Dom Kalkulatori Mejoza i mitoza - razlika, faze. Životni ciklus ćelije. Mitoza. Mejoza Ono što mitoza i mejoza imaju zajedničko je

Mejoza i mitoza - razlika, faze. Životni ciklus ćelije. Mitoza. Mejoza Ono što mitoza i mejoza imaju zajedničko je

1. Kako se mitoza razlikuje od mejoze?

Odgovori. Mitoza je univerzalna podjela somatskih stanica, uslijed koje se od izvorne (majčinske) stanice formiraju 2 kćeri ćelije, genetski identične majčinoj.

Mejoza je posebna metoda diobe koja rezultira stvaranjem 4 ćelije sa skupom hromozoma smanjenim za polovinu u odnosu na majčinu (obično se formiraju ćelije sa haploidnim skupom hromozoma), a sve nastale ćelije su genetski različite od svake ostalo.

U mejozi se ne događa jedna podjela (kao u mitozi), već dvije uzastopne diobe - redukcija i jednačina.

U mejozi (u profazi prve diobe) dolazi do konjugacije homolognih hromozoma i crossingovera, ali u mitozi to ne nastaje.

U anafazi prve podjele mejoze, ne hromatide, već cijeli hromozomi divergiraju do polova

2. Koje faze mitoze poznajete?

Odgovori. Postoje četiri faze mitoze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. U profazi su jasno vidljive centriole - formacije smještene u ćelijskom centru i koje igraju ulogu u diobi kćeri hromozoma životinja. Centriole se dijele i kreću na različite polove ćelije. Mikrotubule se protežu od centriola, formirajući filamente vretena, koje reguliraju divergenciju hromozoma do polova ćelije koja se dijeli.

Na kraju profaze dolazi do raspada nuklearne membrane, nukleolus postepeno nestaje, kromosomi se spirale i kao rezultat toga skraćuju i zgušnjavaju, a već se mogu promatrati pod svjetlosnim mikroskopom. Oni su još bolje vidljivi u sljedećoj fazi mitoze - metafazi.

U metafazi, hromozomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravni ćelije. Jasno je vidljivo da svaki hromozom, koji se sastoji od dvije hromatide, ima suženje - centromeru. Hromozomi su vezani za filament vretena svojim centromerama. Nakon podjele centromera, svaka hromatida postaje nezavisni kćer hromozom.

Zatim dolazi sljedeća faza mitoze - anafaza, tokom koje hromozomi kćeri (hromatide jednog hromozoma) divergiraju na različite polove ćelije.

Sljedeća faza diobe ćelije je telofaza. Počinje nakon što hromozomi kćeri, koji se sastoje od jedne hromatide, dođu do polova ćelije. U ovoj fazi, hromozomi ponovo despiriraju i poprimaju isti izgled kakav su imali prije početka diobe ćelije u interfazi (duge tanke niti). Oko njih se pojavljuje nuklearni omotač, a u jezgri se formira nukleolus u kojem se sintetiziraju ribosomi. Tokom procesa citoplazmatske podjele, sve organele (mitohondrije, Golgijev kompleks, ribozomi, itd.) su manje-više ravnomjerno raspoređene između ćelija kćeri.

Pitanja nakon §28

1. Šta je apoptoza?

Odgovori. Kod protozoa i bakterija, dioba stanica je glavni način razmnožavanja. Ameba, na primjer, ne prolazi kroz prirodnu smrt, i umjesto da umre, jednostavno se dijeli na dvije nove ćelije. Jasno je da se ćelije višećelijskog organizma ne mogu beskonačno dijeliti, inače bi sva stvorenja, uključujući i ljude, postala besmrtna. To se ne dešava jer DNK ćelije sadrži posebne „geni smrti“ koji se aktiviraju pre ili kasnije. To dovodi do sinteze posebnih proteina koji ubijaju ovu ćeliju: ona se skuplja, njene organele i membrane se uništavaju, ali na način da se njihovi dijelovi mogu ponovo koristiti. Ova "programirana" smrt ćelije naziva se apoptoza. Ali od svog "rođenja" do apoptoze, ćelija prolazi kroz mnoge normalne ćelijske cikluse. Kod različitih vrsta organizama ćelijski ciklus traje različito vrijeme: za bakterije - oko 20 minuta, za trepavice - od 10 do 20 sati. Ćelije tkiva višećelijskih organizama dijele se vrlo često u ranim fazama svog razvoja, a zatim ćelija ciklusi se značajno produžavaju. Na primjer, odmah nakon rođenja, životinjski neuroni se često dijele: tada se formira 80% mozga. Međutim, većina ovih ćelija brzo gubi sposobnost dijeljenja, a neke od njih prežive bez diobe do prirodne smrti životinje od starosti.

2. Koji ciklus se naziva mitotički?

Odgovori. Bitna komponenta svakog ćelijskog ciklusa je mitotički ciklus, koji uključuje pripremu ćelije za proces diobe i samu diobu. Osim toga, životni ciklus uključuje duge ili kratke periode mirovanja kada ćelija obavlja svoje funkcije u tijelu. Nakon svakog od ovih perioda, ćelija mora ući ili u mitotički ciklus ili u apoptozu

3. Koji se procesi dešavaju u ćeliji tokom interfaze?

Odgovori. Priprema ćelije za diobu naziva se interfaza. Sastoji se od tri perioda.

Presintetički period (G1) je najduži dio interfaze. Može trajati u različitim tipovima ćelija od 2-3 sata do nekoliko dana. Ovaj period odmah slijedi prethodnu diobu, tokom koje ćelija raste, akumulirajući energiju i supstance za naknadno udvostručenje DNK.

