"Онтогенез - индивидуальное развитие организма. Эмбриональный период" (урок биологии в 10 классе)
план-конспект урока по биологии (10 класс) на тему

Министерство образования, культуры  и науки Республики Калмыкия

МОБУ «Троицкая средняя общеобразовательная  школа им. Г.К.Жукова»

Конкурс «Мой лучший урок»

Направление: Естественно - научное

«Онтогенез – индивидуальное развитие организма. Эмбриональный период»

                      ( урок биологии в 10 «А» классе)

 Разработчик: Арсенова Юлия Бембеевна

Должность: учитель биологии

Адрес ОУ: 359180, Республика Калмыкия,

 Целинный район, с. Троицкое,

ул. Чавычалова 11А

Телефон ОУ: 8(847-42)9-12-56

Адрес автора: 359180, Республика Калмыкия,

Целинный район, с. Троицкое,

ул. П. Акугинова д.14 кв.7

Телефон автора: 8(847-42)9-47-12

с.Троицкое, 2013

План урока:  I. Оргмомент.

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

Фронтальный опрос. Вспомните:  Что называется  размножением?

Овеет: Способность организма  воспроизводить себе подобных.

Какие Вы знаете способы размножения? Ответ ученика: Бесполое и половое.

 В чём различие между бесполым и половым размножением?

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

Что такое гамета? Ответ: Половая клетка.   Какие Вы знаете гаметы? Ответ: Яйцеклетка  и сперматозоид или спермии.

Где они образуются? Ответ: В половых железах.

Что называется оплодотворением? Ответ: Процесс слияния гамет.

 В чём биологическое значение оплодотворения? Ответ: Восстановление диплоидного набора хромосом.

Что образуется в результате  оплодотворения? Ответ: Зигота

Что такое зигота? Ответ: Это клетка с диплоидным набором хромосом, половина из которых получена от материнского организма , а половина – от отцовского

Учитель. Зигота – это одна клетка. Все живые организмы (грибы, растения, животные) начинают своё развитие с зиготы, то есть с одной клетки. О чём это свидетельствует? Ответ: О родстве и единстве происхождения.   Каким же образом из зиготы развивается целый организм? (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.

Вопросы к классу:

*Что такое онтогенез? *Чем отличается онтогенез у одноклеточных от онтогенеза многоклеточных?  * Какие типы онтогенеза различают у животных? Перечислить  особенности.

* Чем заканчивается эмбриональный период эмбриогенеза у крокодила? * Каковы функции плаценты?

Ребята, давайте вспомним типы онтогенеза. Обратите внимание на ИД (интерактивная доска), где схема «Типы онтогенеза». Вам необходимо заполнить недостающие названия.

Работа на ИД. Учащийся записывает на схеме три типа онтогенеза: личиночный, яйцекладный и внутриутробный и дают краткую характеристику, другие учащиеся работают с таблицей «Типы онтогенеза» (Приложение1.)

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).

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

Развивающие – продолжить формирование навыков работы с книгой, с дополнительной научной литературой, немыми таблицами, интерактивной 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: мультимедийная презентация, интерактивная доска, таблица «Онтогенез у животных», карточки с заданиями и тестами, портреты ученых – К.М.Бэра, И.И.Мечникова, А.О.Ковалевского, А.Н.Северцова, Э.Геккеля и Ф.Мюллера.

III. Изучение нового материала.   1. Краткая историческая справка. Изучением вопросов, связанных с индивидуальным развитием организмов, занимается эмбриология (от греческого embryon – зародыш). Основателем современной эмбриологии по праву считается академик Российской академии К.М.Бэр. В 1828 г. он опубликовал сочинение «История развития животных», в котором на основе фундаментальных наблюдений над развитием куриного зародыша и зародышами млекопитающих положил начало учению о зародышевых листках и сформулировал закон зародышевого сходства. К.М.Бэр доказал, что человек развивается по единому плану со всеми позвоночными животными. Современным представлениям о зародышевых листках,  наука обязана А.О.Ковалевскому, который обнаружил эктодерму, энтодерму и мезодерму у всех групп хордовых. Мысли Ч.Дарвина, работы К.Бэра, А.О.Ковалевского, И.И. Мечникова и др. ученых эмбриологов подготовили почву для создания немецкими учеными Ф.Мюллером и  Э. Геккелем биогенетического закона, согласно которому онтогенез, т.е. индивидуальное развитие вида, есть краткое повторение филогенеза – исторического развития вида которому он относится. Большой вклад в развитие биогенетического закона внес российский ученый -академик А.Н.Северцов. Им было установлено, что в индивидуальном развитии животных повторяются признаки не взрослых предков, а их зародышей.    

