МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Тобольский педагогический институт им. Д.И. Менделеева (филиал) ТюмГУ Естественнонаучный факультет Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания «УТВЕРЖДАЮ»: Директор филиала «ТюмГУ» в г. Тобольске _______________________ /Е.А. Короткова / __________ _____________ 201__г. Мирюгина Татьяна Андреевна БИОЛОГИЯ РАЗМНОЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 06.03.01 Биология очная форма обучения Тобольский педагогический институт им. Д.И. Менделеева (филиал) ТюмГУ 2015г. 1 1. Цели и задачи освоения дисциплины Цель освоения дисциплины заключается в ознакомлении студентов с закономерностями размножения и индивидуального развития организмов, как фундаментальной основой жизненных процессов; изучение строения и функций зародышей на последовательных стадиях развития вплоть до становления взрослых форм и последующего старения организма. Задачей дисциплины является изучение основных закономерностей биологии размножения животных, основных этапов онтогенеза, фаз эмбрионального развития, механизмов роста, морфогенеза, причин появления аномалий развития. 2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата (магистратуры) Дисциплина «Биология размножения и развития» относится к базовой части профессионального цикла. Изучение данной дисциплины базируется на знании дисциплин профессионального блока - «Ботаника», «Методы биологического эксперимента», «Цитология и гистология», «Общая биология». Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин базовой и вариативной части профессионального цикла: «Микробиология», «Генетика и эволюция», «Биология человека» а также для последующего прохождения практик, подготовки к итоговой государственной аттестации. 3. Требования к результатам освоения дисциплины 3.1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями: ОПК 9 - способность использовать базовые представления о закономерностях воспроизведения и индивидуального развития биологических объектов, методы получения и работы с эмбриональными объектами ПК 1- способность эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических работ 3.2. В результате освоения дисциплины обучающийся должен: Знать: принципы, закономерности, методы и современные направления биологии индивидуального развития животных, сравнительно-морфологические аспекты индивидуального развития организмов различных таксономических групп. •Уметь: Использовать методологические достижения и перспективные направления биологии развития для решения сельскохозяйственных проблем, диагностики состояния и охраны природной среды. Проводить анализ научной литературы. Приобретать новые знания, используя информационные технологии. Владеть: широким спектром цитологических, гистологических, молекулярно-биологических, генетических методов, используемых в биологии развития. 2 Карта критериев оценивания компетенций пороговый (удовл.) 61-75 баллов Базовый (хор.) 76-90 баллов повышенный (отл.) 91-100 баллов 1 2 3 4 ОПК 9 Код компетенции Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП Знает: современные направления биологии индивидуальн ого развития животных и растений Знает: современные направления биологии индивидуального развития животных и растений, источники развития и механизм образования тканей на определенном этапе эмбриогенеза Умеет: систематизир овать полученные знания Умеет: Проводить анализ научной литературы; статистическую обработку полученных данных и определять достоверность различий Владеет: Понятиями об эмбриогенезе и его связями с онтогенезом и филогенезом Владеет: Цитологическими, гис-тологическими методами, используемыми биологии развития Виды Оценочны занятий е средства (лекции, (тесты, лаборатор проекты и ные) др.) 5 Лекции, Знает: методы лаборатор исследования ные эмбрионального занятия материала; описательные, экспериментальноэмбриологические, экологические методы Умеет: Приобретать новые знания, используя информационные технологии Владеет: широким спектром методов, используемых в биологии развития в 3 6 Тесты, рефераты, коллоквиу мы; контрольн ая работа ПК 1 1 2 3 4 5 6 Знает: морфологичес кие аспекты индивидуальн ого развития организмов Знает: сравнительноморфологические аспекты индивидуального развития организмов различных таксономических групп Знает: о росте и изменении пропорций тела; факторах, определяющих конечные размеры тела животных; об искусственном осеменении в рыбоводстве, птицеводстве и животноводстве Умеет: Использовать методологические достижения и перспективные направления биологии развития для решения биологических проблем. Владеет: Современными методами качественного и количественного исследования эмбриональных препаратов и теоретического анализа Лекции, лаборатор ные занятия Тесты, рефераты, коллоквиу мы; контрольн ая работа Умеет: Использовать перспективны е направления биологии развития для решения биологически х проблем Владеет: Современным и методами исследования эмбриональн ых препаратов Умеет: Использовать методологические достижения и перспективные направления биологии развития для решения биологических проблем Владеет: Современными методами качественного исследования эмбриональных препаратов 4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы (72 часа) 4.1. Структура дисциплины Таблица 1 № Наименование раздела дисциплины Семестр 4 Виды учебной работы (в академических часах) аудиторные занятия СР ЛК КСР ЛБ 1 2 3 Гаметогенез, оплодотворение, дробление, гаструляция и формирование основных закладок органов Органогенез, дифференциация клеток. Элементы эволюционной эмбриологии 5 5 Биология развития 5 Итого 4 - 6 14 6 - 4 14 4 - 4 16 14 44 14 4.2. Содержание дисциплины Таблица 2 № 1 2 Наименование раздела дисциплины Гаметогенез, оплодотворение, дробление, гаструляция и формирование основных закладок органов Органогенез, дифференциация клеток. Элементы эволюционной эмбриологии 3 Биология развития Содержание раздела (дидактические единицы) Основные периоды становления и развития Биологии индивидуального развития как науки. Методы исследований. Основные направления современных исследований. Половые клетки. Гаметогенез. Морфология и физиология гамет. Овогенез, стадии прото- и трофоплазматического роста, овуляция. Типы яиц по количеству и распределению желтка.