Урок по теме "Эмбриогенез"
методическая разработка по биологии (10 класс) по теме

Тема урока: Индивидуальное развитие организмов.

Эмбриональный онтогенез.

10 профильный класс

Цель урока:  изучить закономерности индивидуального развития организмов.

Задачи:

Образовательная:  

1. дать понятие об эмбриогенезе;
2. познакомить с основными этапами эмбриогенеза;
3. изучить влияние внешних и внутренних  факторов на эмбриогенез.

Развивающая: 

1. развивать умения работать с источниками информации;
2. выделять частное из общего;
3. умение работать с микроскопом и микропрепаратами;
4. развивать понятия – размножение, оплодотворение, рост, онтогенез.

Воспитательная:

1. формирование научного мировоззрения;
2. экологическое воспитание
3. гигиеническое
4. половое

Тип урока: комбинированный.

Продолжительность урока: 1 час 20 минут.

 Методы:

1. словесные: объяснение нового материала;
2. наглядные: демонстрация  изобразительных пособий  (презентация, таблицы: «Типы яйцеклеток. Типы дробления», «Типы гаструляции»,

«Индивидуальное развитие»), видеофрагменты («Оплодотворение. Дробление», «Образование бластулы. Гаструляция», «Нейруляция. Гисто - и органогенез.)

3. практические: распознавание и определение объектов (Лабораторная  работа «Эмбриогенез»).

Оборудование:  Таблицы: «Типы яйцеклеток и типы дробления», «Типы гаструл», «Индивидуальное развитие хордовых», компьютер, проектор, презентация (см. приложение).

Ход урока:

I.Оргмомент (1-2мин.). Учитель приветствует учеников.

II.Проверка знаний по пройденному материалу.

А. Работа по дидактическим карточкам (10-12мин).

Задание № 1. Типы размножения организмов.

1.Какие типы размножения организмов вам известны? Заполните таблицу.

Ответьте на вопросы.

               Типы размножения организмов.

1.Объясните особенности каждого типа размножения.

2.Какой процесс лежит в основе каждого типа размножения?

Задание №2.

1.Какой тип размножения представлен на рисунке?

Рис.1

Рис.2

          Рис.3

 Рис.4

1. Какие способы размножения изображены на рисунке (1 – 5)?

 2.Какое значение имеет вегетативное размножение в жизни растений?

Рис.5

    Задание №3.

1.Какой процесс изображен на рисунке?

2.Какие стадии обозначены буквами А,Б,В,Г.

3.В основе какого типа размножения он лежит?

Задание №4.

Рис.6

1.Что происходит в различные периоды интерфазы митоза? Каков набор хромосом и ДНК в разные периоды интерфазы?

Задание №5

1. В мейозе трижды происходит перекомбинация генетического материала. Когда? Каков биологический смысл мейоза?

Б.Фронтальный опрос (15мин.).

1.Чем характеризуется бесполое размножение?

 (1.В размножении принимает участие только одна особь;

2. Осуществляется без участия половых клеток;

3. В основе размножения обычно лежит митоз, при этом потомки идентичны и являются точными генетическими копиями материнской особи.

4. Если присутствует мейоз, то потомки наследуют признаки одного организма, но генетически неравноценны).

2.Дайте определение понятиям, и для каких живых организмов они характерны: (слайд 2)

4. Деление надвое
5. Почкование
6. Образование спор
7. Множественное деление – шизогония
8. Паратомия  - фрагментация
9. Полиэмбриония

3.Какие суждения верны: (Слайд№3)

1. При бесполом размножении потомство наследует гены только одного организма.
2. При бесполом размножении потомство генетически идентично материнскому.
3. Для приспособления к новым условиям жизни более важно бесполое размножение.
4. Споры мхов и папоротников генетически одинаковы.
5. Если споры образуются митотически – они генетически одинаковы, если в результате мейоза – они генетически различаются.
6. Образование спор – всегда результат бесполого размножения.

4.Чем характеризуется половое размножение?

(1. В размножении принимает участие обычно две особи — мужская и женская;

2. Осуществляется обычно с помощью специализированных клеток — гамет;

3. В жизненном цикле обязательно присутствует мейоз;

4. Потомки генетически отличны друг от друга и от родительских особей).