Sintetički period (S), koji obično traje 6-10 sati, uključuje umnožavanje DNK, sintezu proteina neophodnih za formiranje hromozoma i povećanje količine RNK. Do kraja ovog perioda, svaki hromozom se već sastoji od dvije identične hromatide povezane jedna s drugom na centromeri. U tom istom periodu centriole se udvostručuju.

Postsintetski period (G2) nastupa nakon udvostručavanja hromozoma. Traje 2-5 sati; Za to vrijeme se akumulira energija za nadolazeću mitozu i sintetiziraju se proteini mikrotubula, koji potom formiraju vreteno. Ćelija sada može započeti mitozu.

Prije nego što pređemo na opis metoda diobe stanica, razmotrimo proces umnožavanja DNK, kao rezultat kojeg se u sintetičkom periodu formiraju sestrinske hromatide.

4. Tokom kojeg perioda interfaze dolazi do replikacije DNK?

Odgovori. Duplikacija molekula DNK se također naziva replikacija ili reduplikacija. Prilikom replikacije, dio molekule “majčine” DNK se uz pomoć posebnog enzima raspliće u dva lanca, a to se postiže razbijanjem vodoničnih veza između komplementarnih azotnih baza: adenin – timin i guanin – citozin. Zatim, za svaki nukleotid divergiranih DNK lanaca, enzim DNK polimeraza mu prilagođava komplementarni nukleotid. Tako se formiraju dva dvolančana molekula DNK, od kojih svaki uključuje jedan lanac "majčinog" molekula i jedan novosintetizirani ("kćerki") lanac. Ova dva molekula DNK su apsolutno identična.

Mejoza je metoda diobe stanica kod eukariota koja proizvodi haploidne stanice. To se razlikuje od mejoze do mitoze, koja proizvodi diploidne stanice.

Osim toga, mejoza se javlja u dvije uzastopne podjele, koje se nazivaju prva (mejoza I) i druga (mejoza II), respektivno. Već nakon prve diobe ćelije sadrže jedan, odnosno haploidni, skup hromozoma. Stoga se često naziva prva podjela redukcionistički. Iako se ponekad termin “redukciona podjela” koristi u odnosu na cjelokupnu mejozu.

Druga podjela se zove equational a mehanizam njegovog nastanka je sličan mitozi. U mejozi II, sestrinske hromatide kreću se prema polovima ćelije.

Mejozi, kao i mitozi, u interfazi prethodi sinteza DNK - replikacija, nakon čega se svaki hromozom već sastoji od dvije hromatide, koje se nazivaju sestrinskim hromatidama. Između prve i druge podjele ne dolazi do sinteze DNK.

Ako se kao rezultat mitoze formiraju dvije ćelije, onda kao rezultat mejoze - 4. Međutim, ako tijelo proizvodi jaja, onda ostaje samo jedna ćelija, koja u sebi ima koncentrisane hranjive tvari.

Količina DNK prije prve podjele obično se označava kao 2n 4c. Ovdje n označava hromozome, c – hromatide. To znači da svaki hromozom ima homologni par (2n), dok se u isto vrijeme svaki hromozom sastoji od dvije hromatide. Uzimajući u obzir prisustvo homolognog hromozoma, dobijaju se četiri hromatide (4c).

Nakon prve i prije druge diobe, količina DNK u svakoj od dvije kćerke ćelije se smanjuje na 1n 2c. To jest, homologni hromozomi se raspršuju u različite ćelije, ali se i dalje sastoje od dve hromatide.

Nakon druge diobe formiraju se četiri ćelije sa skupom 1n 1c, odnosno svaka sadrži samo jedan hromozom iz para homolognih i sastoji se od samo jedne hromatide.

Ispod je detaljan opis prve i druge mejotičke podjele. Oznaka faza je ista kao u mitozi: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Međutim, procesi koji se odvijaju u ovim fazama, posebno u profazi I, su nešto drugačiji.

Mejoza I

Profaza I

Ovo je obično najduža i najsloženija faza mejoze. Traje mnogo duže nego tokom mitoze. To je zbog činjenice da se u ovom trenutku homologni hromozomi približavaju i razmjenjuju dijelove DNK (dolazi do konjugacije i križanja).

Konjugacija- proces povezivanja homolognih hromozoma. Prelazak- razmjena identičnih regija između homolognih hromozoma. Nesestrinske hromatide homolognih hromozoma mogu da razmenjuju ekvivalentne delove. Na mjestima gdje se takva razmjena dešava, tzv chiasma.

Upareni homologni hromozomi se nazivaju bivalenti, ili sveske. Veza traje do anafaze I i osigurana je centromerama između sestrinskih hromatida i hijazmama između nesestrinskih hromatida.

U profazi dolazi do spiralizacije hromozoma, tako da do kraja faze hromozomi dobijaju svoj karakterističan oblik i veličinu.

U kasnijim fazama profaze I, nuklearni omotač se raspada u vezikule i jezgre nestaju. Mejotičko vreteno počinje da se formira. Formiraju se tri tipa mikrotubula vretena. Neki su pričvršćeni za kinetohore, drugi - za cijevi koje rastu iz suprotnog pola (struktura djeluje kao odstojnici). Drugi formiraju zvjezdastu strukturu i pričvršćuju se na membranski kostur, služeći kao oslonac.

Centrosomi sa centriolima divergiraju prema polovima. Mikrotubule prodiru u područje bivše jezgre i vežu se za kinetohore smještene u centromernom području hromozoma. U ovom slučaju, kinetohori sestrinskih hromatida se spajaju i djeluju kao jedinstvena jedinica, što omogućava da se hromatide jednog hromozoma ne odvajaju i da se potom zajedno kreću do jednog od polova ćelije.

