Онтогенез – це індивідуальний розвиток організму від утворення зиготи до смерті. Він ділиться на два періоди: ембріональний (зародковий) і післязародковий (постембріональний).
На НМТ тема майже завжди приходить завданнями на послідовність і на відповідність, тобто там, де треба знати, що за чим іде. Цю тему розбирають на курсі біології KEVIN.
🔑 Ключові формули
Зигота \(\rightarrow\) дроблення \(\rightarrow\) морула \(\rightarrow\) бластула \(\rightarrow\) гаструла \(\rightarrow\) диференціація клітин \(\rightarrow\) гістогенез \(\rightarrow\) органогенез.
Онтогенез = ембріональний період + післязародковий період.
Гамета – \(n\), зигота – \(2n\), усі клітини тіла після мітотичного дроблення – \(2n\).
Після \(k\) поділів клітин буде \(2^k\): \(2^1=2\), \(2^2=4\), \(2^3=8\), \(2^4=16\).
Загальний обʼєм зародка практично не змінюється, а обʼєм однієї клітини приблизно \(\frac{V}{2^k}\), де \(V\) – обʼєм зиготи.
Бластула – одношаровий зародок із порожниною всередині (бластоцель).
Гаструла – двошаровий, а згодом тришаровий зародок; шари звуться зародковими листками: ектодерма, ентодерма, мезодерма.
Післязародковий розвиток буває прямий (без личинки) і непрямий (з личинкою і метаморфозом).
Як розв'язувати — покроковий метод
-
1 Крок 1. Розберіть саме слово
«Онто» – те, що існує, окрема істота; «генез» – розвиток. Онтогенез – розвиток окремої істоти. Порівняйте: «філо» – рід, звідси філогенез – розвиток групи.
-
2 Крок 2. Знайдіть старт послідовності
Онтогенез починається з утворення зиготи. Якщо у варіантах є зигота, вона перша, а дроблення – лише після неї.
-
3 Крок 3. Відрізніть морулу від бластули за порожниною
Якщо в умові згадали порожнину – це вже не морула, а бластула.
-
4 Крок 4. У задачі на кількість клітин шукайте степінь двійки
Кількість бластомерів після \(k\) поділів дорівнює \(2^k\). Варіанти, які не є степенями двійки, відкидайте одразу.
-
5 Крок 5. Тип розвитку визначайте за личинкою
Питання одне: чи є в житті тварини личинка, не схожа на дорослого, і метаморфоз. Критерій не «схожий на вигляд», а саме наявність личинки.
📝 Розбір реальних завдань НМТ
Установіть правильну послідовність стадій ембріонального розвитку хордової тварини: А) зигота; Б) гаструла; В) бластула; Г) дроблення.
Крок 1. Онтогенез починається з утворення зиготи, отже перша А.
Крок 2. Зигота одразу починає ділитися мітозом, тобто дробитися – далі Г.
Крок 3. Дроблення дає морулу, а потім одношаровий зародок із порожниною. Морули у варіантах немає, тому наступна В.
Крок 4. Після бластули йде гаструляція – останньою ставимо Б.
А, Г, В, Б.
Підступ тут у тому, що багато хто ставить дроблення перед зиготою, бо в голові «спершу ділення». Але дробитися нема чому, поки зиготи ще немає.
Зигота зазнала пʼяти послідовних поділів дроблення. Скільки бластомерів утворилося і як змінився загальний обʼєм зародка?
А) 10 клітин, обʼєм зріс у 10 разів · Б) 25 клітин, обʼєм не змінився · В) 32 клітини, обʼєм майже не змінився · Г) 32 клітини, обʼєм зріс у 32 рази
Крок 1. Кожен поділ подвоює кількість клітин, тому після \(k\) поділів їх \(2^k\). Для \(k=5\) маємо \(2^5=32\).
Крок 2. Відкидаємо А і Б: 10 і 25 не є степенями двійки.
Крок 3. Обʼєм: клітини діляться, але між поділами не ростуть, тому загальний обʼєм зародка лишається майже таким самим, а обʼєм однієї клітини зменшується до \(\frac{V}{32}\).
Крок 4. Варіант Г відпадає, бо обʼєм не зріс.
