Биология_с_основами_экологии. Уч. пос. Верхошенцева, 2013

6 Организменный уровень организации живого

6.1 Митотический цикл клетки. Мейоз

Основные вопросы темы

1 Жизненный и митотический циклы клетки. Биологическое значение митоза.

2 Периоды интерфазы. Процессы происходящие в клетках в эти периоды.

3Митоз и амитоз. Фазы митоза и цитокинез.

4Мейоз. Биологическое значение мейоза.

5Какие два процесса мейоза обеспечивают разнообразие признаков в потомстве?

6Отличие митоза от мейоза.

7Чем амитоз отличается от митоза?

8Что такое апоптоз?

Клеточный цикл. Процесс деления и интерфаза (промежуток между делениями) тесно взаимосвязаны, их совокупность составляет клеточный цикл. Его продолжительность в клетках растений и животных составляет в среднем 10—20 часов.

После разделения клетки на две дочерних в каждой из них начинается первый, самый продолжительный (от 10 часов до нескольких суток), период клеточного цикла — пресинтетический (G1). Клетка готовится к удвоению хромосом и растет: синтезируются белки, РНК, увеличивается количество рибосом и митохондрий, поверхность ЭПС. В течение следующих 6—10

часов синтетического периода (S) происходит синтез ДНК (репликация).

71

Третий постсинтетический период (G2) занимает 3—6 часов, клетка готовится к делению: синтезируются белки микротрубочек, запасаются вещества. В интерфазе, состоящей из периодов G1, S, G2, происходят все основные процессы обмена веществ. Четвертый, последний период клеточного цикла, митоз, длится в среднем от 1 до 3 часов в зависимости от внешних условий (освещения, температуры и пр.).

Деление клеток происходит в два этапа. Сначала разделяются хромосомы, а затем происходит цитокинез — разделение цитоплазмы [4, 6].

Митоз. Основной способ деления эукариотических клеток называют

митозом (<греч. mitos нить). Различают четыре фазы митоза: профаза,

метафаза, анафаза и телофаза.

У одноклеточных организмов митоз служит механизмом бесполого размножения.

Амитоз (<греч. а отриц. частица) — прямое деление интерфазного ядра перетяжкой без спирализации хромосом и образования веретена деления.

Дочерние клетки обладают случайными частями генетического материала и уже не могут вступить в митотический цикл. Амитоз встречается в отмирающих клетках кожного эпителия, в клетках зародышевых оболочек млекопитающих (подлежащих разрушению).

Апоптоз. Некоторые высокоспециализированные клетки (нейроны,

часть лейкоцитов) у взрослых организмов никогда не делятся. Их клеточный цикл заканчивается апоптозом (<греч. apo от + ptosis падение) —

запрограммированной гибелью. В аппарате Гольджи и лизосомах этих клеток активируются ферменты, разрушающие (лизирующие) основные компоненты цитоплазмы и ядра, далее клетка распадается на мембранные пузырьки,

которые поглощаются клетками-фагоцитами, перерабатывающими посторонние компоненты.

Мейоз (<греч. meiosis уменьшение) — способ деления половых клеток,

приводящий к уменьшению (редукции) в них числа хромосом вдвое. Мейоз

72

включает два последовательных деления: первое деление мейоза и второе,

сходное с митотическим. Оба деления подобно митозу проходят четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед первым делением (еще в S-период), как и перед митозом, происходит репликация ДНК с удвоением числа хромосом (2n2C→4n4C). Каждая хромосома вступает в процесс деления удвоенной, она состоит из двух хроматид, удерживаемых вместе центромерой [4, 5, 6].

Практическая часть

Лабораторное занятие

Работа 1 Кариокинез в клетках корешка лука

На микропрепарате клеток корешка лука при малом увеличении микроскопа найти в поле зрения хорошо видимые клетки. Этот участок изучить при большом увеличении. Найти в клетках стадию интерфазы и различные фазы митотического деления. Нарисовать клетки с разными фазами. Зарисовать клетки на различных стадиях митоза и в интерфазе. На рисунках должны быть обозначены: интерфаза (ядро, цитоплазма, хроматин),

профаза (хромосомы), метафаза (материнская звезда или метафазная пластинка), анафаза (две дочерние звезды), телофаза (ядра дочерних клеток),

цитокинез.

Рисунок 26 – Кариокинез в меристематических клетках корешка лука

73

Самостоятельная работа

Задание 1

Зарисуйте рисунок 27 и обозначьте все стадии митоза и интерфазу [6].

Рисунок 27 – Митотический цикл клетки

Задание 2

Заполните таблицу 5.

Таблица 5 – Митотический цикл и митоз [4]

Задание 3

Зарисуйте схему строения хромосомы и сделайте соответствующие обозначения (рисунок 28).

А – строение хромосомы: 1 – центромера; 2 – плечи хромосомы; 3 –

молекулы ДНК; 4 – сестринские хроматиды; Б – виды хромосом: 1 –

равноплечная; 2 – разноплечная; 3 – одноплечная.

