Теоретическая часть "Жизненный путь клетки"

МИНОБРНАУКИ РОСИИИ

ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

Институт непрерывного педагогического образования

Кафедра психологии и социальной педагогики

Проектная работа на тему

«Жизненный путь клетки»

Выполнил:

Студент группы ПО-21

Александренко Георгий Алексеевич

Абакан 2024

Тема 1. «Жизненный путь клетки» 4

Параграф 1 «Способы деления клетки» 4

Параграф 2 «Интерфаза» 6

Параграф 3 «Митоз» 8

Параграф 4 «Мейоз» 12

Тема 1. «Жизненный путь клетки»

Деление клеток обеспечивает в живой природе важнейшие процессы:

• размножение одноклеточных организмов;

• рост и развитие многоклеточных организмов;

• постоянное обновление тканей и органов;

• восстановление тканей и органов после повреждений.

Известны четыре основных способа деления клеток: прямое бинарное деление, амитоз, митоз, мейоз.

Прямое бинарное деление характерно для прокариот (бактерий и цианобактерий).

В бактериальной клетке содержится одна кольцевая молекула ДНК. Перед делением клетки ДНК удваивается. Образовавшиеся одинаковые молекулы ДНК прикрепляются к цитоплазматической мембране (ЦПМ). Во время деления ЦПМ врастает между двумя молекулами ДНК и делит клетку пополам. В каждой дочерней клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК.

Рис. 1. Прямое бинарное деление

Амитоз, или прямое деление – деление ядра путём перетяжки, идущее без спирализации хромосом.

Такое деление встречается:

• в высокоспециализированных клетках с низкой активностью (клетках хрящей, роговицы глаза, печени, эндосперма семян, стенок завязи пестика),

• у дегенерировавших, обречённых на гибель клеток растений и животных.

При амитозе часто наблюдается только деление ядра, а разделение цитоплазмы не происходит. В результате могут образоваться многоядерные клетки. Если же цитоплазма разделяется, то распределение клеточных компонентов, как и ДНК, происходит произвольно.

Амитоз – самый экономный способ деления, протекающий с минимальными энергетическими затратами.

Митоз – непрямое деление соматических клеток эукариот, в результате которого хромосомный набор передаётся без изменений. Митоз лежит в основе роста организмов, регенерации повреждённых частей, вегетативного размножения.

Мейоз – деление клеток эукариот, ведущее к образованию гаплоидных клеток, т. е. уменьшению хромосомного набора в два раза. Мейоз приводит к образованию гамет у животных и спор у растений. При этом из одной исходной диплоидной клетки образуются четыре новые клетки с разными гаплоидными хромосомными наборами.

Рис. 2. Митоз и мейоз

Клеточный (жизненный) цикл – это период существования клетки с момента образования до её гибели или деления.

Продолжительность клеточного цикла у разных организмов значительно различается: у прокариот он длится 20 – 30 минут, а в клетках эукариот может продолжаться от 10 до 20 часов. В молодых организмах клетки делятся часто, а затем постепенно время между делениями удлиняется. Некоторые клетки вообще утрачивают способность к делению (нейроны, клетки сердечной мышцы).

Клеточный цикл состоит из интерфазы и деления.

Рис. 1. Клеточный цикл

Интерфаза – период жизнедеятельности клетки между двумя делениями.

Во время интерфазы клетка выполняет свои функции и готовится к делению. Главный происходящий при этом процесс — удвоение ДНК (репликация).

Молекула ДНК раскручивается с помощью специального фермента на две нити. Фермент разрывает водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями.

Нити ДНК расходятся.

К каждому нуклеотиду разъединившихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный нуклеотид.

Рис. 2. Репликация ДНК

Подстраивающиеся нуклеотиды соединяются друг с другом.

В результате образуются две двойные молекулы ДНК, каждая из которых является точной копией исходной ДНК.

