Укоопспілка

Коледж економіки і права

Вінницького кооперативного інституту

Комбіноване заняття №

з дисципліни " Біологія"

групи 1 курсу

Викладач Пукас М.М.

Тема: Поділ клітин.

Мета: сформувати уявлення про поділ клітин,як неодмінний процес розмноження всього живого,вивчити фази мітозу і мейозу,пояснити їх біологічне значення.

Розвивати вміння порівнювати, робити висновки.

Виховувати свідоме ставлення до навчання, до власного здоров'я,

екологічне виховання студентів.

Тип заняття: комбіноване заняття

Кваліфікаційні вимоги

Студенти повинні знати: що таке поділ клітин,мітоз,мейоз,профаза,про метафаза,метафаза,анафаза,телофаза,цитокінез.

Студенти повинні вміти: аналізувати і порівнювати мітоз і мейоз.

Міждисциплінарні зв'язки: екологія.

Методичне забезпечення:

-підручник Кучеренко М.Є., Вервес Ю.Г., Балан П.Г„ та ін. «Загальна біологія: Підручник для 10 кл. загальноосвіт. Навч. Закладів. - К.: Генеза, 2005.-16ОС.

-роздатковий матеріал.

Зміст заняття

1 .Організаційна частина заняття

Перевірка присутніх і санітарного стану аудиторії.

Перевірка готовності студентів до заняття.

Перевірка домашнього завдання(опитування)

Що являють собою хромосоми?

Які рівні організації хромосом вам відомі?

В чому суть нуклеосомного рівня організації?Нуклеомерного?Хромомерного?Хромосомного?

Яка будова хромосом?

Які види хромосом вам відомі?

Як класифікують хромосоми?

Чи однакова кількість хромосом у всіх видів живих організмів?Як ви гадаєте,чому?

Що таке хромосомні набори?

Що таке каріотип? Каріотипування?

Як функціонують хромосоми?

2.Актуалізація опорних знань студентів

Як ви вважаєте які функції у клітині виконує цитоскелет?

Чи могла б клітина обійтися без цитоскелета?

Де в клітині можуть розташовуватись рибосоми?

Що таке клітинний центр,яка його будова?

Як пов’язані між собою структура та функції цитоскелета?

3.Мотивація навчальної діяльності

Одне з положень клітинної теорії стверджує,що нові клітини походять тільки з попередніх. Цей процес і називають поділом клітин або клітинним циклом. Клітинний цикл-це період життя клітини від її появи до закінчення поділу або загибелі. Він характеризується великою різноманітністю процесів-ростом,розвитком,диференціацією,функціонуванням.

Повідомлення теми, плану, мети заняття Повідомлення значення теми для фахової підготовки.

4.Сприйняття та усвідомлення нового матеріалу

1.Клітинний цикл.

2.Мітоз.

3.Мейоз.

5.Узагальнення та систематизація матеріалу (опитування)

Що передує поділу клітини?

Коли утворюється і коли зникає веретено поділу?

Коли розчиняється і коли зявляється оболонка ядра при поділі клітини?

Для чого необхідна центромера?

Які фази мітозу вам відомі?

Що таке мейоз,чим він відрізняється від мітозу?

Яке біологічне значення мітозу і мейозу?

6.Підсумкова частина заняття

Обгрунтування та виставлення оцінок, висновки заняття.

7.Повідомлення домашнього завдання

Вивчити конспект, параграф підручника Кучеренко М.Є." Загальна біологія 10-11 кл"

Література:

1.Данилова О.В. та ін. Загальна біологія, X.: Торсінг, 2001.

2.Полянський Ю.І. Загальна біологія 10-11 класи. К.: Осв'гга, 1988.

Дербеньова АГ, Шаламов Р.В., Загальна біологія, 10-11 класи. X.: Свгт дитинства, 1998.

Біологія. Великий довідник для школярів та абітурієнтів. Тернопіль, Навчальна книга-Богдан, 2001.

5.Біологія. Тестові завдання. К.: Генеза, 1999.

