Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание
Введение…………………………………………………..3
Глава 1 Влияние наследственности и окружающей среды на индивидуальное развитие организма……………………………………….4
1.1«Организм — среда»…………………………………………4
Стадии онтогенеза…………………………………………..7
1.3Роль генетики и окружающей среды в изменчивости признаков.........9
Вывод…………………………………………………………11
Глава 2 Жизненный цикл клетки. Стадии жизненного цикла, их характеристика и значение………………………………………..12
Фазы клеточного цикла…………………………………..12
Фазы митоза………………………………………………..13
Биологическое значение митоза…………………….....17
Мейоз, стадии и разновидности мейоза………………….18
Разновидности мейоза…………………………………21
Биологическое значение мейоза …………………………21
Заключение…………………………………………………22
Список литературы…………………………………………23
ВВЕДЕНИЕ
Тема влияния наследственности и окружающей среды на развитие организма актуальна, так как представить современный и будущий мир без изучения этой науки невозможно. Без изучения данной темы трудно было бы понять, почему у людей с одинаковым генотипом со временем выявляются фенотипические различия. Тема жизненного цикла клетки так же актуальна и важна. Знание строения ядра и способов репродукции клеток необходимо, так как при нарушении передачи генной информации могут возникать тяжелые заболевания.
Цель работы: Целями освоения учебной дисциплины «Биология» являются приобретение знаний о формировании научной картины мира.
Задачи дисциплины:
1) изучить влияние окружающей среды и генетики на развитие организма;
2)изучить клетку как основную единицу строения, функционирования и развития всех живых организмов;
3) изучить процессы непрямого деления клетки
4) опираясь на новейшие достижения в области биологии, изучить стадии онтогенеза.
Глава 1 Влияние наследственности и окружающей среды
на индивидуальное развитие организма.
1.1 «Организм — среда»
Любое живое существо является организмом, отличающимся от неживой природы совокупностью определенных свойств, присущих только живой материи, — клеточной организацией и обменом веществ.
С современных позиций организм представляет собой самоорганизующуюся энергоинформационную систему, преодолевающую энтропию за счет поддержания состояния неустойчивого равновесия.
Изучение взаимосвязи и взаимодействия в системе «организм — среда», привели к пониманию того, что живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе. Они всецело зависят от окружающей среды и постоянно испытывают на себе ее воздействие. Каждый организм успешно выживает и размножается в конкретной среде обитания, характеризующейся относительно узким диапазоном температур, количеством осадков, почвенными условиями и т.д.
Следовательно, часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие, является их средой обитания.
Среда обитания организма — совокупность постоянно меняющихся условий его жизни. Из нее организмы получают все необходимое для жизни и в нее же выделяют продукты обмена веществ. Среда обитания каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.
Условия жизни, или условия существования, — совокупность необходимых для организма элементов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве и без которых существовать не может.
Гомеостаз - самовозобновление и поддержание постоянства внутренней среды организма.
Живым организмам присуще движение, реактивность, рост, развитие, размножение и наследственность, а также адаптация. При обмене веществ, или метаболизме, в организме протекает ряд химических реакций (например, при дыхании или фотосинтезе). Обмен веществ в организме происходит только при участии особых макромолекулярных белковых веществ - ферментов, выполняющих роль катализаторов. В регулировке процесса метаболизма в организме ферментам помогают витамины и гормоны. Вместе они осуществляют общую химическую координацию процесса метаболизма. Метаболические процессы протекают на всем пути индивидуального развития организма — онтогенеза.
Онтогенез – это длительный и сложный процесс формирования организмов с момента образования половых клеток и оплодотворения (при половом размножении) или отдельных групп клеток (при бесполом) до завершения жизни. Индивидуальное развитие организма по определению Н.А.Кравченко - это совокупность количественных и качественных изменений, происходящих после оплодотворения яйцеклетки и образования зиготы, на протяжении всей жизни особи в соответствии с унаследованным ею генотипом и нормой реакции. Иначе онтогенез можно определить как совокупность возрастных морфологических, биохимических и физиологических изменений, протекающих в организме на протяжении всей жизни.
