Тема 5.2 "Практическое занятие №5(1) Митоз и мейоз"
план-конспект урока

Цель: Закрепить знания о делении соматических и половых клеток.

Оборудование: инструкционные карты, учебники

Литература: Л.Н.Сухорукова Биология. 10-11 классы: учеб. для общеобразовательных организаций: базовый уровень, - М.: Просвещение, 2016г.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА:

  1.    Выполнение и оформление лабораторной работы.

     2.    Защита лабораторной работы.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1. Выполните лабораторную работу.
2. Ответьте на предлагаемые вопросы.

                                          Выполнение работы:

1. Заполнить таблицу 1. «Митоз»

2. Заполните таблицу 2. «Мейоз»

3. Сравните процессы митоза и мейоза, заполните таблицу 3. «Сходство и различие митоза и мейоза» (вопросы для защиты)

Фазы митозаВо время митоза клетка проходит следующие четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рис. 4).

ИнтерфазаХотя технически не является частью митоза, интерфаза начинается и заканчивается митозом. Интерфаза — это часть клеточного цикла, в которой клетка растет и дублирует ДНК. После того, как идентичный набор ДНК синтезируется, клетка вступает в Митоз.

ПрофазаПрофаза — это первая стадия митоза. Во время профазы ДНК пакуется. Во время интерфазы, когда ДНК реплицируется, ДНК находится в свободной и открытой форме, чтобы позволить ферментам выполнять свою работу над ДНК и создавать новую цепь. Однако этот хроматин, как его называют, запутался бы и сломался, если бы клетка попыталась переместить его, не упаковав его. Во время профазы механизм клетки упаковывает ДНК вокруг специальных белков, называемых гистонами, которые позволяют ей упаковаться в очень плотные пакеты. Эти плотные пакеты ДНК теперь можно легко перемещать. Во время профазы появляются центриоли, центры с каждой стороны клетки, которые организуют микротрубочки. Микротрубочки в конечном итоге протянутся и захватят хромосомы ДНК.

У растений эта стадия сопровождается шагом, который перестраивает клетку, чтобы поместить ядро ​​в середину. В большинстве клеток животных ядро ​​находится в центре клетки большую часть времени. У растений его часто выталкивают в сторону большими водосодержащими вакуолями. Эта препрофаза позволяет растениям организовывать свои органеллы для деления.

ПрометафазаДля того, чтобы дублированные хромосомы были разделены, микротрубочки должны достичь их. В прометафазе ядерная оболочка, окружающая клетки, распадается. Эта мембрана отделяла ДНК от цитозоля клетки. Когда ядерная оболочка растворяется, микротрубочкам позволяют простираться от центромер до хромосом. Каждая хромосома имеет специальную область, известную как центромера, а каждая центромера имеет кинетохору. Микротрубочки способны прикрепляться к этим кинетохорам, что позволяет клетке перемещать хромосомы вокруг. Микротрубочки с каждой стороны клетки будут прикрепляться к каждой хромосоме во время прометафазы.

МетафазаВо время метафазы микротрубочки начинают тянуть хромосомы. Каждая сторона тянет с одинаковой силой, и хромосомы оказываются в середине клетки. Эта область называется метафазной пластиной. Клетки, расположенные на метафазной пластинке, представляют собой две полные копии ДНК. Каждая хромосома выстраивается рядом со своей сестринской хроматидой или клонированной цепью ДНК.

Таким образом, когда микротрубочки разделяют хромосомы, каждая клетка получает целый функционирующий геном. Ниже изображение клетки в метафазе.
Сестринские хроматиды, идентичные клоны одной и той же части ДНК, связаны между собой в своих центромерах. Во время анафазы митоза белки, которые связывают эти хроматиды, разрушаются. У каждой теперь своя собственная хромосома, идентичные половинки можно тянуть к каждой клетке.

АнафазаВо время анафазы белки между двумя сестринскими хроматидами в каждой хромосоме будут растворяться. В вышеуказанной клетке это приведет к 8 общим хромосомам после разделения хроматид. На следующем этапе они будут разделены, чтобы создать 4 хромосомы в каждой клетке, число, которое клетка имела до того, как продублировала свою ДНК.

ТеплофазаПоследняя фаза митоза, телофаза, происходит, когда хромосомы тянутся к каждой центриоли, и в клетке образуется борозда спада. Хромосомы со временем сформируют ядерную оболочку и станут их собственными клетками. Центриоли растворятся, и каждая клетка возобновит нормальное функционирование. Один важный последний шаг, цитокинез, необходим перед функционированием клетки. Этот последний процесс — не шаг митоза, а начало интерфазы. После разделения клетки могут возобновить рост.

