3. Жизненный цикл клетки: интерфаза (период подготовки клетки к делению) и митоз (деление).
1) Интерфаза - хромосомы деспирализованы (раскручены). В интерфазе происходит синтез белков, липидов, углеводов, АТФ, самоудвоение молекул ДНК и образование в каждой хромосоме двух хроматид;
2) фазы митоза (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) - ряд последовательных изменений в клетке: а) спирализация хромосом, растворение ядерной оболочки и ядрышка; б) формирование веретена деления, расположение хромосом в центре клетки, присоединение к ним нитей веретена деления; в) расхождение хроматид к противоположным полюсам клетки (они становятся хромосомами); г) формирование клеточной перегородки, деление цитоплазмы и ее органоидов, образование ядерной оболочки, появление двух клеток из одной с одинаковым набором хромосом (по 46 в материнской и дочерних клетках человека).
4. Значение митоза - образование из материнской двух дочерних клеток с таким же набором хромосом, равномерное распределение между дочерними клетками генетической информации.
2. 1. Антропогенез - длительный исторический процесс становления человека, который происходит под влиянием биологических и социальных факторов. Сходство человека с млекопитающими - доказательство его происхождения от животных.
2. Биологические факторы эволюции человека - наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. 1) Появление у предков человека S-образного позвоночника, сводчатой стопы, расширенного таза, прочного крестца - наследственные изменения, которые способствовали прямохождению; 2) изменения передних конечностей - противопоставление большого пальца остальным пальцам - формирование руки. Усложнение -строения и функций головного мозга, позвоночника,руки, гортани - основа формирования трудовой деятельности, развития речи, мышления.
3. Социальные факторы эволюции - труд, развитое сознание, мышление, речь, общественный образ жизни. Социальные факторы - основное отличие движущих сил антропогенеза от движущих сил эволюции органического мира.
Главный признак трудовой деятельности человека - способность изготавливать орудия труда. Труд - важнейший фактор эволюции человека, его роль в закреплении морфологических и физиологических изменений у предков человека.
4. Ведущая роль биологических факторов на ранних этапах эволюции человека. Ослабление их роли на современном этапе развития общества, человека и возрастание значения социальных факторов.
5. Стадии эволюции человека: древнейшие, древние, первые современные люди. Ранние стадии эволюции - австралопитеки, черты их сходства с человеком и человекообразными обезьянами (строение черепа, зубов, таза). Находки остатков человека умелого, его сходство с австралопитеками.
6. Древнейшие люди - питекантроп, синантроп, развитие у них лобных и височных долей мозга, связанных с речью, - доказательство ее зарождения. Находки примитивных орудий труда - доказательство зачатков трудовой деятельности. Черты обезьян в строении черепа, лицевого отдела, позвоночника древнейших людей.
7. Древние люди - неандертальцы, их большее сходство с человеком по сравнению с древнейшими людьми (больший объем мозга, наличие слаборазвитого подбородочного выступа), использование более сложных орудий труда, огня, коллективная охота.
8. Первые современные люди - кроманьонцы, их сходство с современным человеком. Находки разнообразных орудий труда, наскальных рисунков - свидетельство высокого уровня их развития.
3. Надо исходить из того, что каждый сорт имеет свой генотип. Значит, один сорт отличается от другого и по фенотипу (длина колоса, число колосков и зерновок в них, окраска, остистость или ее отсутствие). Причины различий по фенотипу: различия в генотипе, в условиях выращивания, вызывающих модификационные изменения.
Билет № 12
1. 1. Гаметы - половые клетки, участие их в оплодотворении, образовании зиготы (первая клетка нового организма). Результат оплодотворения - удвоение числа хромосом, восстановление их ди-плоидного набора в зиготе. Особенности гамет - одинарный, гаплоидный набор хромосом по сравнению с диплоидным набором хромосом в клетках тела.
2. Этапы развития половых клеток: 1) увеличение путем митоза числа первичных половых клеток с диплоидным набором хромосом; 2) рост первичных половых клеток; 3) созревание половых клеток.
3. Мейоз - особый вид деления первичных половых клеток, в результате которого образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом. Мейоз - два последовательных деления первичной половой клетки и одна интерфаза перед первым делением.
4. Интерфаза - период активной жизнедеятельности клетки, синтеза белка, липидов, углеводов, АТФ, удвоения молекул ДНК и образования,гвух хроматид из каждой хромосомы.
5. Первое деление мейоза, его особенности: конъюгация гомологичных хромосом и возможный обмен участками хромосом, расхождение в каждую клетку по одной гомологичной хромосоме, уменьшение их числа вдвое в двух образовавшихся гап-лоидных клетках.
6. Второе деление мейоза - отсутствие интерфазы перед делением, расхождение в дочерние клетки гомологичных хроматид, образование половых клеток с гаплоидным набором хромосом. Результаты мейоза: образование в семенниках (или других органах) из одной первичной половой клетки четырех сперматозоидов, в яичниках из одной первичной половой клетки одной яйцеклетки (три мелкие клетки при этом погибают).
2. 1. Важный признак вида - расселение его группами, популяциями в пределах ареала. Популяция - совокупность свободно скрещивающихся особей вида, которые длительное время существуют относительно обособленно от других популяций на определенной части ареала.
3. Популяция - структурная единица вида, характеризуется определенной численностью особей, ее изменениями, общностью занимаемой территории, определенным соотношением возрастного и
полового состава. Изменение численности популяций в определенных пределах, сокращение ее ниже допустимого предела - причина возможной гибели популяции.
4. Изменение численности популяций по сезонам и годам (массовое размножение в отдельные годы насекомых, грызунов). Устойчивость численности популяций, особи которых имеют большую продолжительность жизни и низкую плодовитость.
5. Причины колебания численности популяций: изменение количества пищи, погодных условий, экстремальные условия (наводнения, пожары и пр.). Резкое изменение численности под влиянием случайных факторов, прегрешение смертности над рождаемостью - возможные причины гибели популяции.
