30 Митотический цикл. Основные события периодов интерфазы. Содержание и значение фаз митоза. Биологическое значение митоза.
Митотический цикл- совокупность процессов, в результате которых из одной клетки образуются две новые. М. ц. охватывает период Митоза и часть интерфазы— периода между делениями, когда происходит подготовка к следующему митозу. М. ц. — часть жизненного цикла клетки; в быстро делящихся клеточных популяциях М. ц. почти совпадает с жизненным циклом клетки.
Интерфазой называют промежуток между двумя клеточными делениями. Продолжительность интерфазы, как правило, составляет до 90% всего клеточного цикла. Интерфаза состоит из 3 периодов: пресинтетический, или G1; синтетический, или S; постсинтетический, или G2. Начальный отрезок интерфазы:
Пресинтетический период G1 (2n2с, где n – количество хромосом, с – количество ДНК), период роста, начинающийся непосредственно после митоза.
Синтетический период S по продолжительности очень различен: от нескольких минут у бактерий до 6–12 ч в клетках млекопитающих. Во время синтетического периода происходит самое главное событие интерфазы – удвоение молекул ДНК. Идёт репликация ДНК клеточного ядра оно заключается в расхождении биспирали ДНК на две цепи с последующим синтезом возле каждой из них комплементарной цепочки. Каждая хромосома становится двухроматидной, а число хромосом не изменяется (2n4с).
Постсинтетический период G2. Обеспечивает подготовку клетки к делению и также характеризуется интенсивными процессами синтеза белков, входящих в состав хромосом; синтезируются ферменты и энергетические вещества, необходимые для обеспечения процесса деления клетки.
31 Эндомитоз, полиплоидия и политения. Амитоз. Примеры и значение.
Эндомито́з (от лат. эндо... и митоз) — процесс удвоения числа хромосом в ядрах клеток многих живых организмов за которым не следует деления ядра и самой клетки. В процессе эндомитоза (в отличие от многих форм митоза) не происходит разрушения ядерной оболочки и ядрышка, не происходит образование веретена деления и не реорганизуется цитоплазма, но при этом (как и при митозе) хромосомы проходят циклы спирализации и деспирализации. Повторные эндомитозы приводят к возникновению полиплоидных ядер, отчего в клетке увеличивается содержание ДНК. Также эндомитозом называют многократное удвоение молекул ДНК в хромосомах без увеличения числа самих хромосом; как результат образуются политенные хромосомы. При этом происходит значительное увеличение количества ДНК в ядрах.
Пример: У винограда эндомитоз был обнаружен в кончиках молодых корней сорта «Фоль бланш». По своему происхождению, большинство известных полиплоидных сортов винограда возникло на основе соматических мутаций в результате спонтанного образования полиплоидных клеток путем эндомитоза. При определённых благоприятных условиях эти клетки занимают апикальное положение и, делясь в дальнейшем путём митоза, дают начало полиплоидным побегам на диплоидных кустах. От таких побегов возникли, например, тетраплоидные клоны:
• «Шабаш крупноягодный»,
• «Рислинг крупноягодный»
Значение: Генетическое и функциональное значение эндомитоза заключается в увеличении копийности (т.е. числа копий) генов. За счет этого клетка может получить больше продуктов этих генов (белков) и + увеличивается генетическая стабильность, т.к. при мутации одного гена остается еще масса неповрежденных копий этого гена. Это тупиковый путь регуляции экспрессии генов, поэтому он довольно редко встречается в природе.
Полиплоидия - (от греч. polyploos - многократный и eidos - вид) -наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа набора хромосом в клетках организма. Широко распространена у растений(большинство культурных растений - полиплоиды), среди раздельнополыхживотных встречается редко. Полиплоидия можетбыть вызвана искусственно(напр., алкалоидом колхицином). У многих полиплоидных форм растений болеекрупные размеры, повышенное содержание ряда веществ, отличные от исходныхформ сроки цветения и плодоношения. На основе полиплоидии созданывысокоурожайные сорта сельскохозяйственных растений (напр., сахарнойсвеклы).
Значение: Многие культурные растения полиплоидны, т. е. содержат более двух гаплоидных наборов хромосом. Среди полиплоидов оказываются многие основные продовольственные культуры; пшеница, картофель, онес. Поскольку некоторые полиплоиды обладают большой устойчивостью к действию неблагоприятных факторов и хорошей урожайностью, их использование и селекции оправдано.
