клетки становятся очень подвижными и начинают быстро перемещаться относительно друг друга. Гаструляция происходит либо путём впячивания стенки бластулы внутрь (ланцетник) (демонстрация на детском мячике), либо путём перемещения клеток бластулы, либо путём иммиграции клеток в бластоцель. В результате гаструляции зародыш становится двухслойным, у него возникают чётко выраженные пласты клеток, называемые зародышевыми листками. Наружный  зародышевый листок – эктодерма (греч. ectos – снаружи, derma- кожа), внутренний – энтодерма (entos- внутри). У всех животных, кроме губок и кишечнополостных, вслед за гаструляцией или параллельно ей образуется третий зародышевый листок мезодерма (греч. mesos - средний), который образуется из клеток, лежащих на границе между эктодермой и энтодермой. В ходе гаструляции,  как и во время дробления, рост клеток не происходит и зародыш на этапе гаструлы по размерам схож с зиготой. Следующим периодом эмбриогенеза является гистогенез и органогенез.

  - Гистогенез и органогенез.

У позвоночных животных он начинается с образования зачатка нервной системы. Эта стадия носит название нейрула (новолат. neurula,  уменьшит. от греч. neuron - нерв ). У нейрулы на будущей спинной стороне зародыша обособляется часть клеток эктодермы в виде пластинки. Эктодерма спинной стороны прогибается  по средней линии , края пластинки сближаются и образуется сначала желобок , затем края желобка смыкаются и образуется нервная трубка. Она оказывается погружённой под клетки эктодермы. В последующем из нервной трубки будут формироваться органы нервной системы. Спинная часть энтодермы, располагающаяся непосредственно под нервной трубкой, обособляется  от остальной энтодермы и сворачивается в плотный тяж – хорду. Из остальной части энтодермы образуется мезодерма и эпителий кишечника. Таким образом образуется осевой комплекс клеток, называемый так потому,  что его клетки оказывают влияние на развитие других частей зародыша. Дальнейшая дифференцировка (различия) клеток приводит к образованию тканей и органов из зародышевых листков. Каким же образом, из зиготы образуются клетки, специализированные на выполнение  различных функций?  Первые этапы дифференцировки определяются цитоплазмой зиготы. Ведь вещества, при образовании яйцеклетки, располагаются в цитоплазме неравномерно. И при дроблении дочерние клетки получают более или менее различные участки цитоплазмы материнской клетки. И бластомеры, имея одинаковый набор хромосом, оказываются неравноценными по составу цитоплазмы. Эти различия и определяют начальные этапы клеточной дифференцировки (различия).

Из эктодермы формируется нервная система, покровы тела (эпидермис), кожные железы, органы чувств, эмаль зубов. Из энтодермы − эпителий средней кишки, печень, поджелудочная железа, плавательный пузырь, легкие, жабры. Из мезодермы − мышцы, соединительная ткань, кости внутреннего скелета, кровь, лимфа, пoлoвые железы, органы выделения. (Демонстрация рисованной таблицы).
Таким образом, у разных видов животных одни и те же зародышевые клетки дают начало одним тем же органам. О чем это свидетельствует? (О родстве и единстве происхождения).
Изучение вопросов, связанных с индивидуальным развитием организма, занимается наука эмбриология, основателем которой по праву считается академик  Российской академии наук Карл Бэр. Наблюдая за развитием зародыша курицы и зародыша млекопитающих, он обратил внимание на то, что эмбрионы всех групп позвоночных на ранних стадиях внешне очень похожи. Это позволило ему в 1828 году сформулировать закон зародышевого сходства: «В пределах типа эмбрионы на ранних стадиях сходны». Современными представлениями о зародышевых листках наука обязана А. О. Ковальскому, обнаружившему экто-, энто-, и мезодерму у всех групп хордовых.

Влияние частей развивающегося зародыша. Дифференцировка клеток. Эмбриональная индукция.

Каким же образом клети разных тканей у организмов оказываются разными по строению и функциям, т. е. дифференцируются? Ведь они все образуются из зиготы, путем деления и имеют одинаковый набор хромосом. Специальные свойства тканей определяются белками. Специфичность работы клеток зачатков органов возникает не сразу, а лишь на стадии гаструлы и нейрулы. Это было доказано немецким ученым Гансом Шпеманом. (Сообщение учащегося см. приложение 1).

Влияние внешней среды на развитие зародыша.

На развивающийся зародыш оказывает влияние окружающая среда. Например: зародыш моллюсков получает из внешней среды воду, кислород, неорганические вещества. Эмбриональное развитие млекопитающих находится в полной зависимости от материнского организма, т. к. от него получает все необходимое для жизни. Тем не менее, зародыш тоже подвержен влиянию внешней среды − через материнский организм. (Сообщение учащегося с использованием таблицы см. приложение 2).

IV. Закрепление.

Подведём итоги изученного на уроке.

