При каком способе деления происходит равномерное распределение хромосом между дочерними клетками

Биология. 10 класс

Клеточный цикл и способы деления клеток

Деление клетки. Клеточный цикл. Митоз и мейоз

Образование половых клеток у животных и растений

Необходимо запомнить

В основе любого вида размножения лежит деление клеток. Продолжительность жизни многоклеточного организма превышает время жизни большинства составляющих его клеток. Все клетки многоклеточных организмов должны делиться, чтобы заменять погибающие клетки. Все новые клетки возникают путём деления из уже существующих клеток.

Митоз – основной способ деления клеток. Митоз (от греческого mitos – нить) – непрямое деление клетки. Он обеспечивает равномерную передачу наследственной информации материнской клетки двум дочерним. Именно благодаря этому виду клеточного деления образуются практически все клетки многоклеточного организма.

Митотический (клеточный) цикл состоит из подготовительной стадии интерфазы и собственно деления – митоза (фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза).

Интерфаза – процесс подготовки клетки к делению, имеет 3 периода.

Пресинтетический период, период до удвоения хромосом, (G1 от англ. Gar – интервал), 2n2с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Клетка интенсивно растёт, в ней синтезируется РНК и различные белки, увеличивается число рибосом, митохондрий.

Синтетический период, период удвоения хромосом, (S – фаза), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Происходит удвоение хромосом, в основе которого лежит процесс репликации ДНК, в результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Постсинтетический период, период после удвоения хромосом, (G2), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Клетка готовится к делению, синтезируются белки, из которых будет сформировано веретено деления, запасается энергия в виде АТФ.

Профаза (2n4с). В результате спирализации хромосомы уплотняются, укорачиваются. Формируется веретено деления, ядерная оболочка исчезает, и хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. К центромерам присоединяются нити веретена деления.

Хромосомы начинают передвигаться к экватору клетки. Метафаза (2n4с). Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза (4n4с). Начинается с деления центромер всех хромосом, в результате чего хроматиды превращаются в две совершенно обособленные, самостоятельные дочерние хромосомы. Затем дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки.

Телофаза (2n2с). Хромосомы концентрируются на полюсах клетки и деспирализуются. Веретено деления разрушается. Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток, затем происходит деление цитоплазмы клетки.

Цитокинез -– деление цитоплазмы. Кариокинез – деление ядра.

Биологическое значение митоза

Митоз обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. В процессе митоза происходит распределение ДНК хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из неё двумя дочерними клетками.

Два последовательно сменяющих друг друга деления. Между двумя делениями – короткая интерфаза, во время которой не происходит удвоения ДНК. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Образуются четыре гаплоидные клетки.

Биологическое значение мейоза

Является механизмом образования гамет животных и спор высших растений. Обеспечивает постоянство кариотипа и вида при половом размножении. Обеспечивает генетическое разнообразие.

Оплодотворение – процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида. Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов:

1. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку.

2. Слияние гаплоидных ядер обеих гамет, в результате чего образуется зигота (диплоидная клетка).

3. Активация зиготы к дроблению и дальнейшему развитию.

Жизненный цикл клетки

Промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до её гибели или до следующего деления представляет собой жизненный цикл клетки. В это время клетка растёт, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов.

Лабораторная работа «Изучение фаз митоза в клетках корешка лука»

Практическая работа «Сравнение процессов митоза и мейоза»

«Крошечные человечки»

Сперматозоиды были открыты в 1677 г. учеником Антони ван Левенгука Людвигом ван Хаммом. Именно он принёс учителю ёмкость со спермой, утверждая, что увидел в сперме под микроскопом маленькие движущиеся существа. А. Левенгук предположил, что в них уже сформирован зародыш. Он назвал сперматозоиды «анималькулюсами» – крошечными человечками. Для того, чтобы этим человечкам увеличиться и превратиться в ребёнка, им необходимо только питание, которое можно получить в организме женщины. Эту гипотезу опроверг Р. де Грааф, который заметил сходство между яичниками птиц и млекопитающих и на этом основании заключил, что у них образуются яйца, только очень маленькие. Позднее, исследуя яичник крольчих, де Грааф рассмотрел яйцеклетку. В честь этого учёного яйцеклетка и окружающая её ткань яичника называется граафовым пузырьком – фолликулом.