5. Дайте определение понятиям, и для каких живых организмов они характерны: (Слайд №3).

1. Конъюгация
2. Партеногенез
3. Гиногенез
4. Андрогенез
5. Гермафродиты
6. Изогамии
7. Гетерогамии
8. Копуляция
9. Сперматозоиды
10. Спермии
11. Гаметогенез.
12. Оогенез
13. Сперматогенез
14. Оплодотворение

III. Изучение нового материала (35-40мин).

Образовавшаяся после оплодотворения зигота, испытывает определенные изменения. Сегодня на уроке мы с Вами рассмотрим все стадии эмбрионального развития на  примере развития яйца лягушки.

Видеофрагмент №1. «Оплодотворение»(1.06мин.)

Процесс оплодотворения складывается из трех последовательных фаз:

1.Сближение сперматозоида с яйцеклеткой обеспечивается совокупностью неспецифических факторов, повышающих вероятность их встречи и взаимодействия. К ним относится  вырабатываемые яйцеклетками и сперматозоидами химические вещества, способствующие сближению и взаимодействию половых клеток. Эти вещества называются – гамонами (гормоны гамет). В момент контакта сперматозоида и с оболочкой яйцеклетки происходит акросомная реакция, во время которой под воздействием протеолитических ферментов акросомы яйцевые оболочки растворяются. Далее плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются и  цитоплазмы обеих гамет объединяются. Затем в цитоплазму яйца переходит ядро и центриоль сперматозоида, а мембрана сперматозоида встраивается в мембрану яйцеклетки.

2.В результате контакта сперматозоида и яйцеклетки происходит ее активация, которая заключается в сложных структурных и физико – химических изменениях.  Происходит кортикальная реакция и образуется оболочка оплодотворения.

3.Слияние гамет или сингамия. Яйцеклетка в момент встречи со сперматозоидом обычно находится на одной из стадий мейоза. У большинства позвоночных этот блок осуществляется на стадии метафазы II. Ядро яйцеклетки , закончившее мейоз, превращается в женский пронуклеус. Оба пронуклеуса сливаются, образуется зигота и начинается первый  этап эмбриогенеза – дробление.

Дробление (Слайд № 5).

Просмотр видеофрагмента №2(49сек.)

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 меридиальной плоскости и зигота делится на две одинаковые клетки − стадия двух бластомеров. Бластомеры не расходятся, а делятся второй бороздой дробления так же в меридиальной плоскости, образуя четыре бластомера, затем третьей бороздой дробления в экваториальной 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. (Слайд № 7).

Вопрос классу: Какой процесс лежит в основе дробления? (Митоз).

Вопрос классу: Что предшествует митозу?(Интерфаза).

В процессе дробления в интерфазе постсинтентический период отсутствует.

Вопрос классу: Какой основной процесс происходит в постсинтетичесий период интерфазы? (Рост клеток).

Следовательно, если нет постсинтетического периода, нет и роста клеток, поэтому образовавшаяся в процессе дробления бластула имеет такие же размеры, как и зигота. 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.  Тип бластулы зависит от типа яйцеклеток.

Выполнение лабораторной работы. Лабораторная работа выполняется в альбомах.

Лабораторная работа № 11. (Слайды № 10 – 23)

Тема. Эмбриогенез. Часть 2.

Цель. Изучить общие закономерности развития зародыша на примере хордовых (амфибии).

Оборудование. Микроскоп, готовые микропрепараты бластулы, гаструлы, нейрулы.

Работа № 1. Дробление (Слайд № 11 – 13)

Алгоритм работы

1.Рассмотрите готовый микропрепарат «Дробление яйца ланцетника».

  2.Зарисуйте микропрепарат.

  3.Рассмотрите рисунок 7 «Дробление полное равномерное».

  4.Зарисуйте дробление яйца лягушки.

 Рис.7  Дробление яйца лягушки.  1 – анимальный полюс, 2 – вегетативный полюс, 3 – борозда дробления 

Работа № 2. Бластула (Слайд № 14,15).

Алгоритм работы

1.Рассмотрите микропрепарат гаструлы лягушки.

