„Structura celulară de biologie” - Difuziune. Aflați mecanismele de transport al substanțelor prin membrana celulară. Subiect proiect educațional: Organizarea structurală celule. Probleme problematice ale temei: Rezumat al proiectului. Caracteristicile celulelor vegetale, animale, fungice. Învață să folosești diferite surse de informații. Integrarea proiectului cu tema educațională„Fundamentele teoriei cinetice moleculare.
„Structura unei celule procariote” - Faceți un grup. Sporularea. Respirația bacteriilor. Care este semnificația bacteriilor. Caracteristicile nutriției bacteriene. Comparația celulelor procariote și eucariote. Testarea și actualizarea cunoștințelor. Apă. Consolidarea cunoștințelor. Privește cu atenție desenele. Anthony van Leeuwenhoek. Reproducere. Când au apărut organismele procariote?
„Citoplasmă” - Menține turgul (volumul) celulei, menținând temperatura. Funcții EPS. Glicoliza și sinteza acizilor grași, nucleotidelor și altor substanțe au loc în citosol. Reticulul endoplasmatic. Compoziție chimică Citoplasma este diversă. Citoplasma. Halioplasma/citosol. Structura unei celule animale. Reacție alcalină.
„Celula și structura ei” - A – faze și perioade de contracție musculară, B – moduri de contracție musculară care apar la diferite frecvențe de stimulare musculară. Modelul mișcărilor în miofibrila musculară. Modificarea lungimii mușchilor este afișată cu albastru, potențialul de acțiune în mușchi este afișat în roșu, iar excitabilitatea mușchiului este afișată în violet. Transmiterea excitației într-o sinapsă electrică.
„Structura unei celule, gradul 6” - I. Structura unei celule vegetale. - Susținerea și protecția organismului. - Rezervele de energie si apa din organism. Cum s-a schimbat apa din pahar după adăugarea de iod? - Pastrarea si transmiterea mostenirii. Transparent. Lucrări de laborator. 1. Proteine. Sens. - Transfer de substante, miscare, protectie a organismului. Substanţă. 3. Grăsimi. Materie organică celule.
Cursul 14
Ciclul de viață al unei celule. Mitoză
1. Ciclul de viață al celulei (CLC)
Ciclul de viață este perioada de viață a celulei din momentul în care celula a apărut ca urmare a diviziunii și până la diviziunea sau moartea acesteia ulterioară.
Ciclul mitotic poate fi împărțit în două etape:
Interfaza;
Diviziune (mitoza, meioza)
Interfaza
– faza dintre diviziunile celulare.
Durata este de obicei mult mai mare decât diviziunea
CONCLUZIE: Ca urmare, se formează o celulă, gata de diviziune, cu o structură cromozomială de 2 c, un set de cromozomi de 2 n.
Mitoză
Metoda de divizare a celulelor somatice.
| faze | Proces | Sistem | Setul și structura cromozomilor |
| profază (spiralizare) | 1. cromozomii bicromatizi spiralați, 2. nucleolii se dizolvă, 3. centriolii diverg către plusurile celulei, 4. învelișul nuclear se dizolvă, 5. se formează firele fusului | ||
| Metafaza (cluster) | 2 c (bicromatidă) 2 n (diploid) | ||
| Anafaza (divergenta) | 2 c → 1 c (bicromatidă → cromatidă simplă) 2 n (diploid) | ||
| Telofază (sfârșit) | 1 c (monocromatidă) 2 n (diploid) |
CONCLUZIE: Ca urmare a diviziunii mitozei, se formează două celule somatice cu un set diploid de cromozomi,
cromozomi cu o singură cromatidă.
SEMNIFICAȚIA BIOLOGICĂ: asigură conservarea materialului ereditar, deoarece fiecare dintre cele două celule nou apărute primește material genetic identic cu celula originală.