Metafaza I

Fisijsko vreteno je konačno formirano. Parovi homolognih hromozoma nalaze se u ekvatorijalnoj ravni. Oni se poredaju jedan naspram drugog duž ekvatora ćelije tako da je ekvatorijalna ravan između parova homolognih hromozoma.

Anafaza I

Homologni hromozomi se odvajaju i kreću na različite polove ćelije. Zbog križanja do kojeg je došlo tokom profaze, njihove hromatide više nisu identične jedna drugoj.

Telofaza I

Jezgra su vraćena. Hromozomi se despiriraju u tanki hromatin. Ćelija se deli na dva dela. Kod životinja, invaginacija membrane. Biljke formiraju ćelijski zid.

Mejoza II

Interfaza između dvije mejotičke podjele naziva se interkineza, veoma je kratak. Za razliku od interfaze, duplikacija DNK ne dolazi. Zapravo, već je udvostručen, samo svaka od dvije ćelije sadrži jedan od homolognih hromozoma. Mejoza II se javlja istovremeno u dvije ćelije nastale nakon mejoze I. Dijagram ispod prikazuje podjelu samo jedne od dvije ćelije.

Profaza II

Kratko. Jezgra i nukleoli ponovo nestaju, a hromatide se spirale. Vreteno počinje da se formira.

Metafaza II

Svaki hromozom, koji se sastoji od dvije hromatide, vezan je za dvije niti vretena. Jedan konac sa jednog pola, drugi sa drugog. Centromere se sastoje od dva odvojena kinetohora. Metafazna ploča se formira u ravni koja je okomita na ekvator metafaze I. To jest, ako se matična ćelija u mejozi I podijeli duž, tada će se dvije ćelije podijeliti poprijeko.

Anafaza II

Protein koji veže sestrinske hromatide se odvaja i one se kreću na različite polove. Sada se sestrinske hromatide nazivaju sestrinskim hromozomima.

Telofaza II

Slično telofazi I. Dolazi do despiralizacije hromozoma, vreteno nestaje, formiraju se jezgra i jezgre i dolazi do citokineze.

Značenje mejoze

U višećelijskom organizmu samo se zametne ćelije dijele mejozom. Stoga je glavno značenje mejoze sigurnostmehanizamAseksualna reprodukcija,koji održava konstantnost broja hromozoma u vrsti.

Drugo značenje mejoze je rekombinacija genetske informacije koja se javlja u profazi I, odnosno kombinativna varijabilnost. Nove kombinacije alela nastaju u dva slučaja. 1. Kada dođe do crossingovera, odnosno, nesestrinske hromatide homolognih hromozoma razmjenjuju dijelove. 2. Sa nezavisnom divergencijom hromozoma do polova u obe mejotičke deobe. Drugim riječima, svaki hromozom se može pojaviti u jednoj ćeliji u bilo kojoj kombinaciji s drugim kromosomima koji mu nisu homologni.

Već nakon mejoze I, ćelije sadrže različite genetske informacije. Nakon druge diobe, sve četiri ćelije se razlikuju jedna od druge. Ovo je važna razlika između mejoze i mitoze, koja proizvodi genetski identične ćelije.

Ukrštanje i nasumična divergencija hromozoma i hromatida u anafazi I i II stvaraju nove kombinacije gena i su jednouzroka nasljedne varijabilnosti organizamašto omogućava evoluciju živih organizama.

Svrha lekcije: ponavljanje gradiva o metodama reprodukcije ćelija.

Zadaci

Obrazovni: formirati i konsolidovati znanja o dvije vrste diobe stanica, o značaju diobe stanica za jednoćelijske i višećelijske organizme, o procesima koji se odvijaju u različitim fazama mitoze i mejoze, o razlikama između mejoze i mitoze.

Razvojni: razvijanje vještina za rad u grupi, karakteriziranje predmeta i pojava, upoređivanje, potkrepljivanje zaključaka, primjena znanja, vrednovanje sebe i svog znanja; razvoj interesovanja za predmet.

Obrazovni: negovanje odnosa poštovanja jedni prema drugima.

Oprema: listovi Whatman papira i papira, flomasteri, ljepilo, traka, makaze, fajlovi sa zadacima, instrukcija za svaku ekipu.

Priprema za lekciju

1. Na prethodnom času učenike treba upoznati sa principima i pravilima izvođenja radioničkog časa.

2. Pošto se u 9. razredu izučavala tema „Podela ćelija“ i učenici su dosta toga zaboravili, kao domaći zadatak morali su da ponove gradivo na temu „Podela ćelije“.

Podjela razreda u timove

Od učenika se traži da izaberu jedno od sljedećih pitanja i zapišu ga na komad papira. (Najvjerovatnije će učenik izabrati pitanje za koje zna ili pretpostavlja da zna odgovor.)

Koje je biološko značenje mejoze?
Po čemu se mitoza razlikuje od mejoze?
Koje je biološko značenje mitoze?

Od komada papira sa napisanim pitanjem treba da presavijete papirni avion. Stojeći u krugu, učenici pokreću svoje avione (sve u isto vrijeme na komandu nastavnika) i, podižući avion koji je pao u blizini, ponavljaju ovu operaciju 2 puta. Nakon otvaranja aviona, učenici se dijele u tri tima - na ista pitanja.

Svaki tim dobija fajl koji sadrži materijal za rad: listu pojmova, definicije, dijagrame, istorijske informacije.

Kartica sa uputstvima

Izaberite sa liste pojmova (Dodatak 2) one koji su relevantni za temu „Podela ćelije. Mitoza. Mejoza". Odabrane riječi tima se čitaju naglas.

Odaberite definicije (Prilog 3) koje odgovaraju odabranim pojmovima iz prethodnog zadatka. Budite oprezni, neke definicije su zamijenjene! Da biste ispravno izvršili ovaj zadatak, morate pronaći i pitati drugi tim za svoju definiciju. Uslovi se ne mogu mijenjati!