Сперматогенез. Строение сперматозоидов. Жизненный цикл. Типы жизненных циклов (с зиготической, гаметической, промежуточной редукцией). Биология индивидуального развития. Этапы онтогенеза человека. Способы и формы размножения. Половые и соматические клетки. Бесполое и половое размножение. Гаметогенез. Партеногенез. Понятие о ядерно-плазменных отношениях. Виды дробления разных типов яиц. Мозаичные и регуляционные яйца. Полиэмбриония (специфическая и спорадическая). Органотипический период. Гаструляция. Зародышевые листки. Способы гаструляции. Способы образования мезодермы. Производные зародышевых листков. Провизорные органы зародыша. Дифференциальная активность генов. Эмбриональная индукция, организатор, индуктор. Стабильность клеточного типа. Онтогенез. Соотношение онто- и филогенеза. Рост организма и его контроль. Неограниченный и ограниченный рост. Изометрический и аллометрический рост частей организма. Компенсаторная гипертрофия. Факторы контроля роста. Соматотропин, тироксин. Регенерация и бесполое размножение. 5. Образовательные технологии Таблица 3 № № занятия раздела 1 2 Тема занятия 3 5 Виды образовательных технологий 4 Кол-во часов 5 1 1 2 3 1 1 2 4 1 5 1 6 1 7 1 8 2 9 2 Основные периоды становления и развития биологии индивидуального развития как науки. Методы исследований. Основные направления современных исследований. Информационная лекция Половые клетки. "Зародышевый путь". Гаметогенез (изо-, анизо- , оогамия). Морфология и физиология гамет. Овогенез, стадии прото- и трофоплазматического роста, овуляция. Сперматогенез. Строение сперматозоидов. Жизненный цикл. Типы жизненных циклов (с зиготической, гаметической, промежуточной редукцией). 3 Морфология половых клеток Лекция визуализация Строение половых желез и гаметогенез Редукционное деление и оплодотворение Дробление Биология индивидуального развития. Этапы онтогенеза человека. Способы и формы размножения. Половые и соматические клетки. Бесполое и половое размножение. Гаметогенез. Чередование поколений. Партеногенез. Педогенез. Дробление. Понятие о ядерно-плазменных отношениях. Полиэмбриония (специфическая и спорадическая). Гаструляция, нейруляция 10 2 11 2 12 2 13 3 Онтогенез. Соотношение онтои филогенеза. Рост организма и его контроль. Неограниченный и ограниченный рост. 14 3 Особенности развития млекопитающих 2 2 Лекция визуализация 4 Лабораторная работа Лабораторная работа Лабораторная работа Лабораторная работа Лекция-дискуссия Лекция визуализация Проблемная лекция Лабораторная работа Обособление тела зародыша от желтка и Лабораторная образование провизорных органов работа 2 5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Лекция-дискуссия Лабораторная работа 2 6. Самостоятельная работа студентов № 1 Наименование раздела дисциплины Гаметогенез, оплодотворение, Вид самостоятельной работы Конспектирование 6 текста; Таблица 4 Трудоемкость (в академических часах) 14 2 3 дробление, гаструляция и формирование основных закладок органов Органогенез, дифференциация клеток. Элементы эволюционной эмбриологии Биология развития составление таблиц для систематизации учебного материала Ответы на контрольные вопросы; изучение дополнительных тем занятий; работа с конспектом лекции (обработка текста) Использование аудиои видеозаписей, компьютерной техники и Интернета; составление таблиц для систематизации учебного материала 14 16 7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства 7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля В качестве входящего контроля проводится тестирование по теме «Клетка» 7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая технология оценивания работы студентов 7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ Таблица 5 Виды работ Аудиторные занятия Лекции Лабораторные занятия Самостоятельная работа Итого за работу в семестре Обобщающий контроль Итого Максимальное количество баллов Модуль 1 Модуль 2 Модуль 3 10 4 6 10 20 10 4 6 15 25 16 6 10 19 35 Итого 36 14 22 44 80 20 100 7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов Таблица 6 № Наименование раздела дисциплины Формы оцениваемой работы 1 2 3 Работа на лекциях Гаметогенез, оплодотворение, дробление, гаструляция. 2 Органогенез. Элементы эволюционной эмбриологии 3 Биология развития 1 Максимальное Модуль количество (аттестация) баллов 4 5 Посещение лекций 4 1 Посещение лекций 4 2 Посещение лекций 6 Защита реферата Работа на практических (семинарских, лабораторных) занятиях 7 3 Посещение занятий Выполнение учебного индивидуального задания Защита реферата 2 Органогенез. Элементы Посещение занятий эволюционной Выполнение учебного эмбриологии индивидуального задания Выполнение аудиторной контрольной работы 3 Биология развития Посещение занятий Выполнение учебного индивидуального задания Выполнение аудиторной контрольной работы 7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов 1 Гаметогенез, оплодотворение, дробление, гаструляция. 6 1 6 2 10 3 Таблица 7 № 1 Наименование раздела (темы) дисциплины Гаметогенез, оплодотворение, дробление, гаструляция и формирование основных закладок органов 2 Органогенез, дифференциация клеток. Элементы эволюционной эмбриологии 3 биология развития Формы оцениваемой работы Составление таблицы «Типы жизненных циклов» Составление аннотаций нескольких научно-популярных биологических изданий Составить конспект «Типы яиц по количеству и распределению желтка (алецитальные, гомолецитальные, телолецитальные, центролецитальные)». Составление аннотированных списков информационных ресурсов по ботанике Составление таблицы «Этапы онтогенеза человека». Выполнение домашней контрольной работы Составление тематического глоссария «Биология размножения» Подготовка презентации «Экологическая биология развития» Написание реферата. Максимальное Модуль количество (аттестация) баллов 3 1 3 4 5 2 5 5 5 3 9 5 7.2.4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости Вопросы для аудиторной контрольной работы Вариант 1 1. Какое образование сперматозоида содержат хромосомы? 