1. Amitoza.
Exercițiu: Definiți diviziunea AMITOS. Vezi manualul „Biologie” de V.N.Yarygin, pp. 52-53
Cursul 15
Meioză
Meioză - o metodă de diviziune pentru a forma celule germinale.
| faze | Proces | Desen | Setul și structura cromozomilor |
| Divizia I a meiozei - reducere | |||
| Profaza I | 1. nucleolii se dizolvă, 2. centriolii diverg către plusurile celulare, 3. învelișul nuclear se dizolvă, 4. se formează filamentele fusului 5. dicromatidă spirală cromozomilor, 6. conjugare - apropiere precisă și strânsă a cromozomilor omologi și împletirea cromatidelor acestora 7. încrucișare - schimb de regiuni cromozomiale identice (omoloage) care conțin aceleași gene alelice | ||
| Metafaza I | 1. perechi de cromozomi bicromatidici omologi se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei, 2. firele fusului sunt atașate de centromerul unuia dintre perechile de cromozomi de la un pol; la celălalt a unei perechi de cromozomi de la celălalt pol | 2c (bicromatidă) 2n (diploid) | |
| Anafaza I | 1. firele fusului se contractă, 2. un cromozom bicromatid dintr-o pereche omoloagă diverge către poli | 2c (bicromatidă) 2n → 1n (diploid → haploid) | |
| Telofaza I (uneori lipsește) | 1. se reface membrana nucleară. 2. se formează un sept celular la ecuator, 3. filamentele fusului se dizolvă 4. se formează al doilea centriol | ||
| CONCLUZIE | Există o scădere a numărului de cromozomi | ||
| Diviziunea II a meiozei - mitotică | |||
| Profaza II | 1. centriolii diverg către plusurile celulei, 2. învelișul nuclear se dizolvă, 3. se formează filamente fusiforme | 2c (bicromatidă) 1n (haploid) | |
| Metafaza II | 1. cromozomii bicromatidici sunt concentrați la ecuatorul celulei, 2. două fire de la poli diferiți se apropie de fiecare cromozom, 3. firele fusului sunt atașate de centromerii cromozomilor | 2c (bicromatidă) 1n (haploid) | |
| Anafaza II | 1. centromerii sunt distruși, 2. firele fusului sunt scurtate, 3. cromozomii monocromatidici sunt întinși prin firele fusului până la polii celulari | 2c → 1c (bicromatidă → cromatidă simplă) 1n (haploid) | |
| Telofaza II | 1. cromozomii monocromatidici se desfășoară în cromatină, 2. se formează un nucleol, 3. se reface învelișul nuclear. 4. se formează un sept celular la ecuator, 5. filamentele fusului se dizolvă 6. se formează al doilea centriol | 1c (monocromatidă) 1n (haploid) | |
| CONCLUZIE | Cromozomii devin monocromatizi. |
CONCLUZIE: Ca rezultat al diviziunii meiotice, dintr-o celulă somatică se formează 4 celule germinale cu un set haploid de cromozomi (n) și cromozomi cu o singură cromatidă (c).
SEMNIFICAȚIA BIOLOGICĂ: asigură metabolismul informatii genetice datorită încrucișării, divergenței cromozomilor și fuziunii ulterioare a celulelor germinale.
Celulele organismelor multicelulare au de obicei un set de cromozomi dublu sau diploid (2 n), deoarece zigotul (oul din care se dezvoltă organismul) ca urmare a fertilizării primește câte un set de cromozomi de la fiecare părinte. Prin urmare, toți cromozomii setului sunt perechi, omologi - unul de la tată, celălalt de la mamă. În celule, acest set este menținut constant prin mitoză.
Celulele sexuale (gameți) - ouă și spermatozoizi (sau spermatozoizi în plante) - au un singur set de cromozomi (n) sau haploid. Acest set de gameți se obține prin meioză (de la cuvântul grecesc meioză - reducere). În timpul procesului de meioză, au loc dublarea unui cromozom și două diviziuni - reducerea și ecuația (egale). Fiecare dintre ele constă dintr-un număr de faze: interfază, profază, metafază, anafază și telofază (Fig. 1).
În interfaza I (prima diviziune) are loc dublarea - reduplicarea - cromozomilor. Fiecare cromozom constă apoi din două cromatide identice conectate printr-un singur centromer. În profaza I a meiozei are loc împerecherea (conjugarea) cromozomilor omologi dublați, care formează bivalenți formați din patru cromatide. În acest moment, are loc spiralizarea, scurtarea și îngroșarea cromozomilor. În metafaza I, cromozomii omologi perechi se aliniază la ecuatorul celulei, în anafaza I ei diverg către diferiții săi poli, iar în telofaza I celula se divide. După prima diviziune, doar un cromozom dublat din fiecare pereche de cromozomi omologi intră în fiecare dintre cele două celule, adică numărul de cromozomi este înjumătățit.