Строение сперматозоида и яйцеклетки изучали достаточно долго и не сразу поняли, как они устроены. Учёные даже разделились на два лагеря: одни считали, что в яйцеклетке спрятан мельчайший человечек, который может начать развиваться только после того, как яйцеклетка будет простимулирована сперматозоидом. Другие уверяли, что яйцеклетка – это что-то вроде инкубатора, а маленький человечек находится в сперматозоиде, который и приносит его в яйцеклетку для роста и развития. Тот факт, что сперматозоиды нужны для оплодотворения яйцеклетки, был окончательно установлен только в XIX.

Образованные в семенниках сперматозоиды, уже готовые к оплодотворению, собираются здесь же – в семенниках (яичках у млекопитающих) и могут около месяца дожидаться своего часа. А вот в организме женщины за тот период, когда она способна выносить ребёнка, созревает всего 250–300 яйцеклеток. Созревающая яйцеклетка, которая образуется в яичниках, не способна самостоятельно двигаться по маточным трубам яйцевода, её проталкивают по направлению к матке ворсинки реснитчатого эпителия, выстилающего маточные трубы изнутри. Иногда, на ранних стадиях развития, зигота разделяется на две клетки, каждая из которых даёт начало новому организму. В этом случае на свет родятся два однояйцевых близнеца одного пола родятся два однояйцевых близнеца одного пола.

Источник

Дидактический материал по биологии «Клеточный уровень организации живой природы»

Клеточный уровень организации живой природы

Перечислен ряд компонентов клетки и процессы, происходящие в ней.

26. Нити веретена.

Определите: Вариант I

Из молекул каких веществ состоит мембрана клетки?

Какие немембранные органеллы находятся в цитоплазме?

Какие химические соединения входят в состав клетки?

Из каких структур состоит ядро?

Из каких веществ состоит хромосома?

В каких фазах хромосомы спирализованы?

Какой набор хромосом содержит одна клетка кожи?

При каком способе деления клетки отсутствует веретено деления?

При каком способе деления происходит неравномерное распределение следственной информации между двумя дочерними клетками?

10. Какой процесс приводит к синтезу строительного материала для самоудвоения каждой хромосомы?

11. С какими органеллами клетки связан кислородный этап
энергетического обмена?

Каким образом в клетку попадают молекулы твердых пищевых веществ ?

Назовите органеллы клетки, с которыми связан процесс фотосинтеза?

14. В какой фазе хроматиды отделяются и становятся самостоятельными
хромосомами?

Когда каждая хромосома состоит только из одной хроматиды?

Какие органеллы относятся к вакуолярной системе клетки?

Какие органеллы клетки участвуют в биосинтезе белка?

Какие органеллы клетки являются двумембранными?

5. Что заставляет хроматиды и хромосомы двигаться от экваториальной
плоскости к полюсам клетки?

В какой фазе клетки хромосомы раскручены и невидимы?

В какой фазе клетки удваивается масса ДНК в ядре?

Что является источником энергии при делении клетки?

9. Какое вещество является носителем наследственной информации организма?

Какие вещества содержатся в ядерном соке?

При каком способе деления происходит равномерное распределение хромосом между двумя дочерними клетками?

Какой набор хромосом содержит сперматозоид?

Каким образом попадают в клетку жидкие вещества?

Благодаря какому процессу происходит использование солнечного света для синтеза органических соединений из неорганических?

Клеточный уровень организации живой природы

Задания для письменного ответа

При серповидноклеточной анемии эритроциты приобретают неправильную, серповидную форму, крошатся на части и не могут выполнять свою функцию; кислородный голод приводит к смерти; причиной деформации и нарушения биологической функции эритроцита является изменение физи ко-химических свойств гемоглобина вследствие изменения структуры его молекул. У людей, больных серповидноклеточной анемией, первичная структура гемоглобина отличается от нормального лишь в одной точке: седьмое место занимает не глутаминовая кислота, а валим. В осталь ном пер вичная структура нормального и измененного гемоглобина одинакова.

а)какое изменение в структуре кодогена ДНК может принести к синтезу измененною гемоглобина вместо нормального;

б) из каких нуклеотидов состоят седьмые кодоны в молекулах и-РНК,
участвующих в синтезе гемоглобина (нормального и измененного).

Клеточный уровень организации живой природы

Задания для письменного ответа

Начальная часть одной из цепей макромолекулы нормального гемоглобина ( у человека с нормальным составом крови) имеет следующую структуру:

гис — вал — лей — лей — тре — про — глу — глу.

Постройте схему структуры обеих частей соответствующей части гена, отвечающего за синтез гемоглобина.

