«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.

Хромосомы – структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию = ДНК(7) + белок (6).

Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза. Она представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид (3) , удерживаемых центромерой (кинетохором ) в области первичной перетяжки (1) , которая делит хромосому на 2 плеча (2) . Иногда бывает вторичная перетяжка (4), в результате которой образуется спутник хромосомы (5).

Отдельные участки молекулы ДНК - гены - ответственны за каждый конкретный признак или свойство организма. Наследственная информация из клетки в клетку передается путем удвоения молекулы ДНК (репликации), транскрипции и трансляции. Главная функция хромосом - хранение и передача наследственной информации, носителем которой является молекула ДНК.

Под микроскопом видно, что хромосомы имеют поперечные полосы , которые чередуются в различных хромосомах по-разному. Распознают пары хромосом, учитывая распределение, светлых и темных полос (чередование АТ и ГЦ – пар). Поперечной исчерченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, например у человека и шимпанзе, сходный характер чередования полос в хромосомах.

Во всех соматических клетках любого растительного или животного организма число хромосом одинаково. Половые клетки (гаметы) всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки данного вида организмов.

В кариотипе человека 46 хромосом – 44 аутосомы и 2 половые хромосомы. Мужчины гетерогаметны (половые хромосомы ХУ), а женщины гомогаметны (половые хромосомы XX). У-хромосома отличается от Х-хромосомы отсутствием некоторых аллелей. Хромосомы одной пары называются гомологичными , они в одинаковых локусах (местах расположения) несут аллельные гены.

У всех организмов, относящихся к одному виду, число хромосом в клетках одинаково. Число хромосом не является видоспецифическим признаком. Однако хромосомный набор в целом видоспецифичен, т. е. свойствен только одному какому-то виду организмов растений или животных.

Кариотип - совокупность внешних количественных и качественных признаков хромосомного набора (число, форма, размер хромосом) соматической клетки, характерных для данного вида

Деление клеток - биологический процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов, процесс увеличения числа клеток путем деления исходной клетки.

Способы деления клеток :

1. амитоз - прямое (простое) деление интерфазного ядра путем перетяжки, которое происходит вне митотического цикла, т. е. не сопровождается сложной перестройкой всей клетки, а также спирализацией хромосом. Амитоз может сопровождаться делением клетки, а может ограничиваться лишь делением ядра без разделения цитоплазмы, что приводит к образованию дву- и многоядерных клеток. Клетка, претерпевшая амитоз, в дальнейшем не способна вступить в нормальный митотический цикл. По сравнению с митозом амитоз встречается довольно редко. В норме он наблюдается в высокоспециализированных тканях, клетках, которым предстоит делиться: в эпителии и печени позвоночных, зародышевых оболочках млекопитающих, клетках эндосперма семян растений. Амитоз наблюдается также при необходимости быстрого восстановления тканей (после операций и травм). Амитозом также часто делятся клетки злокачественных опухолей.

2 . митоз - непрямое деление, при котором исходно диплоидная клетка дает две дочерние, также диплоидные клетки; характерен для соматических клеток (клеток тела) всех эукариот (растений и животных); универсальный тип деления.

3. мейоз - осуществляется при образовании половых клеток у животных и спор у растений.

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл) – время существования клетки от деления до следующего деления, или от деления до смерти. Для разных типов клеток клеточный цикл различен.

В организме млекопитающих и человека различают следующие три группы клеток, локализующиеся в разных тканях и органах:

часто делящиеся клетки (малодифференцированные клетки эпителия кишечника, базальные клетки эпидермиса и другие);

редко делящиеся клетки (клетки печени – гепатоциты);

неделящиеся клетки (нервные клетки центральной нервной системы, меланоциты и другие).

Жизненный цикл у часто делящихся клеток – это время их существования от начала деления до следующего деления. Жизненный цикл таких клеток нередко называют митотическим циклом . Такой клеточный цикл подразделяется на два основных периода :

митоз или период деления;

интерфаза – промежуток жизни клетки между двумя делениями.

Интерфаза – период между двумя делениями, когда клетка готовится к делению: удваивается количество ДНК в хромосомах, количество других органоидов, синтезируются белки, происходит рост клетки.

К концу интерфазы каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые в процессе митоза станут самостоятельными хромосомами.