3. Для составления вариационного ряда надо определить размеры, массу семян фасоли (или листьев) и расположить их в порядке увеличения размеров, массы. Для этого надо измерить длину или взвесить объекты и записать данные в порядке их увеличения. Под цифрами записать число семян каждого варианта. Выяснить, семена каких размеров (или массы) встречаются чаще, а каких - реже. Выявлена закономерность: наиболее часто встречаются семена средних размеров и массы, а крупные и мелкие (легкие и тяжелые) - реже. Причины: в природе преобладают средние условия среды, а очень хорошие и очень плохие встречаются реже.
Билет № 13
1. 1. Размножение - воспроизведение организмами себе подобных, передача наследственной информации от родителей потомству. Значение размножения - обеспечение преемственности между поколениями, продолжение жизни вида, увеличение численности особей в популяции и их расселение на новые территории.
2. Особенности полового размножения - возникновение нового организма в результате оплодотворения, слияния мужской и женской гамет с гап-лоидным набором хромосом. Зигота - первая клетка дочернего организма с диплоидным набором хромосом. Объединение материнского и отцовского наборов хромосом в зиготе - причина обогащения наследственной информации потомства, появления у него новых признаков, которые могут повысить приспособленность к жизни в определенных условиях, возможность выжить и оставить потомство.
3. Оплодотворение у растений. Значение водной среды для процесса оплодотворения у мхов и папоротников. Процесс оплодотворения у голосеменных в женских шишках, а у покрытосеменных - в цветке.
4. Оплодотворение у животных. Внешнее оплодотворение - одна из причин гибели значительной части половых клеток и зигот. Внутреннее оплодотворение у членистоногих, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих - причина наибольшей вероятности образования зиготы, защиты зародыша от неблагоприятных условий среды (хищников, колебаний температуры и пр.).
5. Эволюция полового размножения по пути возникновения специализированных клеток (га-плоидных гамет), половых желез, половых органов. Пример: у голосеменных на чешуйках шишки располагаются пыльники (место образования мужских половых клеток) и семязачатки (место образования яйцеклетки); у покрытосеменных в пыльниках формируются мужские гаметы, а в семяза-чатке - яйцеклетка; у позвоночных животных и человека в семенниках образуются сперматозоиды, а в яичниках - яйцеклетки.
2. 1. Наследственность - свойство организмов передавать особенности строения и жизнедеятельности от родителей потомству. Наследственность - основа сходства родителей и потомства, особей одного вида, сорта, породы.
2. Размножение организмов - основа передачи наследственной информации от родителей потомству. Роль половых клеток и оплодотворения в наследовании признаков.
3. Хромосомы и гены - материальные основы наследственности, хранения и передачи наследственной информации. Постоянство формы, размеров и числа хромосом, хромосомный набор - главный признак вида.
4. Диплоидный набор хромосом в соматических и гаплоидный в половых клетках. Митоз - деление клетки, обеспечивающее постоянство числа хромосом и диплоидный набор в клетках тела, передачу генов от материнской клетки к дочерним. Мейоз - процесс уменьшения вдвое числа хромосом в половых клетках; оплодотворение - основа восстановления диплоидного набора хромосом, передачи генов, наследственной информации от родителей потомству.
5. Строение хромосомы - комплекс молекулы ДНК с молекулами белка. Расположение хромосом в ядре, в интерфазе в виде тонких деспирализован-ных нитей, а в процессе митоза в виде компактных спирализованных телец. Активность хромосом в деспирализованном виде, образование в этот период хроматид на основе удвоения молекул ДНК, синтеза иРНК, белка. Спирализация хромосом - приспособленность к равномерному распределению их между дочерними клетками в процессе деления.
6. Ген - участок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одной молекулы белка. Линейное расположение сотен и тысяч генов в каждой молекуле ДНК.
7. Гибридологический метод изучения наследственности. Его сущность: скрещивание родительских форм, различающихся по определенным признакам, изучение наследования признаков в ряду поколений и их точный количественный учет.
8. Скрещивание родительских форм, наследственно различающихся по одной паре признаков, - моногибридное, по двум - дигибридное скрещивание. Открытие с помощью этих методов правила единообразия гибридов первого поколения, законов расщепления признаков во втором поколении, независимого и сцепленнрго наследования.
3. Надо приготовить микроскоп к работе: положить микропрепарат, осветить поле зрения микроскопа, найти клетку, ее оболочку, цитоплазму, ядро, вакуоли, хлоропласты. Оболочка придает клетке форму и защищает ее от внешнего воздействия. Цитоплазма обеспечивает связь между ядром и органоидами, которые в ней располагаются. В хлоропластах на мембранах гран расположены молекулы хлорофилла, который поглощает и использует энергию солнечного света в процессе фотосинтеза. В ядре находятся хромосомы, с помощью которых осуществляется передача наследственной информации от клетки к клетке. Вакуоли содержат клеточный сок, продукты обмена, способствуют поступлению воды и клетку.
Билет № 14
1. 1. Образование зиготы, ее первые деления - начало индивидуального развития организма при половом размножении. Эмбриональный и постэмбриональный периоды развития организмов.
2. Эмбриональное развитие - период жизни организма с момента образования зиготы до рождения или выхода зародыша из яйца.
3. Стадии эмбрионального развития (на примере ланцетника): 1) дробление - многократное деление зиготы путем митоза. Образование множества мелких клеток (при этом они не растут), а затем шара с полостью внутри - бластулы, равной по размерам зиготе; 2) образование гаструлы - двухслойного зародыша с наружным слоем клеток (эктодермой) и внутренним, выстилающим полость (энтодермой). Кишечнополостные, губки - примеры животных, которые в процессе эволюции остановились на двухслойной стадии; 3) образование трехслойного зародыша, появление третьего, среднего слоя клеток - мезодермы, завершение образования трех зародышевых листков; 4) закладка из зародышевых листков различных органов, специализация клеток.