8 2. Какое образование сперматозоида содержит энзимы, играющие важную роль в физико-химических реакциях при оплодотворении? 3. Где образуются мужские половые клетки? 4. Сколько стадий в сперматогенезе? 5. Назовите яйцеклетки, бедные желтком. 6. Чем образована первичная оболочка яйцеклетки? Вариант 2 2. Какое образование сперматозоида содержат ферменты, при участии которых продуцируется энергия? 3. Назовите яйцеклетки богатые желтком. 4. Где осуществляется созревание женской половой клетки? 5. Чем образуется вторичная оболочка яйцеклетки? 6. Назовите процесс, когда гаплоидный набор хромосом переходит в диплоидный. Вопросы для домашней контрольной работы 1. Назовите в организме процесс, когда гаплоидный набор хромосом переходит в диплоидный. 2. Как называется яйцеклетка непосредственно после оплодотворения? 3. Что препятствует внедрению в яйцеклетку других сперматозоидов? 4. Назовите форму размножения при образовании нового организма из зиготы. 5. Как называется способ гаструляции, при котором вегетативное полушарие выпячивается в анимальное? 6. Назовите источники развития эпидермиса и его производных (ногтей, волос, когтей и т. д.). 7. Назовите особенности гемохориальной плаценты. Темы рефератов 1. Значение и история развития предмета биологии развития и размножения. 2. Связь индивидуального и исторического развития человека и животных. 3. Экстракорпоральное оплодотворение у человека и животных. 4. Влияние гормональных препаратов на развитие органов человека и животных. 6. Современное представление о функциональной системе мать-плод. 7. Влияние алкоголизма родителей на ранней стадии эмбриогенеза. 8. Влияние некоторых лекарственных препаратов на ранние этапы эмбриогенеза. 9. Понятие паспортного и биологического возраста и методы их определения. 10. Половое развитие мальчиков. 11.Половое развитие девочек. 12. Понятие индивидуального развития ребенка. 7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации 7.3.1. Рубежные баллы рейтинговой системы оценки успеваемости студентов Таблица 8 Вид аттестации Допуск к аттестации Зачёт 40 баллов 61 балл Экзамен (соответствие рейтинговых баллов и академических оценок) Удовл. Хорошо Отлично 61-72 баллов 73-90 баллов 91-100 баллов 7.3.2. Оценочные средства для промежуточной аттестации Вопросы для зачета, 5 семестр 1. Биогенетический закон Мюллера-Геккеля. 2. Методы биологии индивидуального развития. 9 3. Неопреформизм и неоэпигенез. 4. Оогенез у млекопитающих. 5. На какие периоды делится оогенез и сперматогенез. 6. Различия между спермато- и оогенезом. 7. Процессы в ядре ооцита при подготовке и протекании делений мейоза. Вителлогенез. 8. Строение яичника млекопитающих. Яйцевые фолликулы. 9. Желтое тело, его образование и значение. 10. Гормональная регуляция полового цикла. 11. Яйцеклетка: классификация, морфология, физиология. 12. Значение желтка в яйце для развития зародыша. 13. Оплодотворение и его биологическое значение. Типы оплодотворения. 14. Дистантные взаимодействия гамет. 15. Контактные взаимодействия гамет: активация сперматозоида, активация яйцеклетки. 16. Партеногенез, гиногенез, андрогенез. 17. Типы дробления и их зависимость от строения яйцеклетки. 18. Общая характеристика процесса дробления и его биологический смысл. 19. Бластуляция и типы бластул. 20. Способы и механизмы гаструляции. Значение и судьба бластопора. 21. Anamnia и amniota. Сходство и различие в эмбриогенезе. 22. Зависимость типа блатул от типа дробления. 23. Развитие ланцетника. 24. Раннее развитие млекопитающих. 25. Правило клеточного деления Гертвига-Сакса. 26. Развитие костных рыб. 27. Способы выделения мезодермы. 28. Развитие амфибий. 29. Моно- и полиспермия. 30. Развитие нервной системы и органов чувств. 31. Пространственная организация дробления. 32. Особенности клеточных циклов при дроблении и бластуляции: синхронное и асинхронное дробление. 33. Характеристика процесса гаструляции. 34. Основные положения теории зародышевых листков. 35. Образование и типы плацент у млекопитающих. 36. Нейруляция у amniot. 37. Механизмы имплантации зародыша млекопитающих. 38. Сингамия. 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература: 1. Практикум по эмбриологии: Учеб. пособ. для студ. универс. /В.А. Голиченков и др.; Под ред. В.А. Голиченкова.- М.: Академия, 2004. 2. Кузнецов, С Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии: учеб. пособ. для студ. мед. Вузов/ С.Л. Кузнецов, 2-е изд., перераб. и доп.- М.: МИА, 2006. 3. Фрешни, Р.Я. Культура животных клеток: практическое руководство/ Р.Я. Фрешни; пер. с 5-го англ. изд.-М.:БИНОМ. Лаборат. Знаний,2010.-691с.:ил., 24с. цв.вкл.-(Методы в биологии) б) дополнительная литература: 1. Атлас микроскопического и ультрамикроскопического строения клеток, тканей и органов: учеб. пособ. для студ. мед. Вузов /В.Г. Елисеев и др.- 5-е изд., перераб. и доп.- М.: Медицина, 2004. 10 2. Зиматкин, С.М. Гистология, цитология и эмбриология [Электронный ресурс]: учебное пособие/ С.М. Зиматкин. -2-е изд., испр. Минск: Выш. шк., 2013. – 230 с. http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=235698 (дата обращения 02.02.2015) 3. Клетки / под ред. Б. Льюина. - М. : БИНОМ. Лаборат. Знаний, 2011. - 951 с. : цв. ил. (Лучший зарубежный учебник) 4. Практикум по эмбриологии: Учеб. пособ. для студ. универс. /В.А. Голиченков и др.; Под ред. В.А. Голиченкова.- М.: Академия, 2004. 5. Саврова, О.Б. Основы эмбриологии [Электронный ресурс]: учебное пособие/ О.Б.Саврова, И.