Периоды интерфазы:

1. Пресинтетический период (G 1) - период подготовки к синтезу ДНК после завершения митоза. Происходит образование РНК, белков, ферментов синтеза ДНК, увеличивается количество органоидов. Содержание хромосом (п) и ДНК (с) равно 2п2с.

2. Синтетический период (S-фаза) . Происходит репликация (удвоение, синтез ДНК). В результате работы ДНК-полимераз для каждой из хромосом хромосомный набор становится 2п4с. Так образуются двухроматидные хромосомы.

3. Постсинтетический период (G 2) - время от окончания синтеза ДНК до начала митоза. Завершается подготовка клетки к митозу, удваиваются центриоли, синтезируются белки, завершается рост клетки.

Митоз –

это форма деления клеточного ядра, происходит он только в эукариотических клетках. В результате митоза каждое из образующихся дочерних ядер получает тот же набор генов, который имела родительская клетка. В митоз могут вступать как диплоидные, так и гаплоидные ядра. При митозе получаются ядра той же плоидности, что и исходное.

Открыт с помощью светового микроскопа в 1874 г. русским ученым И. Д. Чистяковым в растительных клетках.

В 1878 г. В. Флеммингом и русским ученым П. П. Перемежко этот про­цесс обнаружен в животных клетках. У животных клеток митоз длится 30-60 мин, у растительных - 2-3 ч.

Митоз состоит из четырех фаз :

1. профаза - двухроматидные хромосомы спирализуются и становятся заметными, ядрышко и ядерная оболочка распадаются, образуются нити веретена деле­ния. Клеточный центр делится на две центриоли, расходящиеся к полюсам.

2 . метафаза - фаза скопления хромосом на экваторе клетки: нити веретена деления идут от полюсов и присоединяются к центромерам хромосом: к каждой хромосоме подходят две нити, идущие от двух полюсов.

3 . анафаза - фаза расхождения хромосом, в которой центромеры делятся, а однохроматидные хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки; самая короткая фаза митоза.

4 . т елофаза - окончание деления, движение хромосом заканчивается, и происходит их деспирализация (раскручивание в тонкие нити), формируется ядрышко, восстанавливается ядерная оболочка, на экваторе закладывается перегородка (у растительных кле­ток) или перетяжка (у животных клеток), нити веретена деле­ния растворяются.

Цитокинез – процесс разделения цитоплазмы. Клеточная мембрана в центральной части клетки втягивается внутрь. Образуется борозда деления, по мере углубления которой клетка раздваивается.

В результате митоза образуются два новых ядра с идентичными наборами хромосом, точно копирующими генетическую информацию материнского ядра.

В опухолевых клетках ход митоза нарушается.

В результате митоза из одной диплоидной клетки, имеющей двухроматидные хромосомы и удвоенное ко­личество ДНК (2n4с), образуются две дочерние диплоидные клетки с однохроматидными хромосомами и одинарным коли­чеством ДНК (2n2с), которые затем вступают интерфазу. Так образуются соматические клетки (клетки тела) организма расте­ния, животного или человека.

Фаза митоза, набор хромосом (n-хромосомы, с - ДНК)	Рисунок
Профаза		Демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, “исчезновение” ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.
Метафаза		Выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом.
Анафаза		Деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).
Телофаза		Деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счёт борозды деления, в растительных клетках – за счёт клеточной пластинки.

Тематические задания

А1. Хромосомы состоят из

1) ДНК и белка

2) РНК и белка

3) ДНК и РНК

4) ДНК и АТФ

А2. Сколько хромосом содержит клетка печени человека?

А3. Сколько нитей ДНК имеет удвоенная хромосома

А4. Если в зиготе человека содержится 46 хромосом, то сколько хромосом содержится в яйцеклетке человека?

А5. В чем заключается биологический смысл удвоения хромосом в интерфазе митоза?

1) В процессе удвоения изменяется наследственная информация

2) Удвоенные хромосомы лучше видны

3) В результате удвоения хромосом наследственная информация новых клеток сохраняется неизменной

4) В результате удвоения хромосом новые клетки содержат вдвое больше информации

А6. В какой из фаз митоза происходит расхождение хроматид к полюсам клетки? В:

1) профазе

2) метафазе

3) анафазе

4) телофазе

А7. Укажите процессы, происходящие в интерфазе

1) расхождение хромосом к полюсам клетки

2) синтез белков, репликация ДНК, рост клетки

3) формирование новых ядер, органоидов клетки

4) деспирализация хромосом, формирование веретена деления

А8. В результате митоза возникает

1) генетическое разнообразие видов

2) образование гамет

3) перекрест хромосом

4) прорастание спор мха

А9. Сколько хроматид имеет каждая хромосома до ее удвоения?

