„Biologie Zellstruktur“ – Diffusion. Finden Sie die Mechanismen des Stofftransports durch die Zellmembran heraus. Thema Bildungsprojekt: Strukturelle Organisation Zellen. Problematische Themen des Themas: Zusammenfassung des Projekts. Merkmale von Pflanzen-, Tier- und Pilzzellen. Lernen Sie, verschiedene Informationsquellen zu nutzen. Projektintegration mit pädagogisches Thema„Grundlagen der molekularkinetischen Theorie.
„Struktur einer prokaryotischen Zelle“ – Bilden Sie einen Cluster. Sporulation. Atmung von Bakterien. Welche Bedeutung haben Bakterien? Merkmale der bakteriellen Ernährung. Vergleich prokaryotischer und eukaryotischer Zellen. Wissen testen und aktualisieren. Wasser. Festigung des Wissens. Schauen Sie sich die Zeichnungen genau an. Anthony van Leeuwenhoek. Reproduktion. Wann sind prokaryotische Organismen entstanden?
„Zytoplasma“ – Hält den Turgor (Volumen) der Zelle aufrecht und hält die Temperatur aufrecht. EPS-Funktionen. Im Zytosol findet die Glykolyse und die Synthese von Fettsäuren, Nukleotiden und anderen Substanzen statt. Endoplasmatisches Retikulum. Chemische Zusammensetzung Das Zytoplasma ist vielfältig. Zytoplasma. Halioplasma/Zytosol. Der Aufbau einer tierischen Zelle. Alkalische Reaktion.
„Die Zelle und ihre Struktur“ – A – Phasen und Perioden der Muskelkontraktion, B – Arten der Muskelkontraktion, die bei unterschiedlichen Frequenzen der Muskelstimulation auftreten. Bewegungsmuster in der Muskelmyofibrille. Die Veränderung der Muskellänge wird in Blau dargestellt, das Aktionspotential im Muskel wird in Rot dargestellt und die Erregbarkeit des Muskels wird in Lila dargestellt. Erregungsübertragung in einer elektrischen Synapse.
„Struktur einer Zelle, Grad 6“ – I. Struktur einer Pflanzenzelle. - Unterstützung und Schutz des Körpers. - Energie- und Wasserreserven im Körper. Wie veränderte sich das Wasser im Glas nach der Zugabe von Jod? - Aufbewahrung und Übertragung der Erbschaft. Transparent. Labor arbeit. 1. Proteine. Bedeutung. - Stoffübertragung, Bewegung, Schutz des Körpers. Substanz. 3. Fette. Organisches Material Zellen.
Vorlesung 14
Lebenszyklus einer Zelle. Mitose
1. Zelllebenszyklus (CLC)
Der Lebenszyklus ist der Zeitraum des Zelllebens vom Moment der Entstehung der Zelle durch Teilung bis zu ihrer anschließenden Teilung oder ihrem Tod.
Der Mitosezyklus kann in zwei Phasen unterteilt werden:
Interphase;
Teilung (Mitose, Meiose)
Interphase
– Phase zwischen Zellteilungen.
Die Dauer ist in der Regel viel länger als die Teilung
FAZIT: Als Ergebnis entsteht eine teilungsbereite Zelle mit einer Chromosomenstruktur von 2 c, einem Chromosomensatz von 2 n.
Mitose
Methode zur Teilung somatischer Zellen.
| Phasen | Verfahren | Planen | Satz und Struktur der Chromosomen |
| Prophase (Spiralisierung) | 1. Bichromatische Chromosomenspirale, 2. Nukleolen lösen sich auf, 3. Zentriolen divergieren zu den Pluspunkten der Zelle, 4. Kernhülle löst sich auf, 5. Spindelfäden werden gebildet | ||
| Metaphase (Cluster) | 2 c (bichromatid) 2 n (diploid) | ||
| Anaphase (Divergenz) | 2 c → 1 c (Bichromatid → Einzelchromatid) 2 n (diploid) | ||
| Telophase (Ende) | 1 c (Einzelchromatid) 2 n (diploid) |
FAZIT: Durch die Mitoseteilung entstehen zwei Körperzellen mit einem diploiden Chromosomensatz,
einzelne Chromatidchromosomen.