От греческого «ontos» - сущее и genesis – возникновение. Онтогенез это цепь строго определенных сложнейших процессов на всех уровнях организма, в результате которого формируются присущие только особям данного вида особенности строения, жизненных процессов, способность к размножению. Развитие организма начинается с оплодотворения яйцеклетки и формирования зиготы, которая представляет собой сложное неоднородное биологическое образование. Зигота включает в себя хромосомные и нехромосомные системы отца и матери.
Зигота несет в себе отпечаток всей предшествующей истории развития данного вида животных, то есть филогенеза. Под генотипом следует понимать весь комплекс наследственной информации, определяющей генеральную линию развития организма. Именно этим и объясняется постоянство видовых, породных, линейных свойств и признаков животных. В процессе онтогенеза животного происходит как бы раскрытие его генотипа, завершающееся формированием фенотипа взрослой особи. Фенотип – это комплекс всех признаков и состояние особи в данный момент, на определенном этапе онтогенеза. Обусловлен фенотип наследственной природой организма и условиями среды.
Важнейшей биологической особенностью зиготы является способность повторять филогенез – путь исторического развития, пройденный предками. В связи с этим онтогенез представляет собой краткое повторение исторического развития вида. Проблема соотношения онтогенеза и филогенеза была рассмотрена Ч.Дарвином. Он считал, что эволюционные изменения видов в живой природе имеют в своей основе изменения, произошедшие в индивидуальном развитии. В 1866 году Э.Геккель сформулировал биологический закон: онтогенез есть краткое повторение филогенеза. Он утверждал, что филогенез – единственная причина онтогенетического развития. Признание одностороннего влияния филогенеза на онтогенез – ошибочная точка зрения. Крупнейший эволюционист А.Н.Северцов неоднократно подчеркивал, что под филогенезом следует понимать ряд исторически отобранных онтогенезов. Онтогенез не только результат филогенеза, но и его основа. В филогенезе отбираются, концентрируются и закрепляются те изменения, которые возникали в онтогенезе многих поколений и обеспечивали возможность существования вида, его развитие. Филогенез реализуется в онтогенезе через наследственность и составляет основу онтогенеза, он направляет онтогенез по пути, пройденному предками.
С генами родителей новая особь получает своего рода инструкции о том, когда и какие изменения должны происходить в организме, чтобы он мог успешно пройти весь жизненный путь. Таким образом, онтогенез представляет собой реализацию наследственной информации.
В ядре зиготы содержатся два набора хромосом от двух родителей (гибридный генотип). Биологическое развитие происходит по общим диалектическим принципам развития, которое можно наблюдать в неживой природе или в обществе. Чтобы убедиться в этом, сопоставим стадии «развития вообще», и стадии нормального онтогенеза многоклеточного организма, например, человека.
Стадии онтогенеза Таблица1
|
Стадии «развития вообще» |
Стадии онтогенеза человека |
|
Подготовка предпосылок развития - внешнее движение, совершаемое пока что за пределами данной системы. |
Предзародышевое развитие - образование половых клеток (гаметогенез), формирование окружающей среды будущего организма. |
|
Возникновение - переход к внутреннему движению и возникновение системы. |
Оплодотворение - слияние половых клеток, возникновение новой клетки - зиготы. |
|
Формирование - преобразование новым процессом развития тех условий, из которых он возник. |
Зародышевое развитие - эмбриогенез, построение принципиально новой многоклеточной системы. |
|
Собственно развитие - зрелость процесса развития, его существование на своей основе. |
Послезародышевое развитие -постэмбриогенез. У человека выделяют: период роста (0-20 лет), репродуктивный период (20-50 лет), период старения (после 50 лет). |
|
Умирание - разрушение процесса развития. |
Смерть - конец индивидуального развития, распад структуры. |
Индивидуальное развитие системы, в том числе организма, происходит циклично, так что восходящее развитие всякий раз сменяется нисходящим. Восходящее развитие идет от простого, низшего (предзиготическая стадия) к сложному, высшему (многоклеточный организм). Нисходящее - от сложного, высшего (многоклеточный организм) к простому, низшему (бесклеточная мертвая материя). Законы диалектики утверждают, что развитие как конечный процесс с самого начала в скрытом виде содержит тенденции, ведущие от низшего к высшему и обратно. То есть развитие имеет векторный, направленный характер.
Развитие находится под контролем двух начал - генетического (внутреннего) и эпигенетического (внешнего). Найдем эти начала в развивающемся организме.