După prima diviziune, celulele trec printr-o scurtă interfază II (a doua diviziune) fără dublarea cromozomilor. A doua diviziune are loc ca mitoză. În metafaza II, cromozomii, formați din două cromatide, se aliniază la ecuatorul celulei. În anafaza II, cromatidele se deplasează spre poli. În telofaza II, ambele celule se divid. S-a stabilit că există o relație directă între setul de cromozomi din nucleu (2 n sau n) și cantitatea de ADN din acesta (notat cu litera C). O celulă diploidă are de două ori mai mult ADN (2C) decât o celulă haploidă (C). În interfaza I a unei celule diploide, înainte de a o pregăti pentru diviziune, are loc replicarea ADN-ului, cantitatea acesteia se dublează și devine egală cu 4C. După prima diviziune, cantitatea de ADN din celulele fiice scade la 2C, după a doua diviziune - la 1C, care corespunde setului haploid de cromozomi.
Sensul biologic al meiozei este următorul. În primul rând, setul de cromozomi caracteristic această specie, deoarece în timpul fecundației gameții haploizi fuzionează și se restabilește setul diploid de cromozomi.
În plus, în meioză apar procese care asigură implementarea legilor de bază ale eredității: în primul rând, datorită conjugării și divergenței ulterioare obligatorii a cromozomilor omologi, legea purității gameților este implementată - fiecare gamet primește doar un cromozom de la o pereche. de omologi și, prin urmare, o singură alele dintr-o pereche - A sau a, B sau b.
În al doilea rând, divergența aleatorie a cromozomilor neomologi din prima diviziune asigură moștenirea independentă a trăsăturilor controlate de gene situate pe diferiți cromozomi și duce la formarea de noi combinații de cromozomi și gene (Fig. 2).
În al treilea rând, genele situate pe același cromozom prezintă moștenire legată. Cu toate acestea, ele pot combina și forma noi combinații de gene ca urmare a încrucișării - schimbul de secțiuni între cromozomi omologi, care are loc în timpul conjugării lor în profaza primei diviziuni (Fig. 3).
Astfel, se pot distinge două mecanisme pentru formarea de noi combinații (recombinare genetică) în meioză: divergența aleatorie a cromozomilor neomologi și crossing over.
Fiecare celulă din celula „De la” diviziune celulara nu depind doar fenomenele eredității, ci și însăși continuitatea vieții.” (E. Wilson) În 1855, omul de știință german Rudolf Virchow a prezentat o propunere foarte importantă: fiecare celulă este o celulă. Aceasta a marcat începutul studiului proceselor de diviziune celulară, ale căror principii principale au fost dezvăluite în sfârşitul XIX-lea V.
Reproducerea organismelor Celulele somatice asexuate Reprezentate prin doi cromozomi omologi Set diploid de cromozomi (2p) Celulele se divid prin mitoză. Celulele sexuale sexuale Din fiecare pereche de cromozomi omologi există doar un set haploid de cromozomi (n) Diviziunea celulelor germinale are loc prin meioză
MITOZA, SAU DIVIZIUNEA INDIRECTA Mitoza (latină Mitos - fir) este o diviziune a nucleului celular care produce doi nuclei fiice cu un set de cromozomi identici cu celula părinte. Mitoza = diviziunea nucleară + diviziunea citoplasmatică Mitoza la plante a fost observată pentru prima dată de I.D. Chistyakov în 1874, iar procesul a fost descris în detaliu acolo. botanicul E. Strasburger (1877) şi german. zoologul W. Fleming (1882)
MEIOZA Meioza constă din două diviziuni succesive - meioza 1 și meioza 2. Dublarea ADN-ului are loc numai înainte de meioza 1 și nu există nicio interfază între diviziuni. În timpul primei diviziuni, cromozomii omologi diverg și numărul lor se înjumătățește, iar în a doua diviziune, cromatidele se separă și se formează gameți maturi. O caracteristică a primei diviziuni este profaza complexă și consumatoare de timp.