BIOLOGISCHE BEDEUTUNG: sorgt für die Erhaltung des Erbmaterials, weil Jede der beiden neu entstehenden Zellen erhält genetisches Material, das mit der ursprünglichen Zelle identisch ist.
1. Amitose.
Übung: Definieren Sie die Abteilung AMITOS. Siehe das Lehrbuch „Biologie“ von V. N. Yarygin, S. 52-53
Vorlesung 15
Meiose
Meiose - eine Methode der Teilung zur Bildung von Keimzellen.
| Phasen | Verfahren | Zeichnung | Satz und Struktur der Chromosomen |
| Abteilung I der Meiose – die Ermäßigung | |||
| Prophase I | 1. Nukleolen lösen sich auf, 2. Zentriolen divergieren zu den Zellpluspunkten, 3. Kernhülle löst sich auf, 4. Spindelfilamente werden gebildet 5. Dichromatid Chromosomenspirale, 6. Konjugation – präzise und enge Annäherung homologer Chromosomen und Verflechtung ihrer Chromatiden 7. Crossing Over – Austausch identischer (homologer) Chromosomenbereiche, die die gleichen Allelgene enthalten | ||
| Metaphase I | 1. Paare homologer Bichromatid-Chromosomen reihen sich entlang des Äquators der Zelle auf, 2. Spindelfäden sind von einem Pol aus am Zentromer eines Chromosomenpaares befestigt; zum anderen Chromosomenpaar vom anderen Pol | 2c (bichromatid) 2n (diploid) | |
| Anaphase I | 1. Spindelfäden ziehen sich zusammen, 2. ein bichromatisches Chromosom eines homologen Paares divergiert zu den Polen hin | 2c (Bichromatid) 2n → 1n (diploid → haploid) | |
| Telophase I (manchmal fehlt) | 1. Die Kernmembran wird wiederhergestellt. 2. Am Äquator bildet sich ein Zellseptum, 3. Spindelfilamente lösen sich auf, 4. es entsteht das zweite Zentriol | ||
| ABSCHLUSS | Es kommt zu einer Abnahme der Chromosomenzahl | ||
| Abteilung II der Meiose – mitotisch | |||
| Prophase II | 1. Zentriolen divergieren zu den Pluspunkten der Zelle, 2. die Kernhülle löst sich auf, 3. es bilden sich Spindelfilamente | 2c (bichromatid) 1n (haploid) | |
| Metaphase II | 1. Bichromatid-Chromosomen sind am Äquator der Zelle konzentriert, 2. zwei Fäden von verschiedenen Polen nähern sich jedem Chromosom, 3. Spindelfäden sind an den Zentromeren der Chromosomen befestigt | 2c (bichromatid) 1n (haploid) | |
| Anaphase II | 1. Zentromere werden zerstört, 2. Spindelfäden werden verkürzt, 3. Einzelchromatidchromosomen werden durch Spindelfäden zu den Zellpolen gedehnt | 2c → 1c (Bichromatid → Einzelchromatid) 1n (haploid) | |
| Telophase II | 1. Einzelchromatid-Chromosomen entfalten sich zu Chromatin, 2. es entsteht ein Nukleolus, 3. die Kernhülle wird wiederhergestellt. 4. Am Äquator bildet sich ein Zellseptum, 5. Spindelfilamente lösen sich auf 6. Das zweite Zentriol entsteht | 1c (Einzelchromatid) 1n (haploid) | |
| ABSCHLUSS | Chromosomen werden monochromatid. |
FAZIT: Durch die meiotische Teilung werden aus einer Körperzelle 4 Keimzellen mit einem haploiden Chromosomensatz (n) und einzelnen Chromatidchromosomen (c) gebildet.
BIOLOGISCHE BEDEUTUNG: Sorgt für den Stoffwechsel genetische Information durch Kreuzung, Divergenz der Chromosomen und anschließende Verschmelzung von Keimzellen.
