Лекция по общей биологии

Лекция № 12 Тема: Клеточный цикл эукариотических клеток. Митоз. Мейоз. Базовые   понятия   и   термины:  клеточный   цикл,   митоз,   мейоз,   разделение клетки, интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, веретено деления.  План лекции: 1.Клеточный цикл эукариотических клеток.  2.Митоз. Фазы. Ход. Биологическое значение. 3.Мейоз. Фазы. Ход. Биологическое значение.   Содержание лекции: 1.Клеточный цикл эукариотических клеток. Клеточный цикл (жизненный цикл) — жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти. Обязательным компонентом клеточного цикла   является   митотический   цикл,   который   включает   в   себя   период подготовки к делению и собственно митоз. Кроме этого, в жизненном цикле имеются периоды покоя, во время которых клетка выполняет свойственные ей   функции   и   избирает   дальнейшую   судьбу:   гибель   или   возврат   в митотический цикл  Интерфаза –  это период интенсивного роста клетки и образования органоидов. Во время  интерфазы  в клетках происходит много процессов.   Они   растут   и   накапливают   вещества,   необходимые   для следующего разделения.   В тех клетках, которые утратили способность к делению, клеточный цикл заканчивается не началом нового цикла, а гибелью 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.       2. Митоз. Фазы. Ход. Биологическое значение. Митоз –  наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток. Возникшие в результате митоза дочерние клетки подобны исходным, отличаясь от них лишь меньшими размерами. Митоз — это деление соматических клеток, а так же размножение и передача наследственной информации при бесполом размножение. Митоз   представляет   собой   непрерывный   процесс,   в   котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом   происходит   подготовка   клетки   к   делению,   или   интерфаза. Период   подготовки   клетки   к   митозу   и   собственно   митоз   вместе составляют митотический цикл.  Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла: Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G1, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G2. Пресинтетический период (2n 2c, где n — число хромосом, с — число   молекул   ДНК)   —   рост   клетки,   активизация   процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду. Синтетический период (2n 4c) — репликация ДНК. Постсинтетический   период (2n 4c)   —   подготовка   клетки   к митозу,   синтез   и   накопление   белков   и   энергии   для   предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей. Профаза (2n 4c):  Во   время  профазы  в   ядре  происходят спирализация   хромосом,   демонтаж   ядерных   мембран,   расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления,   «исчезновение»   ядрышек,   конденсация   двухроматидных хромосом.   —   выстраивание Метафаза(2n 4c):   максимально конденсированных   двухроматидных   хромосом   в   экваториальной плоскости   клетки   (метафазная   пластинка),   прикрепление   нитей веретена   деления   одним   концом   к   центриолям,   другим   —   к центромерам   хромосом.   (На   хромосомах   четко   можно   увидеть центромеру­ первичную перетяжку). Одновременное разделение центромер всех хромосом является началом следующей фазы делания — анафазы.   анафазы(4n 4c),   Во   время     соединённые   попарно   хроматиды разъединяются, становясь дочерними хромосомами, и расходятся к полюсам клетки. По   окончании   движения   хромосом   к   полюсам   начинается  телофаза (2n 2c)  митоза.   На   этой   фазе   происходит  формирование   новых   ядерных оболочек   и   ядрышек,   а   хромосомы   деспирализируются.   После   этого происходит цитокинез (разделение цитоплазмы). Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого   способа   деления   дочерние   клетки   являются   генетически идентичными   материнской.   Митоз   обеспечивает   постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др. 3. Мейоз. Фазы. Ход. Биологическое значение.  Мейоз является редукционным делением.  Фактически он состоит из двух последовательных делений, интерфаза между которыми максимально сокращена, а в растительных организмах вообще может отсутствовать. Кроме того, в течение этой интерфазы не происходит синтез ДНК и количество   наследственного   материала   не   увеличивается.   