Периоды онтогенеза: 1.Эмбриональный (от образования зиготы до рождения или же выхода из яйцевых оболочек) 2.Постэмбриональный (от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти)                    Эмбриональный  период  развития у животных:

1-й этап – Дробление, через несколько часов с момента образования зиготы, образовавшейся в результате оплодотворения, начинается сразу же в яйцеводе. Первое деление происходит в вертикальной плоскости, и образуются две одинаковые клетки – бластомеры. Они не расходятся, а делятся еще раз, в результате чего образуются уже 4 бластомера. Далее они делятся, но уже в горизонтальной плоскости. Деление бластомеров быстро следуют одно за другим, и они не успевают расти. Поэтому на начальных стадиях дробления комочек бластомеров, который называется морула, не превосходит по своим размерам зиготу.  При 32 бластомерах образуется полый шарик со стенками в один ряд клеток – бластула.  Полость внутри бластулы бластоцель. Вопрос учителя:   Каким способом клетки делятся?  Ответ (Митоз).

    Митотическое деление зиготы и бластомеров не сопровождается ростом образовавшихся дочерних клеток до объема материнской, и размеры бластомеров в результате последовательных делений прогрессивно уменьшаются.   У всех животных по размерам бластула не отличается от зиготы, то есть клетки одинаковые по размерам.
Учитель: Почему клетки маленькие по размерам?   Ответы: (Не происходит роста).

     Для дробления характерны и другие черты, свойственные всем видам животных. Например, все клетки в бластуле имеют диплоидный набор хромосом, одинаковы по строению и отличаются друг от друга главным образом по количеству содержащегося в них белка. Это не

специализированные клетки. Другой особенностью дробления является чрезвычайно короткий митотический цикл бластомеров по сравнению с клетками взрослого организма. Во время очень короткой интерфазы происходит только удвоение ДНК.  Еще очень важная черта дробления – то, что цитоплазма зиготы при делении не перемещается. Завершается процесс дробления  имплантацией зародыша в полость матки. (работа по таблице и рисунку 55 стр.132 учебника, авторы: Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. и учебника,  авторов: Захарова В.Б., Мамонтова С.Г., Сонина Н.И. и Захаровой Е.Т.- профильный уровень рис.7.1. , стр. 219.)

2-й этап – Гаструляция  начинается когда количество клеток бластулы достигает нескольких сотен или тысяч. ( образование второго зародышевого листка- энтодермы.)

 Грубой моделью процесса гаструляции может быть опыт с проколотым  детским мячом. Детские двухцветные резиновые мячи  разделены по экватору полосой. Если мяч сложить таким образом, чтобы образовался колпачок или чаша, краем которого будет полоса, то получится упрощенная модель гаструлы ланцетника. В этом случае роль эктодермы будет выполнять поверхность, окрашенная одним, а роль энтодермы – поверхность с другим цветом. Полость внутри бластулы – первичная кишка, отверстие, которое ведет в нее – первичный рот. Из клеток лежащих между экто- и  энтодермой образуется мезодерма, кроме кишечнополостных и губок. Вследствие появления мезодермы зародыш становится трехслойным. Полость внутри гаструлы называется первичной кишкой, а отверстие, которое в нее ведет – первичным ртом.

