Разработка лекции и семинара по биологии на тему: «Жизненный цикл клетки»

Лекция № 10. Жизненный цикл клетки

Деление клетки – основа размножения и индивидуального развития организмов. Увеличение числа клеток происходит в результате их деления. Деление клеток лежит в основе развития и роста организмов, их размножения, а также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни многоклеточного организма и восстановление их целостности после повреждения.

У одноклеточных организмов и соматических клеток многоклеточных организмов воспроизведение клеток представлено такими формами, как простое и митотическое, а также множественное деление.

Амитоз — прямое деление клетки, при котором ядро делится путём перешнуровки без предшествующей перестройки:

1.хромосомы не проходят цикла спирализации;

2.не образуется веретено деления;

3.клетка делится сразу после репликации ДНК;

ДНК между дочерними клетками распределяется неравномерно. В результате амитоза увеличивается количество дочерних клеток, но одновременно могут появляться двух- и многоядерные клетки. Амитоз характерен для одноклеточных и некоторых клеток многоклеточных организмов (клетки при патологических состояниях).

Клетки в зависимости от своей специализации имеют разную продолжительность жизни.Жизненный цикл клетки – это развитие клетки от момента ее возникновения в результате предшествующего деления до ее гибели или до следующего деления.

Митотическим циклом называют совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до другого. Этот цикл состоит из двух стадий:

1- покоя или интерфазы и 2- стадия деления – митоза.

В интерфазе происходит подготовка к митозу – удвоение (редупликация) ДНК. Выделяют 3 периода интерфазы:

- пресинтетический,

- синтетический,

- постсинтетический.

Пресинтетическом периоде (G1) ДНК еще не синтезируется, но идет синтез РНК и белков, АТФ. Этот период длится 12-24 ч.

Синтетический период (S) – здесь происходит синтез ДНК, т.е. репликация – удвоение. Этот период длится от нескольких мин. у бактерий до 6-12 ч. в клетках млекопитающих.

Постсинтетический период (G2) – здесь клетка заканчивает подготовку к предстоящему делению. Клетка прекращает выполнение своих функций, увеличивается вязкость ее цитоплазмы. Удваиваются центриоли. Продолжительность периода 3-4 ч.

Митоз – это способ деления клеток, при котором генетический материал точно распределяется между дочерними клетками.

Митоз длится 2-8 ч. Выделяют 4 фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рис. 1).

Рис. 1. Фазы митоза

Профаза – ядро увеличивается в объеме, хромосомы становятся видимыми за счет спирализации, исчезает ядрышко, растворяется ядерная оболочка, центриоли попарно расходятся к полюсам. Между полюсами протягиваются нити ахроматинового веретена, обеспечивающие расхождение хромосом к полюсам клетки.

Метафаза – хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядочено на экваторе клетки – образуя метафазную пластинку. Веретено деления уже полностью сформировано и состоит из нитей, соединяющих полюса с центромерами хромосом.

Анафаза – вязкость цитоплазмы уменьшается, каждая хромосома «расщепляется» на 2-е хроматиды, которые с этого момента являются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды, т.е. хромосомы к противоположным полюсам клетки. В этот момент в клетке находится 2 двойных набора хромосом.

Телофаза – расположившись у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. На заключительном этапе происходит цитокинез – деление цитоплазматической части клетки. Происходит образование перетяжки в экваториальной части, которая разделяет клетку на две дочерние клетки. Все дочерние клетки имеют одинаковое кол-во ДНК и диплоидный набор хромосом.

Биологическое значение митоза – распределение генетической информации между дочерними клетками, что обеспечивает постоянство генетической информации в следующих поколениях.

Мейоз – деление половых клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом в ядре и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное, т.е. процесс образования половых клеток.

Мейоз представляет собой непрерывный процесс, состоящий из 2-х последовательных делений: мейоз I и мейоз II. В каждом делении различают профазу, метафазу, анафазу, телофазу(рис. 2).

Рис. 2. Мейоз

В результате мейоза I число хромосом уменьшается вдвое – это редукционное деление. При мейозе II гаплоидность клеток сохраняется. Клетки вступают в мейоз с диплоидным набором хромосом.