4. Органы, формирующиеся из зародышевых
5. Взаимодействие частей зародыша в процессе эмбрионального развития - основа его целостности. Сходство начальных стадий развития зародышей позвоночных животных - доказательство их родства.
6. Высокая чувствительность зародыша к воздействию факторов среды. Вредное влияние алкоголя, наркотиков, курения на развитие зародыша, на подростка и взрослого человека.
2. 1. Г. Мендель - основоположник генетики.
Открытие им законов наследственности на основе применения методов скрещивания и анализа потомства.
2. Изучение Г. Менделем генотипов и фенотипов исследуемых организмов. Фенотип - совокупность внешних и внутренних признаков, особенностей процессов жизнедеятельности. Генотип - совокупность генов в организме. Доминантный признак - преобладающий, господствующий; рецессивный - исчезающий, подавляемый признак. Гомозиготный организм содержит аллельные только доминантные (АА) или только рецессивные (аа) гены, которые контролируют формирование определенного признака. Гетерозиготный организм содержит в клетках доминантный и рецессивный гены (Аа). Они контролируют формирование альтернативных признаков.
3. Правило единообразия (доминирования) признаков у гибридов первого поколения - при скрещивании двух гомозиготных организмов, различающихся по одной паре признаков (например, желтая и зеленая окраска семян гороха), все потомство гибридов первого поколения будет единообразным, похожим на одного из родителей (желтые семена).
Для роста, развития и размножения, а также воссоздание среды (Питания живыми организмами - условия самовоспроязводства биогеоценозов (экосистем). БИЛЕТ№19 ВОПОС 1. Моногибридное скрещивание. Одна из особенностей метода Менделя состояла в том, что он использовал для экспериментов чистые линии, то есть растения, в потомстве которых при самоопылении не наблюдалось разнообразия по изучаемому...
Однако эти модификации не наследуются, потому что гены, отвечающие за развитие растений, не меняются в ответ на изменения температуры, влажности, характера питания. Вывод, что признаки, приобретенные в течение жизни организмов, не наследуются, сделал крупный немецкий биолог А. Вейсман. Иногда модификационная изменчивость называется ненаследственной. Это верно в том смысле, что модификации...
У одних это могут быть тысячи у других менее десяти. Чтобы установить причины колебания необходимо изучать биологию каждого вида и его врагов. Все виды приспособлены к обитанию с другими и контактами с ними. Эта возможность приобреталась на протяжении многих лет за счет эволюции. Билет №6 1. агроценоз. Его отличия от о природного биогеоценоза. Круговорот веществ в агроценозе, пути...
Гигиена кровеносной системы. Бактерии. Особенности их строения и жизнедеятельности, роль в природе человека. Среди нескольких комнатных растений найти двудольное и описать признаки растений этого класса. Билет №9Пищеварение, роль пищеварительных желез в нем. Значение всасывания питательных веществ. Основные систематические категории растений и животных. Признаки вида. Среди микропрепаратов клеток...
Способность клетки к репродукции – одно из фундаментальных свойств живого. Деление клеток лежит в основе эмбриогенеза и регенерации.
Закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени составляют содержание жизненного цикла клетки (клеточного цикла). Клеточный цикл - это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Важным компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл - комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки не определена: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении.
Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Величина его значительно варьирует: для бактерий это 20-30 минут, для туфельки 1-2 раза в сутки, для амебы около 1,5 суток. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. Клетки многоклеточных обладают также разной способностью к делению. В раннем эмбриогенезе они делятся часто, а во взрослом организме большей частью утрачивают эту способность, так как становятся специализированными. Но даже в организме, достигшем полного развития, многие клетки должны делиться, чтобы замещать изношенные клетки, которые постоянно слущиваются и, наконец, нужны новые клетки для заживления ран.
Следовательно, у некоторых популяций клеток деления должны происходить в течение всей жизни. Учитывая это, все клетки можно разделить на три категории:
1. В организме высших позвоночных не все клетки постоянно делятся. Есть специализированные клетки, потерявшие способность к делению (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, нервные клетки). К моменту рождения ребенка нервные клетки достигают высокоспециализированного состояния, утрачивая способность к делению, В процессе онтогенеза количество их непрерывно уменьшается. Это обстоятельство имеет и одну хорошую сторону; если бы нервные клетки делились, то высшие нервные функции (память, мышление) нарушились бы.
2. Другая категория клеток тоже высокоспециализированная, но в силу их постоянного слущивания замещаются новыми и эту функцию выполняют клетки этой же линии, но еще не специализированные и не утратившие способность делиться. Эти клетки называют обновляющимися. Примером являются постоянно обновляющиеся клетки кишечного эпителия, кроветворные клетки. Даже клетки костной ткани способны образовываться из неспециализированных (это можно наблюдать при репаративной регенерации костных переломов). Популяции неспециализированных клеток, сохраняющие способность к делению называются, как правило, стволовыми.
3. Третья категория клеток - исключение, когда высокоспециализированные клетки при определенных условиях могут вступить в митотический цикл. Речь идет о клетках, отличающихся большой продолжительностью жизни и где после полного завершения роста деление клеток происходит редко. Примером являются гепатоциты. Но если у экспериментального животного удалить 2/3 печени, то менее чем за две недели она восстанавливается до прежних размеров. Такими же являются и клетки желез, вырабатывающих гормоны: в нормальных условиях лишь немногие из них способны воспроизводиться, а при измененных условиях большинство из них могут начать делиться.
По двум главным событиям митотического цикла в нем выделяют репродуктивную и разделительную фазы, соответствующие интерфазе и митозу классической цитологии.
