Занятие 5
Тема:Клеточный цикл. Хромосомы. Митоз.
Цель:Иметь представление о жизненном цикле, хромосомах и кариотипе, изучить митотический цикл диплоидных клеток, его периоды и фазы.
Задание на самоподготовку Геном, ген, генетический код. Компактизация ДНК. Строение и морфологические типы хромосом. Кариотип и построение идиограмм. Жизненный и митотический циклы клетки. Биологическое значение. Периоды интерфазы. Какие процессы происходят в клетках в эти периоды? Митоз и амитоз. Фазы митоза и цитокинез. Особенности цитокинеза в животных и растительных клетках. Заполнить таблицы 12, 13 (см. Приложение 2).
Ген – минимальный отрезок ДНК, который определяет (детерминирует) один признак (функцию) и который кодирует одну полипептидную цепь (один белок). Геном – совокупность генов организма. Генетический код – система последовательного расположения и сочетания нуклеотидов в ДНК, определяющая последовательность аминокислот в белке. Хроматин – особое состояние хромосом (комплекс ДНК с белками), это деспирализованые и гидратированые хромосомы. Хроматин интерфазных ядер представляет собой хромосомы, которые находятся в состоянии деконденсации, и теряют в это время свою компактную форму. Степень такого разрыхления может быть различной. Зоны полной деконденсации, содержащие активные гены, называются эухроматиновыми. При неполном же разрыхлении хромосом в интерфазном ядре видны участки конденсированного хроматина, называемого гетерохроматином. Во время деления клетки хроматин конденсируется, образуя хромосомы. Выделяют несколько уровней упаковки ДНК: нуклеосомный, нуклеомерный, хромомерный, хромонемный, хроматидный. В хромосомах различают первичную перетяжку (центромеру), делящую ее на два плеча. На ней располагается кинетохор, к которому при делении клетки прикрепляются нити веретена деления. В зависимости от места первичной перетяжки различают метацентрические, субметацентрические, акроцентрические, спутниковые и телоцентрические хромосомы. Концевые участки хромосом называются теломерами и имеют специфический набор нуклеотидов, препятствующий склеиванию хромосом между собой. Количество хромосом в клетках постоянно, причем в ядрах соматических клеток они находятся в парах. Диплоидный набор хромосом, характеризующийся числом, величиной и формой, называют кариотипом. Все хромосомы делятся на 2 группы: аутосомы (одинаковые хромосомы у мужчин и у женщин) и гетерохромосомы или половые хромосомы. Половые хромосомы (Х и У) негомологичны друг другу. При исследовании хромосом после окрашивания их располагают попарно в порядке убывания величины в виде идиограммы.
В результате процессов обмена веществ и энергии клетка все время изменяется, происходит ее онтогенез, т.е. жизненный цикл клетки. Жизненный цикл клетки – совокупность процессов, протекающих в клетке от момента ее появления до гибели или деления на две дочерние, включая само деление. Совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего, включая само деление, и заканчивающихся образованием двух новых клеток, называется митотическим циклом. Митоз или кариокинез – одна из форм размножения клеток путем деления. В результате митоза из одной материнской клетки образуются две дочерние клетки. При этом происходит передача информации по наследству от материнской клетки к дочерним. Наследственный материал (ДНК) неизменно и в таком же количестве, в каком он был представлен в материнской клетке, распределяется во время митоза между дочерними клетками. В этом заключается биологический смысл митоза. Для осуществления митоза необходимо, чтобы в материнской клетке перед ее делением произошло удвоение наследственного материала. Только в этом случае дочерние клетки смогут получить его в равном с материнской клеткой количестве. Удвоение количества ДНК происходит во время интерфазы – периода жизни клетки между двумя делениями. В интерфазе выделяют три периода: пресинтетический (постмитотический), синтетический и постсинтетический (премитотический). Пресинтетический период является начальным периодом интерфазы. В этот период ДНК еще не синтезируется, но накапливается РНК и белок, необходимые для образования клеточных структур. Это наиболее длительный период, продолжающийся от нескольких часов до нескольких суток. Синтетический период характеризуется синтезом ДНК и редупликацией хромосомных структур. Продолжается синтез РНК и белков. Постсинтетический период отличается накоплением в клетке энергетического резерва и продолжается синтез РНК и белка. Вслед за интерфазой наступает митоз. Митоз – непрямое деление клетки, которому предшествует удвоение хромосом. Амитоз – прямое деление клетки путем образования перетяжки ядра: ядерный материал делится произвольно и неравномерно. Амитоз характерен для прокариот. Митоз подразделяется на четыре основные фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Профаза происходит реорганизация ядра: хромосомы спирализуются, состоят из двух хроматид, соединенных в области центромеры; ядрышки и ядерная оболочка растворяются; центриоли расходятся к полюсам, образуя нити веретена деления. Метафаза образуется метафазная пластинка: двухроматидные хромосомы выстраиваются на экваторе клетки; нити веретена деления прикрепляются к кинетохору на центромере; удваивается центромерный участок хромосом. Анафаза хроматиды растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки (нити веретена деления разбираются у центриолей – происходит разрушение веретена деления). Хроматиды становятся однонитчатыми хромосомами. Телофаза восстановление ядра: хромосомы деспирализуются; формируются ядрышки и ядерные оболочки. Далее происходит разделение цитоплазмы, т.е. цитокинез. В растительных и животных клетках он проходит по-разному: в животных клетках образуется борозда деления от периферии клетки к центру до полного смыкания цитоплазматической мембраны, в растительных клетках из элементов аппарата Гольджи и эндоплазматической сети на экваторе клетки образуется клеточная перегородка от центра клетки к периферии.
РАБОТА 1 Митотический цикл клетки
По таблице изучить митотический цикл клетки. Зарисовать в тетрадь схему, отметить периоды и фазы. Записать процессы, которые происходят в клетках в пресинтетический, синтетический и постсинтетический периоды и фазы митоза.
РАБОТА 2 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.
|