Используя знания, полученные в курсах ботаники, зоологии и анатомии, физиологии человека, продолжите рассказ, ответив на все вспомогательные вопросы.

«Каждую секунду на Земле гибнут десятки тысяч организмов. Одни от старости. Другие из-за болезней, третьих съедают хищники. Мы срываем в саду цветок, наступаем случайно на муравья, убиваем укусившего нас комара, ловим на озере щуку. Каждый организм смертен, поэтому любой вид должен заботиться о том, чтобы его численность не уменьшалась. Смертность одних особей компенсируется рождением других» (учебник «Общая биология», соавторов В.И. Агафонова, Е.Т. Захарова).

Что такое размножение? Какое значение имеет?

Что лежит в основе размножения живых организмов?

3. Какие основные типы размножения свойственны всем живым организмом, обитающим на Земле? В чем принципиальное отличие этих двух типов?

Клеточный уровень организации живой природы

Вопросы для устного ответа

1. На чем основано деление всех живых организмов на две группы —
прокариоты и эукариоты?

Расскажите историю открытия клетки.

Изложите основные положения клеточной теории.

Охарактеризуйте значение неточной теории для биологии.

Кем и когда была впервые сформулирована клеточная теория?

Какие организмы относятся к прокариотам?

Опишите строение бактериальной клетки.

Как размножаются бактерии?

В чем сущность спорообразования у бактерий?

10. Какими основными чертами строения характеризуется эукариогическая клетка?

Какие функции выполняет наружная цитоплазматическая мембрана?

Какими путями осуществляется транспорт веществ в клетку?

В чем различие между гладкими и шероховатыми мембранами ЭПС?

14. В клетках каких тканей и органов в наибольшей степени могут быть
развиты такие органелы, как аппарат Гольджи?

15. В клетках каких тканей может встречаться большое количество
включений?

Какой хромосомный набор называется гаплоидным? Диплоидным?

Опишите строение ядра эукариотической клетки?

Что такое жизненный цикл клетки?

Дайте определение митотического цикла клетки.

Расскажите, как осуществляется редупликация ДНК.

2 1. Дайте определение митоза и охарактеризуйте его биологическое зна чение.

22. Опишите митоз.

Каково строение пластид? Назовите разновидности этих клеточных структур, их функции?

В каких отделах хлоропласта осуществляется световая фаза фотосинтеза ? Опишите процесс аккумуляции энергии в виде АТФ в световой фазе.

I 25. Где осуществляется темновая фаза фотосинтеза? Опишите процессы, Щипанные с этой фазой фотосинтеза.

Какие организмы называются автотрофными? Перечислите их.

Какие типы питания организмов вам известны? Приведите примеры.

Что такое хемосинтез?

Какие организмы называются гетеротрофными? Приведите примеры.

Какова роль АТФ в обмене веществ и энергии ?

Охарактеризуйте бескислородный этап энергетического обмена.

Опишите процессы, происходящие во время кислородного этапа энергетического обмена.

Что значит ступенчатый характер реакций биологического окисления?

Что такое генетический код?

формулируйте основные свойства генетического кода.

Где синтезируются рибонуклеиновые кислоты?

Расскажите, как осуществляется транскрипция?

Охарактеризуйте процессы трансляции как реакции матричного синтеза.

Источник

§ 17. Митоз. Амитоз

1. Какие способы деления характерны для клеток прокариот? Для эукариотических клеток?

Для клеток прокариот характерно простое деление надвое.

Характерные способы деления для эукариотических клеток: митоз, амитоз, мейоз.

2. Что такое митоз? Охарактеризуйте фазы митоза.

Митоз — основной способ деления клеток эукариот, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом, как и в материнской клетке.

Профаза. В ядре клетки начинается спирализация хроматина, что постепенно приводит к формированию хромосом. Каждая из них состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры. По мере формирования хромосом исчезают ядрышки. Оболочка ядра распадается на мелкие фрагменты. Частично спирализованные хромосомы оказываются в гиалоплазме, располагаясь в ней беспорядочно (хаотически). Набор хромосом и хроматид в клетке можно выразить записью 2n4c. Во время профазы два клеточных центра (удвоение этого органоида, как вы знаете, произошло в S-периоде интерфазы) инициируют образование микротрубочек. Из них начинает формироваться веретено деления. В процессе его образования центриоли попарно расходятся к противоположным полюсам клетки. Нити веретена деления (микротрубочки) прикрепляются к центромерам хромосом и способствуют их перемещению в экваториальную плоскость клетки. В клетках, не имеющих клеточного центра (что характерно, например, для большинства растений), веретено деления формируется без участия центриолей.

Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются в центральной части клетки, примерно на равном расстоянии от полюсов. При этом их центромеры находятся в экваториальной плоскости клетки. С помощью нитей веретена деления центромера каждой хромосомы связана с двумя противоположными полюсами клетки.

Анафаза. Центромера каждой хромосомы разделяется надвое, и сестринские хроматиды отделяются друг от друга. С этого момента их называют дочерними хромосомами. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, укорачиваются, и дочерние хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. В конце анафазы у каждого полюса клетки оказывается идентичный набор дочерних хромосом (молекул ДНК) — 2n2c.

Телофаза. Нити веретена деления постепенно разрушаются. Вблизи каждого полюса клетки происходит деспирализация (раскручивание) дочерних хромосом с образованием хроматина. Одновременно с этим вокруг деспирализующихся хромосом формируются оболочки двух новых ядер. Далее в образовавшихся ядрах возникают ядрышки, и начинается разделение клетки на две дочерние. В экваториальной плоскости клеток животных компоненты цитоскелета формируют кольцевую перетяжку. Она углубляется, пока не произойдет полное разделение двух дочерних клеток. Клетки растений в связи с наличием жесткой клеточной стенки делятся иначе. В экваториальной плоскости растительной клетки из содержимого пузырьков комплекса Гольджи образуется так называемая срединная пластинка, которая и отделяет дочерние клетки друг от друга.

3. В связи с чем дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, получают одинаковую наследственную информацию? В чем заключается биологическое значение митоза?

В ходе митоза молекулы ДНК, которые содержались в ядре материнской клетки, точно и равномерно распределяются между дочерними. Следовательно, дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, получают одинаковую наследственную информацию. Таким образом, митотическое деление обеспечивает точную передачу генетической информации в ряду поколений клеток и обусловливает поддержание постоянного числа хромосом.

Благодаря митозу в многоклеточном организме происходит увеличение количества клеток. Это лежит в основе роста и развития всех многоклеточных организмов, а также обеспечивает процессы регенерации — восстановления поврежденных тканей и органов. Бесполое размножение многих организмов (деление одноклеточных протистов, почкование кишечнополостных, вегетативное размножение растений и т. д.) также обусловлено митотическим делением клеток.

4. Установите соответствие между соматическими клетками человека, находящимися в различных периодах интерфазы и митоза, и количеством хромосом и хроматид в этих клетках.

1) G1-период — В) 46 хромосом, 46 хроматид
2) G2-период — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
3) Профаза — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
4) Метафаза — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
5) У каждого полюса клетки в конце анафазы — В) 46 хромосом, 46 хроматид
6) В каждой дочерней клетке в конце телофазы — В) 46 хромосом, 46 хроматид

5. В чем заключаются различия между митозом и амитозом? Как вы думаете, почему митоз называют непрямым делением клетки, а амитоз — прямым?

В отличие от митоза при амитозе:

1. Происходит деление ядра перетяжкой без спирализации хроматина и образования веретена деления, отсутствуют все 4 фазы, характерные для митоза.
2. Наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом.
3. Часто наблюдается только деление ядра без дальнейшего разделения клетки на две дочерние. В таком случае возникают двуядерные и многоядерные клетки.
4. Дочерние клетки оказываются неспособными пройти нормальный клеточный цикл и в итоге поделиться путём митоза.
5. Затрачивается меньше энергии.

Митоз называют непрямым делением клетки, так как по сравнению с амитозом он представляет собой сложный и точный процесс, который состоит из четырёх фаз и требует предварительной подготовки (репликации, удвоения центриолей, запасания энергии, синтеза специальных белков и т.д.). При прямом делении (амитозе) ядро клетки без специальной подготовки быстро делится перетяжкой и наследственный материал случайным образом распределяется между дочерними ядрами.

6. В ядре неделящейся клетки наследственный материал (ДНК) находится в виде аморфного рассредоточенного вещества — хроматина. Перед делением хроматин спирализуется и образует компактные структуры — хромосомы, а после деления возвращается в исходное состояние. Для чего клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала?

ДНК в виде аморфного рассредоточенного вещества (хроматина) при делении было бы нельзя точно и равномерно распределить между дочерними клетками. С другой стороны, если бы клеточная ДНК всегда находилась в составе компактных структур (хромосом), с неё было бы невозможно считать необходимую информацию. Поэтому клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала.

Источник