Odaberite odgovarajuće slike za procese koji se dešavaju u ćeliji tokom mitoze ili mejoze (Dodatak 4).

Zalijepite riječi, definicije i slike u logičnom nizu na komad Whatman papira. Pripremite kratku priču o ovom biološkom procesu.

(Timovi izlažu svoje radove na štandu. Članovi tima govore o procesima prikazanim na Whatman papiru.)

Odgovorite na pitanje koje je napisano na flajeru. Odgovor zapišite u svoju bilježnicu. (Kada izvršavate ovaj zadatak, možete koristiti originalni izvor. Svaki tim naglas čita svoj odgovor na pitanje.)

Refleksija

Opcija 1(ako je preostalo dosta vremena do kraja lekcije).

Navedite dva-tri argumenta u odbranu činjenice da je tema „Podjela ćelije. Mitoza i mejoza“ se mora izučavati u okviru opšte biologije u srednjoj školi.

Opcija 2(ako nema dovoljno vremena).

Da li ste zadovoljni nastavom, svojim radom na času? Razmislite o svom emocionalnom stanju. Zapišite odgovor na komad papira i, kada odlazite, pričvrstite ga na postolje.

Zadaća

Odgovorite na slijedeća pitanja.

Koji faktori uzrokuju kršenje mitoze i mejoze?
Do kakvih posljedica to može dovesti?

Aneks 1. Istorijska pozadina

Flemming Walter (1843–1905), njemački histolog. Profesor na univerzitetima u Pragu (od 1873) i Kielu (1876–1901). Njegovi glavni radovi bili su histologija mekušaca, regeneracija tkiva, proučavanje vezivnog i masnog tkiva, struktura folikula, spinalnih ganglijskih ćelija itd. Posebno su poznata njegova proučavanja fine strukture ćelija. Koristeći metode fiksacije (Flemmingova tekućina) i bojenja koje je razvio, proučavao je strukturu protoplazme, jezgra, centrosoma i, posebno detaljno, proces diobe stanica (direktan i indirektan). Ove studije su bile od velikog značaja za razvoj citologije; njegove metode fiksiranja i bojenja postale su široko rasprostranjene u laboratorijskoj praksi.

Strasburger Edward (1844–1912), njemački botaničar, porijeklom Poljak, član Poljske akademije nauka u Krakovu (1888). Studirao u Varšavi, Bonu i Jeni. Bio je vanredni profesor na Varšavskom (1867–1869), profesor na univerzitetima u Jeni (1869–1880) i Bonu (1880–1911). Glavni radovi iz oblasti citologije, anatomije i embriologije biljaka. Proučavao mitozu. On je opisao mejozu u višim biljkama i objasnio biološki značaj smanjenja broja hromozoma. Proučavao je proces oplodnje, fenomene partenogeneze i apogamije. Rad naučnika bio je od velike važnosti za pripremu hromozomske teorije nasljeđa i razvoj ideja o genetskom jedinstvu viših biljaka. Unaprijeđena metodologija citoloških studija. Koautor ponovno objavljenog kursa botanike (Udžbenik botanike, 1894; 30. izdanje - 1971), preveden na više jezika, uključujući ruski.

Čistjakov Ivan Dorofejevič (1843–1877), ruski botaničar. Diplomirao je na Moskovskom univerzitetu (1868) i tu je ostao, a od 1871 postao je profesor i šef Botaničke bašte. Osnivač Moskovske škole embriologa i biljnih citologa. Jedan od prvih koji je posmatrao i opisao mitozu u biljkama (1874.).

Dodatak 2. Uslovi

(Podvučene riječi su tačan izbor učenika.)

Fajl br. 1 (plavi)

Mitoza, profaza, metafaza, anafaza, telofaza, amitoza, ćelijski ciklus, fotosinteza.

Fajl br. 2 (zeleno)

Mejoza, 1. divizija, profaza 1, metafaza 1, anafaza 1, telofaza 1, prelazeći preko, asimilacija, disimilacija.

Fajl br. 3 (crveni)

Mejoza, 2. divizija, profaza 2, metafaza 2, anafaza 2, telofaza 2, međufaza, polimeri.

Dodatak 3. Definicije

Fajl br. 1 (plavi)

Mitoza je metoda podjele eukariotskih stanica u kojoj svaka od dvije novonastale stanice prima isti genetski materijal kao u izvornoj ćeliji.

Profaza– hromozomi se spirale i postaju jasno vidljivi u svetlosnom mikroskopu, jezgro nestaje, dva centriola se razilaze na polove ćelije, mikrotubule koje se protežu od njih formiraju vreteno, nuklearni omotač se raspada.

Anafaza

Telofaza– oko hromozoma sakupljenih na polovima formira se nuklearna membrana, hromozomi despiralni (od kompaktnih se pretvaraju u tanke i dugačke, nerazlučive u svetlosnom mikroskopu). Formiraju se jezgre. Ova faza se završava citokinezom (podjela citoplazme) i formiranjem dvije diploidne ćelije.

Amitoza– direktna podjela jezgara sužavanjem ne završava se uvijek citokinezom, kao rezultat toga obično se pojavljuju višejezgrene ćelije. Nakon amitoze, stanice nisu u stanju započeti mitotičku diobu. Ovaj proces je karakterističan za umiruće ćelije.

Ćelijski ciklus– period života ćelije od deobe do deobe, glavni deo života ćelije.

Interfaza– period između podjela (lat. inter- između). Ćelija brzo raste, broj struktura i tvari u ćeliji se povećava, broj kromosoma se udvostručuje.