В начальный отрезок интерфазы (у эукариот 8-10 часов ) (постмитотический, пресинтетический, или G 1 -период) восстанавливаются черты организации интерфазной клетки, завершается формирование ядрышка, начавшееся еще в телофазе. Из цитоплазмы в ядро поступает значительное (до 90%) количество белка. В цитоплазме параллельно реорганизации ультраструктуры интенсифицируется синтез белка. Это способствует росту массы клетки. Если дочерней клетке предстоит вступить в следующий митотический цикл, синтезы приобретают направленный характер: образуются химические предшественники ДНК, ферменты, катализирующие реакцию редупликации ДНК, синтезируется белок, начинающий эту реакцию. Таким образом, осуществляются процессы подготовки следующего периода интерфазы - синтетического. Клетки имеют диплоидный набор хромосом 2n и 2c генетического материала ДНК (генетическая формула клетки).
В синтетическом или S-периоде (6-10 ч) удваивается количество наследственного материала клетки. За малыми исключениями редупликация (иногда удвоение ДНК обозначают термином репликация, оставляя термин редупликация для обозначения удвоения хромосом.) ДНК осуществляется полуконсервативным способом. Он заключается в расхождении биспирали ДНК на две цепи с последующим синтезом возле каждой из них комплементарной цепочки. В результате возникают две идентичные биспирали. Молекулы ДНК, комплементарные материнским, образуются отдельными фрагментами по длине хромосомы, причем неодномоментно (асинхронно) в разных участках одной хромосомы, а также в разных хромосомах. Затем участки (единицы репликации - репликоны ) новообразованной ДНК «сшиваются» в одну макромолекулу. В клетке человека содержится более 50 000 репликонов. Длина каждого из них около 30 мкм. Число их меняется в онтогенезе. Смысл редупликации ДНК репликонами становится понятным из следующих сопоставлений. Скорость синтеза ДНК составляет 0,5 мкм/мин. В этом случае редупликация нити ДНК одной хромосомы человека длиной около 7 см должна была бы занять около трех месяцев. Участки хромосом, в которых начинается синтез, называют точками инициации . Возможно, ими являются места прикрепления интерфазных хромосом к внутренней мембране ядерной оболочки. Можно думать, что ДНК отдельных фракций, о которых речь пойдет ниже, редуплицируется в строго определенной фазе S-периода. Так, большая часть генов рРНК удваивает ДНК в начале периода. Редупликация запускается поступающим в ядро из цитоплазмы сигналом, природа которого не выяснена. Синтезу ДНК в репликоне предшествует синтез РНК. В клетке, прошедшей S-период интерфазы, хромосомы содержат удвоенное количество генетического материала. Наряду с ДНК в синтетическом периоде интенсивно образуются РНК и белок, а количество гистонов строго удваивается.
Примерно 1% ДНК животной клетки находится в митохондриях. Незначительная часть митохондриальной ДНК редуплицируется в синтетическом, тогда как основная - в постсинтетическом периоде интерфазы. Вместе с тем известно, что продолжительность жизни митохондрий печеночных клеток, например, составляет 10 сут. Учитывая, что в обычных условиях гепатоциты делятся редко, следует допустить, что редупликация ДНК митохондрий может происходить независимо от стадий митотического цикла. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид (2n) , содержит ДНК 4c.
Отрезок времени от окончания синтетического периода до начала митоза занимает постсинтетический (предмитотический), или G 2 -neриод интерфазы (2n и 4c ) (3-6 ч). Он характеризуется интенсивным синтезом РНК и особенно белка. Завершается удвоение массы цитоплазмы по сравнению с началом интерфазы. Это необходимо для вступления клетки в митоз. Часть образуемых белков (тубулины) используется в дальнейшем для построения микротрубочек веретена деления. Синтетический и постсинтетический периоды связаны с митозом непосредственно. Это позволяет выделить их в особый период интерфазы - препрофазу .
Существуюттри способа деления клетки: митоз, амитоз, мейоз.
Жизненный цикл клетки
Закономерности существования клетки во времени
Способность клетки к репродукции – одно из фундаментальных свойств живого. Деление клеток лежит в основе эмбриогенеза и регенерации.
Закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени составляют содержание жизненного цикла клетки (клеточного цикла). Клеточный цикл - это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Важным компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл - комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки не определена: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении.
Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Величина его значительно варьирует: для бактерий это 20-30 минут, для туфельки 1-2 раза в сутки, для амебы около 1,5 суток. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. Клетки многоклеточных обладают также разной способностью к делению. В раннем эмбриогенезе они делятся часто, а во взрослом организме большей частью утрачивают эту способность, так как становятся специализированными. Но даже в организме, достигшем полного развития, многие клетки должны делиться, чтобы замещать изношенные клетки, которые постоянно слущиваются и, наконец, нужны новые клетки для заживления ран.
Следовательно, у некоторых популяций клеток деления должны происходить в течение всей жизни. Учитывая это, все клетки можно разделить на три категории:
1. В организме высших позвоночных не все клетки постоянно делятся. Есть специализированные клетки, потерявшие способность к делению (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, нервные клетки). К моменту рождения ребенка нервные клетки достигают высокоспециализированного состояния, утрачивая способность к делению, В процессе онтогенеза количество их непрерывно уменьшается. Это обстоятельство имеет и одну хорошую сторону; если бы нервные клетки делились, то высшие нервные функции (память, мышление) нарушились бы.
2. Другая категория клеток тоже высокоспециализированная, но в силу их постоянного слущивания замещаются новыми и эту функцию выполняют клетки этой же линии, но еще не специализированные и не утратившие способность делиться. Эти клетки называют обновляющимися. Примером являются постоянно обновляющиеся клетки кишечного эпителия, кроветворные клетки. Даже клетки костной ткани способны образовываться из неспециализированных (это можно наблюдать при репаративной регенерации костных переломов). Популяции неспециализированных клеток, сохраняющие способность к делению называются, как правило, стволовыми.
