«Биология Строение клетки» - Диффузия. Выяснить механизмы транспорта веществ через клеточную мембрану. Тема учебного проекта: Структурная организация клетки. Проблемные вопросы темы: Аннотация проекта. Особенности растительных, животных, грибных клеток. Научить пользоваться разными источниками информации. Интеграция проекта с учебной темой «Основы молекулярно-кинетической теории.
«Строение прокариотической клетки» - Составьте кластер. Спорообразование. Дыхание бактерий. Каково значение бактерий. Особенности питания бактерий. Сравнение клеток прокариот и эукариот. Проверка и актуализация знаний. Вода. Закрепление знаний. Рассмотрите внимательно рисунки. Антони ван Левенгук. Размножение. Когда возникли прокариотические организмы.
«Цитоплазма» - Поддерживает тургор (объём) клетки, поддержание температуры. Функции ЭПС. В цитозоле протекает гликолиз, синтез жирных кислот, нуклеотидов и других веществ. Эндоплазматическая сеть. Химический состав цитоплазмы разнообразен. Цитоплазма. Галиоплазма/цитозоль. Строение животной клетки. Щелочная реакция.
«Клетка и её строение» - A– фазы и периоды мышечного сокращения,Б – режимы мышечного сокращения, возникающие при разной частоте стимуляции мышцы. Схема движений в миофибрилле мышцы. Изменение длины мышцы показано синим цветом, потенциал действия в мышце - красным, возбудиумость мышцы - фиолетовым. Передача возбуждения в электрическом синапсе.
«Строение клетки 6 класс» - I. Строение растительной клетки. - Опора и защита организма. - Энергия и запас воды в организме. Как изменилась вода в стакане после добавления йода? - Хранение и передача наслед-. Прозрачная. Лабораторная работа. 1. Белки. Значение. - Перенос веществ, движение, Защита организма. Вещество. 3. Жиры. Органические вещества клетки.
Лекция 14
Жизненный цикл клетки. Митоз
1. Жизненный цикл клетки (ЖЦ)
ЖЦ – период жизни клетки от момента возникновения клетки в результате деления до ее последующего деления или гибели.
Митотический цикл можно разбить на два этапа:
Интерфаза;
Деление (митоз, мейоз)
Интерфаза
– фаза между делениями клетки.
Продолжительность, как правило, много больше деления
ВЫВОД: В результате образуется клетка, готовая к делению, со строением хромосом – 2 с, хромосомным набором 2 n.
Митоз
Способ деления соматических клеток.
| Фазы | Процесс | Схема | Набор и строение хромосом |
| Профаза (спирализация) | 1. двухроматидные хромосомы спирализуются, 2. ядрышки растворяются, 3. центриоли расходятся к плюсам клетки, 4. ядерная оболочка растворяется, 5. образуются нити веретена деления | ||
| Метафаза (скопление) | 2 c (двухроматидные) 2 n (диплоидный) | ||
| Анафаза (расхождение) | 2 c → 1 c (двухроматидные → однохроматидные) 2 n (диплоидный) | ||
| Телофаза (окончание) | 1 c (однохроматидные) 2 n (диплоидный) |
ВЫВОД: В результате деления митоз образуются две соматические клетки с диплоидным набором хромосом,
однохроматидными хромосомами.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ: обеспечивает сохранение наследственного материала, т.к. каждая из двух вновь возникающих клеток получает генетический материал, идентичный исходной клетке.
1. Амитоз.
Задание : дайте определение делению АМИТОЗ. См учебник «Биология» В.Н.Ярыгин, стр.52-53
Лекция 15
Мейоз
Мейоз – способ деления с образованием половых клеток.
