Конспект занятия "Жизненный цикл клетки. Амитоз. Митоз"

1
Занятие №14.
Тема занятия: Жизненный цикл клетки. Амитоз. Митоз.
Основные задачи:
показать основные этапы жизненного цикла клетки;
рассмотреть фазы митоза и их характеристику;
познакомить обучающихся с понятием «клонирование»;
рассмотреть биологическое значение митоза;
изучить амитоз и его особенности.
Тип занятия: изучение нового материала
Планируемые предметные результаты:
обучающийся должен:
иметь представление о сути процессов, происходящих при делении клетки
путем митоза;
знать понятия: «митоз», «цитокинез», «жизненный цикл клетки»
Внутридисциплинарные связи: цитология, анатомия и физиология, ботаника.
Междисциплинарные связи: биохимия
Ход занятия.
I. Организационный момент. Проверка домашнего задания.
1. Какие этапы выделяются в процессе биосинтеза белков?
2. В чём заключается процесс транскрипции? Где происходит
транскрипция?
3. Что образуется в результате процесса транскрипции?
4. В чём заключается сущность трансляции?
5. Сравните процессы транскрипции и трансляции.
6. Раскройте понятие «реакции матричного синтеза».
7. В дополнительной литературе и интернет ресурсах найдите
информацию, иллюстрирующую значение научных открытий,
связанных с выяснением роли ДНК и РНК в процессе биосинтеза
белков.
II. Изложение нового материала.
Совершенствование цитологических методов и создание микроскопов с высокой
разрешающей возможностью позволили учёным в 80 е годы XIX века выявить
важную роль ядра и хромосом, обеспечивающих преемственность
последовательных поколений клеток.
Периоды клеточного цикла. Молодые клетки, образовавшиеся в результате
деления, не могут немедленно приступить к новому делению. В них предварительно
должны произойти важные для самой клетки процессы: увеличение объёма, рост,
формирование органоидов. Последовательность событий, происходящих от деления
клетки до её последующего деления или гибели, называют клеточным циклом или
жизненным циклом клетки.
Клеточный цикл состоит из интерфазы и митоза.
Интерфаза. Это период интенсивного роста клетки и образования органоидов.
После образования дочерней клетки в ней синтезируются РНК и белки, которые
необходимы для формирования клеточных структур. В это время накапливаются
2
молекулы АТФ, образуются митохондрии, хлоропласты, ЭПС, комплекс Гольджи,
становится более интенсивным обмен веществ. Перед делением клетки происходят
синтез и репликация ДНК, в результате чего содержание ДНК в клетке удваивается.
Каждая соматическая клетка имеет диплоидный (2п) набор хромосом, а каждая из
гомологичных (парных) хромосом в результате репликации ДНК состоит из двух
хроматид. Таким образом, в клетке, приступающей к делению, каждая хромосома
состоит из двух хроматид, абсолютно идентичных друг другу. Затем клетка
приступает к делению, которое завершается образованием дочерних клеток.
Митоз. Митоз, непрямое деление, - способ деления эукариотических клеток, при
котором каждая из двух дочерних клеток получает генетический материал,
идентичный материнской клетке. Часто митозом называют только деление ядра
клетки. Такой способ деления клеток у растений впервые открыл в 1874 году
русский ботаник И. Д. Чистяков, а способ деления клеток животных описал в 1878
году русский гистолог П. И. Перемежко.
Митоз включает четыре последовательные фазы: профазу, метафазу, анафазу,
телофазу. Эти фазы связаны между собой незаметными переходами, каждая
предыдущая фаза обусловливает переход к следующей.
Профаза. В профазе хромосомы приобретают вид клубка из тонких, слабо
спирализованных нитей. В самом начале профазы центриоль клеточного центра
делится на две, которые расходятся к полюсам ядра.
3
Одновременно с этим хромосомы продолжают спирализоваться, после чего они
становятся намного короче и толще. Затем исчезают ядрышки, под действием
ферментов лизосом растворяется ядерная оболочка, и хромосомы оказываются
погруженными в цитоплазму.
К концу профазы в животных клетках вокруг центриолей образуется лучистая
фигура клетках высших растений центриоли отсутствуют). Одновременно
возникают ахроматиновые нити, построенные из белка и тянущиеся от центриолей
(если центриолей нет, то нити тянутся от полюсов клетки). Затем погруженные в
цитоплазму хромосомы беспорядочно движутся к экватору клетки.