В.
Числа 10 і 25 - це класична пастка на неуважність: \(5 \cdot 2\) і \(5^2\) замість \(2^5\).
Установіть відповідність між твариною та типом її післязародкового розвитку: 1) жаба озерна; 2) ящірка прудка; 3) метелик капустяний; 4) голуб сизий. А) прямий розвиток; Б) непрямий розвиток.
Крок 1. До кожної тварини ставимо одне питання: чи є в її житті личинка, не схожа на дорослого?
Крок 2. Жаба: личинка є, це пуголовок – живе у воді, має хвіст, дихає зябрами. Непрямий.
Крок 3. Ящірка: з яйця вилуплюється маленька ящірка, личинки немає. Прямий.
Крок 4. Метелик: яйце, гусениця, лялечка, доросла комаха. Непрямий, ще й з повним перетворенням.
Крок 5. Голуб: пташеня безпорадне, але це вже пташеня, а не личинка. Прямий.
1-Б, 2-А, 3-Б, 4-А.
Найчастіше ловляться на голубі: пташеня голе і не схоже на дорослого птаха, і рука тягнеться поставити «непрямий». Але критерій не «схожий чи не схожий на вигляд», а «чи є личинка і метаморфоз».
⚠️ Типові помилки учнів
Неправильно. Одна особина – онтогенез, ціла група чи вид у часі – філогенез. Розберіть слово, і плутанина зникне.
Неправильно. Відмінність одна: у морули порожнини немає, це щільна грудочка, а в бластули всередині є порожнина, бластоцель. Якщо в умові згадали порожнину, це вже точно не морула.
Неправильно. Саме в цьому головна особливість дроблення: клітини діляться, не встигаючи вирости, тому зародок в цілому свій обʼєм майже не змінює, а бластомери просто дрібнішають.
Неправильно. Набір генів однаковий, різниться те, які гени в цій клітині працюють, а які мовчать. Саме тому нейрон і мʼязова клітина такі різні за будовою.
Неправильно. Гамета гаплоїдна \(n\), зигота диплоїдна \(2n\), і всі клітини, що утворюються дробленням, теж \(2n\), бо дроблення – це мітоз, а не мейоз.
Друзі, не лякаємось довгих слів. Онтогенез – це насправді одна з найлегших тем розділу, бо тут майже все на послідовність: хто за ким іде. Якщо ви запамʼятаєте порядок стадій і два-три терміни, ви заберете свій бал.
Мій спосіб запамʼятати порядок: зигота дробиться на шматочки (дроблення), збирається в кульку-ягідку (морула, від слова «шовковиця»), кулька стає порожньою всередині (бластула), а потім її ніби продавили пальцем усередину і вийшло два шари (гаструла). Домалюйте це від руки, і послідовність сяде намертво.
Найшвидший шлях підготовки: намалювати одну схему від зиготи до органогенезу і підписати кожну стадію двома словами. Це займає хвилин десять, а працює краще, ніж три перечитування параграфа. Далі беріть завдання саме на послідовність – це улюблений формат цієї теми.
І ще: онтогенез не живе окремо, він спирається на реплікацію, мітоз, мейоз і утворення гамет. Якщо ця частина пливе, закрийте її першою.
Означення. Онтогенез – це індивідуальний розвиток організму від утворення зиготи до смерті. У програмі НМТ він стоїть у розділі «Збереження та реалізація спадкової інформації» і ділиться на ембріональний (зародковий) і післязародковий (постембріональний) розвиток.
Онтогенез і філогенез. Онтогенез – це весь шлях однієї конкретної особини: від моменту, коли сперматозоїд і яйцеклітина злилися в зиготу, і до кінця життя. Розвиток виду в часі – це філогенез. Ось цю різницю на НМТ дуже люблять перевіряти.
Запліднення. Онтогенез починається із запліднення – злиття чоловічої і жіночої гамет з утворенням зиготи. Гамети гаплоїдні \(n\), зигота вже диплоїдна \(2n\). З цієї однієї клітини виросте цілий організм, і всі його клітини матимуть однаковий набір генів, а різними стануть тому, що в різних клітинах працюють різні гени. Це і є диференціація.