З. Ерёмина. – М.: РУДН, 2013. – 146 с. http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=226784 (дата обращения 02.02.2015) в) периодические издания: Журналы: 1. Вестник МГУ. Серия №16. Биология 2. Журнал общей биологии 3. Журнал экспериментальной биологии 4. Успехи современной биологии д) Интернет-ресурсы: 1. http://www.bio.pu.ru/index.php Санкт-Петербургский государственный университет, биологический факультет. 2. http://www.soil.msu.ru/ Московской государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет биологии. 3. http://ru.wikipedia.org/ электронная энциклопедия. 4. http://www.mgul.ac.ru/info/flh/soil/ Московский государственный университет. 5. http://www.bio.vsu.ru/soil/ Воронежский государственный университет. 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины Лекционная мультимедийная аудитория: компьютер «Pentium - 4», плазменный телевизор, документ-камера «AVerVision 300», имеется возможность дополнительного подключения аудиовизуальных средств. Лаборатория цифровой микроскопии: компьютеры «Core 2 Duo E 4400» - 6шт., электронные микроскопы «Motic DM-52» - 5 шт., цифровой стереоскопический микроскоп «Motic DM-39» - 1 шт., биологический микроскоп со встроенной камерой «Motic DMBA300» - 1 шт., документ-камера «AVerVision 300». 10. Паспорт рабочей программы дисциплины Разработчик(и) : Мирюгина Т.А., к.с-х.н, доцент кафедры биологии, экологии и МПЕ 11 Аннотация рабочей программы дисциплины ____ Биология размножения и развития ___ (наименование дисциплины) 1. Цель дисциплины: ознакомление студентов с закономерностями размножения и индивидуального развития организмов, как фундаментальной основой жизненных процессов; изучение строения и функций зародышей на последовательных стадиях развития вплоть до становления взрослых форм и последующего старения организма. Важной задачей курса следует считать выработку мировоззрения, взгляда на природу как совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных явлений и процессов, умения анализировать и выявлять причинно-следственные связи природных явлений. Все это должно сформировать у студентов как общую, так и экологическую культуры личности, осмысленное восприятие многообразия мира живой природы. 2. Место дисциплины в структуре ООП: Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла. 3.Требования к результатам освоения дисциплины: Процесс изучения дисциплины направлен на формирование и развитие компетенций: (коды) ОПК 9; ПК-1 В результате изучения дисциплины студент должен: Знать: основные закономерности биологии размножения растений, животных и человека; основные этапы онтогенеза, морфологические, функциональные и биохимические изменения в ходе развития у представителей различных таксонов; механизмы роста, морфогенеза и дифференциации, причины появления аномалий развития. Уметь: объяснять основные закономерности индивидуального развития; объяснять воспроизведение организмов, онтогенез и филогенез и процессы индивидуального развития; объяснять причины аномалий; Владеть: основными терминами биологии размножения и развития; методами исследования эмбрионального материала; четкой ценностной ориентацией на сохранение природы и охрану прав и здоровья человека 4. Общая трудоемкость дисциплины составляет __2__ зачетных единиц (72_часов). 5. Семестры: 5 6. Основные разделы дисциплины: Гаметогенез, оплодотворение, дробление, гаструляция и формирование основных закладок органов Органогенез, дифференциация клеток. Элементы эволюционной эмбриологии Биология развития 7. Разработчик(и): Мирюгина Т.А., к.с-х.н, доцент кафедры биологии, экологии и МПЕ ФИО, ученая степень, должность 12 Приложение 1. Лекционный курс Введение Биология развития (эмбриология) – наука о закономерностях онтогенеза многоклеточных организмов, начиная с гаметогенеза и включая послезародышевое развитие. Биология развития изучает строение и функции зародышей на последовательных стадиях развития плоть до становления взрослых форм и последующего старения организма. Развитие находится под контролем генетических факторов и факторов окружающей среды, оно регулируется на уровне целого организма, зачатков органов и тканей, на клеточном, субклеточном, а также молекулярном уровнях. Биология развития опирается на достижения смежных наук – цитологии, генетики, молекулярной биологии, эволюционной теории и экологии. Поэтому изложение курса дополняется необходимыми сведениями из перечисленных выше дисциплин. Предмет и история эмбриологии Предмет эмбриологии, ее связь с другими биологическими дисциплинами. Краткий обзор истории эмбриологии. Воззрения Гиппократа и Аристотеля. Эмбриология XVII-XVIII вв. преформисты и эпигенетики. Работы К.Ф. Вольфа. Развитие эмбриологии в XIX в. Значение работ К. Бэра. Влияние дарвинизма на эмбриологию. Сравнительно-эволюционное направление (А.С. Ковалевский, Э.Геккель, И.И. Мечников). Исторические корни Экспериментальной эмбриологии, ее современные задачи. Каузально-аналитический метод, его сильные и слабые стороны. Дискуссия неопреформистов и неоэпигенетиков (В. Гис, В. Ру, Г. Дриш). Основные направления и задачи современной описательной, экспериментальной, сравнительной и теоретической эмбриологии. Ее связь с цитологией, генетикой и молекулярной биологией. Прикладное значение эмбриологии. Гаметогенез Формирование первичных половых клеток (гоноцитов) у различных групп животных (губки, кишечно-полостные, круглые черви, ракообразные, позвоночные). Миграции гоноцитов в гонаду. Оогенез, его основные периоды: размножение, рост, созревание яйцеклеток. Типы питания яйцеклеток: фагоцитарный, нутриментарный, фолликулярный. Связь яйцеклетки с питательными клетками при разных типах питания; поступающие в яйцеклетку вещества. Превителлогенез и вителлогенез. Профаза мейоза, протекающие в ней цитологические и биохимические перестройки. Амплификация генов. Синтез рРНК мРНК. Поляризация яйцеклетки. Особенности деления созревания яйцеклетки Характерные особенности сперматогенеза. Спермиогенез. Оплодотворение