А10. В результате митоза образуются

1) зигота у сфагнума

2) сперматозоиды у мухи

3) почки у дуба

4) яйцеклетки у подсолнечника

В1. Выберите процессы, происходящие в интерфазе митоза

1) синтез белков

2) уменьшение количества ДНК

3) рост клетки

4) удвоение хромосом

5) расхождение хромосом

6) деление ядра

В2. Укажите процессы, в основе которых лежит митоз

1) мутации

3) дробление зиготы

4) образование спермиев

5) регенерация тканей

6) оплодотворение

ВЗ. Установите правильную последовательность фаз жизненного цикла клетки

А) анафаза

Б) интерфаза

В) телофаза

Г) профаза

Д) метафаза

Е) цитокинез

Мейоз –

это процесс деления клеточных ядер, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое и образованию гамет, при этом происходит обмен гомологичными участками парных (гомологичных) хромосом, а, следовательно, и ДНК, прежде чем они разойдутся в дочерние клетки.

В результате мейоза из одной диплоидной клетки (2n) образуется четыре гаплоидные клетки (n).

Открыт в 1882 г. В. Флеммингом у животных, в 1888 г. Э. Страсбургером у растений.

Мейозу предше­ствует интерфаза , поэтому вступают в мейоз хромосомы двухроматидные (2n4с).

Мейоз проходит в два этапа :

1. редукционное деление - наиболее сложный и важный процесс. Он подразделяется на фазы:

А) профаза I : парные хромосомы диплоидной клетки подходят друг к другу, перекрещиваются, образуя мостики (хиазмы), затем обменива­ются участками (кроссинговер), при этом осуществляется пере­комбинация генов, после чего хромосомы расходятся

Б) в метафазе I эти парные хромосомы располагаются по экватору клетки, к каждой из них присоединяется нить веретена деления: к одной хромосоме от одного полюса, ко второй - от другого

В) в анафазе I к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы; од­на из каждой пары к одному полюсу, вторая - к другому. При этом число хромосом у полюсов становится вдвое меньше, чем в материнской клетке, но они остаются двухроматидными (n2с)

Г) затем проходит телофаза I, которая сразу же переходит в профа­зу II второго этапа деления мейоза, идущего по типу митоза:

2. эквационное деление . Ин­терфазы в данном случае нет, так как хромосомы двухроматид­ные, молекулы ДНК удвоены.

А) профаза II

Б) в метафазе II двухроматидные хромосомы располагаются по экватору, при этом деление происходит сразу в двух дочерних клетках

В) в анафазе II к полю­сам отходят уже однохроматидные хромосомы

Г) в телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки между клетками.

Таким образом, в результате мейоза получаются четыре гаплоидные клетки с однохроматидными хромосомами (nc): это либо половые клетки (гаметы) животных, либо споры растений.

Фаза мейоза, набор хромосом хромосомы, с - ДНК)	Рисунок	Характеристика фазы, расположение хромосом
Профаза 1 2n4c		Демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, “исчезновение” ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер.
Метафаза 1 2n4c		Выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом.
Анафаза 1 2n4c		Случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая – к другому), перекомбинация хромосом.
Телофаза 1 в обеих клетках по 1n2c		Образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы.
Профаза 2 1n2c		Демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.
Метафаза 2 1n2c		Выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом.
Анафаза 2 2n2c		Деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.
Телофаза 2 в обеих клетках по 1n1c Всего 4 по 1n1c		Деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием двух, а в итоге обоих мейотических делений – четырех гаплоидных клеток.

Биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются.

Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше.

Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом.

Развитие половых клеток.

Процесс формирования половых клеток называется гаметогенезом . У многоклеточных организмов различают сперматогенез – формирование мужских половых клеток и овогенез – формирование женских половых клеток.

Рассмотрим гаметогенез, происходящий в половых железах животных – семенниках и яичниках.

Сперматогенез – процесс превращения диплоидных предшественников половых клеток – сперматогониев в сперматозоиды.

1. Сперматогонии делятся митозом на две дочерние клетки – сперматоциты первого порядка.