Стадії ембріогенезу. Дроблення – серія послідовних мітотичних поділів зиготи, під час яких клітини не ростуть між поділами; клітини, що при цьому утворюються, звуться бластомерами і мають набір \(2n\). Морула – щільна грудочка з бластомерів без порожнини, схожа на ягоду шовковиці. Бластула – стадія, коли всередині зʼявляється порожнина, бластоцель, а клітини розташовані одним шаром. Гаструла – стадія, на якій зародок стає багатошаровим: зовнішній листок ектодерма, внутрішній ентодерма, у більшості тварин згодом між ними формується мезодерма; сам процес зветься гаструляцією. Далі йдуть диференціація клітин, гістогенез (утворення тканин) і органогенез (утворення органів).
Ембріональна індукція. Це вплив однієї частини зародка на іншу, який змушує її розвиватися у певному напрямку. Класичний приклад: очний келих впливає на прилеглу ектодерму, і з неї формується кришталик ока. Якщо цей вплив прибрати, кришталик не утвориться, хоча гени в клітинах нікуди не поділись. ДНК – це повний список можливостей, а індукція – команда, який саме пункт зі списку виконувати.
Стовбурові клітини. Недиференційовані клітини, здатні багаторазово ділитися і перетворюватися на різні типи спеціалізованих клітин. У дорослого організму вони теж є, наприклад у червоному кістковому мозку, звідки походять клітини крові. Саме завдяки їм можлива регенерація.
Прямий і непрямий розвиток. Прямий – коли зʼявляється маленька копія дорослої особини, без стадії личинки: плазуни, птахи, ссавці, зокрема людина. Непрямий – коли є личинка, яка суттєво відрізняється від дорослої особини і згодом зазнає метаморфозу: жаба (пуголовок дихає зябрами, живе у воді, має хвіст), метелик (яйце, гусениця, лялечка, доросла комаха). Непрямий буває з повним перетворенням (є лялечка: метелик, жук, муха, комар) і з неповним (лялечки немає: коник, тарган, клоп). Біологічний сенс простий: личинка і доросла особина живуть у різних місцях і їдять різне, тому не конкурують за їжу і простір.
У НМТ трапляються завдання на періоди онтогенезу людини й ембріональний розвиток, розберемо приклади.
- У завданні на послідовність шукайте старт: зигота завжди перша, дроблення – після неї.
- Тримайте ланцюжок: зигота, дроблення, морула, бластула, гаструла, диференціація, гістогенез, органогенез.
- Морула чи бластула – вирішує порожнина.
- Скільки клітин після \(k\) поділів – \(2^k\); обʼєм зародка при цьому не росте.
- Прямий чи непрямий розвиток – вирішує наявність личинки й метаморфозу, а не схожість малюка на дорослого.
- Набори: гамета \(n\), зигота і всі клітини після дроблення \(2n\).
❓ Часті запитання
Що таке онтогенез простими словами
Онтогенез – це індивідуальний розвиток однієї особини від утворення зиготи до кінця життя. Він охоплює два періоди: ембріональний (зародковий) і післязародковий.
Чим онтогенез відрізняється від філогенезу
Онтогенез – розвиток окремої особини, філогенез – історичний розвиток виду або групи організмів. Один організм проти цілої групи, ось і вся різниця.
Яка послідовність стадій ембріонального розвитку
Зигота, дроблення, морула, бластула, гаструла, далі диференціація клітин, гістогенез і органогенез. Саме в такому порядку її запитують на НМТ у завданнях на послідовність.
Чим бластула відрізняється від гаструли
Бластула одношарова і має всередині порожнину, бластоцель. Гаструла вже багатошарова: у ній сформовані зародкові листки, ектодерма і ентодерма, а згодом і мезодерма.
Який набір хромосом у клітин зародка після дроблення
Диплоїдний, \(2n\), такий самий, як у зиготи. Дроблення відбувається шляхом мітозу, тому набір хромосом не змінюється.
Які тварини мають непрямий розвиток
Ті, у яких є личинка і метаморфоз: жаби та інші земноводні, метелики, жуки, мухи, коники. Плазуни, птахи і ссавці, зокрема людина, розвиваються прямо, без личинкової стадії.