Zellen mehrzelliger Organismen haben normalerweise einen doppelten oder diploiden (2 n) Chromosomensatz, da die Zygote (die Eizelle, aus der sich der Organismus entwickelt) infolge der Befruchtung von jedem Elternteil einen Chromosomensatz erhält. Daher sind alle Chromosomen des Satzes gepaart und homolog – eines vom Vater, das andere von der Mutter. In Zellen wird dieser Satz durch Mitose konstant gehalten.
Geschlechtszellen (Gameten) – Eier und Spermien (oder Spermien in Pflanzen) – haben einen einzigen oder haploiden Chromosomensatz (n). Dieser Satz Gameten wird durch Meiose (vom griechischen Wort Meiose – Reduktion) gewonnen. Während des Meioseprozesses kommt es zu einer Chromosomenverdoppelung und zwei Teilungen – Reduktion und gleichwertige (gleiche) Teilung. Jede von ihnen besteht aus mehreren Phasen: Interphase, Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase (Abb. 1).
In der Interphase I (erste Teilung) kommt es zur Verdoppelung – Reduplikation – der Chromosomen. Jedes Chromosom besteht dann aus zwei identischen Chromatiden, die durch ein einziges Zentromer verbunden sind. In der Prophase I der Meiose kommt es zur Paarung (Konjugation) verdoppelter homologer Chromosomen, die aus vier Chromatiden bestehende Bivalente bilden. Zu diesem Zeitpunkt kommt es zu einer Spiralisierung, Verkürzung und Verdickung der Chromosomen. In der Metaphase I reihen sich gepaarte homologe Chromosomen am Äquator der Zelle auf, in der Anaphase I divergieren sie zu ihren verschiedenen Polen und in der Telophase I teilt sich die Zelle. Nach der ersten Teilung gelangt von jedem homologen Chromosomenpaar jeweils nur ein verdoppeltes Chromosom in jede der beiden Zellen, d. h. die Chromosomenzahl halbiert sich.
Nach der ersten Teilung durchlaufen die Zellen eine kurze Interphase II (zweite Teilung) ohne Chromosomenverdoppelung. Die zweite Teilung erfolgt als Mitose. In der Metaphase II reihen sich die Chromosomen, bestehend aus zwei Chromatiden, am Äquator der Zelle aneinander. In der Anaphase II bewegen sich die Chromatiden in Richtung der Pole. In der Telophase II teilen sich beide Zellen. Es wurde festgestellt, dass ein direkter Zusammenhang zwischen dem Chromosomensatz im Zellkern (2 n oder n) und der darin enthaltenen DNA-Menge (gekennzeichnet mit dem Buchstaben C) besteht. Eine diploide Zelle hat doppelt so viel DNA (2C) wie eine haploide Zelle (C). In der Interphase I einer diploiden Zelle findet vor der Vorbereitung auf die Teilung die DNA-Replikation statt, ihre Menge verdoppelt sich und entspricht 4C. Nach der ersten Teilung sinkt die DNA-Menge in den Tochterzellen auf 2C, nach der zweiten Teilung auf 1C, was dem haploiden Chromosomensatz entspricht.
Die biologische Bedeutung der Meiose ist wie folgt. Zunächst einmal der Chromosomensatz, der für diese Art, da bei der Befruchtung haploide Gameten verschmelzen und der diploide Chromosomensatz wiederhergestellt wird.
Darüber hinaus finden bei der Meiose Prozesse statt, die die Umsetzung der Grundgesetze der Vererbung gewährleisten: Erstens wird durch die Konjugation und die obligatorische anschließende Divergenz homologer Chromosomen das Gesetz der Gametenreinheit umgesetzt – jeder Gamete erhält nur ein Chromosom von einem Paar von Homologen und daher nur ein Allel aus einem Paar - A oder a, B oder b.
Zweitens gewährleistet die zufällige Divergenz nicht homologer Chromosomen in der ersten Teilung die unabhängige Vererbung von Merkmalen, die durch Gene auf verschiedenen Chromosomen gesteuert werden, und führt zur Bildung neuer Kombinationen von Chromosomen und Genen (Abb. 2).