Клітинний цикл.

Всі еукаріотичні клітини утворюються внаслідок подвоєння, а потім поділу гетичного матеріалу ядра (мітоз, мейоз) та поділу тіла клітини (цитокінез), за винятком тих клітин, які утворюються за рахунок злиття. Клітини, які один раз сформувались, живуть і функціонують до тих пір, доки не поділяться знову або загинуть. Деякі клітини, наприклад, еритроцити, нейрони та м'язові клітини серця, - не здатні до поділу. У значної більшості клітин існує певний життєвий цикл, - клітинний цикл — це період життя клітини від її появи до закінчення поділу або загибелі. Він характеризується великою кількістю процесів,які відбуваються в клітині:ріст,розвиток,диференціювання,функціонування. В зв’язку з тим,що тривалість життя кожної клітини обмежена,багатоклітинний організм,щоб існувати довго,має утворювати нові клітини з тією самою швидкістю,з якою гинуть старі.

Поділ клітин — найважливіше явище в житті всіх організмів.

Одне з положень клітинної теорії стверджує, що нові клітини походять тільки з попередніх. Цей процес і називається поділом клітин. У одноклітинних організмів поділ веде до збільшення кількості особин. У багатоклітинних організмів життя починається з утворення зиготи внаслідок злиття гамет. Під час інтенсивного поділу зиготи утворюються мільярди клітин, які диференціюються, ростуть і формують тканини та органи. З розмноженням клітин (проліферацією) пов'язані ріст і оновлення багатьох структур у багатоклітинному організмі. Після повного формування організму клітини втрачають здатність до інтенсивного розмноження, хоч час від часу діляться для заміщення клітин, що загинули, та підтримання цілісності тканин, органів і всього організму. В основі поділу клітин лежить молекулярно-генетичний механізм — реплікація молекул ДНК.

Клітинний цикл складається з тривалого періоду інтерфази, а також коротких періодів мітозу та цитокінезу. Наприклад, у лейкоцитів мітоз і цитокінез тривають 10 хв, а стадія інтерфази - понад 24 год.

Інтерфаза - це період життя клітин, упродовж якого не відбувається їх поділу. В цьому періоді життєвого циклу клітини підтримують свій гомеостаз і виконують певні функції. Дослідження різноманітних груп клітин окремого організму свідчать, що більшість з них знаходяться в інтерфазі. Тільки невелика частина клітин - близько 1 % - може бути залученою на цей момент до мітозу. Клітинний цикл, який закінчується поділом, властивий для більшості різновидів клітин багатоклітинного організму та для всіх одноклітинних .Усі різновиди клітин мають різну тривалість як усього циклу, так і окремих його періодів, навіть у різних тканинах одного й того самого організму. Наприклад, у людини тривалість клітинного циклу для клітин епітелію шкіри становить 10—21 діб, для лейкоцитів — 4—5 діб, для клітин кісткового мозку — 8-12 год. Тривалість життя клітин запрограмована генетично та успадковується. На певному етапі життєдіяльності в клітинах утворюються спеціальні білкові молекули, певна концентрація яких сигналізує про необхідність поділу або загибель.

Інтерфаза — це період життєвого циклу клітини, під час якого вона живе, функціонує та готується до поділу. Початком інтерфази та всього клітинного циклу можна вважати момент закінчення попереднього цитокінезу.

Перший період інтерфази - предсинтетичний, або G₁ .Протягом цього періоду генетична інформацію закодована в ДНК, знаходиться в стані максимального функціонування — ДНК керує синтезом РНК і білків. У цей період, який є найтривалішим, клітини ростуть , диференціюються та виконують свої функції. В ядрах таких клітин міститься диплоїдний набір хромосом, кожна з яких складається з однієї молекули ДНК. Генетична формула клітини в цей період - 2п2с, де п - гаплоїдний набір хромосом , с — кількість копій ДНК.