Meioza este procesul de diviziune celulară în care numărul de cromozomi dintr-o celulă se reduce la jumătate. Ca rezultat al acestei diviziuni, se formează celule sexuale haploide (n) (gameți) și spori. MEIOZA ZYGOTICGAMETICSPOUS În zigot după fertilizare, ceea ce duce la formarea de zoospori în alge și miceliu fungic. În organele genitale, duce la formarea gameților În plantele cu semințe, duce la formarea unui gametofit haploid
Diferențe Meioza 3. O diviziune Mitoza 3. Două diviziuni succesive 4. Duplicarea moleculelor de ADN are loc în interfaza înainte de diviziune 4. Duplicarea moleculelor de ADN are loc numai înainte de prima diviziune, nu există interfază înainte de a doua diviziune 5. Fără conjugare5. Există conjugare
Diferențe MitozăMeioză 6. În metafază, cromozomii duplicați sunt aliniați separat de-a lungul ecuatorului 6. În metafază, cromozomii duplicați sunt aliniați de-a lungul ecuatorului în perechi (bivalente) 7. Se formează două celule diploide (celule somatice) 7. Patru celule haploide (celulele sexuale) se formează
MitozaMeioza 1. Apare în celulele somatice 1. Apare în celulele germinale în curs de maturizare 2. Sta la baza reproducerii asexuate 2. Sta la baza reproducerii sexuale 3. O diviziune3. Două diviziuni consecutive 4. Dublarea moleculelor de ADN are loc în interfaza înainte de diviziunea 4. Dublarea moleculelor de ADN are loc numai înainte de prima diviziune, nu există interfază înainte de a doua diviziune 5. Fără conjugare5. Există conjugare (profaza 1) 6. În metafază, cromozomii dublați sunt aliniați separat de-a lungul ecuatorului 6. În metafază, cromozomii dublați sunt aliniați de-a lungul ecuatorului în perechi (bivalente) 7. Se formează două celule diploide (celule somatice) 7. Se formează patru celule haploide (celule sexuale
În nucleele celulelor germinale imature, precum și în nucleele celulelor somatice, toți cromozomii sunt perechi, setul de cromozomi este dublu (2 n), diploid. În timpul maturizării celulelor germinale are loc diviziunea de reducere (meioza), în timpul căreia numărul de cromozomi scade și devine unic (n), haploid. Meioza (din greaca meioza - reducere) apare in timpul gametogenezei.
Acest proces are loc în timpul a două diviziuni succesive ale perioadei de maturare, numite prima și, respectiv, a doua diviziune meiotică. Fiecare dintre aceste diviziuni are faze similare mitozei.
Aceste faze pot fi reprezentate schematic după cum urmează:
Interfaza I
Profaza I
Meioza Prima divizie Prometofaza I
Metafaza I
Anafaza I
Telofaza I
Interfaza II - în - Profaza II
terokinesis Metafaza II
Divizia a II-a Anafaza II
Telofaza II
În interfaza I (aparent, chiar și în perioada de creștere), cantitatea de material cromozomial se dublează prin reduplicarea moleculelor de ADN.
Dintre toate fazele, profaza I este cea mai lungă și cea mai complexă în ceea ce privește procesele care au loc în ea. Există 5 etape succesive în ea. Leptonemul este stadiul cromozomilor lungi, subțiri, slab spiralați, pe care sunt vizibile îngroșările - cromomeri.
Zygonema este etapa de îmbinare în perechi a cromozomilor omologi, în care cromomerii unui cromozom omolog sunt atașați precis de cromomerii corespunzători ai celuilalt (acest fenomen se numește conjugare sau sinapsă).
Pachynema este stadiul de filamente groase. Cromozomii omologi sunt legați în perechi - bivalenți. Numărul de bivalenți corespunde setului haploid de cromozomi. În această etapă, fiecare dintre cromozomii incluși în bivalent este deja format din două cromatide, deci fiecare bivalent include patru cromatide.
În acest moment, cromozomii de conjugare se întrepătrund, ceea ce duce la schimbul de secțiuni cromozomiale (are loc așa-numitul crossover, sau crossing over).