2. Сперматоциты первого порядка делятся мейозом (1-е деление) на две дочерние клетки – сперматоциты второго порядка.

3. Сперматоциты второго порядка приступают ко второму мейотическому делению, в результате которого образуются 4 гаплоидные сперматиды.

4. Сперматиды после дифференцировки превращаются в зрелые сперматозоиды.

Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Он подвижен и благодаря этому вероятность встречи его с гаметами увеличивается.

У мхов и папоротников спермии развиваются в антеридиях, у покрытосеменных растений они образуются в пыльцевых трубках.

Овогенез – образование яйцеклеток у особей женского пола. У животных он происходит в яичниках. В зоне размножения находятся овогонии – первичные половые клетки, размножающиеся митозом.

Из овогониев после первого мейотического деления образуются овоциты первого порядка.

После второго мейотического деления образуются овоциты второго порядка, из которых формируется одна яйцеклетка и три направительных тельца, которые затем гибнут. Яйцеклетки неподвижны, имеют шаровидную форму. Они крупнее других клеток и содержат запас питательных веществ для развития зародыша.

У мхов и папоротников яйцеклетки развиваются в архегониях, у цветковых растений – в семяпочках, локализованных в завязи цветка.

Развитие половых клеток и двойное оплодотворение у цветковых растений.

Схема жизненного цикла цветкового растения.

Взрослая особь диплоидна. В жизненном цикле преобладает спорофит (С > Г).

Взрослое растение здесь является спорофитом, образующим макро (женские ) и микроспоры (мужские) , которые развиваются соответственно в зародышевый мешок и зрелое пыльцевое зерно , являющиеся гаметофитами.

Женский гаметофит у растений – зародышевый мешок.

Мужской гаметофит у растений – пыльцевое зерно.

Чашечка + венчик = ОКОЛОЦВЕТНИК

Тычинка и пестик – репродуктивные органы цветка

Мужские половые клетки созревают в пыльнике (пыльцевом мешке или микроспорангии), расположенном на тычинке.

В нем содержится множество диплоидных клеток, каждая из которых делится путем мейоза и образует 4 гаплоидных пыльцевых зерна (микроспоры), из всех них затем развивается мужской гаметофит .

Каждое пыльцевое зерно делится путем митоза и образует 2 клетки - вегетативную и генеративную . Генеративная клетка еще раз делится путем митоза и образует 2 спермия.

Таким образом, пыльца (проросшая микроспора, созревшее пыльцевое зерно) содержит три клетки - 1 вегетативную и 2 спермия , покрытых оболочкой.

Женские половые клетки развиваются в семязачатке (семяпочке или мегаспорангии), располагающемся в завязи пестика.

Одна из ее диплоидных клеток делится путем мейоза и образует 4 гаплоидных клетки. Из них только одна гаплоидная клетка (мегаспора) трижды делится путем митоза и прорастает в зародышевый мешок (женский гаметофит ),

три другие гаплоидные клетки отмирают.

В результате деления мегаспоры образуются 8 гаплоидных ядер зародышевого мешка, в котором 4 ядра располагаются на одном полюсе, а 4- на противоположном.

Затем от каждого полюса в центр зародышевого мешка мигрирует по одному ядру, сливаясь, они образуют центральное диплоидное ядро зародышевого мешка.

Одна из трех гаплоидных клеток, расположенных у пыльцевхода, является крупной яйцеклеткой, 2 другие - вспомогательные клетки-синергиды.

Опыление - перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика.

Оплодотворение - это процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида, в результате чего образуется зигота – зародышевая клетка или первая клетка нового организма

При оплодотворении пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, прорастает по направлению к семязачаткам, расположенным в завязи, за счет своей вегетативной клетки, образующей пыльцевую трубку. На переднем конце пыльцевой трубки находятся 2 спермия (спермии сами двигаться не могут, поэтому продвигаются за счет роста пыльцевой трубки). Проникая в зародышевый мешок через канал в покровах - пыльцевход (микропиле), один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а второй сливается с 2n центральной клеткой (диплоидным ядром зародышевого мешка) с образованием 3n триплоидного ядра. Этот процесс получил название двойного оплодотворения , был открыт С.Г. Навашиным в 1898 г. у лилейных. В дальнейшем из оплодотворенной яйцеклетки - зиготы развивается зародыш семени, а из триплоидного ядра - питательная ткань - эндосперм . Так, из семязачатка образуется семя, а из его покровов - семенная кожура. Вокруг семени из завязи и других частей цветка формируется плод .