Під час наступного, синтетичного, періоду (S) синтезується і подвоюється ДНК. наслідок цього кожна хромосома вже складається з двох хроматид, з двох дочірніх мекул ДНК, з'єднаних між собою в ділянці центромери. Кількість генів збільшуєть­ся удвічі. Подвоюється й кількість білків хроматину. Генетична формула в цей :період — 2п4с. Реплікація ДНК є дуже важливим моментом під час підготовки клітини до поділу. Тільки реплікація лежить в основі як нестатевого, так і статевого розмноження, а отже, й неперервності життя. Початок синтезу ДНК є початком S періоду. Після початку подвоєння ДНК клітина вже не може повернутись до С₁ періоду і обов'язково має поділитися. Момент початку фази S називається точкою рестрикції. Синтез ДНК запускається з появою спеціальних сигнальних молекул білків-активаторів S-фази. В кінці S-фази, після повної реплікації ДНК, білок-активатор руйнується, і клітина може переходити до наступного періоду. Клітини, які не мають «дозволу» на поділ, нездатні пройти точку рестрикції. Такі клітини на : певний період часу зупиняються в стані «спокою» — в С-фазі, підтримуючи метаболізм і виконуючи свої функції. Це, наприклад, нейрони або м'язові клітини, які можуть функціонувати протягом усього життя організму.

У постсинтетичному періоді С₂ клітина «готується» до мітозу. Відбувається поступове руйнування цитоскелста, починається конденсація та спіралізація хроматину У- Посилюється синтез АТФ, білків, РНК, ліпідів і вуглеводів. Формуються нові органели клітини. Розміри клітини значно збільшуються. Синтезуються спеціальні білки-регулятори, які сприяють переходу клітини із фази С₂ до поділу. Період С₂ пе реходить у профазу мітозу. Це той момент клітинного циклу, коли вперше у світловий мікроскоп можна побачити хромосоми, які сформувалися з хроматину.

Життєвий цикл клітин багатоклітинного організму контролюється оточуючими клітинами та гуморальними факторами організму. Суттєву роль в регуляції відігра­ють також спеціальні білки, які утворюються клітиною під впливом власної гене­тичної програми.

Мітоз

Мітоз — це поділ ядра, внаслідок якого утворюється два дочірні ядра, в кожному з яких є той самий набір хромосом, що й у материнському ядрі.

Процес мітозу є частиною життєвого циклу клітини і умовно поділяється на п'ять послідовних фаз: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу та телофазу (див. форзац). Тривалість кожної фази мітозу може бути різною — від декількох хвилин до сотень годин. Це залежить від типу клітин, тканин, активності органів, фізіоло­гічного стану організму, а також від чинників зовнішнього середовища (темпера­тури, вологості, світла, хімічних речовин тощо) і внутрішніх факторів (гормонів і нейромедіаторів).

Профаза. Коли клітина входить у стадію профази, вміст ядра суттєво зміню­ється. Довгі волокна хроматину скручуються, ущільнюються, утворюють петлі та спіралі. Вони добре помітні у світловому мікроскопі як окремі хромосоми. На цій стадії кожна хромосома складається з двох хроматид, які знаходяться одна біля одної по всій довжині. Пари центріолей віддаляються одна від одної в напрямку до протилежних кінців клітини, утворюючи два полюси поділу. Ці структури будуть залучені в організацію мікротрубочок веретена поділу.

Прометафаза. Початок прометафази відзначається раптовою (20—30 с) дезін­теграцією ядерної оболонки на дрібні везикули, які подібні до везикул ЕПС. Тепер мікротрубочка веретена поділу може потрапити в ядро. Каріоплазма і цитоплазма змішуються. Хромосоми ще більше ущільнюються, потім па центромерах хромосом утворюються кінетохори — спеціальні білки, від яких відходять мікротрубочки. Групи мікротрубочок веретена поділу взаємодіють з кінетохорними мікротрубочками, що й забезпечує рух хромосом. Кінетохорні мікротрубочки спрямовані в різні боки від двох сестринських хроматид і можуть тягнути їх в різні боки, що веде до спрямованого руху хромосом.