Метафаза. Ахроматиновые нити прикрепляются к центромерам хромосом,
образуется характерная фигура, напоминающая веретено (оно так и называется
веретено деления). Электронный микроскоп позволяет установить, что
ахроматиновые нити веретена представлены микротрубочками. В метафазе
двухроматидные хромосомы выстраиваются в области экватора. Равномерное
расположение хромосом создаёт впечатление, что они расположены на плоскости в
виде так называемой «метафазной пластинки». В этой фазе видны все хромосомы,
4
именно поэтому изучение их формы, подсчёт количества, т.е. исследование
кариотипа, проводят в метафазе.
Анафаза. В анафазе происходит разделение дочерних хроматид в области
центромеры, затем они расходятся к противоположным полюсам клетки.
Хроматиды становятся самостоятельными сестринскими однохроматидными
хромосомами. Оттягивание хромосом к полюсам вследствие сокращения нитей
веретена деления происходит быстро и одновременно.
Телофаза. Во время телофазы однохроматидные хромосомы прекращают
движение, деспирализуются (раскручиваются), формируется ядрышко, вокруг
разошедшихся хромосом вновь образуются ядерные оболочки. Микротрубочки
веретена деления разрушаются, а центриоли удваиваются – реплицируются.
Продолжительность каждой из фаз митоза может быть различной от
нескольких минут до сотен часов. Это зависит от ряда причин: типа ткани,
физиологического состояния организма, влияния экологических факторов
(температура, химические вещества, свет и др.).
После телофазы происходит деление цитоплазмы цитокинез. В клетках
животных цитокинез осуществляется благодаря перетяжке, которая как поясок
сжимает содержимое клетки от периферии к центру. В растительных клетках
цитокинез происходит вследствие образования срединной пластинки (мембранного
происхождения), разрастающейся от центра к периферии.
Биологическое значение митоза. Заключается в точной передаче
наследственной информации и обеспечении генетической стабильности организмов,
так как все клетки тела многоклеточных организмов образуются путём митоза из
зиготы (оплодотворенного яйца).
В результате митоза увеличивается число клеток организма, что обеспечивает его
рост. Посредством митоза бесполым путем размножаются некоторые виды
одноклеточных организмов (размножение делением клеток). Деление клеток
митозом лежит в основе вегетативного размножения.
Благодаря митозу обеспечивается регенерация утраченных тканей и органов, а
также замещение клеток, происходящее у многоклеточных организмов. Например, в
организме человека за один день замещается 10
11
клеток, это в основном клетки
кожи, эпителия кишечника, клетки крови.
Амитоз встречается у различных эукариотических клеток, но значительно реже,
чем митоз. Амитоз можно наблюдать в стареющих клетках или при различных
патологических процессах в них. При амитозе ядро остается в интерфазном
состоянии, хромосомы не спирализуются, ядро делится путем перетяжки. Очень
часто амитоз заканчивается делением ядра без последующего разделения
цитоплазмы, при этом образуются двуядерные клетки.
Клонирование. Клонирование это выращивание генетически однородного
потомства (клона). Клонированием получают незаражённый посадочный материал,
например клубни картофеля или молодые растения земляники. При обычно
применяемом вегетативном размножении у этих растений из поколения в поколение
накапливаются различные болезни, что значительно снижает урожайность.
5
Клонирование эмбрионов животных было впервые проведено в опытах на
земноводных в начале 50 х годов ХХ века. И только в 90 х годах была решена
проблема клонирования эмбриональных клеток млекопитающих.
В 1996 году в Шотландии впервые было получено животное (овца Долли) в
результате использования донорского ядра клетки молочной железы от взрослой
овцы. Ядро клетки молочной железы поместили в яйцеклетку другой овцы,
предварительно освободив её от собственного ядра. В матке третьей овцы (так
называемой суррогатной матери) гибридная яйцеклетка сформировалась в
целостный организм.
III. Рефлексия.
1. Что представляет собой клеточный цикл?
2. Какие процессы происходят в клетке во время интерфазы?
3. Что такое митоз? Какие фазы составляют митоз?
4. Какие процессы происходят в клетке во время профазы?
5. Вследствие чего в процессе митоза осуществляется расхождение
хромосом к полюсам клетки? Какие хромосомы расходятся к полюсам
клетки во время анафазы митоза?
6. Сравните цитокинез в растительной и животной клетках.
7. Каково биологическое значение митоза?
Домашнее задание: стр. 73 77; зарисовать схему митотического цикла в тетради;
составить вопросы для самопроверки по теме лекции.