 2.По рисунку 8  научитесь различать основные части бластулы. Найдите    бластодерму – стенку бластулы, крышку, дно, бластоцель.

  3.Зарисуйте бластулу. На рисунке должны быть обозначены: а) бластодерма; б) бластоцель.

Рис. 8. Бластула лягушки: 1 – бластоцель; 2 – бластомер; 3 – анальный полюс; 4 – вегетативный полюс; 5 – крышка бластулы; 6 – дно бластулы; 7 – бластодерма; 8 – краевая зона. 

Просмотр фрагмента №2 видеофильма «Образование гаструлы»(49сек.)

Гаструла (Слайд № 17 – 20).

Во время гаструляции, продолжающие быстро размножаться клетки становятся очень подвижными и начинают быстро перемещаться относительно друг друга. Типы гаструляции зависят от типа яйцеклеток. У многих живых организмов гаструляция может осуществляться одновременно несколькими способами. 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.

Работа № 3. Гаструляция, образование осевых органов

         Алгоритм работы

1.Рассмотрите микропрепарат гаструлы лягушки.

2.Рассмотрите рисунок 9 «Гаструла лягушки».

3.Зарисуйте строение гаструлы.

4.На рисунке должны быть обозначены: а) эктодерма; б) энтодерма; в) бластопор; г) гастроцель.

Рис. 9  Гаструла лягушки: 1 – эктодерма; 2 – зачаток хорды; 3 – серповидная борозда; 4 – бластоцель; 5 – энтодерма; 6 – желточная пробка.

Гистогенез и органогенез  (Слайд № 21 - 23).

Просмотр видеофрагмента № 3(1.21мин).

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.

Работа № 4. Строение нейрулы

Алгоритм работы

1.Рассмотрите готовый микропрепарат «Нейрула лягушки».

2.Рассмотрите рисунок 10 «Нейрула лягушки».

3.Зарисуйте строение нейрулы.

4.На рисунке должны быть обозначены: а) эктодерма; б) эндодерма; в) нервная трубка; г) хорда; д) сомиты.

Рис. 10. Нейрула лягушки: 1 – нервный желобок; 2 – материал будущей хорды; 3 – эктодерма.

Заполнить таблицу. (Слайд№ 24,25)

После просмотра фрагмента №3 видеофильма заполнить таблицу.

IY.Закрепление (10- 12мин). (Слайд №26)

Тест Вариант I

1. Какие зародышевые листки формируются в процессе гаструляции: а, б, в?

2. Назовите типы гаструляции: а, б, в, г.

3. Какие осевые органы формируются у позвоночных животных: а, б, в?

4. Назовите источник образования нервной трубки: а.

5. Назовите тканевые зачатки, являющиеся производными сомитов: а, б, в, г.

6.  типы дробления: а, б.

7. Назовите части зародыша, обладающие свойством индукции: а.

8. Из каких частей состоит бластула: а, б?

Вариант II

1. Назовите типы дробления: а, б.

2. Назовите основные отличия зиготы от материнской и отцовской клеток: а, б, в, г.

3. Назовите типы гаструляции у ланцетника: а.

4. Как называется стадия зародыша, образующаяся в результате дробления: а?

5. Назовите источник образований скелетной мускулатуры: а.

6. Как называется полость тела хордовых: а?

7. Назовите типы бластул: а, б, в, г, д, е, ж.

8. На какой стадии развития зародыша происходит дифференцировка клеток: а?

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).

Приложение 1.(Сообщение учащегося с использованием таблицы «Индивидуальное развитие организма».3-4мин)

