Строение хромосом

Цель: изучить строение метафазных хромосом; научиться классифицировать хромосомы по форме и идентифицировать гомологичные хромосомы человека.

Оборудование: ножницы, клей.

Прочитайте текст

Хромосомы разных пар называются негомологичными. Исключение составляют лишь половые хромосомы, которые отличаются по строению у разных полов (рис. VII). Такие хромосомы называются гетерохромосомами, а неполовые хромосомы – аутосомами. Хромосомный набор ядра может быть гаплоидным, диплоидным и полиплоидным. В гаплоидном наборе все хромосомы отличаются между собой. Такой набор характерен для половых клеток. В диплоидном наборе каждая хромосома имеет свою пару (соматические клетки).

Ход работы

1. Используя приложение (рисунок с изображением хромосомного набора человека), отделите ножницами хромосомы друг от друга. Используя рис. VII в качестве образца, найдите гомологичные хромосомы среди вырезанных и наклейте их, как показано на рис. VII. Пронумеруйте гомологичные пары.

2. Определите, какому полу принадлежит наклеенный вами хромосомный набор человека.

3. В качестве вывода ответьте на вопросы: 1) что представляют собой хромосомы? 2) Где они располагаются? 3) Каково строение хромосомы? 4) Какие хромосомы называются гомологичными и негомологичными? 5) Каково значение хромосом в жизнедеятельности клетки?

Жизненный цикл клетки. Характеристика ин­терфазы. Деление соматических клеток путем митоза

Все новые клетки возникают в результате деления уже существующих клеток. Если путем деления клетки пополам размножается одноклеточный организм, то в конечном итоге из одного старого организма образуется два новых. Многоклеточные организмы начинают свое развитие тоже с одной клетки; все их многочисленные клетки образуются затем путем многократ­ных клеточных делений. Эти деления продолжаются в течение всей жизни многоклеточных организмов, по мере их развития и роста. Они связаны с процессами регенерации или замещения отслуживших клеток новыми. Так, клетки верхнего слоя кожи отмирают и слущиваются, а на смену им приходят другие, новые клетки, которые образовались путем деления клеток, лежащих в более глубоких слоях эпителия кожи. Вновь образовавшиеся клетки (если они не отмирают в конце своего существования) обычно ста­новятся способными к делению лишь после периода их роста и развития. Активное функционирование клетки между двумя ее делениями называет­ся интерфазой. Продолжительность интерфазы клеток у разных организ­мов бывает различной. В клетках растений и животных, например, она в среднем продолжается 10—20 часов, затем наступает вновь процесс деле­ния клеток. Таким образом, жизненный цикл клетки состоит из ее деле­ния и интерфазы.

В интерфазе клетка как бы готовится к очередному своему делению. Во-первых, в клетке увеличивается число ее органелл; в противном случае в дочерние клетки попадало бы все меньшее и меньшее их количество. Некоторые органеллы, например, хлоропласты и митохондрии сами воспро­изводятся путем деления. Клетке достаточно иметь хотя бы одну такую органеллу, чтобы затем образовать их столько, сколько ей требуется. Каж­дой клетке необходимо также иметь вначале какое-то количество рибосом, чтобы использовать их для синтеза белков, из которых затем можно пост­роить новые рибосомы, эндоплазматический ретикулум и многие другие органеллы. В период интерфазы клетка интенсивно накапливает энергию, созидая молекулы АТФ. Перед началом деления клетка удваивает число своих хромосом с тем, чтобы после деления дочерние клетки получили наследственную информацию, идентичную той, которой обладала материн­ская клетка. В противном случае, дочерние клетки оказались бы не в состо­янии синтезировать все те белки, которые им необходимы для сохранения своей видовой принадлежности. В животных клетках в период интерфазы происходит еще и удвоение центриоли клеточного центра, который за счет этого восстанавливает свое строение, для того чтобы быть готовым к уча­стию в очередном делении клетки.

Итак, в интерфазе клетка растет и развивается, при этом в ней происхо­дят следующие процессы:

- репликация ДНК;

- активный синтез белков;

- увеличение количества некоторых органелл;

- накопление энергии в виде АТФ;

- удвоение клеточного центра (в животных клетках).

После интерфазы наступает второй этап жизненного цикла клетки, кото­рый называется делением. Сигналом к началу деления для клетки являет­ся нарушение в процессе ее роста ядерно-плазматического соотношения, когда объем цитоплазмы увеличивается, а объем ядра остается прежним.

Процесс деления соматических клеток, в результате которого до­черние клетки полностью сохраняют наследственную информацию материнских клеток, называется митозом. Таин­ственный танец, исполняемый хромосомами при их разделении во время митоза на два идентичных набора, впервые наблюдался исследователями более ста лет назад, однако и до сих пор многое в этой фантастически точ­ной хореографии хромосомных движений еще остается неясным. Митоз представляет собой непрерывную цепь событий, но для того чтобы удоб­нее было в них разобраться, биологи условно разделили этот процесс на четыре стадии в зависимости от того, как выглядят в это время хромосо­мы в световом микроскопе. Первая фаза митоза — профаза. Это самая продолжительная стадия митоза. Она характеризуется тем, что в ней:

- происходит суперспирализация ДНК, вследствие чего хроматиды укорачиваются и утолщаются, хромосомы становятся видимыми под мик­роскопом;

- ядрышки исчезают, так как прекращается синтез р-РНК;

- ядерная оболочка распадается на фрагменты, и хромосомы оказы­ваются в цитоплазме;

- начинает формироваться веретено деления: в животных клетках центриоли, которые были расположены в области клеточного центра, направля­ются к противоположным полюсам клетки, между ними начинают появляться нити веретена деления. В клетках высших растений веретено деления форми­руется без участия центриолей. Нити веретена присоединяются к центроме­рам хромосом, которые начинают двигаться к центральной части клетки.

Следующая фаза митоза — метафаза. В ней:

—заканчивает формироваться веретено деления (совокупность микро­трубочек, состоящих из белка турбулина);

—хромосомы выстраиваются в центральной части клетки в одной плос­кости таким образом, что их центромеры располагаются на равных рассто­яниях от полюсов клетки;

—в конце метафазы хроматиды отделяются одна от другой.

Анафаза — самая короткая фаза митоза. Она характеризуется тем, что:

—нити веретена деления укорачиваются и растягивают отделившиеся друг от друга в конце метафазы хроматиды к противоположным полюсам клетки, в силу чего они становятся хромосомами;

—к концу анафазы у каждого полюса клетки оказывается диплоидный набор хромосом.

Телофаза — последняя фаза митоза. В ней происходят следующие процессы:

—деспирализация молекул ДНК, вследствие чего хромосомы превра­щаются в хроматин;

—вокруг скоплений хроматина, образовавшихся у противоположных полюсов клетки, образуются ядерные оболочки;

- в образовавшихся таким образом дочерних ядрах формируются ядрышки;

- на протяжении телофазы, начиная от полюсов клетки и до ее экватора, постепенно разрушается веретено деления;

- в конце телофазы делится цитоплазма материнской клетки, что приводит к образованию двух дочерних клеток.

Биологическое значение митоза заключается в точной передачи наследственной информации от материнской клетки дочерним.

Лабораторная работа № 6