3. Третья категория клеток - исключение, когда высокоспециализированные клетки при определенных условиях могут вступить в митотический цикл. Речь идет о клетках, отличающихся большой продолжительностью жизни и где после полного завершения роста деление клеток происходит редко. Примером являются гепатоциты. Но если у экспериментального животного удалить 2/3 печени, то менее чем за две недели она восстанавливается до прежних размеров. Такими же являются и клетки желез, вырабатывающих гормоны: в нормальных условиях лишь немногие из них способны воспроизводиться, а при измененных условиях большинство из них могут начать делиться.
По двум главным событиям митотического цикла в нем выделяют репродуктивную и разделительную фазы, соответствующие интерфазе и митозу классической цитологии.
В начальный отрезок интерфазы (у эукариот 8-10 часов ) (постмитотический, пресинтетический, или G 1 -период) восстанавливаются черты организации интерфазной клетки, завершается формирование ядрышка, начавшееся еще в телофазе. Из цитоплазмы в ядро поступает значительное (до 90%) количество белка. В цитоплазме параллельно реорганизации ультраструктуры интенсифицируется синтез белка. Это способствует росту массы клетки. Если дочерней клетке предстоит вступить в следующий митотический цикл, синтезы приобретают направленный характер: образуются химические предшественники ДНК, ферменты, катализирующие реакцию редупликации ДНК, синтезируется белок, начинающий эту реакцию. Таким образом, осуществляются процессы подготовки следующего периода интерфазы - синтетического. Клетки имеют диплоидный набор хромосом 2n и 2c генетического материала ДНК (генетическая формула клетки).
В синтетическом или S-периоде (6-10 ч) удваивается количество наследственного материала клетки. За малыми исключениями редупликация (иногда удвоение ДНК обозначают термином репликация, оставляя термин редупликация для обозначения удвоения хромосом.) ДНК осуществляется полуконсервативным способом. Он заключается в расхождении биспирали ДНК на две цепи с последующим синтезом возле каждой из них комплементарной цепочки. В результате возникают две идентичные биспирали. Молекулы ДНК, комплементарные материнским, образуются отдельными фрагментами по длине хромосомы, причем неодномоментно (асинхронно) в разных участках одной хромосомы, а также в разных хромосомах. Затем участки (единицы репликации - репликоны ) новообразованной ДНК «сшиваются» в одну макромолекулу. В клетке человека содержится более 50 000 репликонов. Длина каждого из них около 30 мкм. Число их меняется в онтогенезе. Смысл редупликации ДНК репликонами становится понятным из следующих сопоставлений. Скорость синтеза ДНК составляет 0,5 мкм/мин. В этом случае редупликация нити ДНК одной хромосомы человека длиной около 7 см должна была бы занять около трех месяцев. Участки хромосом, в которых начинается синтез, называют точками инициации . Возможно, ими являются места прикрепления интерфазных хромосом к внутренней мембране ядерной оболочки. Можно думать, что ДНК отдельных фракций, о которых речь пойдет ниже, редуплицируется в строго определенной фазе S-периода. Так, большая часть генов рРНК удваивает ДНК в начале периода. Редупликация запускается поступающим в ядро из цитоплазмы сигналом, природа которого не выяснена. Синтезу ДНК в репликоне предшествует синтез РНК. В клетке, прошедшей S-период интерфазы, хромосомы содержат удвоенное количество генетического материала. Наряду с ДНК в синтетическом периоде интенсивно образуются РНК и белок, а количество гистонов строго удваивается.
Примерно 1% ДНК животной клетки находится в митохондриях. Незначительная часть митохондриальной ДНК редуплицируется в синтетическом, тогда как основная - в постсинтетическом периоде интерфазы. Вместе с тем известно, что продолжительность жизни митохондрий печеночных клеток, например, составляет 10 сут. Учитывая, что в обычных условиях гепатоциты делятся редко, следует допустить, что редупликация ДНК митохондрий может происходить независимо от стадий митотического цикла. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид (2n) , содержит ДНК 4c.
Отрезок времени от окончания синтетического периода до начала митоза занимает постсинтетический (предмитотический), или G 2 -neриод интерфазы (2n и 4c ) (3-6 ч). Он характеризуется интенсивным синтезом РНК и особенно белка. Завершается удвоение массы цитоплазмы по сравнению с началом интерфазы. Это необходимо для вступления клетки в митоз. Часть образуемых белков (тубулины) используется в дальнейшем для построения микротрубочек веретена деления. Синтетический и постсинтетический периоды связаны с митозом непосредственно. Это позволяет выделить их в особый период интерфазы - препрофазу .
Существуюттри способа деления клетки: митоз, амитоз, мейоз.
1)какие процессы протекают в синтетической фазе интерфазы клеточного цикла? 1-образование веретена деления.2- расхождение хроматид к противоположнымполюсам клетки.3-деление цитоплазмы.4-репликация ДНК. 5- растворение ядерной оболочки
2) какие процессы происходят в интерфазе клеточного цикла? 1- деление ядра.2- деление цитоплазмы.3- синтез ДНК.4-расхождение хроматид противоположным полясам клетки.5- образование веретена деления.
3)когда происходит самоудвоение молекулы ДНК?1- анафаза.2-профаза.3-интерфаза.4 цитокинез.5-метафаза
а) хемосинтез
б) фотосинтез
в) процесс брожения
г) фотолиз
2. Посредством чего передается информация с ДНК о строении белковой молекулы
а) кодон
б) антикодон
в) ген
г) антитела
3. Как называется процесс переписывания информации с ДНК на и-РНК? С помощью каких ферментов он осуществляется:
а)трансляция
б) транскрипция
в) рибозим
г) фосфатаза
4. Какая энергия используется в световой фазе?