В интерфазе происходит также накопление АТФ, увеличение числа органоидов, синтез веществ, необходимых для образования веретена деления.

Митоз – непрямое деление соматических клеток эукариотических организмов, при котором происходит образование двух дочерних клеток, хромосомные наборы которых такие же, как в материнской клетке.

Подготовка клетки к митозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления, удваиваются центриоли.

Митоз включает в себя два процесса: кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы).

Выделяют четыре фазы митоза: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Обрати внимание!

В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а молекул ДНК (т. е. хроматид) — буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов:

1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом,

2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом,

2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.

Пример:

в клетках человека гаплоидный набор составляют 23 хромосомы. Значит, запись 2n2с обозначает 46 хромосом и 46 хроматид, а 2n4с — 46 хромосом и 92 хроматиды и т. д.

Рис. 1. Фазы митоза

Профаза

В ядре молекулы ДНК укорачиваются и скручиваются (спирализуются), образуя компактные хромосомы.

Каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК (двух хроматид), соединённых центромерой.

Ядерная оболочка распадается.

Хромосомы неупорядоченно располагаются в цитоплазме.

Растворяются ядрышки.

Начинает формироваться веретено деления, часть нитей которого прикрепляется к центромерам хромосом.

В животной клетке начинают расходиться центриоли.

Рис. 2. Профаза

Метафаза

Хромосомы располагаются на экваторе клетки, образуя метафазную пластинку.

Хроматиды соединены в области первичной перетяжки с нитями веретена деления.

Центриоли располагаются у полюсов клетки.

Рис. 3. Метафаза

Анафаза

Каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, разделяется на две идентичные дочерние хромосомы.

Дочерние хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки.

У каждого полюса оказывается одинаковый генетический материал.

Рис. 4. Анафаза

Телофаза

Хромосомы раскручиваются.

Вокруг хромосом начинают формироваться ядерные оболочки.

В ядрах появляются ядрышки.

Нити веретена деления разрушаются.

Рис. 5. Телофаза

На этом кариокинез завершается. Происходит цитокинез — разделение цитоплазмы

Рис. 6. Цитокинез животной

клетки

Рис. 7. Митоз у растений

Биологическое значение митоза

В результате митоза образуются генетически одинаковые дочерние клетки с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки. Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений.

Мейоз – это способ деления клеток, в результате которого из одной исходной клетки с диплоидным хромосомным набором образуются четыре клетки с разными гаплоидными наборами хромосом.

Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления.

Мейоз включает два следующих друг за другом деления.

Первое деление мейоза (мейоз I) приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редукционным. Оно включает четыре фазы.

Рис. 1. Первое деление мейоза

Профаза I

Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид – 2n4c.

Гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, т. е. происходит конъюгация хромосом.

Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться.

При этом образуются перекрёсты и происходит кроссинговер – обмен участками между гомологичными хромосомами.

Растворяется ядерная оболочка.

Разрушаются ядрышки.

Формируется веретено деления.

Рис. 2. Конъюгация хромосом и кроссинговер

Метафаза I

Спирализация хромосом достигает максимума.

Пары гомологичных хромосом (четыре хроматиды) выстраиваются по экватору клетки.

Образуется метафазная пластинка.

Каждая хромосома соединена с нитями веретена деления.

Хромосомный набор клетки – 2n4c.

Анафаза I

Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, отходят друг от друга.

Нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки.

Из каждой пары гомологичных хромосом к полюсам попадает только одна.

Происходит редукция – уменьшение числа хромосом вдвое.

У полюсов клетки оказываются гаплоидные наборы хромосом, состоящих из двух хроматид.

Хромосомный набор к концу анафазы: у полюсов – 1n2c (в клетке – количество хромосом 2n, количество хроматид 4c).

Телофаза I

Происходит формирование ядер.

Делится цитоплазма.

Образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом.

Каждая хромосома представлена двумя хроматидами.

Хромосомный набор каждой из образовавшихся клеток – 1n2c.