На месте первичного рта образуется анальное отверстие, а на противоположном полюсе зародыша – вторичный (настоящий) рот. Поэтому млекопитающих (как и всех хордовых животных) относят к вторичноротым. Сущность процесса гаструляции заключается в перемещении клеточных масс. Клетки зародыша практически не делятся и не растут. Однако на этой стадии начинается использование генетической информации клеток зародыша, появляются первые признаки дифференцировки.

3-й этап – Нейрула (первичный органогенез: образуются нервная трубка, хорда, кишечная трубка).  При образовании нервной трубки часть клеток эктодермы, образует сначала пластинку, затем желобок на спинной стороне зародыша. Края этого желобка замыкаются, и образуется нервная  трубка, лежащая под эктодермой. В дальнейшем,  на переднем конце нервной трубки,  образуется головной мозг, на задней – спинной мозг. Вся остальная эктодерма – зачаток кожного эпителия. Спинная часть энтодермы под нервным зачатком, обособляется от остальной энтодермы и сворачивается в плотный тяж – хорду. Из оставшейся части энтодермы развивается мезодерма и эпителий кишечника. Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков – органов и тканей. Таким образом, уже на ранних стадиях эмбрионального развития онтогенеза из внешне одинаковых бластомеров развиваются различные по строению и функциям ткани, органы и системы органов.  

      Этот процесс получил название дифференцировки клеток. Он обуславливается тем, что в различных клетках зародыша активируются различные строго определенные группы генов. Это приводит к различиям в химических реакциях, которые в них протекают, и в строении структур составляющих бластомеры. С морфологической точки зрения дифференцирование выражается в том, что образуется несколько сотен типов клеток специфического строения, отличающиеся друг от друга.  С биохимической точки зрения специализация клеток заключается в синтезе определенных белков, свойственных только данному типу клеток. В коже, в клетках эпителия, синтезируется кератин, в эритроцитах – гемоглобин, в клетках островной ткани поджелудочной железы – инсулин и т.п. При дальнейшей дифференцировке клеток, входящих в состав зародышевых листков, образуются органы.  Самостоятельная работа учащихся по учебнику Каменского А.А.(стр. 134 ), работа  на  ИД (интерактивной доске). Подписать рисунок «Зародышевые листки», а также заполнение таблицы «Дифференцировка клеток» (см. Приложение2)               Взаимодействие частей зародыша    Эмбриональная индукция.

  Учитель. Каким же образом клетки 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. Сообщение учащегося.(см. Приложение 3)

1. Влияние условий окружающей среды на развитие эмбриона.  

Учитель.    На развивающийся зародыш оказывает влияние окружающая среда.  В эмбриональном периоде развития любого организма зависит от условий окружающей среды. В большей степени эта зависимость проявляется у беспозвоночных животных. Яйца птиц практически изолированы от окружающей среды, а оптимальная температура для зародыша обеспечивают родители при высиживании. У плацентарных млекопитающих посредником между зародышем и окружающей средой является организм матери, от которого эмбрион получает питание, кислород, тепло. Сообщение учащегося « Влияние условий окружающей среды на развитие эмбриона» (см. Приложение4)      Учитель.  Информация о новорожденных по Целинному району Республики Калмыкия (см. Приложение 5)   Анализ таблицы

            5. Работа учащихся, заполнение словаря биологических терминов(см. Приложение 6)

Закрепление. Давайте обсудим: 1.Что такое эмбриональное развитие организма? 2. Назовите стадии эмбрионального развития многоклеточных животных. 3. Как происходит дробление зиготы?  4. Чем дробление отличается от митотического деления клеток взрослых животных? 5. Как образуется  двухслойный зародыш?   6. Какие зародышевые листки образуются в процессе эмбриогенеза?    Выводы: 1.Основателем современной эмбриологии по праву считается академик Российской академии К.М.Бэр.  2. Заслуга создания эволюционной эмбриологии принадлежит замечательным русским ученым А.О.Ковалевскому, И.И.Мечникову. 3. С момента образования зиготы и до выхода из яйцевых оболочек или рождения продолжается эмбриональный, т.е. зародышевый период.  4. В эмбриональном периоде происходит увеличение числа клеток, а затем их дифференцировка.   5. Специализация клеток зародыша приводит к возникновению первых тканей и органов.   6. В процессе эмбрионального развития ткани зародыша оказывают влияние друг на друга – эмбриональная индукция.  7.Отрицательное влияние на развитие зародыша оказывают бесконтрольное применение некоторых лекарственных препаратов, алкоголя, наркотических веществ, никотина, диоксида серы  и углерода препятствуют проникновению кислорода к тканям.         Домашнее задание:  § 36,37 (уч. А.А.Каменский), §7.1-7.2.3. (уч. В.Б. Захаров)  заполнить таблицу «Словарь биологических терминов», используя  «Краткий словарь биологических терминов», автор Ф. Реймерс