а) АТФ
б) фотон
в) НАДФ * Н
г) АДФ
5. При каких процессах образуется молекула АТФ
а) гликолез
б) хемосинтез
в) фотосинтез
г) биосинтез
6. Какая энергия используется в темновой фазе фотосинтеза
а) фотон
б) АТФ
в) НАДФ*Н
г) АДФ
7.В каких органоидах проходит процесс фотосинтеза
а) эндоплазматическая сеть
б) хлоропласт
в) митохондрия
г) лейкопласт
8. В каких органоидах идет процесс дыхания?
а) рибосома
б) митохондрия
в) лизосома
г) аппарат гольджи
9. Какая реакция протекает в световой фазе фотосинтеза
а)образование ФАД*Н
б) образование глюкозы
в) образование НАДФ*Н
г) фотолиз воды
10. Какие вещества синтезируются в темновой фазе фотосинтеза
а) глюкоза
б) белок
в) дисахарид
г) жир
11. Какая молекула транспортирует аминокислоты при синтезе белковой молекулы
а) р-РНК
б) и-РНК
в) т-РНК
г) ФАД*Н
12.В каком органоиде протекает синтез молекулы белка?
а) хлоропласт
б) рибосома
в) лизосома
г) хормопласт
13) Какая молекула защищает информосому от расщепления ферментами
а) серин
б) гуанозин
в) промин
г) лизин
14) Какой триплет относится к знакам препинания и указывает на завершение синтеза полипептидной цепи
а) ГАА
б) ААГ
в) УГА
г) УАА
15) В чем значение биосинтеза белка?
а) размножение
б) развитие
в) торможение
г) возбуждение
16. Какая макромолекула выполняет роль матрицы в клетке
а) ДНК
б) АТФ
в) РНК
г) НАДФ
17. Как называется процесс переписывания белка полимера
а) транкрипция
б) трансляция
в) матрица
г) матрикс
18. На каком этапе биосинтеза белка идет накопление звеньев мономера на поверхности рибосомы при соотвествии кодона т-РНК и антикодона
а) первый этап
б) второй этап
в) третий этап
г) четвертый этап
19. Какой вид нуклеиновой кислот информирует о синтезируемом белке
а) РНК
б) ДНК
в) т-РНК
г) и-РНК
20. В каких клетках протекает процесс фотосинтеза
а) гетеротрофных
б) эукариот
в) автотрофных
г) прокариот
1) корень
2) плод
3) стебель
4) лист
8. Как опыляется мелкий цветок без околоцветника, яр¬ких красок, запаха и нектара?
1) насекомыми
2) птицами
3) летучими мышами
4) ветром
9. Какой процесс происходит в клетках всех органов ра¬стения?
1) оплодотворение
2) дыхание
3) фотосинтез
4) опыление
10. Как называется процесс поглощения из почвы воды с минеральными веществами, а из воздуха - углекислого газа?
1) питание
2) дыхание
3) опыление
4) газообмен
11. Как называются зеленые пластиды клеток?
1) органоиды
2) ризоиды
3) хлоропласты
4) лейкопласты
12. Растения делятся на однодольные и двудольные в за¬висимости от количества:
1) зародышевых почек
2) эндосперма
3) зародышей
4) семядолей
13. Как называется зона корня, характеризующаяся пол¬ностью зрелыми тканями?
1) зона роста
2) зона проведения
3) зона деления
4) зона всасывания
14. Как называется орган фотосинтеза, испарения и га¬зообмена?
1) корень
2) лист
3) цветок
4) стебель
15. Где у картофеля откладываются запасные питательные вещества?
выделяет во внешнюю среду?Что называется пластическим обменом?Что происходит в организме за счет пластического обмена?В чем суть энергетического обмена?Какова биологическая роль энергетического обмена?Что называется обменом веществ и энергии?8 класс Биология тема пластический и энергетический обмен
Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего (полного) общего образования, рекомендован Министерством образования и науки РФ и включен в Федеральный перечень учебников.
Учебник адресован учащимся 10 класса и рассчитан на преподавание предмета 1 или 2 часа в неделю.
Современное оформление, многоуровневые вопросы и задания, дополнительная информация и возможность параллельной работы с электронным приложением способствуют эффективному усвоению учебного материала.
Вспомните!
Как, согласно клеточной теории, происходит увеличение числа клеток?
Как вы считаете, одинакова ли продолжительность жизни разных типов клеток в многоклеточном организме? Обоснуйте своё мнение.
В момент рождения ребёнок весит в среднем 3–3,5 кг и имеет рост около 50 см, детёныш бурого медведя, чьи родители достигают веса 200 кг и более, весит не более 500 г, а крошечный кенгурёнок – менее 1 г. Из серого невзрачного птенца вырастает прекрасный лебедь, юркий головастик превращается в степенную жабу, а из посаженного возле дома жёлудя вырастает громадный дуб, который спустя сотню лет радует своей красотой новые поколения людей. Все эти изменения возможны благодаря способности организмов к росту и развитию. Дерево не превратится в семя, рыба не вернётся в икринку – процессы роста и развития необратимы. Эти два свойства живой материи неразрывно связаны друг с другом, и в их основе лежит способность клетки к делению и специализации.
Рост инфузории или амёбы – это увеличение размеров и усложнение строения отдельной клетки за счёт процессов биосинтеза. Но рост многоклеточного организма – это не только увеличение размеров клеток, но и их активное деление – увеличение количества. Скорость роста, особенности развития, размеры, до которых может дорасти определённая особь, – всё это зависит от многих факторов, в том числе и от влияния среды. Но основным, определяющим фактором всех этих процессов служит наследственная информация, которая хранится в виде хромосом в ядре каждой клетки. Все клетки многоклеточного организма происходят из одной оплодотворённой яйцеклетки. В процессе роста каждая вновь образующаяся клетка должна получить точную копию генетического материала, чтобы, обладая общей наследственной программой организма, специализироваться и, выполняя свою определённую функцию, являться неотъемлемой частью целого.