1. Внутренняя, генетическая программа развития заложена в ДНК зиготы. Это генотип организма. При размножении клеток - от зиготы до самой последней клетки тела - ДНК каждый раз удваивается и делится поровну, так что все клетки получают полный набор генов. В ДНК записана информация обо всех белках организма.
При этом надо иметь в виду, что существуют гены и белки двух классов: структурные и регуляторные. Первые обеспечивают построение рабочих структур клеток и межклеточного вещества, ферментативный катализ, транспорт и прочие жизненно важны функции. Вторые регулируют активность первых, то есть гены-регуляторы производят соответствующие регуляторные белки, которые управляют активностью структурных генов. Сейчас установлено, что и среди регуляторных генов есть взаимозависимость - одни гены активируются другими. Таким образом, гены образуют функциональные цепи с заранее предопределенной последовательностью включения. Работает принцип домино: продукт первого гена активирует второй ген, продукт второго - третий и т. д. Благодаря слаженной работе таких конвейеров контролируются тесно увязанные шаги морфогенеза, развитие приобретает динамичный и направленный (векторный) характер.
Однако организм - очень сложная система, чтобы ее развитие было выстроено по простому алгоритму домино. Отдельные морфогенетические процессы часто идут независимо и параллельно. В разных зачатках эмбриона, а потом в клетках разных тканей эти процессы расходятся, идет дифференциация клеток по функциям. Но при этом все клетки имеют один и тот же набор генов. Возникает ключевой вопрос проблемы клеточной дифференциации - почему при одинаковом наборе генов синтезируются разные белки и получаются разные клетки? Современная биология развития дает ответ и на этот сложный вопрос.
2. Внешняя, эпигенетическая программа развития контролирует и направляет реализацию генетической программы. Под действием внешних сигналов, биологически активных веществ, через посредство клеточных рецепторов и внутриклеточных мессенджеров (молекул-посланников) происходит избирательная активация одних генов и подавление других.
В итоге в дифференцированных клетках разных органов и тканей работают не все гены, а только та их часть, которая ответственна за данную тканевую функцию. Генетики называют этот механизм дифференциальной экспрессией генов. Но встает новый вопрос: что является самой первой командой к дифференциации клеток? Ведь развитие начинается с одной клетки – зиготы.
1.2 Роль генетики и окружающей среды в изменчивости
признаков
Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип. Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивающая генотипа, называется модификационной.
Модификационная изменчивость называется фенотипической, так как под влияние внешней среды происходит изменение фенотипа, генотип остается неизменным. Классическим примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, - округлую, а находящиеся в воздушной среде, - стреловидные. Если же все растение оказывается полностью погруженным в воду, его листья только лентовидные. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) возникает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски кожи различна. Если же человек лишен действия ультрафиолетовых лучей, изменение окраски кожи у него не происходит.
Модификационная изменчивость носит групповой характер, то есть все особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки. Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет - все опять станут зелеными.
Модификационная изменчивость является определенной, то есть всегда соответствует факторам, которые ее вызывают. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека (так как усиливается синтез пигмента), но не изменяют пропорций тела, а усиленные физические нагрузки влияют на степень развития мышц, а не на цвет кожи.
Однако не следует забывать, что развитие любого признака определяется, прежде всего, генотипом. Вместе с тем, гены определяют возможность развития признака, а его появление и степень выраженности во многом определяется условиями среды. Так, зеленая окраска растений зависит не только от генов, контролирующих синтез хлорофилла, но и от наличия света. При отсутствии света хлорофилл не синтезируется.
Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Даже в случае нормального развития признака степень его выраженности различна. Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями (20 см и более) и очень мелкими (3-4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет определенные границы, в пределах которых может происходить изменение признака. Степень варьирования признака, или пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции. Как правило, количественные признаки (урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, нежели качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови).
Окружающая среда генотипа сформированного организма, например, человека, включает цепь управляющих факторов: факторы внешней среды (свет, тепло, другие природные явления, социальное окружение, трудовая деятельность, образование и т. п.), общий ритм и режим жизни, качество питания, активность нервной системы, гормональные регуляторы клеток, внутриклеточные мессенджеры и модуляторы активности генов. В этом же ряду стоят все окружающие нас живые организмы, в том числе паразиты, микробы, вирусы. В результате клетки и сами организмы могут иметь разную скорость размножения и роста, разную продолжительность жизни, разную интенсивность синтеза белков и, следовательно, разное проявление всех жизненных функций. Например, даже у однояйцовых близнецов, с абсолютно одинаковым генотипом, со временем выявляются фенотипические различия (рост, мышечная сила, структура кожи, трудовые навыки и др.), если они выросли в разных условиях, допустим - в городе и деревне.