                                                               ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Форма организации учебной деятельности:

План урока:

I.  Оргмомент

II. Проверка знаний.  Фронтальная  работа (ответы на вопросы учителя)

III. Изучение нового материала.

1. Краткая историческая справка. О вкладе ученых в развитии  эмбриологии  (рассказ учителя)

2.. Периоды онтогенеза:

Эмбриональный (от образования зиготы до рождения или же выхода из яйцевых оболочек)

Постэмбриональный (от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти)

2.1.Эмбриональный период развития у животных:

1-й этап – Дробление,  2-й этап-гаструла, 3-й этап – нейрула (объяснения учителя с использованием таблицы «Индивидуальное развитие ланцетника»

2.2.Самостоятельная работа учащихся по учебнику Каменского А.А. (стр. 134 )и учебнику  Захарова В.Б. рис.7.3, работа  на интерактивной доске. Подписать рисунок «Зародышевые листки», а также заполнение таблицы «Дифференцировка клеток»

3. Взаимодействие частей зародыша. Эмбриональная индукция.(сообщение учащегося)

4. Влияние условий окружающей среды на развитие эмбриона, заслушивание сообщения ученика  (комментарий учителя по слайдам)

5. Информация о новорожденных по Целинному району Республики Калмыкия

 ( комментарий учителя по таблице)

6. Работа учащихся с терминами, заполнение словаря биологических терминов.

7. Закрепление и выводы

II. Виды учебной деятельности учащихся на уроке:

А) Сбор информации в литературных источниках, в сети Интернет, работа на интерактивной доске по составлению таблиц, схем;

Б) Осмысление научного содержания ведущих понятий ( эмбриология, эмбриогенез, онтогенез, бластула, гаструла, органогенез, нейрула, эмбриональная индукция, эктодерма, мезодерма, энтодерма);

В) Изучение действия  неблагоприятных факторов окружающей среды  на развивающийся зародыш, заболевания, вызванные теми или иными причинами.

Г) Определение  для себя основных правил по  сохранению и улучшению здоровья, среды обитания.

III. Описание организации творческой деятельности учащихся

 В ходе работы на уроке учащиеся работали на интерактивной доске: подписывали схему «Типы онтогенеза»- личиночный, яйцекладный, внутриутробный, рисунок «Зародышевые   листки», заполнение таблицы «Дифференцировка клеток», выступления учащихся с сообщениями «Эмбриональная индукция»,  «О вредном влиянии факторов окружающей среды на развитие зародыша»

V. Материалы по методическому обеспечению данного урока

* Портреты ученых: К.Бэра, И.И.Мечникова, А.О.Ковалевского, Э.Геккеля, Ф.Мюллера, А.Н.Северцова

* Таблица по общей биологии «Индивидуальное развитие ланцетника»

* Слайды к уроку, для работы на интерактивной доске;

* Карточки с заданиями: «Дифференцировка клеток», «Основные термины по теме урока»;

* Детский резиновый мячик

* Учебник Общая биология 10-11 классы, А.А.Каменский, Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник

*Учебник Общая биология 10 класс профильный уровень, Захаров.В.Б., Мамонтов С.Г.,

    Сонин Н.И., Захарова Е.Т.

* «Сведения о новорожденных по Целинному району» - таблица

Приложение1.

ТАБЛИЦА 1. ТИПЫ ОНТОГЕНЕЗА

Приложение 2.