Дистантные взаимодействия гамет. Случаи хемотаксиса. Гиногамоны, андрогамоны, спермиолизины, их роль. Контактные взаимодействия гамет. Активация спермия – Акросомная реакция. Активация яйцеклеток – кортикальная реакция. Ее биохимические основы. Поведение пронуклеусов и центриолей при оплодотворении, фаза зрелости яйцеклеток различных групп животных при проникновении сперматозоидов. Синтез ДНК в пронуклеусах. Кариогамия. Определение пола при оплодотворении. Ооплазматическая сегрегация в разных типах яиц, ее морфогенетическая роль. Цитологические механизмы определения сагиттальной плоскости в яйцеклетке амфибий. Искусственный и естественный партеногенез. Гиногенез. Андрогенез. Теоретический интерес и практическое применение этих явлений. Экстракорпоральное оплодотворение у животных и человека. Дробление Общая характеристика процесса дробления. Его биологический смысл. Особенности клеточного цикла при дроблении. Особенности синтетических процессов при дроблении. Моменты включения материнских и отцовских генов. Пространственная организация дробления. 13 Значение количества и распределения желтка. Правила Сакса - Гертвига. Основные закономерности спирального дробления. Значение взаимодействия бластомеров для постранственной организации голобластического дробления. Ооплазматическая сегрегация при дроблении. Регуляционные способности бластомеров у зародышей различных систематических групп (кишечнополостные, моллюски, асцидии, иглокожие, амфибии). Механизмы бластуляции. Типы бластул, связь их строения с морфологией дробления. Гаструляция и формирование основных закладок органов у позвоночных животных: описание и результаты экспериментального анализа Способы гаструляции: деламинация, иммиграция, эпиболия, инвагинация и различные их сочетания. Типы гаструл. Способы закладки мезодермы. Осевая мезодерма и ее дальнейшая дифференцировка: боковая пластинка. Элементы сравнительной эмбриологии позвоночных Закон зародышевого сходства Бэра и его современная трактовка. морфогенетические движения в раннем развитии костистых рыб. Особенности закладки зародышевых листков у рептилий. Гаструляция у птиц, внезародышевая и зародышевая энтодерма у птиц. Первичная полоска и бороздка, их дифференцировка. Гомологизация с бластопором амфибий. Нейруляция: закладка осевых органов. Сегментация мезодермы и дифференцировка сомита. Дифференцировка отделов головного мозга. Развитие сердца. Формирование внезародышевых органов: оболочек, желточного мешка и аллантоиса. Особенности биологии развития и размножения млекопитающих. дробление, формирование бластоцисты. Внезародышевые образования, особенности их строения и функции. Типы плацент. Экспериментальные исследования по эмбриологии млекопитающих, их значение для сельского хозяйства и медицины. Некоторые сведения об органогенезах Формирование головного мозга, глаз и конечностей позвоночных. морфогенетические взаимодействия между частями зачатка при развитии глаза, конечностей, желез пищеварительного тракта. Детерминация и регуляция при развитии органов. Вторичные эмбриональные индукции, их механизмы. Контактные и дистантные взаимодействия клеток. Механизмы клеточной агрегации. Дифференциация клеток Дифференцировка клеток как синтез специфических белков и сборка надмолекулярных структур. Дифференцирующая роль движений внутриклеточных компонентов. Дифференцировка клеточных мембран. Современные представления о механизмах регуляции синтезов специфических белков. Возможные уровни регуляции: уровень соматических мутаций, транскрипционный, трансляционный, посттрансляционный. Что дают опыты по пересадкам клеточных ядер для суждения об уровнях регуляции? Дифференциальная экспрессия генов, ее основные пространственные закономерности у зародышей насекомых и позвоночных. Физические и химические регуляторы клеточной дифференцировки. Регенерация и онтогенез. Регенерация физиологическая и репаративная. способы регенерации – эпиморфоз и морфолаксис, компенсаторная и регенерационная гипертрофия. Соматический эмбриогенез. Экологическая биология развития Особенности зависимости организма от среды на разных этапах жизненного цикла. Механизмы эмбриональной смертности на разных фазах развития. Тератогенез и его причины. Критические периоды развития целого организма и отдельных органов. Влияние химических и электромагнитных загрязнений природной среды на размножение и развитие животных и человека; методы его оценки. Острые и хронические воздействия техногенных факторов на организм. 14 Отдаленные эффекты, проявляющиеся в процессах развития (мутагенные, тератогенные, гонадотоксические, эмбриотоксические). Применение эмбриональных биотестов для определения качества природной и техногенной среды. Принципы и перспективы эмбриологического мониторинга. Приложение 2. Лабораторный практикум 2.1.Задания к лабораторному практикуму Занятие по теме «МОРФОЛОГИЯ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК» Цель занятия: Познакомить студента с морфологическими особенностями женских и мужских половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов), показать их сходство и различия между собой, а также другими соматическими клетками организма. Задание 1. Гомолецитальная яйцеклетка беззубки. Срез через яичник беззубки (анадонты) При малом увеличении найдите группы крупных, окрашенных в розовый цвет округлых яйцеклеток с ядром и ядрышком. Изучая препарат при большом увеличении необходимо обратить внимание на то, что яйцеклетка покрыта прилегающей к цитоплазме тонкой оболочкой – цитолеммой и вторичной оболочкой, отделяющейся от яйцеклетки и образующей складки. В цитоплазме обнаружить зерна желтка розового цвета. Бледно окрашенное ядро расположено эксцентрично, его оболочка хорошо выражена. В ядре четко просматривается ядрышко. Задание 2. Телолецитальная яйцеклетка лягушки. Срез через яичник лягушки При малом увеличении в строме яичника увидеть яйцеклетки, находящиеся на разных стадиях