Drittens weisen Gene, die sich auf demselben Chromosom befinden, eine verknüpfte Vererbung auf. Sie können sich jedoch durch Crossing Over – den Austausch von Abschnitten zwischen homologen Chromosomen, der bei ihrer Konjugation in der Prophase der ersten Teilung stattfindet – kombinieren und neue Genkombinationen bilden (Abb. 3).
Somit können zwei Mechanismen für die Bildung neuer Kombinationen (genetische Rekombination) in der Meiose unterschieden werden: zufällige Divergenz nicht homologer Chromosomen und Crossing Over.
Jede Zelle aus der Zelle „Von“ Zellteilung Nicht nur die Phänomene der Vererbung hängen davon ab, sondern auch die Kontinuität des Lebens selbst.“ (E. Wilson) Im Jahr 1855 stellte der deutsche Wissenschaftler Rudolf Virchow eine sehr wichtige These auf: Jede Zelle ist eine Zelle. Dies markierte den Beginn der Untersuchung von Zellteilungsprozessen, deren Hauptprinzipien in offenbart wurden Ende des 19. Jahrhunderts V.
Fortpflanzung von Organismen. Asexuelle somatische Zellen. Dargestellt durch zwei homologe Chromosomen. Diploider Chromosomensatz (2p). Zellen teilen sich durch Mitose. Sexuell Geschlechtszellen Von jedem homologen Chromosomenpaar gibt es nur einen haploiden Chromosomensatz (n). Die Teilung der Keimzellen erfolgt durch Meiose
MITOSE ODER INDIREKTE TEILUNG Mitose (lateinisch Mitos – Faden) ist eine Teilung des Zellkerns, die zwei Tochterkerne mit einem Chromosomensatz erzeugt, der mit dem der Elternzelle identisch ist. Mitose = Kernteilung + Zytoplasmateilung Mitose bei Pflanzen wurde erstmals von I.D. beobachtet. Chistyakov im Jahr 1874, und der Prozess wurde dort ausführlich beschrieben. Botaniker E. Strasburger (1877) und Deutscher. Zoologe W. Fleming (1882)
MEIOSE Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen – Meiose 1 und Meiose 2. Die DNA-Duplikation findet nur vor Meiose 1 statt und es gibt keine Interphase zwischen den Teilungen. Bei der ersten Teilung divergieren homologe Chromosomen und ihre Anzahl halbiert sich, bei der zweiten Teilung trennen sich die Chromatiden und es bilden sich reife Gameten. Ein Merkmal der ersten Division ist die komplexe und zeitaufwändige Prophase.
Meiose ist der Prozess der Zellteilung, bei dem die Anzahl der Chromosomen in einer Zelle halbiert wird. Durch diese Teilung entstehen haploide(n) Geschlechtszellen (Gameten) und Sporen. MEIOSE ZYGOTICGAMETICSPORUS In der Zygote nach der Befruchtung, was zur Bildung von Zoosporen in Algen und Pilzmyzel führt. Führt in den Geschlechtsorganen zur Bildung von Gameten. In Samenpflanzen führt es zur Bildung eines haploiden Gametophyten
Unterschiede Meiose 3. Eine Teilung Mitose 3. Zwei aufeinanderfolgende Teilungen 4. Die Duplikation von DNA-Molekülen erfolgt in der Interphase vor der Teilung 4. Die Duplikation von DNA-Molekülen erfolgt nur vor der ersten Teilung, es gibt keine Interphase vor der zweiten Teilung 5. Keine Konjugation5. Es gibt Konjugation
Unterschiede MitoseMeiose 6. In der Metaphase werden die duplizierten Chromosomen getrennt entlang des Äquators ausgerichtet. 6. In der Metaphase werden die duplizierten Chromosomen paarweise (bivalent) entlang des Äquators ausgerichtet. 7. Es werden zwei diploide Zellen (somatische Zellen) gebildet. 7. Vier haploide Zellen (Geschlechtszellen) gebildet werden
MitoseMeiose 1. Tritt in somatischen Zellen auf 1. Tritt in reifenden Keimzellen auf 2. Liegt der ungeschlechtlichen Fortpflanzung zugrunde 2. Liegt der sexuellen Fortpflanzung zugrunde 3. Eine Teilung3. Zwei aufeinanderfolgende Teilungen 4. Die Verdoppelung von DNA-Molekülen erfolgt in der Interphase vor der Teilung 4. Die Verdoppelung von DNA-Molekülen erfolgt nur vor der ersten Teilung, es gibt keine Interphase vor der zweiten Teilung 5. Keine Konjugation5. Es kommt zur Konjugation (Prophase 1) 6. In der Metaphase sind verdoppelte Chromosomen getrennt entlang des Äquators aufgereiht 6. In der Metaphase sind verdoppelte Chromosomen paarweise entlang des Äquators aufgereiht (bivalent) 7. Es bilden sich zwei diploide Zellen (somatische Zellen) 7. Es bilden sich vier haploide Zellen (Geschlechtszellen).