| Фазы | Процесс | Рисунок | Набор и строение хромосом |
| I деление мейоза – редукционное | |||
| Профаза I | 1. ядрышки растворяются, 2. центриоли расходятся к плюсам клетки, 3. ядерная оболочка растворяется, 4. образуются нити веретена деления 5. двухроматидные хромосомы спирализуются, 6. конъюгация – точное и тесное сближение гомологичных хромосом и переплетение их хроматид 7. кроссинговер – обмен одинаковыми (гомологичными) участками хромосом, содержащими одни и те же аллельные гены | ||
| Метафаза I | 1. пары гомологичных двухроматидных хромосом выстраиваются вдоль экватора клетки, 2. нити веретена деления присоединяются к центромере одной из пары хромосом от одного полюса; к другой из пары хромосом от другого полюса | 2c (двухроматидные) 2n (диплоидный) | |
| Анафаза I | 1. нити веретена деления сокращаются, 2. к полюсам расходятся по одной двухроматидной хромосоме из гомологичной пары | 2c (двухроматидные) 2n → 1n (диплоидный → гаплоидный) | |
| Телофаза I (иногда отсутствует) | 1. восстанавливается ядерная оболочка. 2. на экваторе закладывается клеточная перегородка, 3. растворяются нити веретена деления 4. формируется вторая центриоля | ||
| ВЫВОД | Происходит уменьшение числа хромосом | ||
| II деление мейоза – митотическое | |||
| Профаза II | 1. центриоли расходятся к плюсам клетки, 2. ядерная оболочка растворяется, 3. образуются нити веретена деления | 2c (двухроматидные) 1n (гаплоидный) | |
| Метафаза II | 1. двухроматидные хромосомы сосредотачиваются на экваторе клетки, 2. к каждой хромосоме подходят две нити от разных полюсов, 3. нити веретена деления присоединяются к центромерам хромосом | 2c (двухроматидные) 1n (гаплоидный) | |
| Анафаза II | 1. центромеры разрушаются, 2. нити веретена деления сокращаются, 3. однохроматидные хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки | 2c → 1c (двухроматидные→ однохроматидные) 1n (гаплоидный) | |
| Телофаза II | 1. однохроматидные хромосомы раскручиваются до хроматина, 2. формируется ядрышко, 3. восстанавливается ядерная оболочка. 4. на экваторе закладывается клеточная перегородка, 5. растворяются нити веретена деления 6. формируется вторая центриоля | 1c (однохроматидные) 1n (гаплоидный) | |
| ВЫВОД | Хромосомы становятся однохроматидными. |
ВЫВОД: В результате деления мейоз из одной соматической клетки образуется 4 половых клетки с гаплоидным набором хромосом (n) и однохроматидными хромосомами (с).
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ: обеспечивает обмен генетической информации благодаря кроссинговеру, расхождению хромосом и в дальнейшем слиянию половых клеток.
Клетки многоклеточных организмов обычно имеют двойной, или диплоидный (2 n), набор хромосом, так как в зиготу (яйцеклетку, из которой развивается организм) в результате оплодотворения от каждого родителя попадает по одному набору хромосом. Поэтому все хромосомы набора парные, гомологичные - одна от отца, другая от матери. В клетках этот набор сохраняется постоянным благодаря митозу.
Половые клетки (гаметы) - яйцеклетки и сперматозоиды (или спермии у растений) - имеют одинарный, или гаплоидный, набор хромосом (n). Этот набор гаметы получают благодаря мейозу (от греческого слова meiosis - уменьшение). В процессе мейоза происходит одно удвоение хромосом и два деления.- редукционное и эквационное (равное). Каждое из них состоит из ряда фаз: интерфазы, профазы, метафазы, анафазы и телофазы (рис. 1).
В интерфазе I (первого деления) происходит удвоение - редупликация - хромосом. Каждая хромосома после этого состоит из двух идентичных хроматид, соединенных одной центромерой. В профазе I мейоза происходит спаривание (конъюгация) удвоенных гомологичных хромосом, которые образуют биваленты, состоящие из четырех хроматид. В это время происходит спирализация, укорочение и утолщение хромосом. В метафазе I спаренные хромосомы-гомологи выстраиваются на экваторе клетки, в анафазе I они расходятся к ее разным полюсам, в телофазе I клетка делится. В каждую из двух клеток после первого деления попадает только по одной удвоенной хромосоме от каждой пары гомологичных хромосом, т. е. происходит уменьшение (редукция) числа хромосом вдвое.
После первого деления в клетках проходит короткая интерфаза II (второго деления) без удвоения хромосом. Второе деление идет как митоз. В метафазе II хромосомы, состоящие из двух хроматид, выстраиваются на экваторе клетки. В анафазе II к полюсам расходятся хроматиды. В телофазе II обе клетки делятся. Установлено, что существует прямая зависимость между набором хромосом в ядре (2 n или n) и количеством ДНК в нем (обозначаемом буквой С). В диплоидной клетке ДНК вдвое больше (2С), чем в гаплоидной (С). В интерфазе I диплоидной клетки перед подготовкой ее к делению происходит репликация ДНК, ее количество удваивается и становится равным 4С. После первого деления количество ДНК в дочерних клетках уменьшается до 2С, после второго деления - до 1С, что соответствует гаплоидному набору хромосом.
Биологический смысл мейоза заключается в следующем. Прежде всего, в ряду поколений сохраняется набор хромосом, свойственный данному виду, так как при оплодотворении сливаются гаплоидные гаметы и восстанавливается диплоидный набор хромосом.
Кроме того, в мейозе происходят процессы, обеспечивающие осуществление основных законов наследственности: во-первых, благодаря конъюгации и обязательному последующему расхождению гомологичных хромосом осуществляется закон чистоты гамет - в каждую гамету попадает только одна хромосома от пары гомологов и, следовательно, только один аллель от пары - А или а, В или b.