роста. В начале роста яйцеклетка небольшого размера, с базофильной цитоплазмой и бледным ядром. К концу периода роста клетка крупных размеров (за счет отложения в ней большого количества желтка). Цитоплазма окрашивается в розовый цвет. В яйцеклетке обнаруживается крупное бледно окрашенное ядро и большое количество ядрышек. Снаружи яйцеклетка окружена слоем фолликулярных клеток овальной формы. Задание 4. Сперматозоиды морской свинки. Мазок спермы При малом увеличении найти нитевидной формы бичевидные сперматозоиды. Нередко на препарате сперматозоиды склеиваются головками и, создается впечатление, что многие из них имеют несколько хвостиков. При большом увеличении рассмотреть части сперматозоида: головку, шейку, среднюю часть и хвостик. Головка имеет грушевидную форму, в ней большую часть занимает ядро. В передней части головки располагается акросома, имеющая форму темно окрашенного колпачка. Задание 5. Сперматозоиды петуха. Мазок спермы При малом увеличении найти участок, в котором сперматозоиды лежат по одиночке. При большом увеличении обнаружить части сперматозоида. Головка сперматозоида имеет несколько вытянутую и изогнутую головку. Сперматозоиды петуха отличаются от сперматозоидов морской свинки своими незначительными размерами, а также формой головки. Занятие по теме «СТРОЕНИЕ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ И ГАМЕТОГЕНЕЗ» Цель занятия: Познакомить студентов с особенностями строения половых желез (яичников и семенников) и развитием в них половых клеток. Задание 1. Строение яичника кошки и развитие женских половых клеток При малом увеличении микроскопа увидеть яичник, покрытый снаружи слоем кубических клеток. Под кубическим эпителием располагается плотная соединительная капсула – белочная оболочка. Периферическая часть яичника (под белочной оболочкой) представлена корковым веществом, а центральная - мозговым. В корковом веществе увидеть большое количество ооцитов, которые находятся на разных стадиях развития. Среди этих половых клеток найти: 1)первичный фолликулы, окруженные одним слоем плоских клеток; 2)фолликулы с кубическим эпителием; 3)вторичный фолликул с двумя слоями 15 фолликулярных клеток; 4)третичный фолликул с образующейся полостью между фолликулярными клетками; 5)Граафов пузырек. В Граафовом пузырьке необходимо выделить: стенку, представленную зернистым слоем и соединительно-тканной оболочкой – текой; яйценосный бугорок; ооцит с оболочками; полость Граафова пузырька. Рассмотреть строение желтого тела. При большом увеличении следует обратить внимание на строение ооцита. Цитоплазма ооцита обычно ячеистая, в центре которой находится ядро с хорошо выраженным ядрышком. В конце стадии первичного фолликула вокруг ооцита выделяется особая оболочка – оолема, окрашенная в оранжевый цвет. Зарисовать яичник с половыми клетками, находящимися на разных стадиях развития. Задание 2. Строение семенника и развитие мужских половых клеток. Поперечный разрез семенника крысы При малом увеличении микроскопа найти серозную и соединительно-тканную оболочки, покрывающие снаружи семенник. В паренхиме семенника увидеть большое количество семенных канальцев, в стенках которых и осуществляется развитие мужских половых клеток (сперматозоидов). При сильном увеличении рассмотреть один из срезов стенки семенного канальца, обратив внимание на развивающиеся половые клетки – сперматогонии, сперматоциты 1 и 2 порядка, сперматиды, сперматозоиды. Особое внимание обратить на изменение формы и размеров клеток и их ядер в разные периоды сперматогенеза. В заключение следует познакомиться с клетками Сертоли. Занятие по теме «РЕДУКЦИОННОЕ ДЕЛЕНИЕ И ОПЛОДОТВОРЕНИЕ» Цель занятия: Познакомить студентов с морфологическими изменениями, наблюдаемыми в женской половой клетке при мейозе и оплодотворении. Задание 1. Оплодотворение яйца лошадиной аскариды При малом увеличении микроскопа найти округлой формы яйцо, окрашенное в синий цвет. Между яйцеклетками увидеть большое количество сперматозоидов клиновидной формы, часть которых проникает или проникла в яйцеклетку. При сильном увеличении в цитоплазме яйца рассмотреть проникшую мужскую половую клетку с маленьким ядром и ядро женской половой клетки. Следует помнить, что у аскариды сперматозоиды проникают в ядро до начала ее созревания. Зарисовать отдельную яйцеклетку с проникшим в нее сперматозоидом. Задание 2. Деления созревания в яйцах лошадиной аскариды В полости яйцевода при малом увеличении микроскопа увидеть большое количество яиц, окруженных толстой оболочкой. Убедиться, что до первого деления созревания эта оболочка вплотную прилегает к яйцеклетке. При сильном увеличении найти яйцо с образовавшимся веретеном первого деления созревания. Обратить внимание на отделение первого полярного (направительного) тельца и начало образования перивителлинового пространства. После этого, передвигая препарат, найти и рассмотреть яйцо с образовавшимся веретеном второго деления созревания. Необходимо сосредоточить свое внимание на образовавшемся перивителлиновом пространстве и отделившимся втором полярном тельце. В результате второго деления созревания образуется зрелая яйцеклетка. Зарисовать ооциты 1, 2 порядков и зрелую яйцеклетку с направительными тельцами и перивителлиновым пространством. Задание 3.Синкарион у лошадиной аскариды (слияние пронуклеусов) При слабом увеличении микроскопа в полости матки найти яйца, которые находятся на стадии слияния пронуклеусов. Рассматривая с большим увеличением зиготу с двумя пронуклеусами, следует помнить, что один пронуклеус представлен женским ядром, другой – ядром сперматозоида (после завершения периода созревания пронуклеусы имеют строение обычных интерфазных ядер). Обратить внимание на перивителлиновое пространство и оболочку зиготы. Найти и рассмотреть первое направительное тельце, прижатое к внутренней поверхности оболочки, а также второе направительное тельце, расположенное на поверхности зиготы. Зарисовать зиготу в состоянии синкариона. 