Значение искусственного оплодотворения

Каково значение искусственного оплодотворения в растениеводстве и животноводстве?

Применяя искусственное оплодотворение в растениеводстве, можно осуществлять определенное, заранее запланированное скрещивание, получать сорта растений с необходимыми свойствами. Кроме того, можно поддерживать свойства сорта, производя самоопыление.

В животноводстве искусственное оплодотворение позволяет получить многочисленное потомство от одного производителя, т. е. за короткое время вырастить большое количество животных с нужными признаками. Современные технологии позволяют длительно сохранять гаметы перспективных особей и перевозить их на большие расстояния, что также расширяет возможности животноводов и селекционеров.

Индивидуальное развитие организма

Что называют индивидуальным развитием организма?

Индивидуальным развитием организма или онтогенезом называют всю совокупность преобразований особи от возникновения до конца жизни. В клетке, с которой начинается онтогенез, заложена программа развития организма. Она реализуется путем взаимодействия ядра (генетической информации) и цитоплазмы каждой клетки, а также клеток и тканей друг с другом.

У бактерий и одноклеточных эукариот онтогенез начинается в момент образования новой клетки в результате деления и заканчивается смертью или новым делением.

У многоклеточных организмов, размножающихся бесполым путем, онтогенез начинается с момента обособления клетки или группы клеток материнского организма.

У организмов, размножающихся половым путем, онтогенез начинается с момента оплодотворения и возникновения зиготы.

Периоды онтогенеза

Перечислите периоды онтогенеза. Какое развитие называют эмбриональным, а какое — постэмбриональным?

Онтогенез подразделяется на два периода. Первый из них — эмбриональный период (эмбриогенез) длится с момента оплодотворения и до выхода из яйца или рождения. Опишем его стадии на примере ланцетника.

• Дробление: яйцеклетка многократно и быстро делится митозом, интерфазы очень короткие;
• бластула: образуется полый шар, состоящий из одного слоя клеток; на одном из полюсов шара клетки начинают делиться активнее, подготавливая следующую стадию;
• гаструла: образуется в результате впячивания более активно делящегося полюса бластулы; ранняя гаструла представляет собой двухслойный зародыш; его наружный слой (зародышевый листок) называется эктодерма, внутренний слой — энтодерма; полость гаструлы представляет собой будущую кишечную полость организма; поздняя гаструла — трехслойный зародыш: формируется у всех организмов (кроме кишечнополостных и губок) при закладке третьего зародышевого листка — мезодермы, возникающей между эктодермой и энтодермой;
• гисто- и органогенез: происходит развитие тканей и систем органов зародыша.

Второй стадией онтогенеза является постэмбриональный период. Он длится от момента выхода из яйца (или рождения) и до смерти.

Типы постэмбрионального развития организма

Какие существуют типы постэмбрионального развития организма? Приведите примеры.

Существует два типа постэмбрионального развития.

Непрямое развитие, или развитие с метаморфозом. Этот тип развития характеризуется тем, что родившаяся особь (личинка) часто совсем не похожа на взрослый организм. По истечении некоторого времени она претерпевает метаморфоз — превращение во взрослую форму. Непрямое развитие присуще амфибиям, насекомым и многим другим организмам.

Прямое развитие. При данном типе развития родившийся детеныш похож на взрослую особь. Прямое развитие бывает яйцекладное и внутриутробное. При яйцекладном развитии зародыш первый этап онтогенеза проводит в яйце, снабженном питательными веществами и защищенном оболочкой (скорлупой) от окружающей среды. Так развиваются, например, детеныши птиц, пресмыкающихся и яйцекладущих млекопитающих. При внутриутробном развитии рост эмбриона происходит внутри материнского организма. Все жизненные функции (питание, дыхание, выделение и др.) осуществляются путем взаимодействия с матерью через особый орган — плаценту, образованный тканями матки и зародышевыми оболочками детеныша. Внутриутробный тип развития свойствен всем высшим млекопитающим, в том числе и человеку.

Биологическое значение метаморфоза

В чем заключается биологическое значение метаморфоза?

Метаморфоз дает возможность особям разного возраста не конкурировать за пищу. Например, головастики и лягушки, бабочки и гусеницы имеют разные источники пищи. Также наличие личиночной стадии часто увеличивает возможность расселения организмов. Это особенно важно, если взрослые особи ведут малоподвижный образ жизни (например, многие морские моллюски, черви и членистоногие).

Зародышевые листки

Расскажите о зародышевых листках.

Первые два зародышевых листка — эктодерма и энтодерма закладываются на стадии образования гаструлы из бластулы. Позднее у всех (кроме кишечнополостных и губок) развивается третий зародышевый листок — мезодерма, которая располагается между эктодермой и энтодермой. Далее из трех зародышевых листков развиваются все органы эмбриона. Например, у человека из эктодермы формируются нервная система, кожные железы, эмаль зубов, волосы, ногти, наружный эпителий. Из энтодермы — ткани, выстилающие кишечник и дыхательные пути, легкие, печень, поджелудочная железа. Из мезодермы образуются мышцы, хрящевой и костный скелет, органы выделительной, эндокринной, половой и кровеносной систем.

Дифференцировка клеток

Что такое дифференцировка клеток? Как она осуществляется в процессе эмбрионального развития?

Дифференцировка — это процесс превращения неспециализированных зародышевых клеток в различные клетки организма, отличающиеся по строению и выполняющие определенные функции. Дифференцировка начинается не сразу, а на определенной стадии развития и осуществляется путем взаимодействия зародышевых листков (на раннем этапе) и зачатков органов (на более позднем этапе).

Некоторые клетки даже у взрослого организма остаются не до конца дифференцированными. Такие клетки называют стволовыми. У человека они находятся, например, в красном костном мозге. В настоящее время активно исследуется возможность использования стволовых клеток для лечения многих заболеваний, восстановления органов после травм и т. д.

Рост организма

Охарактеризуйте понятие «рост». Что такое определенный рост? Неопределенный рост?

Рост организма — это увеличение его размеров и массы. При типе роста, который называют определенным, организм, достигнув некоторого уровня зрелости, перестает наращивать размеры. Такой тип роста характерен для большинства животных. Если организм растет всю жизнь, то говорят о неопределенном типе роста. Он свойствен растениям, рыбам, моллюскам, земноводным.

Онтогенез человека

Назовите особенности онтогенеза, характерные для человека.

Для человека характерен внутриутробный тип развития. После оплодотворения при дроблении возникает шар, состоящий из двух типов клеток: более темных, располагающихся внутри и медленно делящихся, и более светлых, располагающихся снаружи. Из темных клеток в дальнейшем будет формироваться тело эмбриона, из светлых — специальные органы, обеспечивающие связь с материнским организмом (зародышевые оболочки, пуповина и др.).

Первые 5–6 суток зародыш по яйцеводу движется к матке. Далее он внедряется в ее стенку и начинает получать кислород и питательные вещества от матери. К этому моменту стадии бластулы и гаструлы уже пройдены. После появления третьего зародышевого листка начинается органогенез: закладывается хорда, потом нервная трубка, затем — все остальные органы. Органогенез завершается к 9-й неделе; с этого момента начинается быстрое увеличение массы эмбриона и его начинают называть «плод».

Длительная (38–40 недель) беременность, характерная для человека, позволяет ребенку родиться хорошо сформированным, способным к многим движениям, с развитым вкусом, слухом и т. д. Еще одной особенностью онтогенеза человека является увеличение дорепродуктивного периода, что расширяет возможности обучения и получения социальных навыков.