В связи с дифференцировкой, т. е. разделением на разные типы, клетки многоклеточного организма имеют неодинаковую продолжительность жизни. Например, нервные клетки перестают делиться ещё во время внутриутробного развития, и в течение жизни организма их количество может только уменьшаться. Однажды возникнув, больше не делятся и живут столько, сколько ткань или орган, в состав которых они входят, клетки, образующие поперечно-полосатые мышечные ткани у животных и запасающие ткани у растений. Постоянно делятся клетки красного костного мозга, образуя клетки крови, продолжительность жизни которых ограничена. В процессе выполнения своих функций быстро гибнут клетки кожного эпителия, поэтому в ростковой зоне эпидермиса клетки делятся очень интенсивно. Активно делятся камбиальные клетки и клетки конусов нарастания у растений. Чем выше специализация клеток, тем ниже их способность к размножению.
В организме человека около 10 14 клеток. Ежедневно погибает около 70 млрд клеток кишечного эпителия и 2 млрд эритроцитов. Самые короткоживущие – это клетки кишечного эпителия, чья продолжительность жизни составляет всего 1–2 дня.
Жизненный цикл клетки.
Период жизни клетки от момента её возникновения в процессе деления до гибели или конца последующего деления называют жизненным циклом . Клетка возникает в процессе деления материнской клетки и исчезает в ходе собственного деления или гибели. Продолжительность жизненного цикла у разных клеток очень сильно различается и зависит от типа клеток и условий внешней среды (температуры, наличия кислорода и питательных веществ). Например, жизненный цикл амёбы равен 36 часам, а бактерии могут делиться каждые 20 минут.
Жизненный цикл любой клетки представляет собой совокупность событий, протекающих в клетке с момента её возникновения в результате деления и до гибели или последующего митоза . Жизненный цикл может включать митотический цикл, состоящий из подготовки к митозу – интерфазы и самого деления, а также стадию специализации – дифференцировки, во время которой клетка выполняет свои специфические функции. Продолжительность интерфазы всегда больше, чем само деление. У клеток кишечного эпителия грызунов интерфаза длится в среднем 15 часов, а деление осуществляется за 0,5–1 час. Во время интерфазы в клетке активно идут процессы биосинтеза, клетка растёт, образует органоиды и готовится к следующему делению. Но, несомненно, самым важным процессом, происходящим во время интерфазы в ходе подготовки к делению, является удвоение ДНК ().
Две спирали молекулы ДНК расходятся и на каждой из них синтезируется новая полинуклеотидная цепь. Редупликация ДНК происходит с высочайшей точностью, что обеспечивается принципом комплементарности. Новые молекулы ДНК являются абсолютно идентичными копиями исходной, и после завершения процесса удвоения они остаются соединёнными в области центромеры. Молекулы ДНК, входящие в состав хромосомы после редупликации, называют хроматидами .
В точности процесса редупликации заключается глубокий биологический смысл: нарушение копирования привело бы к искажению наследственной информации и, как следствие, к нарушению функционирования дочерних клеток и всего организма в целом.
Если бы удвоения ДНК не происходило, то при каждом делении клетки число хромосом уменьшалось бы вдвое и довольно скоро в каждой клетке совсем не осталось бы хромосом. Однако нам известно, что во всех клетках тела многоклеточного организма число хромосом одинаково и из поколения в поколение не изменяется. Это постоянство достигается благодаря митотическому делению клеток.
Митоз. Деление, в процессе которого происходит строго одинаковое распределение точно скопированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование генетически идентичных – одинаковых – клеток, называется митоз .
Деление клетки . Митоз" class="img-responsive img-thumbnail">
Рис. 57. Фазы митоза
Весь процесс митотического деления условно разделяют на четыре фазы разной продолжительности: профаза, метафаза, анафаза и телофаза (рис. 57).
В профазе хромосомы начинают активно спирализоваться – скручиваться и приобретают компактную форму. В результате такой упаковки считывание информации с ДНК становится невозможным и синтез РНК прекращается. Спирализация хромосом является обязательным условием успешного разделения генетического материала между дочерними клетками. Представьте себе некое небольшое помещение, весь объём которого заполнен 46 нитями, общая длина которых в сотни тысяч раз превышает размер этого помещения. Это ядро человеческой клетки. В процессе редупликации каждая хромосома удваивается, и мы имеем в том же объёме уже 92 перепутанные нити. Разделить их поровну, не запутавшись и не порвав, практически невозможно. Но смотайте эти нити в клубки, и вы легко их сможете распределить на две равные группы – по 46 клубков в каждой. Нечто аналогичное и происходит во время митотического деления.
К концу профазы ядерная оболочка распадается, и между полюсами клетки протягиваются нити веретена деления – аппарата, который обеспечивает равномерное распределение хромосом.
В метафазе спирализация хромосом становится максимальной, и компактные хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. На этой стадии отчётливо видно, что каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых в области центромеры. Нити веретена деления прикрепляются к центромере.
Анафаза протекает очень быстро. Центромеры расщепляются надвое, и с этого момента сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. Нити веретена деления, прикреплённые к центромерам, оттягивают хромосомы к полюсам клетки.
На стадии телофазы дочерние хромосомы, собравшиеся у полюсов клетки, раскручиваются и вытягиваются. Они вновь превращаются в хроматин и становятся плохо различимыми в световой микроскоп. Вокруг хромосом на обоих полюсах клетки формируются новые ядерные оболочки. Образуются два ядра, содержащие одинаковые диплоидные наборы хромосом.
Рис. 58. Деление цитоплазмы в животной (А) и растительной (Б) клетках
Завершается митоз делением цитоплазмы. Одновременно с расхождением хромосом органоиды клетки приблизительно равномерно распределяются по двум полюсам. В животных клетках клеточная мембрана начинает впячиваться внутрь, и клетка делится путём перетяжки (рис. 58). В клетках растений мембрана формируется внутри клетки в экваториальной плоскости и, распространяясь к периферии, разделяет клетку на две равные части.
