Лекция №13

МЕЙОЗ

МИТОЗ

Тема: ДЕЛЕНИЕ ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК. КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК. МЕХАНИЗМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ГИБЕЛИ КЛЕТОК. МИТОЗ МЕЙОЗ

Лекция №12

Донецк

Часть

5.05050207, 5.03050901, 5.03050401, 5.03060101, 5.04010101)

Для студентов дневного отделения1 курса специальностей

ПО БИОЛОГИИ

ЛЕКЦИИ

ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИКУМ ЭКОНОМИКИ И ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

Мышечная чувствительность. Механорецепторы опорно-двигательного аппаратами или проприорецепторы реагируют на сигналы, связанные с изменением мышечного напряжения, растягивания мышц и сухожилий и давления на них. Проприорецепторы разделяются на проприорецепторы мышц (мышечные веретена) и проприорецепторы сухожилий и связок суставов (рецепторы Гольджи). Произвольная регуляция движений осуществляется благодаря участию спинного, продолговатого, среднего, промежуточного мозга и мозжечка, а также коры больших полушарий: зрительного, слухового, сенсомоторного анализатора и ассоциативных областей коры. От проприорецепции зависит ориентация движений, координация, положение тела в пространстве. Осязательное восприятие координируется с мышечным чувством, поэтому ошушая положение конечностей пальценв можно определить форму и размер предмета и отличить один предмет от другого.

Составитель - Бойкив Н. Ю., преподаватель Донецкого государственного техникума экономики и химических технологий, кандидат биологических наук

Рецензент – Дуленко Л. В., доцент Донецького национального университета экономики и торговли им. М. В. Туган – Барановского, кандидат химических наук

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии специальных химических дисциплін

Протокол № ______ от „____”________2010 г.

Председатель комиссии Шарахматова О. С.

Все клетки размножаются делением. Период существования клетки от начала одного деления до следующего или же от начала последнего деления клетки до ее гибели называют клеточным циклом. Он состоит из периода деления клетки и промежутка между двумя делениями – интерфазы. Продолжительность клеточного цикла у разных организмов неодинакова: у бактерий при оптимальных условиях она составляет всего 20-30 минут, у клеток эукариот – 10-80 часов и более (например, инфузория туфелька делится каждые 10-20 часов).

Интерфаза – период между двумя последовательными делениями клетки или от завершения последнего деления до ее гибели (например, клетки многоклеточных организмов, которые теряют способнотсь к делению).

В интерфазе клетка растет, в ней удваиваются молекулы ДНК, митохондрии, пластиды, синтезируются белки и другие органические соединения. В этот период активно запасается энергия, необходимая для последующего деления клетки.

Процессы синтеза интенсивнее всего происходят в определенный период интерфазы, называемый синтетическим. В это время удваиваются хроматиды. Промежуток времени между завершением предыдущего деления клетки и синтетическим периодом называется предсинтетическим, а между завершением синтетического периода и началом последующего – постсинтетическим.

Продолжительность интерфазы обычно составляет до 90% времени всего клеточного цикла. Стимулом для последующего деления клетки является достижение ей определенных размеров в интерфазе.

Основным способом деления эукариотических клеток является митоз. Процесс митоза сопровождается уплотнением хромосом и образованием особого аппарата, обеспечивающего равномерное распределение наследственного материала материнской клетки между двумя дочерними.

Митоз состоит из 4 последовательных фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

Профаза начинается с уплотнения хроматина. В следствие этого под световым микроскопом можно рассмотреть строение хромосом и посчитать их количество. При этом хроматиды укорачиваются и утолщаются, то есть спирализуются. Становится заметной и первичная перетяжка, где расположена центромера, к которой присоединяются нити веретена деления. Постепенно уменьшаются в размерах и исчезают ядрышки, ядерная оболочка распадается на фрагменты, хромосомы оказываются в цитоплазме.

В это время начинает формироваться веретено деления. Его нити прикрепятся к центромере и хромосомы начинают двигаться к центральной части клетки.

Во время следующей фазы – метафазы – завершается спирализация хромосом и формирование веретена деления. Хромосомы выстраиваются в одной плоскости в центральной части клетки. При этом их центромеры расположены на одинаковом расстоянии от полюсов клетки. В конце метафазы хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга.

Анафаза – самая короткая фаза митоза. В это время делятся центромеры и хроматиды расходятся к разным полюсам клетки. Каждая из хроматид отвечает половине профазной хромосомы, то есть они содержат идентичный наследственный материал.

Телофаза продолжается от момента прекращения движении хроматид до образования двух дочерних клеток. В начале телофазы хромосомы деспирализуются. Вокруг каждого из двух скоплений хроматид формируется ядерная оболочка, появляются ядрышки и ядра дочерних клеток приобретают вид интерфазных. В течение этой фазы постепенно исчезает веретено деления. В конце телофазы делится цитоплазма материнской клетки и образуются две дочерние.

Этот процесс отличается в клетках растений и животных. В цитоплазме растительных клеток между дочерними ядрами формируются клеточные стенки. В клетках животных плазматическая мембрана впячивается внутрь цитоплазмы, образуя перетяжку, которая делит клетку пополам.

Значение митоза состоит в том, что он обеспечивает точную передачу наследственной информации в течение ряда последовательных клеточных циклов. Каждая из дочерних клеток получает по одной хроматиде от каждой хромосомы. Благодаря этому сохраняется и постоянное количество хромосом во всех дочерних клетках. То есть процесс митоза обеспечивает стабильность кариотипа организмов определенного вида.

