§ 9. Деление клеток

Вопрос 1. Какой биологической проблеме посвящён этот разговор? Почему так важно разделить хромосомы?

Какие механизмы обеспечивают безошибочную передачу наследственной информации от клетки к клетке, от одного организма к другому? Очень важно разделить хромосомы по дочерним клеткам, потому что закодированная в хромосомах информация очень важна для роста и развития новых клеток.

Вопрос 2. Как происходит хранение и передача «инструкций», управляющих клеточными процессами? (§ 7)

Хранятся «инструкции» для жизнедеятельности клеток в цепях ДНК, которые располагаются в хромосомах, а передача «инструкций», управляющих клеточными процессами, осуществляется в результате процесса трансляции.

Как размножаются одноклеточные организмы? (6, 7 класс)

Различают следующие способы бесполого размножения: деление, почкование, фрагментация, полиэмбриония, спорообразование, вегетативное размножение.

Изогамия и гетерогамия (половое размножение) встречаются у некоторых примитивных организмов (водоросли). У некоторых водорослей и грибов имеются формы размножения, при которых половые клетки не образуются: хологамия и конъюгация.

Чем отличается набор хромосом в гаметах? (8 класс)

В гаметах (половых клетках растений и животных) набор хромосом гаплоидный, т. е. половина хромосом соматической клетки.

Какие (три) задачи решаются благодаря размножению? (6–8 класс)

1. Благодаря размножению биологические виды, а, следовательно, и жизнь как явление материального мира сохраняются во времени (смена поколений).

2. Фенотипические различия, наблюдаемые среди особей разных поколений, представляют собой материал для естественного отбора, без чего эволюция живых форм и жизни в целом невозможна (поддержанием на определенном уровне внутривидовой изменчивости).

3. А также задача увеличения количества особей и сохранения путем «воспроизведения себе подобных» возникающих в эволюции типов и вариантов структурно-физиологической организации.

Вопрос 3. Как вы думаете, с чем связана такая скорость?

Клетки, выстилающие поверхность кишечника, живут короткую и сложную жизнь. Постоянно подвергаясь воздействию едких желудочных кислот, деление клеток способствует регенерации утраченных частей и замещению клеток. Клетки кишечника, как правило, живут всего 5 дней, не больше.

Вопрос 4. Почему такое деление клеток иногда называют равнонаследственным?

Потому что каждой из дочерних клеток «достаётся» равное количество хромосом (точную копию генетического материала родительской клетки).

Вопрос 5. Почему работа ДНК невозможна, когда хромосомы видны?

Все процессы в клетке, которые контролирует ДНК, нуждаются в ее участии. Когда нить ДНК уложена в хромосому, затруднено действие ферментов для считывания информации. Поэтому на время деления клетка прекращается большинство обычных функций клетки. А видные хромосомы участвуют в процессе деления клетки.

Вопрос 6. Как называются две фазы деления, изображённые на всех трёх рисунках?

Метафаза и анафаза.

Вопрос 7. Найдите различие в поведении хромосом в митозе и в мейозе.

В отличие от митоза, гомологичные пары хромосом конъюгируют: сближаются, переплетаются и образуют гаплоидное число бивалентов – «склеенных» гомологич ных хромосом. При анафазе I мейоза, биваленты разделяются на целые хромасомы и расходятся к полюсам без разделения на хроматиды (как в митозе).

Второе деление мейоза ничем не отличается от митоза. Как и в митозе, в анафазе II мейоза к полюсам клетки расходятся одинарные сестринские хромосомы (бывшие хроматиды).

Вопрос 8. Какие два явления ответственны за все другие отличия мейоза от митоза?

Кроссинговер и число хромосом в дочерних клетках.

Вопрос 9. Чем вызвана необходимость точного разделения генетического материала дочерними клетками?

Поддержание ткани в рабочем состоянии требует, чтобы клетки сохраняли свои функции неизменными, несмотря на замену самих клеток. Это возможно только благодаря равному и точному распределению по дочерним клеткам наследственного текста, записанного в ДНК.

Вопрос 10. Что происходит с хромосомами в интерфазе клеточного цикла?

Структуры хромосом расправляются и позволяют молекулам ДНК раскручиваться в длинные тонкие нити.

Вопрос 11. Как меняется число хроматид (с) в течение клеточного цикла?

Вопрос 12. Как связаны кроссинговер и конъюгация хромосом?

Конъюгация предшествует кроссинговеру.

КОНЪЮГАЦИЯ – соединение гомологичных хромосом. Гомологи должны "узнавать" друг друга и соединяться в пары, перед тем как они выстроятся на экваторе веретена. Во время первого деления мейоза происходит репликация ДНК, и каждая хромосома состоит после этого из двух хроматид, гомологичные хромосомы конъюгируют по всей своей длине, и между хроматидами спаренных хромосом происходит кроссинговер. КРОССИНГОВЕР – обмен генетического материала между хромосомами, как результат "разрыва" и соединения хромосом; процесс обмена участками хромосом при перекресте хромосом.

Вопрос 13. Какую роль играет сложнейший способ упаковки ДНК в хромосоме?

Например, самая маленькая хромосома человека - 22, содержит примерно 4.6•107 п.н., что соответствует длине 1,4 см. Во время митоза эта хромосома укорачивается до 2 мкм, т.е. становится в 7000 раз компактнее. Таким образом упаковка ДНК – способ уменьшить длину ДНК-нити для точной передачи ее дочерним клеткам.

Вопрос 14. К каким результатам приводит конъюгация хромосом в мейозе?

Конъюгация хромосом наблюдается в профазе мейоза I. Это – процесс сближения гомологичных хромосом. При конъюгации хроматиды гомологичных хромосом в некоторых местах перекрещиваются. Конъюгация приводит к кроссинговеру, который также происходит в профазе мейоза I и представляет собой обмен участками между гомологичными хромосомами. Кроссинговер ведёт к перекомбинации наследственного материала и является одним из источников комбинативной изменчивости, благодаря которой потомки не являются точными копиями своих родителей и отличаются друг от друга.

Вопрос 15. Почему между двумя делениями мейоза отсутствует интерфаза?

Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без выраженной интерфазы: S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК.

Вопрос 16. Может ли в результате мейоза появиться диплоидная клетка (учтите, что бывают организмы 4n)?

При мейотической полиплоидизации имеет место блока для движения хромосом в первом или во втором делении мейоза, что приводит к образованию половых клеток с нередуцированным числом хромосом. Соедивение двух таких гамет дает зиготу с удвоенным числом хромосом, из которой развивается тетраплоидный организм. Однако гораздо чаще нередуцированные гаметы сливаются в процессе оплодотворения с нормальными гаплоидными, давая начало триплоидному организму.