- Что такое онтогенез?
- Какие периоды он включает?
- Эмбриогенез – это……?
- Назовите стадии эмбриогенеза?
- Кратко охаpaктеризуйте каждую из них? ( использование интеpaктивной доски.)
- Что называют зародышевым листком? Назовите их?
- Какие органы развиваются из эктодермы, энтодермы, мезодермы?

V. Домашнее задание.

По учебнику Д.К. Беляева параграф 21 , записи в тетради.

Литература

1. Общая биология: Учеб. для 10-11кл. общеобразоват. учреждений/ Д.К. Беляев, П.М. Бородин, Н.Н. Воронцов; Под ред. Д.К. Беляева, Г. М. Дымшица. – М.: Просвещение, 2001.-303с.: ил.
2. Общая биология: Учеб. для 10-11кл. с углубл. изуч. биологии в шк./ Л. В. Высоцкая, С. М. Глаголев, Г. М. Дымшиц и др.; Под ред. В. К. Шумного и др.-2-е изд. Перераб. – М.: Просвещение, 2002.-544с.: ил.
3. Программное обеспечение для интеpaктивных досок. Биология. Молекулярная и клеточная биология 10-11 классы. Разработано «Физикон».

Приложение 1.

Сообщение учащегося.

Взаимное влияние частей развивающегося зародыша.

Для развития зародыша важен не только состав цитоплазмы различных его клеток, но и хаpaктер клеточных взаимодействий.
Уже при возникновении двух первых бластомеров каждый из них «знает» о существовании другого. У лягушки, например, бластомеры после первого  дробления равноценны друг другу, и если их разделить, то из каждого бластомера разовьется нормальный головастик, который затем превратится в лягушку. Но если один из первых двух бластомеров убить, но не изолировать от другого, то из оставшегося живым бластомера начнет развиваться только половина тела зародыша.
Установлено, что некоторые части зародыша на определенной стадии развития выделяют вещества, которые заставляют окружающие их клетки развиваться в определенном направлении. Так, немецким эмбриологом Гансом Шпеманом и его последователями было выяснено, что если у зародыша на стадии гаструлы взять участок эктодермы, который должен развиваться в нервную трубку, и пересадить его в эктодерму брюшной стороны другого зародыша, находящегося примерно на той же стадии развития, то в месте трaнcплантации начинает развиваться сначала нервная трубка, затем другие компоненты осевых органов. Поэтому этот участок называют осевым комплексом. В результате в зародыше-хозяине возникает вторичный зародыш, который отличается от первичного лишь величиной.
Шпеман назвал это явление эмбриональной индукцией, во время которой трaнcплантат выступает в роли организатора, направляющего развитие окружающих клеток.
Клеточная специализация усиливается по мере роста и развития зародыша. Зигота представляет собой недифференцированную, или тотипотентную клетку − из нее возникают все типы клеток организма. Уже во время дробления  по мере увеличения числа бластомеров появляется и постепенно нарастает асинхронность деления. По мере развития зародыша многие клетки перестают делиться и специализируются на выполнении тех или иных функций. Чем сильнее специализированны клетки, тем в большей степени они зависят друг от друга. В таком организме невозможно удалить какую-либо часть без ущерба для всего организма.

Приложение 2.

Сообщение учащегося.

Влияние внешней среды на развитие зародыша.

Наиболее опасными для развития зародыша являются первые три месяца беременности. В этот период плод особенно чувствителен к вирусным инфекциям, поскольку плаценты еще нет. Она формируется к концу третьего месяца беременности. Например, такое почти безопасное для взрослых и детей заболевание, как краснуха, может привести к рождению ребенка с пороком сердца, глухотой, умственной отсталостью, если мать заболеет этой болезнью в начале беременности.
Вредное влияние на развитие эмбриона оказывает употрeбление его родителями алкоголя, наркотиков, курение табака. Алкоголь и никотин угнетают клеточное дыхание. Недостаточное снабжение кислородом приводит к тому, что в формирующихся органах образуется меньшее количество клеток, органы оказываются недоразвитыми. Особенно чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань. Употрeбление будущей матерью алкоголя, наркотиков, курение табака, злоупотрeбление лекарствами часто приводят к необратимому повреждению эмбриона и последующему рождению детей с умственной отсталостью или врожденными уpoдствами. В легких случаях наблюдается расторможенность ребенка: несобранность, неспособность к систематической работе, нерациональная двигательная активность, низкий уровень произвольного внимания, а также очень плохая память.
Эмбрион очень чувствителен к лекарственным препаратам. Поэтому беременные женщины должны их применять строго по назначению врача. Пример, в Германии, в годы войны беременным женщинам давали снотворный препарат «талидамид». Впоследствии у женщин, принимавших этот препарат, находившихся на ранних этапах беременности, дети рождались с физическими дефектами (вместо нормальных конечностей у них были конечности, похожие на ласты).
Не меньшую опасность для развития зародыша представляет загрязнение среды обитания различными химическими веществами или облучение ионизирующей радиацией.