Через короткий промежуток времени начинается второе деление мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, которые образовались в результате первого деления.

Рис. 3. Второе деление мейоза

Профаза II

Ядерные оболочки разрушаются.

Хромосомы располагаются беспорядочно в цитоплазме.

Формируется веретено деления.

Хромосомный набор клетки – 1n2c.

Метафаза II

Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости.

Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

К каждой хроматиде прикреплены нити веретена деления.

Хромосомный набор клетки – 1n2c.

Анафаза II

Нити веретена деления оттягивают сестринские хроматиды к полюсам.

Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.

Дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки.

Хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c (в клетке – количество хромосом 2n, количество хроматид 2c).

Телофаза II

Формируются ядра.

Делится цитоплазма.

Образуются четыре гаплоидные клетки – 1n1c.

Хромосомные наборы образовавшихся клеток не идентичны.

Значение мейоза

Образовавшиеся в результате мейоза клетки различаются своими хромосомными наборами, что обеспечивает разнообразие живых организмов.

Число хромосом при мейозе уменьшается в два раза, что необходимо при половом размножении. Процесс оплодотворения опять восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение понятию митоз?

2. Что такое Клеточный цикл?

3. Мейоз это…?

4. Каково значение мейоза?

5. Удвоение ДНК это процесс в котором..?

6. Из каких процессов состоит клеточный цикл?

7. Дайте расшифровку аббревиатуре ДНК.

Тест по теме «Жизненный путь клетки»

1. Митозом делятся клетки:

А. проростка растения

Б. молочнокислых бактерий

В. печени

Г. в половых органах при образовании яйцеклеток у животных

1. Определи, в какую фазу мейоза происходит процесс.

Происходит спирализация хромосом в...

А. метафазе II

Б. анафазе II

В. профазе II

Г. телофазе II

1. Нити веретена деления растворяются в…

А. телофазе

Б. метафазе

В. профазе

Г. анафазе

1. В профазе митоза…

А. распадается ядерная оболочка

Б. можно подсчитать число хромосом

В. хромосомы раскручиваются

Г. нити веретена деления растягивают хроматиды к полюсам клетки

1. Допиши термины.

1) Процесс непрямого деления соматических клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуются две дочерние с тем же набором хромосом _________________

2) Воспроизведение себе подобных __________________

1. Мейоз отличается от митоза тем, что…

А. перед делением удваивается ДНК

Б. приводит к образованию спор у растений

В. хромосомный набор сохраняется

1. Соотнеси фазы деления клеток с их хромосомными наборами.

(Ответ запиши в виде сочетания цифр и букв (например, 1а2г3б4в).)

Фазы: 1. телофаза митоза, 2. телофаза II, 3. метафаза II, 4. метафаза I.

Хромосомные наборы: а. 1n1c; б. 1n2c; в. 2n2c; г. 2n4c; д. 4n4c.

Ответ: _______

1. Определи число хромосом в клетках пшеницы мягкой в профазе I мейоза. Известно, что соматическая клетка пшеницы мягкой содержит 42 хромосом (-ы). Ответ: _______

2. Определи число хроматид в клетках картофеля в профазе II мейоза.

Известно, что соматическая клетка картофеля содержит 48 хромосом(-ы). Ответ: ________

1. Клеточный цикл состоит из следующих процессов…

А. Профазы

Б. Метафазы II

В. Интерфазы

Г. Деления

Библиографический список:

1. Биология. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : углубл. уровень // В. В. Пасечник ; под ред. В. В. Пасечника. – Москва: Изд-во «Просвещение», 2019. – 336 с.

2. Учебное пособие «Биология. Общая биология. 10–11 классы. Базовый уровень» // Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. – Москва: Изд-во «Дрофа», 2018. – 368 с.

3. Учебное пособие по биологии для студентов 1 курса, по программе 10-11 классов // Федорова О. В. – Чебоксары, 2019. – 40 с.