Тематические задания

А1. Мейозом называется процесс

1) изменения числа хромосом в клетке

2) удвоения числа хромосом в клетке

3) образования гамет

4) конъюгации хромосом

А2. В основе изменения наследственной информации детей

по сравнению с родительской информацией лежат процессы

1) удвоения числа хромосом

2) уменьшения количества хромосом вдвое

3) удвоения количества ДНК в клетках

4) конъюгации и кроссинговера

А3. Первое деление мейоза заканчивается образованием:

2) клеток с гаплоидным набором хромосом

3) диплоидных клеток

4) клеток разной плоидности

А4. В результате мейоза образуются:

1) споры папоротников

2) клетки стенок антеридия папоротника

3) клетки стенок архегония папоротника

4) соматические клетки трутней пчел

А5. Метафазу мейоза от метафазы митоза можно отличить по

1) расположению бивалентов в плоскости экватора

2) удвоению хромосом и их скрученности

3) формированию гаплоидных клеток

4) расхождению хроматид к полюсам

А6. Телофазу второго деления мейоза можно узнать по

1) формированию двух диплоидных ядер

2) расхождению хромосом к полюсам клетки

3) формированию четырех гаплоидных ядер

4) увеличению числа хроматид в клетке вдвое

А7. Сколько хроматид будет содержаться в ядре сперматозоидов крысы, если известно, что в ядрах ее соматических клеток содержится 42 хромосомы

А8. В гаметы, образовавшиеся в результате мейоза попадают

1) копии полного набора родительских хромосом

2) копии половинного набора родительских хромосом

3) полный набор рекомбинированных родительских хромосомы

4) половина рекомбинированного набора родительских хромосом

В1. Установите правильную последовательность процессов, происходящих в мейозе

A) Расположение бивалентов в плоскости экватора

Б) Образование бивалентов и кроссинговер

B) Расхождение гомологичных хромосом к полюсам клетки

Г) формирование четырех гаплоидных ядер

Д) формирование двух гаплоидных ядер, содержащих по две хроматиды

Содержание Виды размножения…………… 3 Митоз……………………. 5 Амитоз…………………. . 16 Половое размножение…………………. 18 Мейоз…………………… 20 Гаметогенез……………… 26 Виды и строение гамет………………… 28 Чередование поколений………………. 29 Партеногенез……………….

Размножение – воспроизведение себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Это одно из важнейших свойств живых организмов. Благодаря размножению происходит: 1. Передача наследственной информации. 2. Сохраняется преемственность поколений. 3. Поддерживается длительность существования вида. 4. Увеличивается численность вида и расширяется территория (ареал) проживания. В основе размножения лежит клеточное деление, обеспечивающее увеличение количества клеток и рост многоклеточного организма.

ВИДЫ РАЗМНОЖЕНИЯ Размножение Бесполое Половое Собственно бесполое (одной клеткой) Вегетативное (группой клеток) Конъюгация (одноклеточные Организмы) Многоклеточные организмы Без оплодот- ворения С оплодот- ворением

Бесполое размножение Собственно бесполое размножение (одной клеткой) : : 1. Деление надвое (простое) 2. Митоз 3. Амитоз 4. Почкование 5. Спорообразование Вегетативное размножение (группой клеток) : : 1. Почкование 2. Фрагментация 3. Вегетативное размножение растений

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)

Клеточный цикл Период существования клетки от одного деления до другого называется митотическим, или клеточным циклом. Клеточный цикл у растений продолжается от 10 до 30 часов. Деление ядра (митоз) занимает около 10% этого времени. П 1 — пресинтетический период С — синтетический период П 2 — постсинтетический период

Строение хромосом в разные периоды клеточного цикла 1 2 3 4 1, 2 – предсинтетический период; 3 – синтетический и постсинтетический период; 4 – метафаза. 1. В предсинтетический период клетка растет: происходит синтез белка, РНК и увеличивается количество органических веществ. 2. В синтетический период происходит репликация ДНК (удвоение). С этого момента каждая хромосома состоит из двух хроматид. 3. В постсинтетический период идет интенсивный синтез белка и АТФ, необходимых для деления клетки.