В   итоге   по окончании   мейоза   каждая   из   четырех   полученных   клеток   содержит   вдвое меньше   ДНК,   чем   родительская   клетка.   Таким   образом,   образуются, например, половые клетки.  Т.О.,   Мейоз   — разновидность   митоза,   в   результате   которого   из диплоидных   (2п)   соматических   клеток   половых   желез   образуются гаплоидные   гаметы   (1n).  При   оплодотворении   ядра   гаметы   сливаются,   и восстанавливается   диплоидный   набор   хромосом.   Таким   образом,   мейоз обеспечивает сохранение постоянного для каждого вида набора хромосом и количества ДНК. Мейоз представляет собой непрерывный процесс, состоящий из двух последовательных делений, называемых мейозом I и мейозом II. В каждом делении различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В результате мейоза I число хромосом уменьшается вдвое (редукционное деление): при клеток сохраняется (эквационное   деление). Клетки,   вступающие   в   мейоз, содержат генетическую информацию 2n2хр. гаплоидность II     мейозе     В   метафазе мейоза   I   биваленты   хромосом   располагаются   в экваториальной плоскости клетки. В этот момент спирализация их достигает максимума. Содержание генетического материала не изменяется (2п2хр). В   анафазе мейоза   I   гомологичные   хромосомы,   состоящие   из двух хроматид, окончательно отходят друг от друга и расходятся к полюсам   клетки.   Следовательно,   из   каждой   пары   гомологичных хромосом   в   дочернюю   клетку   попадает   только   одна   —   число хромосом   уменьшается   вдвое   (происходит   редукция).   Содержание генетического материала становится 1n2хр у каждого полюса. В   телофазе мейоза   I   происходит   формирование   ядер   и разделение цитоплазмы — образуются две дочерние клетки. Дочерние клетки содержат гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома — две хроматиды (1n2хр). Интеркинез — короткий промежуток между первым и вторым мейотическими   делениями.   В   это   время   не   происходит   репликации ДНК, и две дочерние клетки быстро вступают в мейоз II, протекающий по типу митоза. Следовательно,   в   результате   первого   мейотического   деления возникают клетки или лишь ядра с гаплоидным набором хромосом. Интерфаза между   первым   и   вторым   мейотичными   делениями   укороченная,  молекулы ДНК в это время не удваиваются, а в клетках многих растений интерфаза вообще отсутствует, поэтому они сразу переходят до второго мейотического деления. В профазе мейоза II происходят тс же процессы, что и в профазе митоза.  В   метафазе  хромосомы   располагаются   в   экваториальной плоскости.   Изменений   содержания   генетического   материала   не происходит   (1n2хр).   В  анафазе   мейоза   II  хроматиды   каждой хромосомы   отходят   к   противоположным   полюсам   клетки,   и содержание   генетического   метериала   у   каждого   полюса   становится lnlxp. В телофазе образуются 4 гаплоидные клетки (lnlxp).    Кроме   того, Таким   образом,   в   результате   мейоза  из   одной   диплоидной материнской клетки образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом.   в   профазе   мейоза   I   происходит перекомбинация генетического материала (кроссинговер), а в анафазе I и II — случайное отхождение хромосом и хроматид к одному или другому полюсу. Эти процессы являются причиной  комбинативной изменчивости. Мейоз: 1 — лептотена; 2 — зиготена; 3 — пахитена; 4 — диплотена; 5 — диакинез; 6 —  метафаза 1; 7 — анафаза 1; 8 — телофаза 1; 9 — профаза 2; 10 — метафаза 2; 11 — анафаза 2; 12 — телофаза 2. Биологическое значение мейоза: 1)  является основным этапом гаметогенеза; 2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении; 3)  дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой. Атак же, 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.   Благодаря   мейозу   половые   клетки гаплоидны,   а  при   оплодотворении   в   зиготе   восстанавливается   диплоидный набор хромосом. Контроль знаний и умений:  Дать ответы на вопрос: 1.Какие события предшествуют разделу клетки? 2.В чем биозначение митоза и мейоза?   3.Что такое мейоз, чем он отличается от митоза?  4. Что представляет собой клеточный цикл?  5. Что такое митоз? Какие фазы составляют митоз? Домашнее задание: пересказ конспекта лекции, проработать Л.1. стр.  106­115.