Элективный курс "биология в задачах". §22. Простое бинарное деление. Митоз. Амитоз Ученые провели исследование митоза у разных животных

1. В чем разница между понятиями клеточный цикл и митоз?

2. Ученые провели исследования митоза : оказалось, что у животных, ведущих ночной образ жизни, в большинстве органов максимум митозов приходится на утро и минимум - на ночное время. У дневных животных максимум наблюдается в вечернее время, а минимум днем. Проанализируйте этот факт.

3. Встречается такое явление, при котором после репродукции хромосом деление клетки не происходит,- эндомитоз (греч. endo - внутри). Это приводит к увеличению числа хромосом иногда в десятки раз. Эндомитоз встречается, например, в клетках печени. Какое биологическое значение может иметь этот процесс?

4. Как вы думаете, почему ученые называют метафазную пластинку своеобразным паспортом организма?

5. Почему амитоз не может считаться полноценным способом размножения клеток, хотя этот процесс встречается в соединительной ткани, в клетках кожного эпителия? В каких клетках, по вашему мнению, этот способ деления никогда не встречается?

1. Учащиеся должны усвоить понятия «митоз, амитоз, мейоз, фазы митоза, мейоза, веретено деления, кариокинез, цитокинез, гомологичные хромосомы, сестринские хроматиды »; знать сущность процессов митоза и мейоза, биологическое значение разных способов деления клеток.

2. Учащиеся должны уметь самостоятельно прорабатывать учебный материал, сравнивать биологические процессы, давать аргументированный ответ, делать выводы.

3. Способствоват ь формированию научного мировоззрения, коммуникативных качеств у обучающихся.

Оборудование: таблицы по общей биологии «Митоз», «Сравнение митоза и мейоза», аппликация «Способы деления клетки», презентация «Способы деления клеток», компьютер, мультимедийный проектор.

Ход занятия.

Новые клетки могут возникать
только из предшествующих клеток.

I. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ, ВВЕДЕНИЕ В ТЕМУ.

Клетка – не только структурная и функциональная единица многоклеточного организма, но и единица размножения и передачи наследственной информации от поколения к поколению.

- Какие процессы лежат в основе преемственности поколений?
- В чём сущность жизненного цикла клетки?
- Какие структурные органеллы клетки содержат наследственную информацию?

Чтобы образующиеся клетки получились «полноценными», должен передаваться полный набор генов. Именно это и происходит в большинстве случаев при делении клетки. Сегодня нам предстоит более подробно изучить разные способы деления клеток и ответить на вопрос (презентация «Способы деления клеток», слайд 2 ):

II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА.

Процесс деления – лишь часть жизни клетки. Между двумя делениями проходит период, который называют интерфазой (слайд 3, 4)

Жизненный цикл клетки. Интерфаза (место в жизненном цикле, периоды, основные процессы, значение) – устный ответ, обсуждение.

В интерфазу происходят важные процессы: синтез белков и других необходимых веществ, увеличивается число клеточных органелл, репликация ДНК. Эти процессы приурочены к разным периодам интерфазы – G 1 (до удвоения), S (удвоение ДНК), G 2 (после удвоения) (слайд 5) .

Интерфаза подготавливает клетку к делению. Известно несколько способов деления клеток (слайд 6, 7 ) : амитоз, митоз, мейоз.

Наиболее широко распространённым делением клеток является митоз (слайд 8) .

Митоз – непрямое деление клетки – устный ответ, обсуждение.