Участки хроматина в интерфазном ядре 1. Нить ДНК в виде хроматина. 2. Она же в виде хромосомы при делении клетки

ПРОФАЗА Хроматин спирализуется в двухроматидные хромосомы; ядерная оболочка и ядрышко растворяются; центриоли расходятся к полюсам; (2 n 4 c).

МЕТАФАЗА Двухроматидные хромосомы выстраиваются на экваторе клетки; центриоли образуют нити веретена, которые прикрепляются к центроме-рам хромосом; (2 n 4 c).

АНАФАЗА При сокращении нитей веретена центромеры хромосом делятся и хроматиды каждой хромосомы расходятся к полюсам клетки; (4 n 4 c). Каждая хроматида считается самостоятельной хромосомой

ТЕЛОФАЗА Однохроматидные (дочерние) хромосомы раскручиваются, форми-руется ядрышко и вокруг них образуется ядерная оболочка; на экваторе начинает формироваться перегородка; в ядрах 2 n 2 c.

ЦИТОКИНЕЗ (деление цитоплазмы) Образование двухмембранной перегородки по экватору клетки с последующим полным отделением дочерних клеток. У растений по экватору клетки формируется клеточная стенка. Цитокинез клетки (фото)

Совокупность хромосом (число, форма и размер) в соматической клетке называется кариотипом. Кариотип содержит двойной ((диплоидный) набор хромосом (2 n 2 n),), постоянный для каждого вида организмов. Диплоидный набор хромосом человека

ЗНАЧЕНИЕ МИТОЗА 1. Приводит к увеличению числа клеток и обеспечивают рост многоклеточного организма. 2. Обеспечивает замещение изношенных или поврежденных тканей. 3. Сохраняет набор хромосом во всех соматических клетках. 4. Служит механизмом бесполого размножения, при котором создается потомство, генетически идентичное родителям. 5. Позволяет изучить кариотип организма (в метафазе).

АМИТОЗ или прямое деление Амитоз – это деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования веретена деления. Распространенность в природе: Норма 1. Амебы 2. Большое ядро инфузорий 3. Эндосперм 4. Клубень картофеля 5. Роговица глаза 6. Хрящевые и печеночные клетки Патология 1. При воспалениях 2. Злокачественные новообразования Значение: экономичный (мало энергозатрат) процесс воспроизводства клеток

ШИЗОГОНИЯ Шизогония (гр. schizo –– расщепляю) –– множественное бесполое размножение у споровиков, фораминиферов и некоторых водорослей. Ядро клетки (шизонта) делится путем быстро следующих друг за другом делений на несколько ядер, и вся клетка затем распадается на соответствующее число одноядерных клеток –– мерозоитов. .

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ Половое размножение имеет преимущество по сравнению с беспо-лым, так как принимают участие два родителя. ♂ ♂ спермий ((n)n) + ♀ яйцеклетка (n)(n) = = зигота (2(2 n)n) Зигота несет в себе наследственные признаки обоих родителей, что значительно увеличивает наследственную изменчивость потомков и повышает их возможность в приспособлении к условиям среды Половое размножение связано с образованием в половых органах (гонадах) специализиро-ванных клеток – гамет, которые образуются в результате особого типа деления клеток – мейоза.

Мейоз – непрямое деление клетки; процесс деления клетки, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое. (редукция) В результате такого деления образуются гаплоидные (n) половые клетки (гаметы) и споры. МЕЙОЗ ЗИГОТНЫЙ ГАМЕТНЫЙ СПОРОВЫЙ 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

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.

ПРОФАЗА 1 (2 n 4 c) Профаза 1 самая продолжи-тельная 2 n 4 c Спирализация хроматина в двухро-матидные хромосомы; центриоли расходятся к полюсам; сближение (конъюгация) и укорочение гомо-логичных хромосом с последующим перекрестом и обменом гомологич-ными участками (кроссинговер); растворение ядерной оболочки.

МЕТАФАЗА 1 (2 n 4 c) Гомологичные хромосомы попарно располагаются на экваторе и отталкиваются друг от друга. Образуется веретено деления. Нити веретена прикрепляются к двухроматидным хромосомам.

АНАФАЗА 1 (2 n 4 c) К полюсам расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид. Происходит уменьшение (редукция) хромосом у полюсов клетки.