ЦитокинезЦитокинез — деление клеточной цитоплазмы. Он начинается до анафазной стадии и заканчивается сразу после телофазы. Две генетически идентичные дочерние клетки образуются после окончания цитокинеза. Новые дочерние клетки являются идентичными диплоидными клетками. Каждая клетка содержит полный набор хромосом.

В процессе деления цитоплазмы все ее органоиды равномерно распределяются между дочерними клетками. Весь процесс митоза продолжается обычно 1-2 ч.

Рис.4. Фазы митоза. Схематические изображение основных стадий митоза:                    А – профаза, Б – метафаза, В – анафаза, Г – телофаза.

В результате митоза все дочерние клетки содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз — это способ деления клетки, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками, обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Биологическое значение митоза

Биологическое значение митоза огромно. Функционирование органов и тканей многоклеточного организма было бы невозможно без сохранения одинакового генетического материала. Митоз обеспечивает такие важные процессы жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, поддержание структурной целостности тканей при полной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение погибших эритроцитов, эпителия кишечника и пр.). восстановление органов и тканей после повреждения. Стоит отметить, что образование гамет у растений тоже происходит в процессе митоза (из гаплоидной споры образуются 2 гаплоидные гаметы).

Функции Митоза

Развитие.

У многоклеточных организмов жизнь всегда начинается как единая клетка, образованная из двух гамет. Эта зигота несет всю ДНК, необходимую для создания полностью функционирующего организма, но не достаточно близко к клеткам. Целью митоза является производство большего количества клеток. После первого раунда митоза осталось только две клетки. Эти клетки снова подвергаются митозу, и уже есть 4 клетки. Вскоре образуется маленький полый комок клеток, называемый бластулой.

Этот шар складывается сам по себе, так как создается все больше и больше клеток. Клетки начинают дифференцироваться, что позволяет им выполнять специальные задачи в организме. В конце концов, полностью функционирующий организм развивается и может быть рожден или выведен в мир.

У одноклеточных организмов акт митоза — бесполое размножение. Одноклеточные организмы используют митоз для размножения и распределения своей ДНК. Некоторые одноклеточные организмы также размножаются половым путем. Для полового размножения большинство организмов подвергаются другому процессу, мейозу, чтобы должным образом уменьшить свою ДНК и поместить ДНК в отдельные клетки. Эти гаметы могут тогда встретиться и одна из них оплодотворится. Эта оплодотворенная гамета содержит два набора генома, которые у большинства организмов необходимы для правильного развития. У некоторых организмов есть только одна копия ДНК. Они известны как диплоидные и гаплоидные организмы соответственно.

Замена поврежденных тканей.

Вторая важная функция митоза — это восстановление. Когда организм получает травму, его клетки повреждаются. Это может быть физическая травма, например порез, или повреждение от источников окружающей среды, таких как солнце. В любом случае поврежденные клетки нужно заменить. Соседние клетки, не ощущая соседних клеток, включают пути, которые запускают процесс митоза. В конце концов, новые размножающиеся клетки достигают друг друга, и область повреждения покрывается новыми ячейками. Некоторые организмы способны таким образом восстанавливать целые конечности. Ящерицы, крабы и многие другие животные могут без страха потерять хвост или коготь, так как конечность может быть восстановлена ​​посредством митоза.

Митоз играет важную роль в жизни живых организмов различными способами, как указано ниже:

1. После слияния мужской и женской гамет образуется зигота. Митоз отвечает за развитие зиготы во взрослый организм.
2. Митоз необходим для нормального роста и развития живых организмов. Это дает определенную форму определенному организму.
3. У растений митоз приводит к образованию новых частей, а именно, корней, листьев, стеблей и ветвей. Это также помогает в «ремонте» поврежденных частей.
4. В случае вегетативно размножающихся культур, таких как сахарный тростник, картофель и т. д., Митоз помогает в бесполом размножении. Митоз приводит к производству идентичного потомства в таких культурах.
5. Митоз полезен для поддержания чистоты типов, потому что он приводит к образованию идентичных дочерних клеток и не позволяет происходить сегрегации и рекомбинации.
6. У животных это помогает в непрерывной замене старых тканей новыми, такими как кишечный эпителий и клетки крови.

Клетка – генетическая единица живого. Хромосомы. Жизненный цикл клетки. Митоз. Мейоз.

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 (G1) — 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 (G2) — 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. телофаза — 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.