II. Изучение нового материала. I. Актуализация знаний

I. Актуализация знаний

ПЛАН УРОКА

Задачи.

Цель.

Урок

III. Закрепление материала

1. В чем заключается сущность митоза?

2. Какие клетки делятся митозом?

3. Чем характеризуются фазы митоза?

4. Начало какой фазы митоза можно непос­редственно наблюдать в микроскоп?

5. Чем определяется упорядоченное распре­деление хромосом в митозе между дочер­ними клетками?

6. Какие функции жизни обеспечивает деле­ние клеток?

7. Чем отличается амитоз от митоза?

Домашнее задание – параграф № 22

Тема: «Мейоз и его биологическое значение»

Изучить редукционный способ деления клетки – мейоз, а так же его биологическое значение.

Образовательные:

- обобщить и дополнить знания о разнообразии способов деления клеток;

- обеспечить учащихся глубокими и прочными знаниями о мейозе, как особом способе деления клетки в результате которого происходит уменьшение числа хромосом;

- показать изменения, произошедшие в процессе эволюции.

Развивающие:

- развить умения и навыки делать выводы с помощью логического мышления на основе сравнения мейоза с ранее изученными способами деления клетки;

- развивать способности к целостному интегративному мышлению на основе установления зависимости способа деления от функции клеток;

- развивать речь, мышление, восприятие увиденного, побуждая учащихся к творческой познавательной деятельности, путем постановки проблемного вопроса.

Воспитательные:

- воспитать культуру общения и умения работать в учебном коллективе;

- воспитать экологическую культуру восприятия природы в целом.

1. Что такое митоз, в чем заключается его биологическое значе­ние?

2. Из каких фаз состоит митоз, что происходит с хромосомами в каждой фазе?

3. В чем принципиальное различие между делением клеток прокариот и амитозом эукариот? Что общего между этими типами деления?

4. Какой биологический смысл заключает­ся в том, что амитоз характерен для клеток с ослабленной физиологической активнос­тью?

Мы говорили, что биологический смысл митоза состоит в строго одинаковом распределении между дочерними клетками материальных носителей наследственности — молекул ДНК, входящих в состав хромосом материнской клетки. Как известно при оплодотворении ядра родительских клеток (гамет) сливаются, что привело бы к увеличению вдвое количества ДНК и хромосом в зиготе и соответственно во всех клетках организма (2n – 4n – 8n и т.д.). как это объяснить, если учесть, что новый организм содержит такое же количество ДНК, как и материнский?

Так, при образовании половых клеток существует механизм уменьшения числа хромосом, который компенсирует удвоение их набора при оплодотворении - мейоз (от греч. meiosis — уменьшение) — это особый способ деления клеток, в результате кото­рого происходит редукция (умень­шение) числа хромосом вдвое и пе­реход клеток из диплоидного состо­яния 2п в гаплоидное п (рис. 3.4).

Путем мейоза образуются споры и половые клетки — гаметы. Из-за редукции хромосомного набора в каждую гаплоидную спору и га­мету попадает по одной хромосоме из каждой пары хромосом, имев­шихся в материнской клетке. В ходе последующего процесса опло­дотворения (слияния гамет) орга­низм нового поколения получит также диплоидный набор хромосом, т.е. сохранит присущий данному виду организмов кариотип. Важ­нейшее значение мейоза заключа­ется в обеспечении постоянства кариотипа в ряду поколений орга­низмов данного вида.

Мейоз включает два быстро сле­дующих одно за другим деления. Перед началом мейоза каждая хро­мосома реплицируется (удваивает­ся). В течение некоторого времени две ее образовавшиеся копии оста­ются связанными друг с другом центромерой. Следовательно, в каждом ядре, в котором начинает­ся мейоз, содержится эквивалент четырех наборов гомологичных хро­мосом 4с (с-сестринские хроматиды — по две в каждой гомологич­ной хромосоме). Поэтому, для того чтобы образовались ядра гамет, со­держащие одинарный (гаплоидный) набор хромосом, необходимы два ядерных деления. Эти деления так и называются: первое деление мейоза и второе деление мейоза. Вто­рое деление мейоза следует прак­тически сразу же за первым, и син­теза ДНК в промежутке между ними не происходит (т.е., по сути дела, между первым и вторым де­лением отсутствует интерфаза).

Первое мейотическое (редук­ционное) деление приводит к обра­зованию из клеток с диплоидным набором хромосом (2n) гаплоидных клеток (n). Оно начинается с про­фазы 1, в которой, как и в митозе, осуществляется упаковка наслед­ственного материала (спирализация хромосом). Одновременно происхо­дит сближение гомологичных (пар­ных) хромосом своими одинаковы­ми участками — конъюгация (в митозе не наблюдается). В резуль­тате конъюгации образуются хро­мосомные пары — биваленты. Каждая хромосома, вступая в мей­оз, как уже отмечалось, имеет уд­военное количество наследственно­го материала и состоит из двух хроматид, поэтому бивалент включает уже 4 хроматиды.