Таблица «Дифференцировка клеток»

Приложение3.

Сообщение учащегося «Эмбриональная индукция. Работы Г.Шпемана»

    На первых этапах дробления зиготы все бластомеры «равноправны»: если аккуратно выделить один из бластомеров зародыша тритона на той стадии, когда их всего 16, то из этого бластомера при определенных условиях можно вырастить здорового тритона. У кроликов (и, видимо у человека тоже) такое «равенство»  между бластомерами сохраняется только до стадии  4-х бластомеров. Все части зародыша влияют друг на друга, причем, если  это влияние нарушить, то нормального развития организма не будет. Такое влияние называется эмбриональной индукцией. Это было доказано немецким ученым Гансом Шпеманом  в 20- 30-х годах XX века.

     Ганс Шпеман пересадил клетки эктодермы со спинной стороны одного зародыша под эктодерму брюшной стороны другого зародыша (тритона), то в этом месте из тканей второго зародыша развивается нервная трубка, хорда, мышечные сегменты. Таким образом, пересаженные клетки сыграли роль индуктора, заставившего окружающие ткани развиваться по другому «плану». В результате опыта можно получить два зародыша тритона, сросшиеся брюшной стороной. Такие клетки – организаторы (индукторы) оказывают влияние на развитие близлежащих участков, постепенно включаясь, они обеспечивают последовательность протекания  процессов развития зародыша.

     Приложение 4.  Сообщение учащегося « Влияние условий окружающей среды на развитие эмбриона»

     Интенсивно делящиеся клетки зародыша весьма чувствительны к неблагоприятным воздействиям, которые могут привести к различным нарушениям в формирующемся организме. Опаснее всего проникновение химических веществ через плаценту в эмбрион.  В частности, к таким  веществам относятся алкоголь, никотин, наркотики, а также некоторые лекарственные препараты. Например, у курящих женщин (20 и более сигарет в сутки) дети мелкие, чем у некурящих. При употреблении алкоголя ( в количестве более 50-85г в сутки) наблюдается отставание в умственном и физическом развитии ребенка. Родившийся у курящей или пьющей матери ребенок может быть абсолютно нормальным внешне, но все равно будут повреждены нервная и эндокринная системы. Более того ребенок рождается с алкогольной или никотиновой зависимостью. Есть вещества, которые называются тератогенами, которые вызывают уродства.

Примеры: голова циклопистого теленка, родившегося у коровы, которая в начале беременности питалась одним из видов чемерицы, а также скунсовой капусты. Полушария головного мозга слились, и образовался один глаз. Гипофиз отсутствует. Такое заболевание встречается у других млекопитающих: свиней, овец, а также у человека. Слабый транквилизатор талидомид индуцирует появление в большем числе случаев уродства – фокомелия (отсутствие конечностей или очень короткие как напоминающие плавники дельфина.  Есть статистика, что более 7 тыс. уродливых детей родились у женщин, принимавших это лекарство при беременности от 20-36 сутки. У детей наблюдается отсутствие ушных раковин, деформация кишки.

      Болезнь Минамата в 1965г. одна из японских фирм сбрасывала ртуть в озеро, где она попала в рыбу, которой питались жители деревни Минамата, в том числе беременные женщины. Нарушения неврологического характера, аномалии в поведении детей – врожденные уродства – поражение головного мозга и слепота. Например, птицы и млекопитающие для нормального развития нуждаются, в витамине Д. Этот витамин образуется в коже под воздействием ультрафиолетовых лучей солнца, или же должен поступить в организм с пищей. Недостаток витамина служит причиной нарушения окостенения скелета и отставания в развитии. Таким образом, воздействие неблагоприятных факторов на организм не одномоментны, а продолжительное время и в большинстве случаев, заметно сказывается на развитии потомства. Несмотря на постоянно меняющиеся условия внешней среды, живые организмы, как правило, сохраняют постоянство своего состава крови, тканевой жидкости, строения и функциональной активности – гомеостаз.

Приложение 5. «Данные о новорожденных по Целинному району Республики Калмыкия»

Приложение 6. Словарь терминов