Из сказанного следуют важные определения:
Таким образом, в развитии фенотипа, то есть конкретного организма со всеми его индивидуальными свойствами, имеет место единство генетического и эпигенетического начал, проявляющих себя на разных уровнях организации жизни - молекулярно-генетическом, клеточном, организменном.
Вывод
Наследственность складывается из совокупности всех генов, которые передаются организму обоими родителями. Организм и его гены на протяжении всей жизни взаимодействуют с окружающей средой. Окружающая среда представляет собой очень широкое понятие, включающее в себя все: от внутриклеточной и межклеточной среды внутри самого организма до масштабных внешних влияний, с которыми он сталкивается от своего зачатия до самой смерти. Индивидуальная окружающая среда включает в себя все стимулы, на которые организм реагирует. Из этого следует, что окружающая среда у двух организмов всегда будет разной, даже если поместить их в одни и те же условия. Наследственность определяет то, каким может стать организм, но развивается он под одновременным влиянием обоих факторов и наследственности, и среды. Все признаки и свойства любого организма являются результатом взаимодействия его генотипа и среды.
Глава 2 Жизненный цикл клетки. Стадии жизненного цикла, их
характеристика и значение.
Жизненный цикл клетки отражает все закономерные структурно-функциональные изменения, происходящие с клеткой во времени. Жизненный цикл – это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.
У клеток сложного организма (например, человека) жизненный цикл клетки может быть различным. Высокоспециализированные клетки (эритроциты, нервные клетки, клетки поперечнополосатой мускулатуры) не размножаются. Их жизненный цикл состоит из рождения, выполнения предназначенных функций, гибели (гетерокаталитической интерфазы).
Важнейшим компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл. Он представляет собой комплекс взаимосвязанных и согласованных явлений во время деления клетки, а также до и после него.
Митотический цикл – это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток следующей генерации. Кроме этого, в понятие жизненного цикла входят также период выполнения клеткой своих функций и периоды покоя. В это время дальнейшая клеточная судьба неопределенна: клетка может начать делиться (вступает в митоз) либо начать готовиться к выполнению специфических функций.
Фазы клеточного цикла:
Митоз — непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений. Таким образом, в результате митоза из одной клетки получаются две, каждая из которых имеет характерно для данного вида организма число и форму хромосом, а, следовательно, постоянное количество ДНК.
На основании морфологических особенностей митоз условно подразделяется на стадии: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу, телофазу. Первые описания фаз митоза и установление их последовательности были предприняты в 70—80-х годах XIX века. В конце 1870-х — начале 1880-х годов немецкий гистолог Вальтер Флемминг для обозначения процесса непрямого деления клетки ввёл термин «митоз».
Фазы митоза:
Это расщепление, разделяющее кинетохоры, не зависит от других событий митоза и происходит даже в хромосомах, не прикрепленных к митотическому веретену. Оно позволяет полярным силам веретена, действующим на метафазную пластинку, начать перемещение каждой хроматиды к соответствующим полюсам веретена со скоростью порядка 1 мкм/мин. Если бы не было нитей веретена, то хромосомы расталкивались бы во все стороны, но благодаря наличию этих нитей один полный набор дочерних хромосом собирается у одного полюса, а другой — у другого. Во время движения к полюсам хромосомы обычно принимают V-образную форму, причем вершина их обращена к полюсу. Центромера располагается у вершины, и, сила, заставляющая хромосому двигаться к полюсу, приложена к центромере. Хромосомы, утратившие центромеру во время митоза совсем не движутся
Фазы митоза Таблица 2
В большинстве случаев весь процесс митоза занимает от 1 до 2 ч. У растений деление происходит путем образования так называемой клеточной пластинки, разделяющей цитоплазму; она возникает в экваториальной области веретена, а затем растет во все стороны, достигая клеточной стенки. Материал клеточной пластинки вырабатывается эндоплазматической сетью. Затем каждая из дочерних клеток образует на своей стороне клеточной пластинки цитоплазматическую мембрану, и, наконец, на обеих сторонах пластинки образуются целлюлозные клеточные стенки.