(Definicija međufaza samo u ovom fajlune, nego definicija metafaze odsutan.)

Fajl br. 2 (zeleno)

Mejoza(grčki mejoza

1. divizija- prva podjela mejoze.

Profaza 1– hromozomi počinju da se kondenzuju i postaju vidljivi pod svetlosnim mikroskopom. Tada se homologni hromozomi počinju približavati jedan drugome - konjugirati. Par konjugiranih hromozoma naziva se bivalentni (svaki bivalent je formiran od 4 hromatide). Replikacija DNK se završava. Faza se završava nestankom nuklearne membrane i nukleola.

Metafaza 1– bivalenti se nižu u ekvatorijalnoj ravni ćelije. Filamenti vretena su pričvršćeni za centromere.

Anafaza 1– bivalent se raspada na dva hromozoma, koji idu na različite polove ćelije.

Telofaza 1– hromozomi se dekondenzuju (od kompaktnih se pretvaraju u tanke i dugačke, nerazlučive u svetlosnom mikroskopu). Oko hromozoma sakupljenih na polovima formira se nuklearni omotač. Formiraju se jezgre. Ova faza se završava citokinezom (podjela citoplazme) i formiranjem dvije diploidne ćelije.

Metafaza

(Definicija metafaze samo u ovom fajlune, nego definicija prelazeći preko odsutan.)

Fajl br. 3 (crveni)

Mejoza(grčki mejoza– redukcija) je metoda podjele eukariotskih ćelija, kod koje dolazi do redukcije (smanjenje) broja hromozoma, tj. Od diploidnih (koje sadrže dvostruki set hromozoma) ćelija nastaju haploidne (koje sadrže jedan set hromozoma) ćelije.

2. divizija- druga podjela mejoze.

Profaza 2– hromozomi se spirale i postaju jasno vidljivi u svetlosnom mikroskopu, jezgro nestaje, dva centriola se razilaze do polova ćelije, mikrotubule koje se protežu od njih formiraju vreteno.

Metafaza 2– svi hromozomi se poredaju u ekvatorijalnoj ravni ćelije; u ovoj fazi mogu se jasno razlikovati i prebrojati u ćeliji.

Anafaza 2- faza u kojoj sestrinske hromatide, koje su postale nezavisni hromozomi, divergiraju na suprotne polove ćelije.

Telofaza 2– formira se nuklearna membrana oko hromozoma sakupljenih na polovima. Kromosomi despiralni (od kompaktnih se pretvaraju u tanke i dugačke, nerazlučive pod svjetlosnim mikroskopom). Formiraju se jezgre. Ova faza se završava citokinezom (podjela citoplazme) i formiranjem četiri haploidne ćelije.

Prelazak(engleski) prelazak– precross) – razmjena identičnih dijelova homolognih hromozoma.

(Definicija prelazeći preko samo u ovom fajlune, nego definicija međufaza odsutan.)

Cilj: učenici produbljuju svoja znanja o oblicima razmnožavanja organizama; formiraju se novi pojmovi o mitozi i mejozi i njihovom biološkom značaju.

Oprema:

Obrazovna vizuelna sredstva: tabele, posteri
tehnička nastavna sredstva: interaktivna tabla, multimedijalne prezentacije, obrazovni računarski programi.

Plan lekcije:

Organiziranje vremena
Ponavljanje.
1. Šta je reprodukcija?
2. Koje vrste reprodukcije poznajete? Dajte im definicije?
3. Navedite primjere aseksualne reprodukcije? Navedite primjere.
4. Biološki značaj aseksualne reprodukcije?
5. Koja vrsta reprodukcije se naziva seksualnom?
6. Koje polne ćelije poznajete?
7. Po čemu se gamete razlikuju od somatskih ćelija?
8. Šta je oplodnja?
9. Koje su prednosti seksualne reprodukcije u odnosu na aseksualnu?
Učenje novog gradiva

Tokom nastave

Prijenos nasljednih informacija, reprodukcija, kao i rast, razvoj i regeneracija zasniva se na najvažnijem procesu - diobi ćelije. Molekularna suština podjele leži u sposobnosti DNK da samoduplikuje molekule.

Najava teme časa. Pošto smo već u 9. razredu proučavali faze mitoze i mejoze uopšteno, zadatak opšte biologije je da ovaj proces razmotri na molekularnom i biohemijskom nivou. S tim u vezi, posebnu pažnju ćemo obratiti na promjene u hromozomskim strukturama.

Ćelija nije samo jedinica strukture i funkcije u živim organizmima, već i genetska jedinica. Ovo je jedinica nasljeđa i varijabilnosti koja se manifestira u procesu diobe stanica. Elementarni nosilac nasljednih svojstava ćelije je gen. Gen je segment molekule DNK od nekoliko stotina nukleotida, koji kodira strukturu jednog proteinskog molekula i ispoljavanje neke nasljedne karakteristike stanice. Molekul DNK u kombinaciji sa proteinom formira hromozom. Kromosomi jezgre i geni lokalizirani u njima glavni su nosioci nasljednih svojstava stanice. Na početku diobe ćelije, hromozomi se skraćuju i intenzivnije boje tako da postaju pojedinačno vidljivi.

U ćeliji koja se dijeli, kromosom ima oblik dvostrukog štapića i sastoji se od dvije polovice ili hromatide razdvojene prazninom duž osi hromozoma. Svaka hromatida sadrži jedan molekul DNK.

Unutrašnja struktura hromozoma i broj lanaca DNK u njima se menjaju tokom životnog ciklusa ćelije.

Podsjetimo: šta je ćelijski ciklus? Koje su faze u ćelijskom ciklusu? Šta se dešava u svakoj fazi?

Interfaza uključuje tri perioda.