Рисунок 28 – Строение хромосомы

Задание 4

Зарисуйте сравнительную схему митоза и мейоза (на примере одной пары гомологичных хромосом) и дайте их сравнительную характеристику

(рисунок 29) [4] .

75

Рисунок 29 – Сравнительная схема митоза и мейоза (на примере одной пары гомологичных хромосом)

Задание 4

Письменно ответьте на следующие вопросы:

1 Почему половые клетки содержат гаплоидный набор?

2 Сколько клеток образуется в результате митоза и с каким набором хромосом?

76

3 Для каких клеток характерен мейоз?

4Опишите основные фазы мейоза.

5В чем отличие метафаз митоза и мейоза?

6Сколько клеток образуется в результате мейоза и с каким набором хромосом?

7Что такое коньюгация хромосом и каково ее значение?

8Биологическое значение митоза и мейоза в природе.

6.2Размножение организмов. Строение половых клеток.

Гаметогенез

Основные вопросы темы

1Виды размножения, их особенности и биологическое значение.

2Основные способы бесполого размножения.

3Отличие половое размножения от бесполого.

4Биологическое значение полового процесса.

5Что такое гаметогенез? Какие периоды выделяются в ходе этого процесса?

6Особенности овогенеза по сравнению со сперматогенезом.

7Особенности строения женской половой клетки.

8Особенности строения мужской половой клетки.

9Виды оплодотворения. Биологическое значение оплодотворения.

Размножение — это свойство организмов производить потомство или способность организмов к самовоспроизведению.

Различают два основных способа размножения — бесполое и половое Бесполое размножение, или апомиксис (от греч. аро — без, mixis —

смешение), представляет собой процесс, в котором участвует лишь один родитель (клетка или многоклеточный организм). Напротив, в половом

77

размножении участвует два родителя, каждый из которых имеет собственную репродуктивную систему и продуцирует половые клетки

(гаметы), которые после слияния образуют зиготу (оплодотворенное яйцо),

дифференцирующуюся затем в эмбрион. Следовательно, при половом размножении имеет место смешение наследственных факторов, т. е. процесс,

называемый амфимиксисом (от греч. amphi — с обеих сторон, mixis —

смешение) (рисунок 34).

Бесполое размножение осуществляется при участии лишь одной родительской особи и происходит без образования гамет. Дочернее поколение у одних видов возникает из одной или группы клеток материнского организма, у других видов — в специализированных органах.

Различают следующие способы бесполого размножения: деление,

почкование, фрагментация, полиэмбриония, спорообразование, вегетативное размножение.

Половое размножение в отличие от бесполого всегда происходит путем слияния двух половых клеток – яйцеклеток и сперматозоидов, образующихся в половых железах, в результате слияния которых образуется – зигота

дающая начало дочернему организму.

При образовании зиготы происходит комбинирование наследственной информации. Следовательно, развивающийся из зиготы дочерний организм обладает новым сочетанием признаков. Таким образом, половое размножение обеспечивает разнообразие особей данного вида.

Формирование половых клеток (гаметогенез) происходит в половых железах. Развитие женских гамет (яйцеклеток) происходит в яичниках и носит название овогенеза (<лат. ovum яйцо + genesis происхождение).

Мужские гаметы (сперматозоиды) формируются в семенниках в процессе сперматогенеза (<греч. spermatos семя). Гаметогенез происходит последовательно в трех зонах: размножения, роста и созревания.

Соответственно выделяют и три периода развития гамет [5, 6, 10].

78

Практическая часть

Лабораторное занятие

Работа 1 Строение яичника кошки и развитие женских половых клеток

На микропрепарате «Яичник кошки» изучите строение женской половой железы – яичника. Яичник состоит из соединительнотканной основы. В корковом, расположенном ближе к поверхности, веществе яичника рассмотрите женские половые клетки разной степени зрелости. Вместе с окружающими их фолликулярными клетками они образуют фолликулы,

изменяющие свое строение по мере созревания яйцеклетки. Рассмотрите строение яичника, периоды овогенеза, соотнесите их со стадиями созревания фолликулов в яичнике кошки и зарисуйте все в тетрадь [9] .

Работа 2 Строение сперматозоида морской свинки

На микропрепарате «Сперматозоиды морской свинки» найдите наиболее светлый участок. Найдите и зарисуйте одиночный сперматозоид с одним хвостом (в отличие от групп склеившихся сперматозоидов с несколькими хвостами). Обозначьте головку, акросому, промежуточную часть, хвост (рисунок 30) .

Рисунок 30 – Сперматозоиды морской свинки

79

Самостоятельная работа

Задание 1

Рассмотрите схему строения сперматозоида и зарисуйте ее (рисунок

31).

Рисунок 31 - Схема строения сперматозоида

Задание 2

Используя рисунок 32, рассмотрите и зарисуйте строение яйцеклетки млекопитающего [10, 11] .

80