В профазе мейоза I. Гомологичные (одинаковые) хромосомы сближаются, образуя общую структуру, состоящую из двух хромосом. Соприкосновение 2-х гомологичных хромосом по всей длине называется коньюгацией.

Затем гомологичные хромосомы разделяются в области центромер, оставаясь соединенными, а области плеч и образуют перекресты. В итоге между хроматидами гомологичных хромосом происходит обмен участками – кроссинговер, который приводит к перекомбинации генетического материала.

К концу профазы растворяется ядерная оболочка и ядрышки, формируется веретено деления.

В метафазе мейоза I – гомологичные хромосомы располагаются в экваториальной части клетки.

В анафазе мейоза I – гомологичные хромосомы, состоящие из 2-х хроматид, окончательно отходят друг от друга и расходятся к полюсам клетки. Таким образом, в каждую дочернюю клетку попадает только одна из гомологичных хромосом. Здесь число хромосом уменьшается вдвое.

В телофазе мейоза I – происходит разделение цитоплазмы, формирование ядер, образуются 2-е дочерние клетки.

Интерфаза короткая, т.к. синтез ДНК не происходит. Затем идет 2-е мейотическое деление - мейоз II. Оно отличается от митоза тем, что кол-во хромосом в метафазе II вдвое меньше, чем в метафазе митоза. Поскольку каждая хромосома состоит из 2-х хроматид, то в метафазе II центромеры хромосом делятся и к полюсам расходятся хроматиды, которые становятся дочерними хромосомами. И наступает настоящая интерфаза.

Из каждой исходной клетки с диплоидным набором хромосом возникают 4 клетки с гаплоидным набором хромосом.

Значение мейоза: из одной диплоидной материнской клетки образуется 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. В профазе мейоза I происходит перекомбинация генетического материала (кроссинговер).

Вопросы для повторения и закрепления материала

1. Перечислите виды делений клетки?

2. Что означает амитоз?

3. Какие три периода митотического цикла интерфазы выделяют?

4. Опишите процесс митоза.

5. В чем заключается значение митоза?

6. Опишите процесс мейоза.

7. Что такое кроссинговер?

8. Что такое конъюгация?

9. В чем заключается значение мейоза?

Семинар №10. Жизненный цикл клетки

Цель семинара: изучить процессы, происходящие в митотическом и мейотическом делениях, рассмотреть процесс амитоза.

План занятия:

1. Изучение теоретического материала (в курсе лекций).

2. Выполнение практических заданий.

3. Контрольные вопросы к занятию.

Объем аудиторных часов: 2 часа.

Список практических заданий семинару №10

1. Заполните таблицу:

2.Решите тестирование:

1.Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания процессов, которые происходят в профазе первого деления мейоза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

1) образование двух ядер

2) расхождение гомологичных хромосом

3) сближение гомологичных хромосом

4) обмен участками гомологичных хромосом

5) спирализация хромосом

2. Выберите осо­бен­но­сти ми­то­ти­че­ско­го де­ле­ния клетки.

1) к по­лю­сам рас­хо­дят­ся дву­х­ро­ма­тид­ные хромосомы

2) к по­лю­сам рас­хо­дят­ся сест­рин­ские хроматиды

3) в до­чер­них клет­ках ока­зы­ва­ют­ся удво­ен­ные хромосомы

4) в ре­зуль­та­те об­ра­зу­ют­ся две ди­пло­ид­ные клетки

5) про­цесс про­хо­дит в одно деление

6) в ре­зуль­та­те об­ра­зу­ют­ся га­п­ло­ид­ные клетки

3. Какие при­зна­ки ха­рак­те­ри­зу­ют мейоз?

1) на­ли­чие двух сле­ду­ю­щих одно за дру­гим делений

2) об­ра­зо­ва­ние двух кле­ток с оди­на­ко­вой на­след­ствен­ной информацией

3) рас­хож­де­ние го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом в раз­ные клетки

4) об­ра­зо­ва­ние ди­пло­ид­ных до­чер­них клеток

5) от­сут­ствие ин­тер­фа­зы перед пер­вым делением 6) конъ­юга­ция и крос­син­го­вер хромосом

4. Какие при­зна­ки ха­рак­тер­ны для митоза?