Метафаза. Розташування хромосом в екваторіальній площині означає, що клітина знаходиться в стадії метафази. Згруповані таким чином хромосоми мають назву метафазна пластинка. В такому вигляді вони утримуються за рахунок натягу мікротрубочок. У подальшому мікротрубочки, приєднані до кінетохорів, починають розтягати хромосому в різні боки таким чином, що дочірні хроматиди відділяються одна від одної. Під час метафази хромосоми знаходяться в упорядкованому стані, мають чітку будову і добре помітні в світловому мікроскопі. Тому дослідження ка­ріотипів проводять саме в цій фазі. В кінці фази завершується реплікація центромерної ділянки ДНК, а хроматиди повністю роз'єднуються.

Анафаза. Під час анафази хроматиди кожної хромосоми розтягуються мікротрубочками веретена поділу одна від одної і переміщуються до протилежних частин клітини. Всі хроматиди рухаються з однаковою швидкістю. Дочірні анафазні хромо­соми (раніше були хроматидами метафазної хромосоми) містять по одній молекулі ДНК. Вони паличкоподібної форми, але мають згин біля центромери. їх розхо­дження відбувається одночасно і швидко. Коли анафаза завершується, в різних частинах клітини, що ділиться, збираються два повні рівноцінні набори хромосом, генетична формула цих наборів – 2n2с.

Телофаза. Два ідентичні набори хромосом знаходяться на протилежних кінцях веретена, яке починає розпадатися. Навколо кожної з груп хромосом везикули зливаються і утворюються нові ядерні оболонки. Спадковий матеріал хромосом починає розкручуватися (деспіралізуватися) до стану хроматину, який характерний ля інтерфази. Знову з'являються ядерця. Коли ці зміни завершуються, мітоз добігає кінця, і кожне з утворених ядер знову входить у початок наступного циклу.

Біологічний сенс мітозу — точний і рівномірний розподіл генетичного спадкового матеріалу між дочірніми клітинами.

Цитокінез — це поділ цитоплазми, наступний етап клітинного циклу. По екватору материнської клітини тваринних організмів утворюється перетяжка. Ця структура виникає ще в кінці телофази. Перетяжка поділу формується з мікро­елементів цитоскелета, які утворюють скоротливе кільце. Воно поступово зменшується, і перетяжка все більше заглиблюється по всьому периметру. Через деякий час материнська клітина ділиться на дві дочірні .В утворенні перетяжки та її за­глибленні, а також у повному поділі дочірніх клітин активну участь бере цитоске-лет. Після цитокінезу обидві дочірні клітини містять всі компоненти материнської клітини.

Якщо після мітозу не відбувається цитокінезу, то утворюються багатоядерні клітини.

Мейоз. Це форма ядерного поділу, яка супроводжується зменшенням числа хромосом з диплоїдного (2п) до гаплоїдного (п). При цьому в батьківській клітині відбувається однократне подвоєння хромосом (реплікація ДНК, як під час мітозу), після якого йдуть два цикли клітинних і ядерних поділів (перший та другий поділи мейозу). Другий поділ мейозу відбувається практично відразу за першим і ДНК в інтервалі між ними не синтезується (по суті між першим і другим поділами немає інтерфази).

Мейоз відбувається при утворенні сперміїв і яйцеклітин (гаметогенез) у тварин (див. форзац) і спор — у більшості рослин. Внаслідок редукції хромосомного набору в кожну гаплоїдну спору або гамету потрапляє по одній хромосомі з кожної пари, які є в даній клітині. Під час подальшого процесу запліднення (злиття гамет) організм нового покоління знову одержує диплоїдний набір хромосом, тобто каріотип організмів даного виду в ряді поколінь залишається сталим.

Найважливіше значення мейозу — забезпечення сталості каріотипу в ряді поколінь організмів даного виду та забезпечення надзвичайної різноманітності генетичного складу гамет і спор.