Политения (от греч. poly — много и лат. taenia — повязка, лента) — образование в ядре соматических клеток многонитчатых (политенных) хромосом, превышающих по размерам обычные хромосомы в сотни раз. Размер политенных хромосом обусловлен многократной репликацией без последующего расхождения сестринских хроматид, число которых может превышать 1000.
Амито́з, или прямо́е деле́ние кле́тки — деление клеток простым разделением ядра надвое.
При амитозе морфологически сохраняется интерфазное состояние ядра, хорошо видны ядрышко и ядерная оболочка. Репликация ДНК отсутствует. Спирализация хроматина не происходит, хромосомы не выявляются. Клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность, которая почти полностью исчезает при митозе. При амитозе делится только ядро, причем без образования веретена деления, поэтому наследственный материал распределяется случайным образом. Отсутствие цитокинеза приводит к образованию двуядерных клеток, которые в дальнейшем не способны вступать в нормальный митотический цикл. При повторных амитозах могут образовываться многоядерные клетки.
32 Размножение. Способы и биологическая роль размножения. Основа классификации способов размножения – тип деления клеток.
Размножение — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.
Биологическая роль размножения: обеспечивает смену поколений; с его помощью сохраняется во времени биологические виды и жизнь как таковая; поддерживается внутривидовая изменчивость; решаются задачи увеличения числа особей.
Существуют два основных способа размножения — бесполое и половое.
Бесполое размножение 1-осуществляется без образования гамет 2- при участии лишь одной родительской особи или его частью, 3- клеточная основа- митоз.
4- из одной клетки образуется эндеитичное потомство- клон. 5- источник изменчивости- случайная мутация. 6- быстрое увеличение числа потомства. 7- способность сохранять уже имеющиеся признаки. 8- частое смена поколения.
Одноклеточные:
Бинарное Деление — способ бесполого размножения, характерный для одноклеточных организмов, при котором материнская особь делится на две или большее количество дочерних клеток. Простейшие.
Множественное деление (шизогония): Одна распадается на много.споровики
Почкование — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются в виде выростов на теле родительской особи. Дочерние особи могут отделяться от материнской и переходить к самостоятельному образу жизни (гидра, дрожжи), могут остаться прикрепленными к ней, образуя в этом случае колонии (коралловые полипы).
Многоклеточные:
Фрагментация — способ бесполого размножения, при котором новые особи образуются из фрагментов (частей), на которые распадается материнская особь (кольчатые черви, морские звезды, спирогира, элодея). В основе фрагментации лежит способность организмов к регенерации.
Спорообразование — размножение посредством спор. Споры — специализированные клетки, у большинства видов образуются в особых органах — спорангиях.
Вегетативное- корневище, луковицы.
Полиэмбриология- деление зародыша на ранних стадиях. Близнецы.
Половое размножение- биологический процесс РАЗМНОЖЕНИЯ, заключающийся в соединении генетического материала двух родителей. Половое размножение встречается в различных формах как у растений, так и у животных. Этот процесс вызывает изменения ГЕНОТИПА и ФЕНОТИПА внутри вида. ГАМЕТЫ, гаплоидные половые клетки, создаваемые путем МЕЙОЗА, содержат только половину числа ХРОМОСОМ родительских клеток (диплоидных клеток). При ОПЛОДОТВОРЕНИИ гаметы, обычно по одной от каждого родителя, сливаются для создания зиготы с диплоидным числом хромосом. Зигота многократно делится, а получаемые клетки видоизменяются и дают начало зародышу, и в конечном счете полностью сформировавшемуся организму.
1-в основе лежит половой процесс 2-клеточная основа мейоз и оплодотворение. 3- происходит с участием гаплоидных гамет. 4- встреча двух противоположенных особей. 5- расширяет приспособление организма. 6- новые комбинации признаков.
Одноклеточные-
Конъюгация-неполный половой процесс, при котором происходит обмен половыми ядрами, но при этом кол-во особей не меняется но качественно различимы. Бактерии , инфузории.