ТЕЛОФАЗА 1 (1 n 2 c) В телофазе из каждой пары гомологичных хромосом в дочерних клетках оказывается по одной, а хромосомный набор становится гаплоидным. Однако каждая хромосома состоит из двух хроматид, поэтому клетка сразу же приступает ко второму делению.

МЕЙОЗ 2 (1 n 2 c , 1, 1 nn 2 с, 2 n 2 c , nc)nc) Второе мейотическое деление идет по типу митоза. В анафазе 2 к полюсам расходятся хроматиды, которые и становятся дочерними хромосомами. Из каждой исходной клетки в результате мейоза образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

ГАМЕТОГЕНЕЗ ГАМЕТОГЕНЕЗ Сперматогенез ♂♂ Овогенез ♀♀ (в семенниках) (в яичниках) Период размножения (митоз) В репродуктивный В эмбриональный период Период роста (интерфаза) Незначительный Длительный период Спермацит 1 -го Овоцит 1 -го порядка Период созревания (мейоз) Первое и второе Первое и второе мейотическое неравномерное деление мейотическое деление 4 сперматозоида 1 яйцеклетка

Развитие гамет у цветковых растений Развитие пыльцевых зерен. Каждое пыльцевое зерно развивается из материнской клетки микроспоры, которая претерпевает мейоз и образуется 4 пыльцевых зерна. Развитие зародышевого зерна. Зародышевый мешок развивается из гаплоидной мегаспоры, полученной в результате мейотического деления материнской клетки макроспоры.

Виды и строение гамет 1 2 Рис. 1. Сперматозоиды: 1 – кроли-ка, 2 – крысы, 3 – морской свинки, 4 – человека, 5 – рака, 6 – паука, 7 – жука, 8 – хвоща, 9 – мха, 1 О – папоротника. Рис. 2. Яйцеклетка млекопитающих: 1 – оболочка, 2 — ядро, 3 – цитоплазма, 4 – фол-ликулярные клетки. Термины сперматозоид и яйцеклетка ввел Карл Бэр в 1827 г.

Даже если от обоих родителей потомки получают идентичные гены, действие этих генов может быть различным, т. к. гены несут родительский «отпечаток» , различный у самцов и самок, который влияет на нормальное развитие организма, а также играет роль в возникновении заболеваний. Явление, когда при образовании гамет у потомка прежний хромосомный «отпечаток» , полученный от родителей стирается и его гены маркируются в соответствии с полом данной особи, называется геномный импринтинг

Разнообразные жизненные циклы (чередование поколений)) А – зиготный мейоз: зеленые водоросли, грибы. Б – гаметный мейоз: позвоночные, моллюски, членистоногие. В – споровый мейоз: бурые, красные водоросли и все высшие растения.

Значение мейоза Происходит поддержание числа хромосом из поколения в поколение. Зрелые гаметы получают гаплоидное число (n) хромосом, а при оплодотворении восстанавливается характерное для данного вида диплоидное число хромосом. Образуется большое количество новых комбинаций генов при кроссинговере и слиянии гамет (комбинативная изменчивость) , что дает новый материал для эволюции (потомки отличаются от родителей). ♂ (n) + ♀ (n) = зигота (2 n) → новый организм (2 n)

Партеногенез (гр. девственное происхождение) – половое размножение, при котором развитие нового организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки. Партеногенез Факультативный Цикличный Обязательный (облигатный) Как без опродот-ворения, так и после него: пчелы, муравьи, коловратки ♂ + ♀ = самки ♀ → самцы Возник как способ регуляции соотношения полов У дафний, тлей ♀ → ♀ — летом ♂ + ♀ — осенью Возник как способ выживания из-за большой гибели особей Все особи – самки (Кавказская скалистая ящерица) Возник как способ выживания вида из-за трудностей встречи особей друг с другом У растений (крестоцветные, сложноцветные, розоцветные и др.) партеногенез называется апомиксис.

Контрольно – обобщающий тест 1. В какой период клеточного цикла удваивается количество ДНК? А)метафазу, б)профазу, в)синтетический период, г)пресинтетический период. 2. В какой период митоза хромосомы выстраиваются по экватору? А)в профазу, б)в метафазу, в)в анафазу, г)в телофазу. 3. Какое из событий отсутствует в митозе по сравнению с мейозом? А)удвоение ДНК, б)конъюгация и кроссинговер хромосом, в)расхождение хромосом к полюсам. 4. Какой набор хромосом получается при митотическом делении? А)гаплоидный, б)диплоидный, в)триплоидный. 5. Что характерно для периода дробления (бластомеров)? А)мейотическое деление, б) активный рост клеток, в)клеточная специализация, г)митотическое деление. 6. Чем завершается процесс оплодотворения? А)сближением сперматозоида с яйцеклеткой, б)проникновением сперматозоида в яйцеклетку, в)слиянием ядер и образованием зиготы. 7. Нервная система развивается из: а)энтодермы, б)мезодермы, в)эктодермы.