1) образование га­п­ло­ид­ных кле­ток после двух делений

2) сохранение на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции ма­те­рин­ской клетки

3) кроссинговер

4) образование бивалентов

5) образование ди­пло­ид­ных клеток

6) расхождение од­но­хро­ма­тид­ных хро­мо­сом в анафазе

5. Какие процессы происходят в клетке в период интерфазы?

1) синтез белков в цитоплазме

2) спирализация хромосом

3) синтез иРНК в ядре

4) редупликация молекул ДНК

5) растворение ядерной оболочки

6) расхождение центриолей центра к полюсам клетки

6. Чем мейоз отличается от митоза? 

1)Образуются четыре гаплоидные клетки.

2)Образуются две диплоидные клетки.

3)Происходит конъюгация и кроссинговер хромосом.

4) Происходит спирализация хромосом.

5)Делению клеток предшествует одна интерфаза.

6)Происходит два деления.

7. Выберите три от­ли­чия пер­во­го де­ле­ния мей­о­за от второго:

1) на эк­ва­то­ре клет­ки рас­по­ла­га­ют­ся пары го­мо­ло­гич­ных хромосом

2) от­сут­ству­ет телофаза

3) про­ис­хо­дит конъ­юга­ция и крос­син­го­вер хромосом

4) от­сут­ству­ет конъ­юга­ция и крос­син­го­вер хромосом

5) к по­лю­сам клет­ки рас­хо­дят­ся сест­рин­ские хроматиды

6) к по­лю­сам клет­ки рас­хо­дят­ся го­мо­ло­гич­ные хромосомы

8. Какие процессы протекают во время мейоза?

1) транскрипция

2) редукционное деление

3) денатурация

4) кроссинговер

5) конъюгация

6) трансляция

9. Биологическая сущ­ность мейоза со­сто­ит в:

1) по­яв­ле­нии новой по­сле­до­ва­тель­но­сти нуклеотидов;

2) об­ра­зо­ва­нии клеток с удво­ен­ным числом хромосом;

3) об­ра­зо­ва­нии гаплоидных клеток;

4) ре­ком­би­на­ции участков не­го­мо­ло­гич­ных хромосом;

5) новых ком­би­на­ци­ях генов;

6) по­яв­ле­нии большего числа со­ма­ти­че­ских клеток.

10. Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания процессов интерфазы клеточного цикла. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

1) рост клетки

2) расхождение гомологичных хромосом

3) расхождение хромосом по экватору клетки

4) репликация ДНК

5) синтез органических веществ

11. Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания процессов первого деления мейоза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

1) образование двух гаплоидных ядер

2) расхождение однохроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки

3) образование четырёх клеток с набором nc

4) обмен участками гомологичных хромосом

5) спирализация хромосом

12. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания процессов происходящих в интерфазе. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1) репликация ДНК

2) синтез АТФ

3) формирование ядерной оболочки

4) синтез всех видов РНК

5) спирализация хромосом

13. Все перечисленные ниже процессы, кроме двух, можно использовать для описания митоза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1. расхождение сестринских хроматид

2. репликация ДНК

3. образование веретена деления

4. синтез органических веществ

5. формирование экваториальной пластинки

3. Решите задания:

Задание № 1. Назовите тип и фазу деления клеток, изображённых на рисунках. Какие процессы они иллюстрируют? К чему приводят эти процессы?

Задание № 2. Определите тип и фазу деления клетки, изображённой на рисунке. Ответ обоснуйте. Какие процессы происходят в этой фазе?

Задание № 3. Какое деление и какая его фаза изображены на рисунке?

Задание № 4. Определите тип и фазу деления исходной диплоидной клетки, изображённой на схеме. Дайте обоснованный ответ.

Задание № 5. Определите тип и фазу деления исходной диплоидной клетки, изображённой на схеме. Дайте обоснованный ответ.

Задание № 6. Определите фазу и тип деления диплоидной клетки, изображённой на рисунке. Дайте обоснованный ответ, приведите соответствующие доказательства.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/612133-razrabotka-lekcii-i-seminara-po-biologii-na-t