16 Задание 4. Дробление зиготы аскариды При слабом увеличении микроскопа найти на срезе зиготу на стадии метафазы. На этой стадии хромосомы располагаются по экватору. Следует помнить, что если зигота разрезана по экватору, образуется фигура материнской звезды, а если меридионально, то получается фигура экваториальной пластинки. На полюсах видны центриоли, окруженные лучистой сферой. Между центриолями протягиваются нити центрального веретена. Передвигая препарат, найти зиготу на стадии анафазы. Убедиться, что на этой стадии хромосомы начинают отходить в направлении центриолей. В начальной телофазе увидеть появление перетяжки клетки. Занятие по теме «ДРОБЛЕНИЕ» Цель занятия: Познакомить студентов с типами дробления и показать их зависимость от количества и распределения желтка в цитоплазме яйцеклетки. Дать представление об особенностях строения разных типов бластул. Задание 1. Полное равномерное дробление зиготы морского ежа При малом увеличении микроскопа на тотальном препарате найти зародыши на стадии 2, 4, 8, 16 и 32 бластомеров. После этого на этом же препарате отыскать целобластулу морского ежа. Обратить внимание на то, что зигота полностью делится на бластомеры, которые на ранних стадиях развития имеют одинаковую величину. Задание 2. Полное неравномерное дробление зиготы лягушки При малом увеличении микроскопа изучить дробление зиготы лягушки на стадии 2, 4, 8 бластомеров. Убедиться, что в результате двух борозд дробления, проходящих меридионально, образуется 4 бластомера одинаковой величины. Третья борозда дробления приводит к образованию восьми бластомеров неодинаковых размеров: четыре анимальных бластомера – мелкие, а четыре вегетативных – крупные. Зарисовать дробящуюся зиготу лягушки. Задание 3. Бластула лягушки При слабом увеличении найти бластулу лягушки (амфибластулу). Убедиться, что бластодерма многослойная и представлена клетками (бластомерами) неодинаковых размеров: клетки дна бластулы – крупные, а крыши – мелкие. Бластоцель (полость) смещена к анимальному полюсу бластулы. Обратить внимание на цитоплазматические структуры клеток бластулы (ядра и зерна желтка). Зарисовать бластулу лягушки, обозначив ее части. Задание 4. Частичное дискоидальное дробление зиготы курицы Препарат изучить на малом и большом увеличении микроскопа. Следует убедиться, что при частичном дискоидальном дроблении делению подвергается лишь анимальная часть зиготы. Помнить, что при этом типе дробления образуется дискобластула. Крыша дискобластулы представлена бластодиском, дно – нераздробившейся массой желтка, бластоцель – подзародышевой полостью. Зарисовать дискобластулу. Задание 5. Частичное поверхностное дробление зиготы тутового шелкопряда Малое и большое увеличение. Найти овальной формы зиготу тутового шелкопряда. Необходимо обратить внимание на то, что в этом случае дробится лишь поверхностная часть зиготы. Центральная часть ее заполнена желтком и ядрами, образовавшимися в результате деления ядра зиготы. Следует помнить, что при этом типе дробления образуется перибластула, которая характеризуется однослойной бластодермой и отсутствием бластоцеля. Занятие по теме «ГАСТРУЛЯЦИЯ» Цель занятия: Познакомить студентов с разными способами гаструляции и особенностями перемещения клеточного материала к местам дефинитивного положения закладок будущих органов зародыша. Задание 1. Ранняя гаструла лягушки 17 На сагиттальном срезе зародыша на стадии ранней гаструлы рассмотреть закладку дорсальной губы бластопора и начало перемещения клеточного материала с поверхности внутрь зародыша. Ранняя гаструла имеет шарообразную форму. Зарисовать раннюю гаструлу. Задание 2. Средняя гаструла лягушки На малом увеличении микроскопа увидеть гаструлу с круглым бластопором, представленным на срезе спиной (дорсальной) и брюшной (вентральной) губами. Бластопор закрыт желточной пробкой. Необходимо помнить, что бластопор и его губы образовались в результате разрастания по вегетативному полушарию дорсальной губы бластопора, а также инвагинации и эпиболии клеточного материала. Обратить внимание на образование первичной кишки (гастроцель). Бластоцель по мере увеличения первичной кишки уменьшается в размерах. Зарисовать среднюю гаструлу. Задание 3. Поздняя гаструла лягушки На малом увеличении микроскопа найти позднюю гаструлу и рассмотреть образовавшиеся в процессе клеточных перемещений три зародышевых листка (эктодерму, мезодерму и эндодерму). Рассматривая зародыш, обратить внимание на форму, размеры и степень пигментации клеток зародышевых листков. Бластоцель к этому времени практически исчезает, а гастроцель представляет собой самую большую внутреннюю полость. Желточная пробка полностью переместилась внутрь зародыша и не закрывает бластопор. Поздняя гаструла принимает форму овала. Задание 4. Первичная полоска зародыша курицы (16 часов инкубации). Тотальный препарат При малом увеличении по периферии зародышевого диска рассмотреть темное поле, а в центре – светлое поле грушевидной формы. По средней линии зародышевого щитка увидеть сосредоточением клеток. Это так называемая первичная полоска, в передней части которой находится наиболее плотное клеточное скопление – гензеновский узелок. Необходимо помнить, что первичная полоска и гензеновский узелок представляют собой презумптивный материал мезодермы, хордального тяжа и зародышевой энтодермы. Вся остальная поверхность зародышевого щитка представляет эктодерму. Задание 5. Гаструла курицы. Поперечный срез первичной полоски в стадии закладки мезодермы При малом и большом увеличении микроскопа найти и тщательно рассмотреть клетки эктодермы, мезодермы и энтодермы, обратив внимание на их форму и размеры. Зарисовать гаструлу курицы на большом увеличении. В заключение студент обязан провести сравнение процессов гаструляции у амфибий и птиц. Занятие по теме «НЕЙРУЛЯЦИЯ» Цель занятия: Дать представление о первичной дифференцировке зародышевых листков, приводящей к