In den Kernen unreifer Keimzellen sowie in den Kernen somatischer Zellen sind alle Chromosomen gepaart, der Chromosomensatz ist doppelt (2 n), diploid. Während der Reifung der Keimzellen kommt es zur Reduktionsteilung (Meiose), bei der die Anzahl der Chromosomen abnimmt und einzelne (n), haploide, wird. Meiose (von griech. Meiosis – Reduktion) tritt während der Gametogenese auf.
Dieser Prozess findet während zweier aufeinanderfolgender Abschnitte der Reifezeit statt, die als erste bzw. zweite meiotische Abschnitte bezeichnet werden. Jeder dieser Abschnitte hat mitoseähnliche Phasen.
Diese Phasen lassen sich schematisch wie folgt darstellen:
Interphase I
Prophase I
Meiose Erste Abteilung Promethophase I
Metaphase I
Anaphase I
Telophase I
Interphase II – in – Prophase II
Therokinese Metaphase II
Zweitligist Anaphase II
Telophase II
In der Interphase I (anscheinend sogar während der Wachstumsphase) verdoppelt sich die Menge an Chromosomenmaterial durch die Reduktion von DNA-Molekülen.
Von allen Phasen ist die Prophase I die längste und komplexeste hinsichtlich der darin ablaufenden Prozesse. Sie besteht aus 5 aufeinanderfolgenden Phasen. Leptonema ist das Stadium langer, dünner, schwach spiralisierter Chromosomen, auf denen Verdickungen sichtbar sind – Chromomere.
Zygonem ist das Stadium der paarweisen Verbindung homologer Chromosomen, bei dem die Chromomere eines homologen Chromosoms präzise an die entsprechenden Chromomere des anderen gebunden werden (dieses Phänomen wird Konjugation oder Synapse genannt).
Pachynema ist das Stadium dicker Filamente. Homologe Chromosomen sind paarweise verbunden – bivalent. Die Anzahl der Bivalente entspricht dem haploiden Chromosomensatz. Zu diesem Zeitpunkt besteht jedes der im Bivalent enthaltenen Chromosomen bereits aus zwei Chromatiden, sodass jedes Bivalent vier Chromatiden enthält.
Zu diesem Zeitpunkt verflechten sich die konjugierenden Chromosomen, was zum Austausch von Chromosomenabschnitten führt (es kommt zum sogenannten Crossover oder Crossing Over).
Diplonema ist ein Stadium, in dem homologe Chromosomen beginnen, sich gegenseitig abzustoßen, aber in einer Reihe von Bereichen, in denen es zu Überkreuzungen kommt, bleiben sie weiterhin verbunden.
Diakinese ist das Stadium, in dem sich die Abstoßung homologer Chromosomen fortsetzt, sie jedoch an ihren Enden weiterhin zu zweiwertigen Chromosomen verbunden bleiben und charakteristische Figuren bilden – Ringe und Kreuze. In diesem Stadium sind die Chromosomen maximal spiralisiert, verkürzt und verdickt. Unmittelbar nach der Diakinese löst sich die Kernhülle auf.
In der Prometaphase I erreicht die Chromosomenspiralisierung ihr größtes Ausmaß. Sie bewegen sich um den Äquator.