Во-вторых, случайное расхождение негомологичных хромосом в первом делении обеспечивает независимое наследование признаков, контролируемых генами, расположенными в разных хромосомах, и приводит к образованию новых комбинаций хромосом и генов (рис. 2).
В-третьих, гены, расположенные в одной хромосоме, проявляют сцепленное наследование. Однако они могут комбинироваться и образовывать новые комбинации генов в результате кроссинговера - обмена участками между гомологичными хромосомами, который осуществляется при их конъюгации в профазе первого деления (рис. 3).
Таким образом, можно выделить два механизма образования новых комбинаций (генетической рекомбинации) в мейозе: случайное расхождение негомологичных хромосом и кроссинговер.
Всякая клетка от клетки « От клеточного деления зависят не только явления наследственности, но и сама непрерывность жизни». (Э. Вильсон) В 1855 г. немецкий ученый Рудольф Вирхов выдвинул очень важное положение: всякая клетка от клетки. Так было положено начало изучению процессов клеточного деления, основные закономерности которого были раскрыты в конце XIX в.
Размножение организмов Бесполое Соматические клетки Представлены двумя гомологичными хромосомами Диплоидный набор хромосом (2п) Клетки делятся митозом. Половое Половые клетки От каждой пары гомологичных хромосом имеется только одна Гаплоидный набор хромосом (n) Деление половых клеток происходит мейозом
МИТОЗ, ИЛИ НЕПРЯМОЕ ДЕЛЕНИЕ Митоз (лат. Mitos – нить) –такое деление клеточного ядра, при котором образуется два дочерних ядра с набором хромосом, идентичных родительской клетки. Митоз = деление ядра + деление цитоплазмы Впервые митоз у расте- ний наблюдал И.Д. Чис- тяков в 1874 г., а детально процесс был описан нем. ботаником Э.Страсбургером (1877) и нем. зоологом В.Флемингом (1882)
МЕЙОЗ Мейоз состоит из двух последовательных делений – мейоза 1 и мейоза 2. Удвоение ДНК происходит только перед мейозом 1, а между делениями отсутствует интерфаза. При первом делении расходятся гомологичные хромосомы и их число уменьшается вдвое, а во втором – хроматиды и образуются зрелые гаметы. Особенностью первого деления является сложная и длительная по времени профаза.
Мейоз – процесс деления клетки, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое. В результате такого деления образуются гаплоидные (n) половые клетки (гаметы) и споры. МЕЙОЗ ЗИГОТНЫЙГАМЕТНЫЙСПОРОВЫЙ В зиготе после оплодотворения, что приводит к образованию зооспор у водорослей и мицелия грибов. В половых органах, приводит к образованию гамет У семенных растений приводит к образованию гаплоидного гаметофита
Различия Мейоз 3. Одно деление Митоз 3. Два последовательных деления 4. Удвоение молекул ДНК происходят в интерфазе перед делением 4. Удвоение молекул ДНК происходит только перед первым делением, перед вторым делением интерфазы нет 5. Нет конъюгации5. Есть конъюгация
Различия МитозМейоз 6. В метафазе удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору отдельно 6. В метафазе удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору парами (бивалентами) 7. Образуются две диплоидные клетки (соматические клетки) 7. Образуются четыре гаплоидные клетки (половые клетки)
МитозМейоз 1. Происходит в соматических клетках 1. Происходит в созревающих половых клетках 2. Лежит в основе бесполого размножения 2. Лежит в основе полового размножения 3. Одно деление3. Два последовательных деления 4. Удвоение молекул ДНК происходят в интерфазе перед делением 4. Удвоение молекул ДНК происходит только перед первым делением, перед вторым делением интерфазы нет 5. Нет конъюгации5. Есть конъюгация (профаза 1) 6. В метафазе удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору отдельно 6. В метафазе удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору парами (бивалентами) 7. Образуются две диплоидные клетки (соматические клетки) 7. Образуются четыре гаплоидные клетки (половые клетки
В ядрах незрелых половых клеток также, как и ядрах соматических клеток, все хромосомы парные, набор хромосом двойной (2 n), диплоидный. В процессе созревания половых клеток происходит редукционное деление (мейоз), при котором число хромосом уменьшается, становится одинарным (n), гаплоидным. Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение) происходит во время гаметогенеза.
Этот процесс совершается во время двух следующих одно за другим делений периода созревания, называемых соответственно первым и вторым мейотическим делением. Каждое из этих делений имеет фазы, аналогичные митозу.
Схематично эти фазы можно изобразить так:
Интерфаза I
Профаза I
Мейоз Деление первое Прометофаза I
Метафаза I
Анафаза I
Телофаза I
Интерфаза II - ин - Профаза II
терокинез Метафаза II
Деление второе Анафаза II
Телофаза II
В интерфазе I (по-видимому, еще в период роста) происходит удвоение количества хромосомного материала путем редупликации молекул ДНК.