Частота митозов в разных тканях и у разных видов резко различна. Например, в красном костном мозге человека, где в каждую секунду образуется 10 000 000 эритроцитов, в каждую секунду должно происходить 10 000 000 митозов.
Биологическое значение митоза
Процесс митоза обеспечивает строго равномерное распределение хромосом между двумя дочерними ядрами, так что в многоклеточном организме все клетки имеют совершенно одинаковые (по числу и по характеру) наборы хромосом. Хромосомы содержат генетическую информацию, закодированную в ДНК, и поэтому регулярный, упорядоченный митотический процесс обеспечивает также полную передачу всей информации каждому из дочерних ядер; в результате каждая клетка обладает всей генетической информацией, необходимой для развития всех признаков организма. В связи с этим становится понятно, почему одна клетка, взятая из полностью дифференцированного взрослого растения, может при подходящих условиях развиться в целое растение. Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения, как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.
Мейоз. Стадии и разновидности мейоза.
Мейоз (от греч. meiosis – уменьшение) - это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния 2n в гаплоидное n. Этот вид деления был впервые описан В. Флемингом в 1882 г. у животных и Э. Страсбургером в 1888 г. у растений. Мейоз включает два последовательных деления: первое (редукционное) и второе (эквационное). В каждом делении выделяют 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Все фазы первого мейотического деления обозначают цифрой I, а все фазы второго деления — цифрой II. Мейозу предшествует интерфаза, в процессе которой происходит удвоение ДНК и клетки вступают в мейоз с хромосомным набором 2n4с (n — хромосомы, с — хроматиды).
сложностью. Ее условно разделяют на пять последовательных стадий:
лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез. Каждая из
этих стадий обладает своими отличительными особенностями.
Кроссинговер (от англ. crossingover - пересечение, скрещивание) - взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. В результате кроссинговера хромосомы несут комбинации генов в новом сочетании. Например, ребенок родителей, один из которых имеет темные волосы и карие глаза, а другой - светловолосый и голубоглазый, может иметь карие глаза и светлые волосы.
В зависимости от места в жизненном цикле организма выделяют три основных типа мейоза: зиготный, или начальный, споровый, или промежуточный, гаметный, или конечный. Зиготный тип происходит в зиготе сразу после оплодотворения и приводит к образованию гаплоидного мицелия или таллома, а затем спор и гамет. Этот тип характерен для многих грибов и водорослей. У высших растений наблюдается споровый тип мейоза, который проходит перед цветением и приводит к образованию гаплоидного гаметофита. Позднее в гаметофите образуются гаметы. Для всех многоклеточных животных и ряда низших растений свойственен гаметный, или конечный, тип мейоза. Протекает он в половых органах и приводит к образованию гамет.
Биологическое значение мейоза
Заключение
В реферате были рассмотрены две темы - это «Влияние наследственности и окружающей среды на индивидуальное развитие организма» и «Жизненный цикл клетки. Стадии жизненного цикла, их характеристика и значение». Я многое узнала об этих темах, так как они подробно раскрываются в моём реферате. Я пришла к выводу, что независимо от генов, окружающая среда имеет огромное влияние на индивидуальное развитие каждого организма и это очень важно, ведь, как и в прошлом, настоящем, так и в будущем организмы должны приспосабливаться к среде, а это довольно сложно. Мне удалось изучить процессы деления клетки и стадии онтогенеза.
Список литературы:
1) Научно-информационный журнал “Биофайл”/ [Электронный ресурс]/Режим доступа: http://biofile.ru/bio/16180.html (дата обращения: 02.12.2013 г.)
2) Александров А.А./ [Электронный ресурс]/
Режим доступа: http://humbio.ru/ (дата обращения: 02.12.2013 г.)
3) [Электронный ресурс]/Режим доступа: http://ru.wikipedia.org
4) [Электронный ресурс]/Режим доступа: http://knowledge.allbest.ru/ (дата обращения: 02.12.2013 г.)
5) [Электронный ресурс]/Режим доступа: http://cribs.me/
6) [Электронный ресурс]/Режим доступа: http://chel-o-vek.ru/ (дата обращения: 02.12.2013)
7) [Электронный ресурс]/Режим доступа: http://macedonian.enacademic.com