Diplonemul este o etapă în care cromozomii omologi încep să se respingă unul pe celălalt, dar într-un număr de zone în care are loc trecerea, ei continuă să fie conectați.
Diakinezia este stadiul în care repulsia cromozomilor omologi continuă, dar ei rămân totuși legați în bivalenți la capete, formând figuri caracteristice - inele și cruci. În această etapă, cromozomii sunt spiralați maxim, scurtați și îngroșați. Imediat după diakineză, învelișul nuclear se dizolvă.
În prometafaza I, spiralizarea cromozomilor atinge cel mai mare grad. Se deplasează în jurul ecuatorului.
În metafaza I, bivalenții sunt localizați de-a lungul ecuatorului, astfel încât centromerii cromozomilor omologi se confruntă cu poli opuși și se resping reciproc.
În anafaza I, nu cromatidele încep să se deplaseze spre poli, ci toți cromozomii omologi ai fiecărei perechi, deoarece, spre deosebire de mitoză, centromerul nu se împarte și cromatidele nu se separă. Acesta este modul în care prima diviziune meiotică este fundamental diferită de mitoză. Diviziunea se termină cu telofaza I.
Astfel, în timpul primei diviziuni meiotice, cromozomii omologi se separă.
Fiecare celulă fiică conține deja un număr haploid de cromozomi, dar conținutul de ADN este încă egal cu setul lor diploid. În urma unei scurte interfaze, în timpul căreia nu are loc sinteza ADN-ului, celulele intră în a doua diviziune meiotică.
Profaza II nu durează mult. În timpul metafazei II, cromozomii se aliniază de-a lungul ecuatorului și centromerii se divid. În anafaza II, cromatidele surori se deplasează la poli opuși. Diviziunea se termină cu telofaza II. După această diviziune, cromatidele care ajung în nucleele celulelor fiice se numesc cromozomi.
Deci, în timpul meiozei, cromozomii omologi sunt împerecheați, apoi la sfârșitul primei diviziuni meiotice se separă pe rând în celule fiice.
În timpul celei de-a doua diviziuni meiotice, cromozomii omologi se divid și se separă în noi celule fiice. În consecință, în urma a două diviziuni meiotice succesive, dintr-o celulă cu un set diploid de cromozomi se formează patru celule cu un set haploid de cromozomi. În gameții maturi, cantitatea de ADN este jumătate din cea a celulelor somatice.
În timpul formării atât a celulelor germinale masculine, cât și a celor feminine, au loc în esență aceleași procese, deși diferă oarecum în detaliu.
Semnificația diviziunii meiotice este următoarea:
Acesta este mecanismul care asigură menținerea unui număr constant de cromozomi. Dacă nu ar exista o reducere a numărului de cromozomi în timpul gametogenezei, atunci numărul acestora ar crește de la o generație la alta și s-ar pierde una dintre caracteristicile esențiale ale fiecărei specii - constanța numărului de cromozomi. genetică spermatogeneză reproducere
Meioza produce număr mare diverse noi combinații de cromozomi neomologi. Într-adevăr, în mulțimea diploidă sunt de dublă origine: în fiecare pereche omoloagă, unul dintre cromozomi este de la tată, celălalt de la mamă.
Ce se întâmplă în timpul meiozei? Nucleii conțin spermatogonie și oogonie, cromozomi de origine paternă și maternă.
În spermatozoizi și ovule formează noi combinații și chiar și cu același număr de cromozomi (trei perechi) vor exista mai multe astfel de combinații decât se arată.
În consecință, datorită acestui mecanism, se realizează un număr mare de noi combinații de informații ereditare și anume 2, unde n este numărul de perechi de cromozomi. În consecință, un organism cu trei perechi de cromozomi va avea 2 dintre aceste combinații, adică 8; la Drosophila, care are 4 perechi de cromozomi, vor fi 2 dintre ele, adică 16, iar la om vor fi 2, adică 8388608.
Procesul de încrucișare implică și recombinarea materialului genetic. Aproape toți cromozomii care ajung în gameți au secțiuni care provin atât din cromozomii paterni originali, cât și din cromozomii materni originali. Se realizează astfel un grad și mai mare de recombinare a materialului ereditar. Acesta este unul dintre motivele variabilității organismului, oferind material pentru selecție.