У процесі мейозу швидко один за одним відбуваються два поділи. Перед почат­ком мейозу кожна хромосома реплікується (подвоюється). Протягом деякого часу .Дві її копії, що утворилися, залишаються з'єднаними одна з одною центромерою. Отже, в кожному ядрі, з якого починається мейоз, міститься еквівалент чотирьох наборів гомологічних хромосом (4с) і для того, щоб утворились ядра гамет з одинарним (гаплоїдним) набором хромосом, мають відбутися два ядерні поділи.

У результаті першого мейотичного (редукційного) поділу з диплоїдних клітин (2п) утворюються гаплоїдні (n).

Він починається з профази І, в якій, так само як у мітозі, відбувається упаковка спадкового матеріалу (спіралізація хромосом). Одно­часно гомологічні (парні

хромосоми зближуються однаковими ділянками — від­бувається кон'югація. В результаті кон'югації утворюються хромосомні пари — біваленти. Кожна хромосома, яка увійшла в мейоз, має подвоєний вміст спадкового матеріалу і складається з двох хроматид, тому бівалент складається з 4 ниток. Коли хромосоми знаходяться в кон'югованому стані, продовжується їх подальша спіра­лізація. При цьому окремі хроматиди гомологічних хромосом переплітаються та пе­рехрещуються. В подальшому гомологічні хромосоми відштовхуються і дещо відхо­дять одна від одної. Через це в місцях переплетення хроматид може статися їх розрив. Як наслідок у процесі відновлення розривів хроматиди гомологічні хромо­соми обмінюються відповідними ділянками. В результаті хромосома, що перейшла до даного організму від батька, містить ділянку материнської хромосоми, і навпаки. Перехрест гомологічних хромосом, який супроводжується обміном відповідними ділянками між їх хроматидами, називається кросинговером. Після кросинговеру вже змінені хромосоми, тобто з іншим поєднанням генів, розходяться. Будучи процесом закономірним, кросинговер кожного разу приводить до обміну різними за величи­ною ділянками і таким чином забезпечує ефективну рекомбінацію матеріалу хромосом у гаметах.

У метафазі 1 завершується формування веретена поділу. Його нитки прикріп­люються до центромер хромосом, які з'єднані в біваленти таким чином, що від кож­ної центромери відходить лише одна нитка до одного з полюсів клітини. В резуль­таті нитки, які зв'язані з центромерами гомологічних хромосом, розташовують біваленти в площині екватора веретена поділу.

В анафазі І гомологічні хромосоми розділяються і розходяться до полюсів кліти­ни.

При анафазі до кожного полюса підходить гаплоїдний набір хромосом, що складається з двох хроматид.

В телофазі І біля полюсів веретена збирається одинарний (гаплоїдний) набір хромосом, в якому кожний їх вид представлений вже не парою, а однією хромосо мою, що складається з двох хроматид. У короткій за тривалістю телофазі віднов люється ядерна оболонка, після чого материнська клітина ділиться на дві дочірні Таким чином, утворення бівалентів при кон'югації гомологічних хромосом в про фазі І мейозу створює умови для подальшої редукції числа хромосом. Формуванні гаплоїдного набору в гаметах забезпечується разходженням в анафазі І не хроматину як у мітозі, а гомологічних хромосом, які раніше були з'єднані в біваленти.

Другий мейотичний поділ відбувається одразу після першого і подібний до зви чайного мітозу (тому його часто називають мітозом мейозу), але клітини, які ді ляться, мають гаплоїдний набір хромосом. Профаза II нетривала. В метафазі II знову утворюється веретено поділу, хромосоми розташовуються в екваторіальній площині а центромери прикріплюються до мікротрубочок веретена поділу. В анафазі центромери розділяються і кожна хроматида стає самостійною хромосомою, дочірні хромосоми, які відділились одна від одної, спрямовуються до полюсів клітини

В телофазі II завершується розходження хромосом і відбувається поділ клітин' з двох гаплоїдних клітин утворюються чотири гаплоїдні дочірні клітини.