In der Metaphase I befinden sich die Bivalente entlang des Äquators, sodass die Zentromere homologer Chromosomen entgegengesetzten Polen zugewandt sind und sich gegenseitig abstoßen.
In der Anaphase I beginnen nicht die Chromatiden, sich in Richtung der Pole zu bewegen, sondern die gesamten homologen Chromosomen jedes Paares, da sich das Zentromer im Gegensatz zur Mitose nicht teilt und die Chromatiden sich nicht trennen. Darin unterscheidet sich die erste meiotische Teilung grundlegend von der Mitose. Die Teilung endet mit der Telophase I.
Während der ersten meiotischen Teilung kommt es daher zur Trennung homologer Chromosomen.
Jede Tochterzelle enthält bereits eine haploide Anzahl von Chromosomen, der DNA-Gehalt entspricht jedoch immer noch ihrem diploiden Satz. Nach einer kurzen Interphase, in der keine DNA-Synthese stattfindet, treten die Zellen in die zweite meiotische Teilung ein.
Prophase II hält nicht lange. Während der Metaphase II richten sich die Chromosomen entlang des Äquators aus und die Zentromere teilen sich. In der Anaphase II bewegen sich Schwesterchromatiden zu entgegengesetzten Polen. Die Teilung endet mit der Telophase II. Nach dieser Teilung werden die Chromatiden, die in den Kernen der Tochterzellen landen, Chromosomen genannt.
Während der Meiose werden also homologe Chromosomen gepaart, und am Ende der ersten meiotischen Teilung trennen sie sich nacheinander in Tochterzellen.
Während der zweiten meiotischen Teilung spalten sich homologe Chromosomen und trennen sich in neue Tochterzellen. Folglich entstehen durch zwei aufeinanderfolgende meiotische Teilungen aus einer Zelle mit einem diploiden Chromosomensatz vier Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz. In reifen Gameten ist die DNA-Menge halb so groß wie in somatischen Zellen.
Bei der Bildung männlicher und weiblicher Keimzellen laufen grundsätzlich die gleichen Vorgänge ab, die sich jedoch im Detail etwas unterscheiden.
Die Bedeutung der meiotischen Teilung ist wie folgt:
Dies ist der Mechanismus, der die Aufrechterhaltung einer konstanten Anzahl von Chromosomen gewährleistet. Würde es während der Gametogenese nicht zu einer Verringerung der Chromosomenzahl kommen, dann würde ihre Zahl von Generation zu Generation zunehmen und eine der wesentlichen Eigenschaften jeder Art ginge verloren – die Konstanz der Chromosomenzahl. Genetik Spermatogenese Reproduktion
Meiose produziert große Nummer verschiedene neue Kombinationen nichthomologer Chromosomen. Tatsächlich sind sie im diploiden Satz doppelten Ursprungs: In jedem homologen Paar stammt eines der Chromosomen vom Vater, das andere von der Mutter.
Was passiert während der Meiose? Die Kerne enthalten Spermatogonien und Oogonien, Chromosomen väterlichen und mütterlichen Ursprungs.
In Spermien und Eizellen bilden sie neue Kombinationen, und selbst bei gleicher Chromosomenzahl (drei Paare) wird es mehr solcher Kombinationen geben als gezeigt.
Folglich wird dank dieses Mechanismus eine große Anzahl neuer Kombinationen von Erbinformationen erreicht, nämlich 2, wobei n die Anzahl der Chromosomenpaare ist. Folglich verfügt ein Organismus mit drei Chromosomenpaaren über zwei dieser Kombinationen, d. h. 8; Bei Drosophila, die über 4 Chromosomenpaare verfügt, sind es 2 davon, also 16, und beim Menschen sind es 2, also 8388608.
Der Crossover-Prozess beinhaltet auch die Rekombination von genetischem Material. Fast alle Chromosomen, die in Gameten enden, haben Abschnitte, die sowohl von den ursprünglichen väterlichen als auch den ursprünglichen mütterlichen Chromosomen stammen. Dadurch wird ein noch höherer Grad der Rekombination des Erbmaterials erreicht. Dies ist einer der Gründe für die Variabilität des Organismus, der Material für die Selektion bereitstellt.