Усі уроки до курсу «Біологія». 11 клас
УРОК 45. ЕВОЛЮЦІЯ ОДНОКЛІТИННИХ І БАГАТОКЛІТИННИХ ОРГАНІЗМІВ. ПЕРІОДИЗАЦІЯ ЕВОЛЮЦІЙНИХ ЯВИЩ
Цілі уроку: розглянути особливості еволюції одноклітинних і багатоклітинних організмів та періодизацію еволюційних явищ; розвивати аналітичне мислення; виховувати любов до природи.
Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації із зображеннями представників різних груп одноклітинних і багатоклітинних організмів.
Базові поняття й терміни: одноклітинні, багатоклітинні, біохімічні адаптації, анатомо-морфологічні адаптації, симбіогенез.
ХІД УРОКУ
І. Організаційний етап
II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів
Питання для бесіди
- 1. Які гіпотези виникнення життя на Землі вам відомі?
- 2. Які періоди у виникненні життя виділяє гіпотеза Опаріна — Холдейна?
- 3. Які аргументи на користь теорій походження життя шляхом хімічної еволюції ви можете навести?
III. Вивчення нового матеріалу
Розповідь учителя з елементами бесіди
Еволюція одноклітинних і багатоклітинних організмів відбувалася дещо різними шляхами. Проте, слід пам’ятати, що різниця між одноклітинними прокаріотичними й еукаріотичними організмами значно більша, ніж різниця між одноклітинними й багатоклітинними еукаріотами.
Основною рисою прокаріотичних організмів є спрямованість їх еволюції на шлях біохімічних адаптацій. Різноманіття морфологічних форм прокаріотичних організмів суттєво менше, ніж еукаріотичних. А от різноманіття їх внутрішньоклітинних біохімічних процесів надзвичайно велике. Серед них часто трапляються хемоавтотрофи, які не залежать від сонячної енергії і можуть створювати екосистеми поза зоною освітлення. Практично будь-які органічні речовини можуть розщеплюватися й використовуватися певними видами прокаріотів. У той же час представники еукаріотичних організмів — тварини — не здатні самостійно розщеплювати, наприклад, целюлозу. Для цього їм доводиться використовувати внутрішньоорганізмових прокаріотичних симбіонтів або комплекси симбіотичних видів, які складаються з одноклітинних про- та еукаріотів.
Особливості організації прокаріотичних організмів (примітивний генетичний апарат, специфічна клітинна стінка) не дозволили їм успішно розв’язати проблему створення багатоклітинності. Багатоклітинні прокаріоти (наприклад, ціанобактерії) мають дуже просту будову й низький ступінь спеціалізації клітин.
Еукаріотичні організми мають значно менше різноманіття внутрішньоклітинних біохімічних процесів. Але наявність більш досконалого генетичного апарату та зовнішніх структур дозволяє їм збільшити розміри клітин і суттєво полегшує об’єднання в багатоклітинні організми. Основним шляхом еволюції багатоклітинних еукаріотичних організмів стали морфофізіологічні зміни та поглиблена спеціалізація клітин і тканин.
Заповнення таблиці разом з учнями
Основні етапи розвитку еукаріотичних організмів
Етап |
Процеси, які відбувалися |
Перший |
Утворення у гіпотетичного прокаріотичного пращура численних внутрішніх інвагінацій плазмалеми, які, з одного боку, замкнули прокаріотичний нуклеоїд у двомембранну оболонку (тобто утворили морфологічно оформлене ядро), а з іншого — призвели до утворення ендоплазматичної сітки та похідного від неї комплексу Гольджи, а також травних вакуолей та їх похідних — лізосом |
Другий |
Набуття здатності до синтезу тубулінових мікротрубочок унаслідок горизонтального переносу гена, що кодує білок тубулін, від спірохетоподібних бактерій. У результаті в еукаріотів з’явився цитоскелет, джгутики з базальними тілами, веретено поділу, мітоз. Надалі базальні тіла джгутиків у частини представників трансформувалися у клітинний центр, а порушення нормального мітозу (зокрема, скорочення інтерфази) призвели до виникнення мейозу й пов’язаного з ним статевого процесу |
Третій |
Утворення симбіотичного комплексу з прокаріотичною клітиною, схожою на сучасні альфа-протеобактерії. Ця прокаріотична клітина надалі трансформувалась у мітохондрію |
Четвертий |
Еукаріоти розділилися на дві великі групи. Одна з цих груп має мітохондрії з трубчастими кристами й утворює царство Tubulocristates (тубулокристати, трубчастокристні), друга — мітохондрії з переважно пластинчастими кристами й утворює царство Platycristates(платикристати, платівчастокристні) |
П’ятий |
В еукаріотичному світі з’явилися перші рослини. За молекулярними та цитологічними даними, ця подія пов’язана із симбіозом гетеротрофної еукаріоти — платикристати з фотоавтотрофним прокаріотом — синьо-зеленою водорістю. Внаслідок цього симбіозу утворилася пластида, оточена двома мембранами, яка отримала назву первинносимбіотичної пластиди. Подальша дивергенція організмів з первинносимбіотичними пластидами обумовила виникнення в межах філи платикристат групи фотоавтотрофних відділів, які склали підцарство Plantae — рослини. «Протоводорість» дала початок трьом паралельним гілкам рослин з первинносимбіотичними пластидами — глаукоцистофітовим водоростям (Glaucocystophyta), червоним водоростям (Rhodophyta) та зеленим водоростям (Chlorophyta). Усі три відділи зберігають пластиди, що оточені лише двомембранною оболонкою. У глаукоцистофітових водоростей є також цікава атавістична ознака — між зовнішньою та внутрішньою мембранами пластиди розташовується шар муреїну — речовини, характерної для клітинних оболонок більшості еубактерій, зокрема, синьо-зелених водоростей. Відділ глаукоцистофітових є сліпою гілкою еволюції рослин. Пластиди червоних водоростей — родопласти — також зберігають деякі яскраві ознаки спорідненості із синьо-зеленими водоростями, зокрема, особливі так звані фікобілінові пігменти. Пластиди зелених водоростей — хлоропласти — ані муреїну, ані фікобілінових пігментів не мають. Від зелених водоростей беруть початок вищі рослини, причому всі вони зберігають первинносимбіотичні хлоропласти |
Шостий |
Унаслідок вторинних ендосимбіозів виникла велика група відділів водоростей із вторинносимбіотичними пластидами. Червоні та зелені водорості неодноразово ставали ендосимбіонтами гетеротрофних еукаріотів з різних царств — дискокристат, тубулокристат і платикристат. Симбіози, що відбувалися за сценарієм «еукаріотичний господар + еукаріотичний ендосимбіонт», називають вторинними. Відомі випадки, коли пластиди (як первинно-, так і вторинно-симбіотичні) редукувалися, і тоді виникали вторинногетеротрофні таксони. Зокрема, доведена вторинна редукція пластид у тварин типу Apicomplexa, пращурами яких були фотоавтотрофні динофітові водорості (Dinophyta) |
IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів
Дати відповіді на питання:
- 1. Коли зародилося життя на Землі?
- 2. Які особливості еволюції притаманні прокаріотичним одноклітинним організмам?
- 3. Які особливості еволюції притаманні еукаріотичним одноклітинним організмам?
- 4. Які особливості еволюції притаманні багатоклітинним організмам?
V. Домашнє завдання
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України