У результаті мейозу з однієї диплоідної клітини утворюється чотири клітини з га плоїдним набором хромосом. _ \

Редукційний поділ є регулятором, який перешкоджає безперервному збільшенню числа хромосом при злитті гамет. Якби не було цього механізму, то під час ста-тевого розмноження число хромосом подвоювалось би з покоління в покоління, іншими словами, завдяки мейозу підтримується певне постійне число хромосом у поколіннях кожного виду рослин, тварин, протистів і грибів. Інше важливе значення мейозу полягає в забезпеченні надзвичайної різноманітності генетичного скл аду гамет як унаслідок кросинговеру, так і в результаті різного поєднання батьківських і материнських хромосом при їх розходженні в анафазі І мейозу. Це забезпечує появу різноманітного та різноякісного потомства під час статевого розмноження організмів.

Тестове завдання

1.Мембранну будову мають клітинні структури:

а) рибосоми; б) ендоплазматична сітка;

в) комплекс Гольджі; г) мітохондрії;

д) центріолі; е) лізосоми;є) пластиди; ж) вакуолі;

з) хромосоми; и) центромери.

2.Прокаріоти можуть мати:

а) плазматичну мембрану, клітинну стінку, деякі види — слизову капсулу;

б) цитоплазму; в) ядерну мембрану; г) ядро, хромосоми; д) кільцеву ДНК; е) органели руху; є) лізосоми, пластиди;

ж) компартменти (функціональні ділянки); з) рибосоми, хроматофори;

и) мітохондрії, ендоплазматичну сітку, комплекс Гольджі.

3.Плазмалема — це:

а) цитоплазма клітин; б) клітина без клітинної мембрани;

в) ядро і цитоплазма клітин; г) цитоплазматична мембрана; д) мембрана, що відмежовує вакуолю від цитоплазми.

4.Зовнішня клітинна мембрана виконує функції:

а) бар'єрну; б) захисну; в) синтезує вітаміни;

г) Ділить клітину на функціональні ділянки (компартменти); д) регулює надходження речовин і води в клітину і з неї;

е)містить рецептори, органели;

є) сприймає подразнення навколишнього середовища, передає їх у клітину;

ж)забезпечує контакт між клітинами в багатоклітинних організмів.

Перебіг у клітині одночасно великої кількості несумісних біохімічних реакцій можливий завдяки наявності:

а) цитоскелета; б) мікрониток (мікрофіламентів); в) лізосом; г) глікокалікса;

д) поділу клітини на функціональні ділянки (компартменти).

Гіалоплазма — це:

а) матрикс цитоплазми; б) зовнішній шар цитоплазми;

в) матрикс ядра; г) внутрішній шар цитоплазми;

д) основна плазма, що складається з органічних і неорганічних речовин, має колоїдну структуру.

У порожнинах і мембранах комплексу Гольджі відбуваються процеси

а) синтез білків; б) формуються лізосоми; в) формуються рибосоми;

г) синтез АТФ; д) синтез деяких полісахаридів;

е) накопичуються, сортуються за хімічним складом і призначенням речовини клітини.

У формуванні лізосом беруть участь:

а) глікокалікс; б) мітохондрії; в) клітинний центр;

г) мембрана клітини; д) комплекс Голджі; е) лізосоми.

У матриксі мітохондрій розташовані: а) лізосоми; б) рибосоми; в) тилакоїди;

г) кільцева молекула ДНК; д) ІРНК, тРНК; е) грани.

До надмембранних структур клітини належать:

а) мікронитки (мікрофіламенти);

б) пелікула; в) глікокалікс тваринних клітин;

г) мікротрубочки; д) клітинна стінка рослин і грибів; е) слизова капсула бактерій.

До підмембранних структур належать:

а) мікронитки (мікрофіламенти); б) пелікула;

в) глікокалікс; г) мікротрубочки; д) клітинна стінка; е) слизова капсула бактерій.

Жири у клітині синтезуються в:

а) мітохондріях; б) лізосомах; в) ядрі;

г) рибосомах; д) клітинному центрі;

е) незернистій (гладенькій) ендоплазматичній сітці.