Из всех фаз наиболее продолжительна и сложна по протекающим в ней процессам профаза I. В ней различают 5 последовательных стадий. Лептонема - стадия длинных, тонких, слабо спирализованных хромосом, на которых видны утолщения - хромомеры.
Зигонема - стадия попарного соединения гомологичных хромосом, при котором хромомеры одной гомологичной хромосомы точно прикладываются к соответствующим хромомерам другой (это явление называется конъюгацией, или синапсисом).
Пахинема - стадия толстых нитей. Гомологичные хромосомы соединены в пары - биваленты. Число бивалентов соответствует гаплоидному набору хромосом. На этой стадии каждая из хромосом, входящих в бивалент, состоит уже из двух хроматид, поэтому каждый бивалент включает в себя четыре хроматиды.
В это время конъюгирующие хромосомы переплетаются, что приводит к обмену участками хромосом (происходит так называемый перекрест, или кроссинговер).
Диплонема - стадия, когда гомологичные хромосомы начинают отталкиваться друг от друга, но в ряде участков, где происходит кроссинговер, они продолжают быть еще связанными.
Диакинез - стадия, на которой отталкивание гомологичных хромосом продолжается, но они еще остаются соединенными в биваленты своими концами, образуя характерные фигуры - кольца и кресты. На этой стадии хромосомы максимально спирализованы, укорочены и утолщены. Непосредственно после диакинеза ядерная оболочка растворяется.
В прометафазе I спирализация хромосом достигает наибольшей степени. Они перемещаются в области экватора.
В метафазе I биваленты располагаются по экватору, так что центромеры гомологичных хромосом обращены к противоположным полюсам и отталкиваются друг от друга.
В анафазе I начинают расходиться к полюсам не хроматиды, а целые гомологичные хромосомы каждой пары, так как в отличие от митоза центромера не делится и хроматиды не разъединяются. Этим первое мейотическое деление принципиально отличается от митоза. Деление заканчивается телофазой I.
Таким образом, во время первого мейотического деления происходит расхождение гомологичных хромосом.
В каждой дочерней клетке уже содержится гаплоидное число хромосом, но содержание ДНК еще равно диплоидному их набору. Вслед за короткой интерфазой, во время которой синтеза ДНК не происходит, клетки вступают во второе мейотическое деление.
Профаза II продолжается недолго. Во время метафазы II хромосомы выстраиваются по экватору, центромеры делятся. В анафазе II сестринские хроматиды направляются к противоположным полюсам. Деление заканчивается телофазой II. После этого деления хроматиды, попавшие в ядра дочерних клеток, называются хромосомами.
Итак, при мейозе гомологичные хромосомы соединяются в пары, затем в конце первого мейотического деления расходятся по одной в дочерние клетки.
Во время вторго мейотического деления гомологичные хромосомы расщепляются и расходятся в новые дочерние клетки. Следовательно, в результате двух последовательных мейотических делений из одной клетки с диплоидным набором хромосом образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. В зрелых гаметах количество ДНК вдвое меньше, чем соматических клетках.
При образовании как мужских, так и женских половых клеток, происходят принципиально одни и те же процессы, хотя в деталях они несколько различаются.
Значение мейотического деления в следующем:
Это тот механизм, которым обеспечивается поддержание постоянства числа хромосом. Если бы не происходило редукции числа хромосом при гаметогенезе, то из поколения в поколение возрастало бы их число и был бы утрачен один из существенных признаков каждого вида - постоянство числа хромосом. генетика сперматогенез размножение
При мейозе образуется большое число различных новых комбинаций негомологичных хромосом. Ведь в диплоидном наборе они двойного происхождения: в каждой гомологичной паре одна из хромосом от отца, другая - от матери.
Что же происходит при мейозе? В ядрах имеются сперматогонии и овогонии, хромосомы отцовского и материнского происхождения.
В сперматозоидах и яйцеклетках они образуют новые сочетания, причем таких сочетаний даже при том же числе хромосом (три пары) получится больше чем изображено.
Следовательно, благодаря такому механизму достигается большое число новых сочетаний наследственной информации, а именно 2, где n - число пар хромосом. Следовательно, у организма, имеющего три пары хромосом, этих сочетаний окажется 2, т.е.8; у дрозофилы, имеющей 4 пары хромосом, их будет 2, т.е.16, а у человека 2, что составляет 8388608.
В процессе кроссинговера также происходит рекомбинация генетического материала. Практически все хромосомы, попадающие в гаметы, имеют участки, происходящие как от первоначально отцовских, так и от первоначально материнских хромосом. Этим достигается еще большая степень перекомбинации наследственного материала. В этом одна из причин изменчивости организма, дающий материал для отбора.