Биология 11 класс: размножение и биотехнология

Как организм создаёт потомство и сохраняет признаки

Если в теме размножения путаются митоз, мейоз и оплодотворение, биология кажется набором разрозненных терминов. Разберём всё с нуля: после статьи ты сможешь проследить путь от образования половых клеток до появления нового организма и объяснить, откуда берётся наследственное разнообразие.

Размножение — это способность организмов создавать потомство. Оно бывает бесполым и половым. При бесполом размножении участвует одна особь, а потомки обычно похожи на родителя. Примеры: деление бактерии, почкование гидры, размножение клубники усами.

При половом размножении участвуют гаметы — половые клетки. Их объединение называется оплодотворением. Потомок получает генетический материал от двух родителей, поэтому сочетает их признаки, но не является точной копией.

Бесполое размножение быстро увеличивает численность, а половое помогает виду приспосабливаться к изменениям среды. У растений встречается также вегетативное размножение: новая особь развивается из корня, стебля или листа.

Как образуются половые клетки

Гаметогенез — процесс образования и развития половых клеток. У животных он включает несколько стадий: размножение исходных клеток митозом, рост, созревание и формирование зрелых гамет.

При образовании сперматозоидов процесс называют сперматогенезом. Из одной исходной клетки после мейоза формируются четыре небольшие клетки, затем они приобретают жгутики и становятся сперматозоидами.

При образовании яйцеклеток происходит овогенез. После мейоза образуется одна крупная яйцеклетка и несколько маленьких направительных телец. Почти вся цитоплазма остаётся в яйцеклетке, чтобы обеспечить начало развития зародыша.

Стадии гаметогенеза:
1) размножение клеток;
2) рост клетки;
3) мейоз и уменьшение числа хромосом;
4) созревание гаметы.

Главная идея: гаметы должны быть гаплоидными, то есть содержать один набор хромосом. Так после слияния двух гамет восстанавливается диплоидный набор вида.

Почему мейоз важен для разнообразия

Мейоз — особый вид деления, при котором из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Он состоит из двух последовательных делений: мейоза I и мейоза II. Перед ними ДНК удваивается один раз, а деление ядра происходит дважды.

На первом делении расходятся гомологичные хромосомы, полученные от матери и отца. На втором делении расходятся сестринские хроматиды. Поэтому число хромосом уменьшается вдвое.

В профазе I возможен кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами. Кроме того, пары хромосом распределяются по дочерним клеткам случайно. Ещё один источник разнообразия — случайная встреча гамет при оплодотворении.

Исходная клетка: 2n
После мейоза: 4 клетки с набором n
У человека: 46 хромосом → гаметы по 23 хромосомы
23 + 23 = 46 хромосом в зиготе

В кабинете «Просто Урок» можно бесплатно потренироваться отличать мейоз от митоза на коротких заданиях.

Как начинается развитие нового организма

После оплодотворения возникает зигота — первая клетка нового организма. Её развитие проходит последовательно. Сначала идут быстрые митотические деления, называемые дроблением. Клеток становится больше, но общий размер зародыша почти не увеличивается.

Затем формируется бластула — шар клеток с полостью внутри. На стадии гаструляции клетки перемещаются и образуют зародышевые листки: эктодерму, энтодерму и мезодерму. Из них позднее развиваются ткани и органы.

Следующая стадия — органогенез. Клетки специализируются, образуются органы и системы. У покрытосеменных растений после оплодотворения из семязачатка развивается семя, а из завязи — плод.

Стадия	Что происходит
Дробление	Много митотических делений
Гаструляция	Формируются зародышевые листки
Органогенез	Закладываются органы

Как биотехнология использует свойства клеток

Биотехнология применяет организмы, клетки или ферменты для получения полезных продуктов. Человек использует её давно: хлеб выпекают с помощью дрожжей, а кисломолочные продукты получают благодаря бактериям.

Современные направления включают производство лекарств, вакцин, ферментов, пищевых добавок и сортов растений. В генной инженерии изменяют наследственный материал клетки. Например, ген человеческого инсулина можно встроить в бактерию, после чего она будет производить нужный белок.

Клеточная инженерия работает с клетками и тканями. Культура клеток позволяет получить много одинаковых растений из небольшого фрагмента ткани. Такой способ называют микроклональным размножением.

Этапы создания продукта могут выглядеть так:

1) выбрать организм или клетку;
2) выделить нужный ген или получить культуру клеток;
3) создать подходящие условия;
4) вырастить клетки и получить продукт;
5) проверить его безопасность и свойства.

Что запомнить и как проверить понимание

Размножение бывает бесполым и половым. Бесполое обычно даёт генетически похожих потомков, половое создаёт новые сочетания признаков. Мейоз уменьшает набор хромосом вдвое и формирует гаметы. Оплодотворение восстанавливает диплоидный набор в зиготе.

Развитие организма проходит через дробление, гаструляцию и органогенез. Биотехнология использует клетки, организмы и их ферменты для получения полезных веществ. Генная инженерия изменяет генетический материал, а клеточная инженерия работает с клетками и тканями.

Следующий шаг: зарегистрируйся в бесплатном личном кабинете «Просто Урок» и реши 5 заданий по теме. Так ты увидишь, какие связи уже понятны, а какие стоит повторить.

• объяснять различия бесполого и полового размножения;
• называть стадии гаметогенеза и развития зародыша;
• сравнивать митоз и мейоз;
• объяснять роль кроссинговера и случайного оплодотворения;
• приводить примеры применения биотехнологии.