Presintetski period G 1 nastupa neposredno nakon diobe ćelije. U ovom trenutku u ćeliji se odvija sinteza proteina, ATP-a, raznih vrsta RNK i pojedinačnih DNK nukleotida. Ćelija raste, a u njoj se intenzivno akumuliraju različite tvari. Svaki hromozom tokom ovog perioda je jednohromatidni, genetski materijal ćelije je označen 2n 1xp 2c (n je skup hromozoma, xp je broj hromatida, c je količina DNK).

U sintetičkom periodu S, molekuli DNK ćelije se umnožavaju. Kao rezultat udvostručavanja DNK, svaki od hromozoma sadrži dvostruko više DNK nego što je imao prije početka S-faze, ali se broj hromozoma ne mijenja. Sada je genetski set ćelije 2n 2xp 4c (diploidni set, hromozomi su dvohromatidni, količina DNK je 4).

U trećem periodu interfaze - postsintetičkom G 2 - nastavlja se sinteza RNK, proteina i akumulacija energije u ćeliji. Na kraju interfaze, stanica se povećava u veličini i počinje se dijeliti.

Podjela ćelije.

U prirodi postoje 3 metode diobe stanica - amitoza, mitoza, mejoza.

Amitoza uključuje prokariotske organizme i neke eukariotske ćelije, na primjer, bešiku, ljudsku jetru, kao i stare ili oštećene ćelije. Prvo se nukleolus dijeli na njih, zatim se jezgro dijeli na dva ili više dijelova suženjima, a na kraju diobe citoplazma se spaja na dvije ili više kćeri ćelija. Raspodjela nasljednog materijala i citoplazme nije ujednačena.

Mitoza- univerzalna metoda podjele eukariotskih ćelija, u kojoj se iz diploidne matične ćelije formiraju dvije slične kćerke ćelije.

Trajanje mitoze je 1-3 sata i u njenom procesu postoje 4 faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza.

Profaza. Obično najduža faza ćelijske diobe.

Volumen jezgra se povećava, hromozomi se spirale. U ovom trenutku, hromozom se sastoji od dvije hromatide povezane jedna s drugom u području primarne konstrikcije ili centromere. Tada se jezgre i nuklearna membrana rastvaraju - hromozomi leže u citoplazmi ćelije. Centriole se divergiraju do polova ćelije i između sebe formiraju filamente vretena, a na kraju profaze filamenti su pričvršćeni za centromere hromozoma. Genetske informacije ćelije su i dalje iste kao u interfazi (2n 2hr 4s).

Metafaza. Kromosomi se nalaze strogo u ekvatorskoj zoni ćelije, formirajući metafaznu ploču. U fazi metafaze, hromozomi su najkraće dužine, jer su u ovom trenutku jako spiralizirani i kondenzirani. Pošto su hromozomi jasno vidljivi, prebrojavanje i proučavanje hromozoma se obično odvijaju tokom ovog perioda deobe. Što se tiče trajanja, ovo je najkraća faza mitoze, jer traje u trenutku kada se centromeri udvojenih hromozoma nalaze striktno duž ekvatora. I već sledećeg trenutka počinje sledeća faza.

Anafaza. Svaka centromera se deli na dva dela, a filamenti vretena povlače kćerke centromere na suprotne polove. Centromere vuku hromatide koje se odvajaju jedna od druge. Jedna hromatida iz para dolazi do polova - to su hromozomi kćeri. Količina genetske informacije na svakom polu je sada jednaka (2n 1hr 2s).

Mitoza se završava telofaza. Procesi koji se dešavaju u ovoj fazi su suprotni od procesa koji se posmatraju u profazi. Na polovima, kćerki hromozomi se despiralizuju, postaju tanji i postaju nerazlučivi. Oko njih se formiraju nuklearne membrane, a zatim se pojavljuju jezgre. Istovremeno, citoplazma je podijeljena: u životinjskim stanicama - sužavanjem, a u biljkama - od sredine ćelije do periferije. Nakon formiranja citoplazmatske membrane u biljnim stanicama, formira se celulozna membrana. Dve ćerke ćelije se formiraju sa diploidnim setom jednohromatidnih hromozoma (2n 1hr 2s).

Treba napomenuti da su svi procesi koji se odvijaju u ćeliji, uključujući mitozu, pod genetskom kontrolom. Geni kontrolišu uzastopne faze replikacije DNK, kretanje, spiralizaciju hromozoma itd.

Biološki značaj mitoze:

Precizna distribucija hromozoma i njihove genetske informacije između ćelija kćeri.
Osigurava konstantnost kariotipa i genetski kontinuitet u svim ćelijskim manifestacijama; jer u suprotnom ne bi bila moguća postojanost strukture i pravilno funkcionisanje organa i tkiva višećelijskog organizma.
Osigurava najvažnije životne procese - razvoj embriona, rast, obnavljanje tkiva i organa, kao i aseksualnu reprodukciju organizama.

Mejoza

Stvaranje zametnih ćelija (gameta) odvija se drugačije od procesa reprodukcije somatskih ćelija. Ako bi se formiranje gameta odvijalo na isti način, tada bi se nakon oplodnje (fuzije muških i ženskih gameta) broj kromosoma svaki put udvostručio. Međutim, to se ne dešava. Svaka vrsta ima određeni broj i svoj specifični skup hromozoma (kariotip).

Mejoza je posebna vrsta diobe kada diploidne (2n) somatske stanice genitalnih organa formiraju spolne stanice (gamete) kod životinja i biljaka ili spore u sporastim biljkama s haploidnim (n) skupom hromozoma u tim stanicama. Zatim se tokom procesa oplodnje spajaju jezgra zametnih ćelija i obnavlja se diploidni set hromozoma (n+n=2n).