Когда хромосомы находятся в конъюгированном состоянии, про­должается их дальнейшая спирали­зация. При этом отдельные хроматиды гомологичных хромосом пере­плетаются между собой. В последу­ющем гомологичные хромосомы от­талкиваются и несколько отходят одна от другой. В результате этого в местах переплетения хроматид мо­жет происходить их разрыв, и, как следствие, в процессе воссоединения этих разрывов гомологичные хромосомы обмениваются соответствую­щими участками. В результате хромосома, перешедшая к данному организму от отца, включает учас­ток материнской хромосомы, и на­оборот. Перекрест гомологичных хромосом, сопровождающийся обме­ном соответствующими участками между их хроматидами, называет­ся кроссинговером. После кроссинговера расходятся уже измененные хромосомы, т.е. с другим сочетани­ем генов. Являясь процессом зако­номерным, кроссинговер приводит каждый раз к обмену разными по величине участками и обеспечивает эффективную рекомбинацию мате­риала хромосом в гаметах.

К концу профазы хромосомы в бивалентах, сильно спирализуясь, укорачиваются. Как и в митозе, в конце профазы I разрушается ядер­ная оболочка и начинает формиро­ваться веретено деления.

В метафазе I завершается фор­мирование веретена деления. Его нити прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в бивален­ты таким образом, что от каждой центромеры идет лишь одна нить к одному из полюсов клетки. В резуль­тате нити, связанные с центромера­ми гомологичных хромосом, уста­навливают биваленты в плоскости экватора веретена деления.

В анафазе I гомологичные хро­мосомы разделяются и расходятся к полюсам клетки. При этом к каж­дому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид.

В телофазе I у полюсов веретена деления собирается одиночный, гаплоидный, набор хромосом, в кото­ром каждый вид хромосом представ­лен уже не парой, а одной хромосомой, состоящей из двух хроматид. В короткой по продолжительности те­лофазе I восстанавливается ядерная оболочка, после чего материнская клетка делится на две дочерние.

Таким образом, образование би­валентов при конъюгации гомоло­гичных хромосом в профазе I мейоза создает условия для последующей редукции числа хромосом. Формирование гаплоидного набора в гаметах обеспечивается расхож­дением в анафазе I не хроматид, как в митозе, а гомологичных хромо­сом, которые ранее были объедине­ны в биваленты.

Второе мейотическое деление следует сразу за первым и сходно с обычным митозом (поэтому его ча­сто называют митозом мейоза), но в отличие от митоза клетки, всту­пающие в него, имеют гаплоидный набор хромосом.

Профаза II непродолжительная. В метафазе II снова образуется ве­ретено деления, хромосомы выстра­иваются в экваториальной плоско­сти и центромерами прикрепляются к микротрубочкам веретена деле­ния. В анафазе II осуществляется разделение их центромер, и каждая хроматида становится самостоятель­ной хромосомой. Отделившиеся друг от друга дочерние хромосомы рас­тягиваются микротрубочками вере­тена деления к полюсам. В телофазе II завершается расхождение сес­тринских хромосом к полюсам и наступает деление клеток: из двух гаплоидных клеток образуются че­тыре гаплоидные дочерние клетки. Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной клетки обра­зуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

Как уже говорилось редукционное деление является как бы регулятором, препятствую­щим непрерывному увеличению числа хромосом при слиянии гамет. Не будь такого механизма, при по­ловом размножении число хромо­сом удваивалось бы в каждом но­вом поколении. Иными словами, благодаря мейозу поддерживается определенное и постоянное число хромосом во всех поколениях каж­дого вида растений, животных, протистов и грибов.

Другое важное значение мейоза заключается в обеспечении чрезвы­чайного разнообразия генетическо­го состава гамет в результате как кроссинговера, так и различного сочетания отцовских и материнс­ких хромосом при их расхождении в анафазе I. Это обеспечивает появ­ление разнообразного и разнокаче­ственного потомства при половом размножении организмов.

ВЫВОД

В ходе мейоза происходит об­разование четырех клеток с уменьшенным вдвое по сравне­нию с материнской клеткой коли­чеством хромосом. Мейоз пред­ставляет собой два следующих друг за другом деления — редук­ционное и митоз мейоза, в каж­дом из которых выделяют четы­ре фазы. В первом делении часто происходит кроссинговер. С помо­щью мейоза образуются гаметы и споры.