Значение митоза. В результате митоза возникают две дочерние клетки, содержащие столько же хромосом, сколько их было в ядре материнской клетки, т. е. образуются клетки, идентичные родительской. В нормальных условиях никаких изменений генетической информации в процессе митоза не происходит, поэтому митотическое деление поддерживает генетическую стабильность клеток. Митоз лежит в основе роста, развития и вегетативного размножения многоклеточных организмов. Благодаря митозу осуществляются процессы регенерации и замены отмирающих клеток (рис. 59). У одноклеточных эукариот митоз обеспечивает бесполое размножение.
Рис. 59. Значение митоза: А – рост (кончик корня); Б – вегетативное размножение (почкование дрожжей); В – регенерация (хвост ящерицы)
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое жизненный цикл клетки?
2. Каким образом в митотическом цикле происходит удвоение ДНК? Объясните, в чём заключается биологический смысл этого процесса.
3. В чём состоит подготовка клетки к митозу?
4. Опишите последовательно фазы митоза.
5. Составьте схему, иллюстрирующую биологическое значение митоза.
Подумайте! Выполните!
1. Объясните, почему завершение митоза – деление цитоплазмы происходит по – разному в животных и растительных клетках.
2. Клетки каких растительных тканей активно делятся и дают начало всем остальным тканям растения?
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.
Интерфаза. Стадия подготовки клетки к делению называется интерфаза Она подразделяется на несколько периодов.
Пресинтетический период (G1) – это наиболее продолжительный период клеточного цикла, наступающий после деления (митоза) клеток. Число хромосом и содержание ДНК – 2n 2с . У разных видов клеток период G1 может продолжаться от нескольких часов до нескольких суток. В этот период в клетке активно синтезируются белки, нуклеотиды и все виды РНК, делятся митохондрии и пропластиды (у растений), образуются рибосомы и все одномембранные органоиды, увеличивается объём клетки, накапливается энергия, идёт подготовка к редупликации ДНК.
Синтетический период (S) – это важнейший период в жизни клетки, во время которого происходит удвоение ДНК (редупликация). Длительность S – периода – от 6 до 10 часов. В это же время идёт активный синтез белков-гистонов, входящих в состав хромосом, и их миграция в ядро. К концу периода каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых друг с другом в области центромеры. Тем самым число хромосом не меняется (2n ), а количество ДНК удваивается (4с ).
Постсинтетический период (G2) наступает после завершения удвоения хромосом. Это период подготовки клетки к делению. Он длится 2–6 часов. В это время активно накапливается энергия для предстоящего деления, синтезируются белки микротрубочек (тубулины) и регуляторные белки, запускающие митоз.
Формы митоза. В природе встречается несколько вариантов митотического деления клеток.
Симметричный митоз. Наиболее распространённая в природе форма митоза, в результате которой получаются две одинаковые клетки.
Асимметричный митоз. Митоз, при котором происходит неравномерное распределение цитоплазмы между дочерними клетками или неравномерное распределение специальных белков – факторов дифференцировки, определяющих дальнейшую судьбу клетки после деления.
Закрытый митоз . У некоторых инфузорий, водорослей, грибов митоз проходит без разрушения ядерной оболочки. В этом случае веретено деления может располагаться внутри специального канала, который образуется в ядре. Молекулярные механизмы закрытого митоза пока изучены ещё недостаточно хорошо.
Амитоз. Амитоз , или прямое деление, – деление клетки без образования веретена деления. Интерфазное ядро разделяется перетяжкой на две части. При этом не происходит равномерное распределение генетического материала между двумя дочерними клетками. Чаще всего амитоз встречается в клетках высокоспециализированных тканей, которым уже не надо делиться дальше, при старении, дегенерации тканей и в клетках злокачественных опухолей.
Следует отметить, что в настоящее время большинство учёных считают, что все явления, относимые к амитозу, – это описания неких патологических процессов или результат неверной интерпретации недостаточно качественно приготовленных микропрепаратов. Однако всё-таки некоторые варианты деления ядер эукариотических клеток нельзя отнести ни к митозу, ни к мейозу. Таково, например, деление макронуклеусов многих инфузорий, которое происходит без образования веретена деления.
Повторите и вспомните!
Растения
Образовательные ткани. Клетки специализированных растительных тканей (покровных, механических, проводящих) не способны к делению. Следовательно, в растении должны быть ткани, единственная функция которых заключается в новообразовании клеток. Только от них зависит возможность роста растения. Это образовательные ткани, или меристемы (от греч. meristos – делимый).
Образовательные ткани, или меристемы, состоят из мелких тонкостенных крупноядерных клеток, содержащих пропластиды, митохондрии и мелкие, практически неразличимые под световым микроскопом вакуоли. Меристемы обеспечивают рост растения и образование всех остальных типов тканей. Их клетки делятся путём митоза. После каждого деления одна из сестринских клеток сохраняет свойство материнской, а другая вскоре прекращает деление и приступает к начальным этапам дифференциации, в дальнейшем образуя клетки определённой ткани.
Образовательные ткани в теле растения располагаются в разных местах, в связи с чем их делят на несколько групп.
Верхушечные (апикальные ) меристемы. Располагаются на верхушках осевых органов – стебля и корня, обеспечивая рост этих органов в длину. По мере ветвления на каждом новом боковом побеге или корне образуются свои верхушечные меристемы.
Боковые (латеральные ) меристемы. Обеспечивают утолщение осевых органов. Это камбий, характерный для голосеменных и двудольных растений, и феллоген, образующий покровную ткань – пробку, или феллему.
Вставочные (интеркалярные ) меристемы. Расположены в нижней части междоузлия стебля злаков и у основания молодых листьев, обеспечивая рост этих органов. По мере окончания роста листа или стеблевого участка вставочная меристема превращается в постоянные ткани.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|