U kontinuiranom procesu mejoze postoje dvije uzastopne podjele: mejoza I i mejoza II. Svaka dioba ima iste faze kao mitoza, ali se razlikuje po trajanju i promjenama u genetskom materijalu. Kao rezultat mejoze I, broj hromozoma u nastalim ćelijama kćeri je prepolovljen (redukciona deoba), a tokom mejoze II održava se ćelijska haploidija (ekvacionalna podela).

Profaza mejoze I– homologni hromozomi duplicirani u interfazi se zbližavaju u parovima. U ovom slučaju, pojedinačne hromatide homolognih hromozoma se prepliću, ukrštaju i mogu pucati na istim mestima. Tokom ovog kontakta, homologni hromozomi mogu da razmene odgovarajuće delove (gene), tj. postoji crossover. Ukrštanje uzrokuje rekombinaciju genetskog materijala ćelije. Nakon ovog procesa, homologni hromozomi se ponovo odvajaju, ljuske jezgra i nukleola se rastvaraju i formira se vreteno. Genetska informacija ćelije u profazi je 2n 2hr 4s (diploidni set, dihromatidni hromozomi, broj DNK molekula - 4).

Metafaza mejoze I - hromozomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravni. Ali ako u metafazi mitoze homologni kromosomi imaju poziciju neovisnu jedan o drugom, onda u mejozi leže jedan pored drugog - u parovima. Genetske informacije su iste (2n 2hr 4s).

Anafaza ja – Ne raspršuju se polovice hromozoma iz jedne hromatide do polova ćelije, već celi hromozomi koji se sastoje od dve hromatide. To znači da će iz svakog para homolognih hromozoma samo jedan, ali bihromatidni, hromozom ući u ćeliju ćerku. Njihov broj u novim ćelijama će se smanjiti za polovinu (smanjenje broja hromozoma). Količina genetske informacije na svakom polu ćelije postaje manja (1n 2hr 2s).

IN telofaza Prilikom prve diobe mejoze formiraju se jezgra i jezgre i dijeli se citoplazma - formiraju se dvije kćerke ćelije sa haploidnim setom hromozoma, ali se ti hromozomi sastoje od dvije hromatide (1n 2hr 2s).

Nakon prve dolazi do druge mejotičke podjele, ali joj ne prethodi sinteza DNK. Nakon kratke profaze mejoze II, bihromatidni hromozomi u metafazi mejoze II nalaze se u ekvatorijalnoj ravni i pričvršćuju se za niti vretena. Njihove genetske informacije su iste – (1n 2hr 2s).

U anafazi mejoze II hromatide divergiraju na suprotne polove ćelije, a u telofazi mejoze II nastaju četiri haploidne ćelije sa pojedinačnim hromatidnim hromozomima (1n 1chp 1c). Dakle, broj hromozoma u spermi i jajnim ćelijama je prepolovljen. Takve zametne stanice nastaju kod spolno zrelih jedinki različitih organizama. Proces formiranja gameta naziva se gametogeneza.

Biološki značaj mejoze:

1. Formiranje ćelija sa haploidnim setom hromozoma. Tokom oplodnje, za svaku vrstu se obezbjeđuje konstantan skup hromozoma i konstantna količina DNK.

2. Tokom mejoze dolazi do nasumične segregacije nehomolognih hromozoma, što dovodi do velikog broja mogućih kombinacija hromozoma u gametama. Kod ljudi je broj mogućih kombinacija hromozoma u gametama 2 n, gdje je n broj hromozoma haploidnog skupa: 2 23 = 8 388 608. Broj mogućih kombinacija u jednom roditeljskom paru je 2 23 x 2 23

3. Javlja se u mejozi, ukrštanju hromozoma, razmeni mesta, kao i nezavisnom divergenciji svakog para homolognih hromozoma

odrediti obrasce nasljednog prijenosa osobine s roditelja na potomstvo.

Od svakog para dva homologna hromozoma (majčinog i očinskog) uključenih u hromozomski set diploidnih organizama, haploidni set jajne ćelije ili ćelije sperme sadrži samo jedan hromozom. Štaviše, to može biti: 1) očinski hromozom; 2) majčinski hromozom; 3) očinski sa delom majčinog hromozoma; 4) po majci sa ocem. Ovi procesi dovode do efikasne rekombinacije nasljednog materijala u gametama koje formira organizam. Kao rezultat, utvrđuje se genetska heterogenost gameta i potomstva.

Prilikom objašnjavanja učenici popunjavaju tabelu: "Uporedne karakteristike mitoze i mejoze"

Vrste podjela	Mitoza (indirektna podjela)	Mejoza (redukciona podjela)
Broj divizija	jedna divizija	dvije divizije
Tekući procesi	Replikacija i transkripcija su odsutni	U profazi 1 dolazi do konjugacije homolognih hromozoma i dolazi do ukrštanja.
Tekući procesi	Kromatide se razilaze do polova ćelije	U prvoj diobi, homologni hromozomi divergiraju do polova ćelije.
Broj ćelija kćeri	2	4
Skup hromozoma u ćelijama kćeri (n je skup hromozoma, xp je hromatida, c je broj DNK)	Broj hromozoma ostaje konstantan 2n 1hr 2c (monohromatidni hromozomi)	Broj hromozoma je prepolovljen 1n 1hr 1c (jednokromatidni hromozomi)
Ćelije u kojima dolazi do diobe	Somatske ćelije	Somatske stanice reproduktivnih organa životinja; biljne ćelije koje stvaraju spore
Značenje	Omogućava aseksualnu reprodukciju i rast živih organizama	Služi za formiranje zametnih ćelija

Konsolidacija proučenog gradiva (prema tabeli, testni rad).

književnost:

Yu.I. Polyansky. Udžbenik za 10-11 razred srednje škole. –M.: “Prosvjeta”, 1992.
I.N. Ponomarjova, O.A. Kornilova, T.E. Loschilina. Udžbenik „Biologija“ 11. razred, osnovni nivo, – M.: „Ventana-Graf“, 2010.
S.G. Mamontov Biologija za one koji upisuju fakultete. –M.: 2002.
N. Green, W. Stout, D. Taylor. Biologija u 3 toma - M.: "Mir", 1993.
N.P. Dubinina. Opća biologija. Priručnik za nastavnike. –M.: 1990.
N.N. Prihodčenko, T.P. Shkurat Osnove ljudske genetike. Uch.pos. - Rostov n/a: "Feniks", 1997.