Копуляция- соединение двух особей при половом акте; в более узком смысле - слияние двух половых клеток (гамет) у низших организмов (простейших, водорослей, грибов)
Многоклеточные:
Конъюгация (спирагира, водоросли)
Гаметическая копуляция-с оплодотворением. Растения и животные.
Развитие без оплодотворения- Партеногенез. (муравьи и тля) АНДРОГЕНЕЗ и ГИНОГЕНЕЗ.
35 Мейоз. Фазы мейоза, их характеристика и значение. Рекомбинация наследственного материала, ее медицинское и эволюционное значение.
Мейоз- редукционное деление, способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза и одна диплоидная клетка (содержащая два набора хромосом) после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4 гаплоидным (содержащим по одному набору хромосом). Восстановление диплоидного числа хромосом происходит в результате оплодотворения. М. — обязательное звено полового процесса и условие формирования половых клеток (гамет).
В отличие от широко распространенного митоза, сохраняющего в клетках постоянное диплоидное число хромосом, мейоз приводит к образованию из диплоидных клеток гаплоидных гамет. При последующем оплодотворении гаметы формируют организм нового поколения с диплоидным кариотипом (пс + пс == 2n2c). В этом заключается важнейшее биологическое значение мейоза, который возник и закрепился в процессе эволюции у всех видов, размножающихся половьм путем.
Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим делений, происходящих в периоде созревания.
Профаза I — профаза первого деления очень сложная и состоит из стадий:
Конденсация упаковка хромосом ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей (хромосомы укорачиваются).
Конъюгация — соединение гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами и их дальнейшая компактизация.
Кроссинговер (перекрест), обмен участками между гомологичными хромосомами; гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой.
Происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. У некоторых животных в ооцитах хромосомы на этой стадии профазы мейоза приобретают характерную форму хромосом типа ламповых щёток.
/\ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой.
К концу Профазы I центриоли мигрируют к полюсам клетки, формируются нити веретена деления, разрушаются ядерная мембрана и ядрышки.
Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки.
Анафаза I- гомологичные хромосомы с помощью нитей веретена расходятся к полюсам; при этом каждая хромосома пары может отойти к любому из двух полюсов, независимо от расхождения хромосом др. пар. Поэтому число возможных сочетаний при расхождении хромосом равно 2n, где n — число пар хромосом.
Телофаза I- у каждого полюса начинается деспирализация хромосом и формирование дочерних ядер и клеток.
Далее следует короткая интерфаза без редупликации ДНК — интеркинез, и начинается второе деление М.
Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления.
Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.
Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам.
Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.
В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки.
Мейоз создает возможность для возникновения новых комбинаций генов (комбинативная изменчивость), так как происходит образование генетически различных гамет.
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
36 Мейоз, цитологическая и цитогенетическая характеристика. Биологическое значение мейоза.
Период созревания, или мейоз – сущность мейоза состоит в том, что каждая половая клетка получает одинарный — гаплоидный набор хромосом. Вместе с тем, мейоз — это стадия, во время которой создаются новые комбинации генов путем сочетания разных материнских и отцовских хромосом. Перекомбинирование наследственных задатков возникает, кроме того, и в результате обмена участками между гомологичными хромосомами, происходящего в мейозе. Мейоз включает два последовательных, следующих друг за другом практически без перерыва, деления. Как и при митозе, в каждом мейотическом делении выделяют четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Второе мейотическое деление – сущность периода созревания состоит в том, что в половых клетках путем двукратного мейотиче-ского деления количество хромосом уменьшается вдвое, а количество ДНК — вчетверо. Биологический смысл второго мейотического деления заключается в том, что количество ДНК приводится в соответствие хромосомному набору. У особей мужского пола все четыре гаплоидные клетки, образовавшиеся в результате мейоза, в дальнейшем преобразуются в гаметы — сперматозоиды. У особей женского пола вследствие неравномерного мейоза лишь из одной клетки получается жизнеспособное яйцо. Три другие дочерние клетки гораздо мельче, они превращаются в так называемые направительные, или редукционные, тельца, вскоре погибающие. Биологический смысл образования только одной яйцеклетки и гибели трех полноценных (с генетической точки зрения) направительных телец обусловлен необходимостью сохранения в одной клетке всех запасных питательных веществ, для развития, будущего зародыша.