Ганс Шпеман и Гильда Мангольд в 1924 г. опубликовали результаты наиболее эффектных опытов по трансплантации. Они показали, что в процессе эмбриогенеза наблюдается эмбриональная индукция, т.е. некоторые  участки гаструлы определяют закладку всех остальных систем органов. В этих опытах Шпеман и Мангольд использовали зародышей двух по-разному пигментированных видов тритона: сильно пигментированного обыкновенного тритона и непигментированного (светлого) гребенчатого тритона. Участок гаструлы одного тритона пересаживали на эмбрион второго, находившегося на более поздней стадии развития. Эти методически трудные опыты были недавно повторены с использованием ядер-маркеров: результаты опытов Шпемана и Мангольд подтвердились. Процесс, посредством которого одна область зародыша, взаимодействуя с другой, возбуждает эту область развиваться в направлении ином, чем она развивалась бы без этого воздействия, называют индукцией. Поскольку в эмбриогенезе происходят самые разнообразные многочисленные индукционные взаимодействия, это ключевое взаимодействие, в котором дорсальная мезодерма индуцирует эктодерму к дифференцировке в нейральные структуры, получило название первичной эмбриональной индукции. Область спинной губы бластопора Шпеман назвал организатором. Теперь известно, что взаимодействия между хордомезодермой и эктодермой недостаточно, чтобы «организовать» целого зародыша. Точнее, это взаимодействие инициирует серию индукционных процессов.

Приложение 2. (Сообщение учащегося-3-4мин)

Влияние внешних факторов на развитие зародыша. (Слайд № 27-30).

На развивающийся зародыш оказывает влияние окружающая среда. Например: зародыш моллюсков получает из внешней среды воду, кислород, неорганические вещества, в зависимости от температуры окружающей среды, находится определение пола у крокодилов. 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.

Тератология – наука, изучающая причины возникновения, развития и профилактику врожденных пороков развития.

Физические факторы.

а) радиационное воздействие. Специфического комплекса пороков ионизирующее излучение не дает,  однако,  наиболее часто в таких случаях наблюдаются пороки нервной системы  и черепа.

б) механическое воздействие. Возможно неправильное  формирование органов плода (встречаются врожденные ампутации пальцев или стоп, сращивание отдельных органов и т.д.). В отдельных случаях может наблюдаться смерть плода.

Химические факторы. 

Тератогенное действие лекарственных веществ. Из группы транквилизаторов тератогенная активность на эмбрионы человека доказана лишь для талидомида и диазепама.  Талидомид – малотоксичный для взрослого организма препарат,  введенный в организм беременной женщины, приводит к нарушениям в строении верхних и нижних конечностей плода, к аномалиям наружного уха и глаз. Нарушения при этом внутренних органов редки, чаще других  наблюдаются пороки желудочно–кишечного тракта, сердца  и почек. Диазепам значительно увеличивает частоту рождения детей с расщелиной губы  и неба. Химические вещества, применяемые  в быту  и промышленности. Наибольший интерес  исследователей привлекал алкоголь. Еще  в 1959 г.  Л.А. Богданович писал о том, что у женщин, которые хронически употребляют спиртные напитки, дети в 34,5 % случаев рождаются недоношенными, в 19 % - физически ослабленными и 3% случаев наблюдаются ЗП развития. В таких случаях  дети рождаются  с дефицитом роста, массы тела, общей задержкой физического и психического развития. Наблюдалась частая поражаемость центральной  нервной системы. Нередки пороки сердца  и почек.   Причинно-следственная связь курения с врожденными пороками не установлена, однако известно, что масса тела новорожденных у курящих матерей ниже, чем у некурящих, чаще разрывы плодных оболочек и преждевременная отслойка плаценты. Это все объясняют прямым воздействием никотина на кровеносные сосуды  матери и изменением состава крови матери. 

Выводы: Итак, сегодня мы с Вами познакомились с особенностями  стадий эмбриогенеза, строением бластулы, гаструлы, нейрулы. Отметили влияние внешних факторов на эмбриогенез

Литература.

1. Общая биология. Учебник для 10–11 классов / под ред. А.О. Рувинского. М.: Просвещение, 1996.

2. Руководство к лабораторным занятиям по биологии / под ред. Ю.К. Богоявленского. М.: Медицина, 1998.

3. Гистология. Учебник для студентов медицинских институтов / под ред. В.Г. Елисеева, Ю.И. Афанасьева, Н.А. Юриной. М.: Медицина, 1983.

         4.Р.А. Петросова, Н.Н. Пилипенко, А.В. Теремов. Дидактический материал по общей биологии. М.: «РАУБ – Цидатель», Минск ООО «Белфарпост», 1997.

         5.  Интернт – ресурсы.

Сведения об авторе:

Бондаренко Елена Юрьевна, МОУ СОШ №25 Ленинский район, учитель биологии высшей категории,  г.о. Самара