8. Сколько хроматид в хромосоме к концу митоза? А)1, б)2, в)3, г)4. 9. Эмбрион в стадии гаструлы: а)однослойный, б)двухслойный, в)многослойный. 10. Если у пчел диплоидный набор хромосом равен 32, то 16 хромосомами обладает: а)трутень, б)матка, в)рабочая пчела. 11. Какой набор хромосом в эндосперме зерновки пшеницы? А)гаплоидный, б)диплоидный, в)триплоидный. 12. Что происходит в постсинтетическую стадию интерфазы? А)рост клетки и синтез органических веществ, б)удвоение ДНК, в)накопление АТФ. 13. Какое деление лежит в основе полового размножения? А)митоз, б)амитоз, в)мейоз, г)шизогония. 14. Что образуется в результате овогенеза? А)сперматозоид, б)яйцеклетка, в)зигота, г)клетки тела. 15. Какой набор хромосом будет в клетке после мейотического деления, если в материнской было 12 ? 16. Из какого зародышевого листка образуются мышцы?

Эталон ответов на контрольный тест 1. в; 2. б; 3. б; 4. б; 5. г; 6. в; 7. в; 8. а; 9. в; 10. а; 11. в; 12. в; 13. в; 14. б. 15. 6 хромосом, 20. Из мезодермы;

Белки на разбегающихся хромосомах помогают перестроить цитоскелетные укрепления, чтобы клетке было проще делиться.

Деление клетки: слева – хромосомы, выстроившиеся на клеточном экваторе, в середине – расхождение хромосом, справа – хромосомы, разошедшиеся к полюсам деления. Хромосомная ДНК окрашена синим, микротрубочки – красным. (Фото Wellcome Images / Flickr.com.)

Картинки с делящейся клеткой мы все помним из учебника биологии: ядерная оболочка исчезает, хромосомы выстраиваются на экваторе клетки, а потом разбегаются по противоположным полюсам – остаётся только перетянуть родительскую клетку надвое или построить клеточную стенку. Разбегание хромосом, как опять же написано в любом учебнике, происходит благодаря работе белковых микротрубочек, прикреплённых к специальным белковым комплексам на хромосомах – кинетохорам.

Однако, несмотря на то, что деление клеток изучили вдоль и поперёк, нам до сих пор открываются здесь волнующие детали, до сих пор неведомые. Долгое время думали, что хромосомы в делящейся клетке – просто пассивный груз, что они двигаются туда, куда их тащит сложный молекулярный аппарат микротрубочек веретена деления. Но это, как выяснили исследователи из Университета Монреаля и Университетского колледжа Лондона, не совсем так. Экспериментируя с клетками дрозофилы и человека, Базз Баум (Buzz Baum ) вместе с коллегами Нелио Родригесом (Nelio T. L. Rodrigues ), Сергеем Лекомцевым и др. выяснил, что хромосомы могут влиять на работу белковых «канатов», которые тащат их к полюсу клетки.

Как было сказано выше, микротрубочки-«канаты» держатся за кинетохор – специальный белковый комплекс на хромосоме. Среди белков кинетохора удалось найти фермент PP1–Sds22 (фосфатаза PP1 и её регуляторная субъединица Sds22), который действовал на белки цитоскелета, находящиеся рядом с клеточной мембраной у полюсов деления, то есть там, куда притягивались хромосомы. Полюса начинают тянуться в противоположные друг от друга стороны вскоре после того, как начинается расхождение хромосом.

Вытягивание полюсов дополнительно помогает разделить хромосомы и облегчает деление клетки. Но под клеточной мембраной находится цитоскелетная подложка, добавляющая мембране прочности и упругости. Чтобы полюса начали расходиться, цитоскелетные «крепежи» нужно ослабить. Именно этим и занимается вышеупомянутый фермент, сидящий на хромосомах – он начинает работать после того, как хромосомы начали двигаться к полюсам.

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.