Процесс оплодотворения сопровождается слиянием ядер мужской и женской половых клеток. При этом хромосомный набор оплодотворенной яйцеклетки удваивается. Таким образом, можно допустить, что количество хромосом в организме, которому присуще половое размножение, с каждым поколением должно удваиваться. Но в природе этого не наблюдается: у каждого вида хромосомный набор постоянный. Это свидетельствует о том, что существует особый механизм, который обеспечивает уменьшение хромосомного набора половых клеток в два раза сравнительно с неполовым. Этот механизм получил название редукционное деление, или мейоз.

Мейоз – особый способ деления эукариотических клеток, вследствие которого хромосомный набор уменьшается в два раза. Во время мейоза происходит два последовательных деления, интерфаза между которыми укорочена, а у клеток растений она совсем отсутствует. Каждое из этих делений, как и митоз, имеет четыре последовательных фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Во время профазы первого мейотического деления (профаза І) хромосомы начинают уплотняться и приобретают вид палочкообразных структур. Потом гомологичные хромосомы сближаются и конъюгируют. Конъюгация (от лат. conjugatio — соединение) — это процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом. В это время создается впечатление, что в ядре находится не диплоидный, а гаплоидный набор хромосом. Но на самом деле каждая его составная часть – это пара соединенных между собой гомологичных хромосом.

Во время конъюгации может происходить и кроссинговер, когда гомологичные хромосомы обмениваются определенными участками. Кроссинговер (другое название в биологии перекрёст) — явление обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации при мейозе. В результате кроссинговера образуются новые комбинации наследственного материала, ведь разные гомологичные хромосомы могут отличаться по набору наследственной информации. Таким образом, кроссинговер является одним из источников наследственной изменчивости.

Через определенное время гомологичные хромосомы начинают отходить друг от друга. При этом становится заметным, что каждая из них состоит из двух хроматид. Так образуются комплексы из 4 хроматид. Одновременно происходит укорачивание и уплотнение хромосом. В конце профазы I гомологичные хромосомы расходятся, исчезают ядрышки, разрушается ядерная оболочка и начинает формироваться веретено деления.

В метафазе первого деления мейоза (метафаза I) нитиверетена деленияприсоединяются к центромере гомологичных хромосом, центромеры которых расположены друг напротив друга, а не в одну линию, как во время митоза.

В анафазе первого мейотического деления (анафаза I) гомологичные хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки (при этом каждая из них состоит из двух хроматид). В конце анафазы I у каждого из полюсов клетки оказывается половинный набор хромосом. Расхождение отдельных гомологичных хромосом является случайным событием, то есть неизвестно, какая из них к какому из полюсов клетки отойдет. Это также является одним из источников наследственной изменчивости.

В телофазе первого деления мейоза (телофаза I) в дочерних клетках формируется ядерная оболочка. В клетках животных и некоторых растений хромосомы деспирализуются и делится цитоплазма материнской клетки. В клетках многих растений цитоплазма может и не делиться. Итак, вследствие первого мейотического деления образуются клетки или только ядра с половинчатым по сравнению с материнским набором хромосом. Интерфаза между первым и вторым мейотическими делениями укорочена: молекулы ДНК в этот период не удваиваются, поэтому клетки почти сразу переходят ко второму делению.

Во время профазы второго мейотического деления (профаза ІІ) хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, уплотняются, исчезают ядрышки, разрушается ядерная оболочка, хромосомы начинают передвигаться к центральной части клетки, опять формируется веретено деления.

В метафазе второго деления мейоза (метафаза II) завершается уплотнение хромосом и формирование веретена деления. Как и во время митотического деления, центромеры хромосом расположены в одной плоскости в центральной части клетки и к ним прикрепляются нити веретена деления.

В анафазе второго мейотического деления (анафаза II) делятся центромерыихроматиды каждой из хромосомрасходятся к разным полюсам клетки.

Во время телофазы второго деления мейоза (телофаза II) хромосомы вновь деспирализуются, исчезает веретено деления, формируются ядрышки и ядерная оболочка. Завершается телофаза II делением цитоплазмы. В результате второго мейтического деления количество хромосом остается таким же, как и после первого, только количество хроматид каждой из хромосом уменьшается вдвое.

Итак, после двух последовательных мейотических делений диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидные дочерние. При этом дочерние клетки могут отличаться по набору наследственной информации.

Значение мейоза состоит в том, что он представляет собой совершенный механизм, обеспечивающий устойчивость кариотипа видов, размножающихся половым путем. Благодаря двум мейотическим делениям половые клетки имеют половинчатый по сравнению с неполовыми набор хромосом. А набор хромосом. Характерный для организмов определенного вида, восстанавливается во время оплодотворения.

Мейоз также обеспечивает и наследственную изменчивость организмов. Во-первых, в профазе I гомологичные хромосомы обмениваются участками. Во-вторых, в анафазе I гомологичные хромосомы, которые могут содержать разный набор наследственной информации, оказываются в разных дочерних клетках. Поэтому клетки, образовавшиеся в следствие мейоза, могут иметь отличный от материнского набор наследственной информации.

Мейоз может происходить на разных стадиях жизненного цикла организмов, размножающихся половым путем. Например, некоторые одноклеточные организмы в течение всей жизни могут иметь гаплоидный набор хромосом. Диплоидна у них только зигота, а первым ее делением является мейоз.

У многоклеточных животных, голосеменных и покрытосеменных растений, наоборот, большая часть жизненного цикла представлена диплоидными клетками, гаплоидны только половые клетки. У этих организмов мейоз предшествует образованию половых клеток.

У высших споровых растений мейоз происходит во время образования спор, из которых развивается поколение, размножающееся половым путем. Поэтому это поколение, в отличие от поколения, размножающегося неполовым путем, гаплоидное.