Тема_04._Деление_клетки__гаметогенез.pdf

Transcript

1. ТЕМА 4. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ КЛЕТКА – ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОГО. ХРОМОСОМЫ, ИХ СТРОЕНИЕ (ФОРМА И РАЗМЕРЫ) И ФУНКЦИИ. ЧИСЛО ХРОМОСОМ И ИХ ВИДОВОЕ ПОСТОЯНСТВО. СОМАТИЧЕСКИЕ И ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ: ИНТЕРФАЗА И МИТОЗ. МИТОЗ – ДЕЛЕНИЕ СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК. МЕЙОЗ. ФАЗЫ МИТОЗА И МЕЙОЗА. РАЗВИТИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК У РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ – ОСНОВА РОСТА, РАЗВИТИЯ И РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ. РОЛЬ МЕЙОЗА И МИТОЗА. 1
2. ДНК В ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКЕ НАХОДИТСЯ В ХРОМОСОМАХ – ЛИНЕЙНЫХ МОЛЕКУЛАХ ДНК • ДНК имеет множество уровней компактизации (длина ДНК единственной клетки человека – 2 метра, а размер ядра – 110 мкм3); • Нуклеосомный (10 нм) - гистоны • нуклеомерный (30 нм) - объединение 8-10 гистонов в глобулу • Хромомерный – петли из нуклеомерных фибрилл • хромонемный (100-300 нм) – сближение фибрилл, образование нити • хроматидный/хромосомный (700 нм) – спирализация хромонемной нити • В митотической клетке хромосомы видно под световым микроскопом, во всё остальное время хромосомы декомпактизованы, и присутствуют в клетке в виде хроматина 2
3. ХРОМАТИН • Хроматин – это нуклеопротеид, составляющий основу хромосом. Состоит из ДНК, РНК и белков (главным образом гистонов). • Эу- и гетерохроматин • Компактизация (спирализация) – это переход хроматина от состояния интерфазного ядра к компактным хромосомам, находящимся в состоянии максимальной конденсации и готовым к делению клетки. 3
5. КАРИОТИП - ЭТО • Совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип) • Кариотип видоспецифичен • Кариотип человека – 46 хромосом, или 23 пары. Из низ 22 пары – аутосомы, и одна пара половых хромосом (Х и У) – гетерохромосом • Особенностями кариотипа профессионально занимаются цитогенетики – цитогенетический метод. 5 Хромосомы сортируются 1) по размеру, 2) по расположению первичной перетяжки – центромеры (метацентрики, субметацентрики, акроцентрики, телоцентрики)
6. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ - ОСНОВА РАЗМНОЖЕНИЯ И ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМОВ • Здесь – самое время вспомнить его -------------------------------→ • Ведь именно он сказал, что новые клетки образуются только из клеток 6
7. РАЗМНОЖЕНИЕ • Одно из основных свойств живого, способность живых организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивая непрерывность и преемственность жизни в ряду поколений. • Существование целостного организма поддерживается делением составляющих его дискретных единиц – клеток • Подразделяется на половое, бесполое и вегетативное 7
8. ВИДЫ (СПОСОБЫ) РАЗМНОЖЕНИЯ • Вегетативное размножение – образование новой особи из части тела родительской особи, только у многоклеточных организмов (особенно характерно для растений). Новая особь идентична родительской (клон). • Бесполое размножение – появление нового поколения из соматических клеток, без участия специализированных репродуктивных клеток – гамет. В размножении участвует только один организм. Может происходить в специализированных органах. • Половое размножение – процесс появления новых особей за счёт слияния сециализированных половых клеток (гамет), n->2n с образованием зиготы. (в случае одноклеточных эукариот – с участием половых ядер). 8
9. СОМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ • Соматические клетки – это все клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет. • В соматических клетках животных каждая хромосома имеет гомологичную пару. Такой набор хромосом называется диплоидным, и обозначается 2n 9
10. ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ (ГАМЕТЫ) • Это клетки, участвующие в половом размножении, формирующие зиготу путём слияния в половом процессе • В половых клетках животных хромосомы не имеют гомологичных пар. Такой набор хромосом называется гаплоидным, и обозначается n • В процессе эволюции реализуется тенденция к переходу от изогамии (одинаковых гамет) к анизогамии (гетерогамии и оогамии). При этому мужские гаметы всегда меньше женских, называются они, соответственно, микро-и макрогаметами 10
11. КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ • Это период существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или гибели. 11
12. МИТОЗ. ФАЗЫ МИТОЗА, ПОВЕДЕНИЕ ХРОМОСОМ В МИТОЗЕ • Митоз - непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ воспроизведения эукариотических клеток. • Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений • 2n4c->2n2c • Профаза 2n4c->Метафаза 2n4c->Анафаза 4n4c- >Телофаза 2n2c 12
13. МЕЙОЗ. ПОВЕДЕНИЕ ХРОМОСОМ В МЕЙОЗЕ • Мейоз - редукционное деление, клетки — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. • Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз происходит в половых клетках и связан с образованием гамет. • 1) 2n4c->1n2c; 2) 1n2c->1n1c 13
14. КОНЪЮГАЦИЯ, КРОССИНГОВЕР И РЕКОМБИНАЦИЯ • Конъюгация – процесс слияния гомологичных хромосом в профазе-I мейоза • Кроссинговер - взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом в профазе-I мейоза • Рекомбинация - перераспределение генетического материала (ДНК или РНК) путём разрыва и соединения разных молекул, приводящее к появлению новых комбинаций генов или других нуклеотидных последовательностей. 14 Бивале́нт — в генетике пара гомологичных хромосом, связывающихся друг с другом во время мейоза посредством специального комплекса после удвоения хромосом. В ходе мейоза (профаза первого деления) происходит синапсис — процесс формирования бивалентов.
15. АМИТОЗ • Это прямое деление ядра, без спирализации хромосом, без веретена деления. В результате амитоза наследственная информация распределяется неравномерно. • Характерен для стареющих или патологически измененных клеток, часто - обреченных на гибель (клетки зародышевых оболочек млекопитающих, опухолевые клетки) 15
16. РАЗМНОЖЕНИЕ ПРОКАРИОТ • Бактерии размножаются бинарным делением. При этом дочерние клетки идентичны материнской – это клоны • Но бактерии умеют обмениваться генетической информацией. Для этого существует конъюгация – половой процесс. • Также помогают трансформация и трансдукция. • Трансформация - процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды • Трансдукция – перенос ДНК, опосредованный вирусом (бактериофагом)
17. А ЧТО У ПРОКАРИОТ? 17 • Кольцевидная молекула ДНК прокариот называется нуклеоидом • Линейные молекулы ДНК эукариот называются хромосомами • НЕТ ни митоза, ни мейоза! Есть бинарное деление
18. ГАМЕТОГЕНЕЗ У ЧЕЛОВЕКА • Гаметогенез – процесс образования и созревания половых клеток (гамет). У высших организмов (животных, растений) происходит в специализированных органах. 18
19. СПЕРМАТОГЕНЕЗ (У ЧЕЛОВЕКА) 19 У человека и высших животных протекает в несколько этапов: • Период размножения • Период роста • Период созревания • Период формирования
20. СПЕРМАТОГЕНЕЗ (У ЧЕЛОВЕКА) 20
21. ООГЕНЕЗ (У ЧЕЛОВЕКА) 21
22. ООГЕНЕЗ • 1) Стадия размножения – митоз первичных клеток с образованием оогониев 2n2c • 2) Стадия роста – ооциты первого порядка 2n4c, между 3 и 8 месяцами эмбрионального развития • 3) Стадия созревания – только после половой зрелости. Завершается первое деление мейоза с образованием ооцитов второго порядка n2c. Именно в этом состоянии они выходят из яичников в момент овуляции. Завершение второго деления мейоза с образованием яйцеклетки nc происходит только после оплодотворения 22
23. СПЕРМАТОГЕНЕЗ И ООГЕНЕЗ 23
24. СРАВНЕНИЕ СПЕРМАТОГЕНЕЗА И ООГЕНЕЗА ЧЕЛОВЕКА Стадия Сперматогенез Оогенез Размножения Когда: после полового созревания и до смерти Когда: только в эмбриональном периоде Роста Когда: после полового созревания и до смерти Намного сильнее выражена. Когда: только в эмбриональном периоде Созревания Когда: после полового созревания и до смерти Из одного сперматоцита образуются 4 равнозначных сперматиды Когда: Начало мейоза – в эмбриогенезе, продолжение - только после выбора фолликула в качестве доминантного. Из одного ооцита I порядка образуется 1 яйцеклетка и 4 полярных тельца. Мейоз заканчивается только после оплодотворения Формирования Из каждой сперматиды образуется сперматозоид -