закладке органов осевого комплекса (нервной трубки, хорды, сомитов и др.). Задание 1. Ранняя, средняя и поздняя нейрула лягушки. Поперечный разрез При малом увеличении микроскопа в дорсальной части зародыша увидеть как из материала эктодермы образовалась нервная пластинка, ограниченная нервными валиками (ранняя нейрула). На стадии средней нейрулы нервная пластинка прогибается и превращается в нервный желобок. В результате срастания на спинной стороне нервных валиков образуется нервная трубка (поздняя нейрула). В поздней нейруле рассмотреть: 1)зачаток хорды, расположенный под нервной трубкой; 2)по обе стороны от хорды и нервной трубки – мезодерму; 3)в вентральной части зародыша (под зачатком хорды) кишечную трубку. При большом увеличении микроскопа обратить внимание на форму и размеры клеток стенки кишечной трубки, хорды и нервной трубки. Задание 2. Поздняя нейрула курицы. Поперечный разрез При малом увеличении микроскопа увидеть распластанных зародыш курицы. Найти в нем эктодерму, энтодерму, нервную трубку, хорду и мезодерму. В мезодерме рассмотреть 18 сегментированную часть мезодермы, представленную сомитом и сегментной ножкой (нефротом), а также несегментированную мезодерму (спланхнотом), состоящую из париетального (наружного) и висцерального (внутреннего) листков. Между листками спланхнотома находится вторичная полость тела – целом. При сильном увеличении микроскопа в сомите найти и рассмотреть дерматом, склеротом и миотом. В сегментной ножке обнаружить зачаток вольфова протока. Обратить внимание на форму и размеры клеток дифференцирующихся зачатков. Задание 3. Зародыш курицы на стадии закладки сомитов. Тотальный препарат Малое увеличение. В средней части диска увидеть формирующийся зародыш. Передний конец зародыша ограничен головной складкой, переходящей в туловищные складки. Обратить внимание на образовавшиеся из переднего отдела нервной трубки мозговые пузыри: передний мозговой пузырь с боковыми выпячиваниями, средний и задний. Задний мозговой пузырь переходит в спинной мозг, по обе стороны которого лежат сомиты. На заднем конце нервная трубка переходит в остатки первичной полоски. Впереди от сомитов под задним мозговым пузырем найти зачаток сердца и желточные вены. В периферической части зародышевого диска рассмотреть многочисленные кровяные островки. Зарисовать препарат. Занятие по теме «ОБОСОБЛЕНИЕ ТЕЛА ЗАРОДЫША ОТ ЖЕЛТКА И ОБРАЗОВАНИЕ ПРОВИЗОРНЫХ ОРГАНОВ» Цель занятия: Познакомить студентов с развитием и строением провизорных органов зародышей птиц. Задание 1. Туловищные и амниотические складки. Поперечный разрез зародыша курицы (48 часов инкубации) При малом увеличении микроскопа увидеть зародыш с четко выраженными органами осевого комплекса (нервная трубка, хорда, сомиты и др.). По бокам от тела зародыша найти направленные в зародыш туловищные складки, а кнаружи от них – гребни амниотических складок. Убедиться, что складки представлены внезародышевой эктодермой и подстилающим ее париетальным листком мезодермы. Обратить внимание на изменение формы зародыша Задание 2. Амниотическая и серозная оболочки. Поперечный разрез зародыша курицы (96 часов инкубации) При малом увеличении микроскопа увидеть зародыш с органами осевого комплекса. Над телом зародыша тщательно рассмотреть амниотическую и серозную оболочки, образовавшиеся в результате срастания на спинной стороне зародыша амниотических складок (правой и левой). Под амниотической оболочкой увидеть полость амниона, в которой протекает развитие зародыша. Обратить внимание на стенку желточного мешка, представленную внезародышевой энтодермой и висцеральным листком мезодермы. Требуется хорошо уяснить, какие зародышевые листки принимают участие в образовании провизорных органов и каково их взаиморасположение в них. Зарисовать препарат. Задание 3. Зародыш форели. Поперечный разрез При малом увеличении рассмотреть осевой комплекс органов. Обратить внимание на расположение и строение желточного мешка. Увидеть сформировавшуюся кишку. Зарисовать препарат. Занятие по теме «ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ» Цель занятия: Познакомить студентов с особенностями строения матки и плаценты как образований, обеспечивающих питание, рост и развитие млекопитающих. Показать, как в процессе клеточной дифференцировки образуются различные зачатки тканей и органов. Задание 1. Матка кошки При малом увеличении микроскопа на поперечном разрезе найти стенку матки и рассмотреть в ней слизистую оболочку (эндометрий), мощную мышечную оболочку (миометрий) и наружную серозную оболочку (периметрий). При сильном увеличении изучить строение слизистой оболочки, обратив внимание на покрывающий ее однослойный 19 эпителий, собственный слой слизистой оболочки с погруженными в него маточными железами (криптами). Зарисовать стенку матки. Задание 2. Плацента человека При малом увеличении микроскопа увидеть материнскую и плодную части плаценты. При сильном увеличении рассмотреть в базальной пластинке крупные, неправильной формы децидуальные клетки. В плодной части найти и изучить эмбриональную соединительную ткань и мелкие веточки ворсинок, погруженные в заполненные кровью лакуны. Убедиться, что поверхность всех ворсинок покрыта слоем хориального симпласта. Зарисовать плаценту, обозначив ее структуры. Задание 3. Органогенез. Сагиттальный разрез зародыша крысы Изучить препарат под лупой или при малом увеличении микроскопа. В головной части зародыша найти полости мозговых пузырей (переднюю и заднюю). В туловищном отделе рассмотреть спинной мозг и ряд первичных позвонков. Под мозговым изгибом найти крупный зачаток языка, ниже – сердце, дорсальнее от которого видны перерезанные структуры зачатка легкого. Обратить внимание на крупный зачаток печени, который расположен под сердцем. Ниже зачатка печени встречаются перерезанные петли кишечника. Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры биологии, экологии и МПЕ «_1_» _сентября____2015 г. 20