Podjela ćelije putem mejoze odvija se u dvije glavne faze: mejoza I i mejoza II. Na kraju mejotičkog procesa formiraju se četiri. Prije nego što ćelija koja se dijeli uđe u mejozu, prolazi kroz period koji se naziva interfaza.

Interfaza

Faza G1: faza razvoja ćelije prije sinteze DNK. U ovoj fazi, ćelija, koja se priprema za podelu, povećava se u masi.
S-faza: period tokom kojeg se DNK sintetiše. Za većinu ćelija ova faza traje kratak vremenski period.
Faza G2: period nakon sinteze DNK, ali prije početka profaze. Ćelija nastavlja sintetizirati dodatne proteine i povećava se u veličini.

U posljednjoj fazi interfaze, stanica još uvijek ima jezgre. okruženi nuklearnom membranom, a ćelijski hromozomi su duplicirani, ali su u obliku. Dva para, nastala replikacijom jednog para, nalaze se izvan jezgra. Na kraju interfaze, ćelija ulazi u prvu fazu mejoze.

Mejoza I:

Profaza I

U profazi I mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Kromosomi se kondenziraju i vežu za nuklearni omotač.
Nastaje sinapsa (parno spajanje homolognih hromozoma) i formira se tetrada. Svaka tetrada se sastoji od četiri hromatide.
Može doći do genetske rekombinacije.
Kromosomi se kondenziraju i odvajaju od nuklearne membrane.
Slično, centriole migriraju jedna od druge, a nuklearni omotač i nukleoli su uništeni.
Kromosomi počinju migraciju na metafaznu (ekvatorijalnu) ploču.

Na kraju profaze I, ćelija ulazi u metafazu I.

Metafaza I

U metafazi I mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Tetrade su poređane na metafaznoj ploči.
homologni hromozomi su orijentisani na suprotne polove ćelije.

Na kraju metafaze I, ćelija ulazi u anafazu I.

Anafaza I

U anafazi I mejoze se javljaju sljedeće promjene:

Hromozomi se kreću na suprotne krajeve ćelije. Slično mitozi, kinetohori stupaju u interakciju s mikrotubulama kako bi pomjerili hromozome do polova ćelije.
Za razliku od mitoze, oni ostaju zajedno nakon prelaska na suprotne polove.

Na kraju anafaze I, ćelija ulazi u telofazu I.

Telofaza I

U telofazi I mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Vlakna vretena nastavljaju pomicati homologne hromozome do polova.
Kada se kretanje završi, svaki pol ćelije ima haploidni broj hromozoma.
U većini slučajeva, citokineza (podjela) se događa istovremeno s telofazom I.
Na kraju telofaze I i citokineze formiraju se dvije ćelije kćeri, svaka sa polovinom broja hromozoma od prvobitne roditeljske ćelije.
Ovisno o vrsti ćelije, mogu se pojaviti različiti procesi u pripremi za mejozu II. Međutim, genetski materijal se ne replicira ponovo.

Na kraju telofaze I, ćelija ulazi u profazu II.

Mejoza II:

Profaza II

U profazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Jezgra i jezgra se uništavaju sve dok se ne pojavi fisijsko vreteno.
U ovoj fazi se hromozomi više ne repliciraju.
Kromosomi počinju da migriraju na metafaznu ploču II (na ekvatoru ćelije).

Na kraju profaze II ćelije ulaze u metafazu II.

Metafaza II

U metafazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Kromosomi se nižu na metafaznoj ploči II u centru ćelije.
Kinetohorne niti sestrinskih hromatida razilaze se na suprotne polove.

Na kraju metafaze II ćelije ulaze u anafazu II.

Anafaza II

U anafazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Sestrinske hromatide se odvajaju i počinju da se kreću na suprotne krajeve (polove) ćelije. Vlakna vretena koja nisu povezana s hromatidama se rastežu i izdužuju ćelije.
Kada se uparene sestrinske hromatide odvoje jedna od druge, svaka od njih se smatra kompletnim hromozomom, tzv.
U pripremi za sljedeću fazu mejoze, dva pola ćelija također se udaljavaju jedan od drugog tokom anafaze II. Na kraju anafaze II, svaki pol sadrži kompletnu kompilaciju hromozoma.

Nakon anafaze II, stanice ulaze u telofazu II.

Telofaza II

U telofazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Odvojena jezgra se formiraju na suprotnim polovima.
Dolazi do citokineze (podjela citoplazme i stvaranje novih stanica).
Na kraju mejoze II nastaju četiri ćelije kćeri. Svaka ćelija ima upola manji broj hromozoma od originalne roditeljske ćelije.

Rezultat mejoze

Krajnji rezultat mejoze je proizvodnja četiri kćeri ćelije. Ove ćelije imaju upola manje hromozoma od roditelja. Tokom mejoze nastaju samo polni dijelovi. Drugi se dijele mitozom. Kada se polovi ujedine tokom oplodnje, postaju . Diploidne ćelije imaju pun skup homolognih hromozoma.