25. МУЖСКАЯ И ЖЕНСКАЯ ПОЛОВАЯ СИСТЕМА 25
26. РАЗВИТИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК У РАСТЕНИЙ • Мейоз у высших растений присутствует на этапе спорогенеза. Соответственно, формирование мужского гаметофита начинается с процесса микроспорогенеза в пыльнике, а женского – с макроспорогенеза в семязачатке. • После мейоза образуются по 4 микро- и мегаспоры, соответственно, но 3 из 4 мегаспор дегенерируют, а одна мегаспора развивается в зародышевый мешок. 26
27. РАЗВИТИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК У РАСТЕНИЙ • Гаметогенез у растений, напротив, происходит с помощью митоза. • Микрогаметогенез – это 2 последовательных митотических деления, в результате которых образуется трёхклеточный зрелый мужской гаметофит, несущий 2 генеративных клетки – спермия, и одну вегетативную клетку – пыльцевой трубки • Макрогаметогенез - это 3 последовательных митотических деления, в результате которых образуется 8-ядерный, 7-клеточный зародышевый мешок: 1 яйцеклетка, 2 клетки-синергиды, 3 клетки-антиподы, и центральная двухъядерная клетка. 27
28. РОЛЬ МИТОЗА И МЕЙОЗА • Подумаем сами! 28
29. ДОМАШНЯЯ РАБОТА • В ЕГЭ – вопросы 5-8, 19, 23-26 • 4639170 – деление клетки (5-6) делать со всеми заданиями в блоке! • 4639189 – митоз-мейоз (7-8) • 4639191 – митоз-мейоз (19) • 3899246 – все пройденные темы в вопросе 23 • 3899249 – все пройденные темы в вопросе 24 • 3899252 – общая биология (26) 29
30. ЗАДАНИЕ 27 № 11281 • Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет 6х10-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и в соматической клетке перед началом деления и после его окончания. Ответ поясните. 30
31. ОТВЕТ • 1) В половых клетках 23 хромосомы, т. е. в два раза меньше, чем в соматических, поэтому масса ДНК в сперматозоиде в два раза меньше и составляет 6х 10-9 : 2 = 3х 10-9мг. • 2) Перед началом деления (в интерфазе) количество ДНК удваивается и масса ДНК равна 6х 10-9 х2 = 12 х 10-9мг. • 3) После митотического деления в соматической клетке число хромосом не меняется и масса ДНК равна 6х 10-9 мг. 31
32. ЗАДАНИЕ 27 № 11500 • Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев цветкового растения. Объясните результат в каждом случае. 32
33. ОТВЕТ • 1) в клетках зародыша семени диплоидный набор хромосом — 2n, так как зародыш развивается из зиготы — оплодотворённой яйцеклетки; • 2) в клетках эндосперма семени триплоидный набор хромосом — 3n, так как образуется при слиянии двух ядер центральной клетки семязачатка (2n) и одного спермия (n); • 3) клетки листьев цветкового растения имеют диплоидный набор хромосом — 2n, так как взрослое растение развивается из зародыша. 33
35. КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР • Клеточный центр — это органоид эукариотических клеток. По- другому клеточный центр называется центросомой. В большинстве клеток центросома включает две центриоли. Однако в клетках высших растений и некоторых других организмов клеточный центр есть, а центриолей (или центросомы) нет. • Центриоль - это цилиндрическая частица диаметром около 0,2 мкм и высотой 0,4-0,5 мкм. Ее основу составляют триплеты (от лат. триплекс - тройной) микротрубочек - 3 микротрубочки, последовательно соединенные боковыми поверхностями. 9 триплетов взаимодействуют друг с другом специальными белками и формируют стенку цилиндра. В центре цилиндра расположена белковая ось с девятью белковыми спицами, каждая из которых взаимодействует с одним триплетом и соседней спицей. Снаружи стенка покрыта центриолярным матриксом, на котором и располагается центр организации микротрубочек, функционирующий даже после разрушения центриоли. 35
36. 80. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИСТОНОВ. • Лекция 24 • Гистоны – основные белки, обогащённые лизином и аргинином – положительно заряженными АК. Чрезвычайно консервативные • 5 видов гистонов: H1, H2A, H2B, H3 и H4 • Относятся к умеренным повторам, на клетку приходится около 60 млн молекул каждой фракции