Дополнение. Важную роль играют центриоли, которые формируют веретено деления , состоящее из микротрубочек (слайд 9 ) . К центромерным участкам хромосом присоединяются особые белки, образующие специальную структуру – кинетохор . К нему прикрепляются нити веретена деления. Количество нитей может доходит до нескольких тысяч. К одной хромосоме присоединяются от двух до нескольких десятков микротрубочек. В течение анафазы сестринские хроматиды расходятся к полюсам клетки. Происходит это за счёт укорочения микротрубочек веретена и скольжения друг по другу. Скольжение их обеспечивается белками, сходными с миозином мышц. Микротрубочки укорачиваются за счёт быстрой разборки с концов (+). Следует отметить, что у некоторых организмов (протистов и грибов) ядерная оболочка во время митоза сохраняется (веретено формируется внутри ядра). У высших растений в клетках нет центриолей и веретено образуется другими структурами.

Цитокинез осуществляется несколькими способами. У животных клетки лишены клеточной стенки и делятся «перетяжкой». Ещё в анафазе под поверхностной мембраной в области экватора образуется кольцо из актиновых и миозиновых филаментов. В конце телофазы кольцо начинает сокращаться и втягивает наружную мембрану внутрь. В результате клетка перешнуровывается. Цитоплазмы клеток высших растений делятся «перегородкой»: вдоль микротрубочек к экватору клетки транспортируются пузырьки из аппарата Гольджи. Эти пузырьки начинают сливаться друг с другом в центральной части клетки, образуя небольшой диск. Затем по краям к нему присоединяются новые пузырьки, и диск растёт. Образуется срединная пластинка . Поверх неё начинает образовываться клеточная стенка из целлюлозы.

Задание 1 (рабочий лист).Учёные провели исследования митоза: оказалось, что у животных, ведущих ночной образ жизни, в большинстве органов максимум митоза приходится на утро и минимум – на ночное время. У дневных животных максимум наблюдается в вечернее время, а минимум – днём. Проанализируйте этот факт.

Проверка выполнения задания.

Итак, значение митоза состоит в следующем (слайд 10, 11) :

Образование генетически равноценных клеток, преемственность в ряду клеточных поколений.
Обеспечение эмбрионального развития и роста организмов.
Регенерация органов и тканей.
Основа бесполого размножения организмов.

В процессе эволюции чуть позже появился ещё один способ деления - мейоз – редукционное деление . Его появление связано с ранним ароморфозом – половым размножением организмов.

3. Мейоз – редукционное деление клетки – устный ответ, обсуждение.

Дополнение. Первое деление мейоза – редукционное , второе - эквационное (уменьшения числа хромосом не происходит). Наиболее существенные изменения происходят в профазу 1. гомологичные хромосомы располагаются параллельно друг другу и соприкасаются, образуются биваленты. Каждый бивалент содержит 4 хроматиды. В это время пара хроматид из гомологичных хромосом может обменяться какими-то участками. Такой обмен участками ДНК называют кроссинговером. В результате первого деления мейоза в дочерние клетки попадает по одной гомологичной хромосоме из пары. По набору генов образующиеся клетки отличаются друг от друга: при кроссинговере хромосомы обменялись участками и появились новые сочетания генов. Таким образом, практически каждая из образующихся клеток имеет уникальный генотип, отличный от генотипа исходной клетки (слайд 12, 13 ) .

Задание 2
(рабочий лист). Закончите рисунки, рассмотрите их. Определите эффекты мейоза.

Итак, особенности мейоза следующие (слайд 16, 17 ) :

При мейозе дочерние клетки имеют половинный набор хромосом по сравнению с материнской (у диплоидных организмов 2 n – гаплоидный n).
При мейозе осуществляется 2 последовательных деления, в промежутке между которыми не происходит удвоения ДНК. Образуется 4 клетки (n).
В процессе мейоза происходит кроссинговер .

4. Сравнение митоза и мейоза

Выполнение задания 3 (рабочий лист)

Задание 3
(рабочий лист). Заполните таблицу «Сравнение митоза и мейоза».

Проверка выполнения.

Давайте попробуем ответить на вопрос, поставленный в начале занятия

Каков механизм передачи полного набора генов от материнской клетки дочерним?

III. ОБОБЩЕНИЕ МАТЕРИАЛА.

Итак, существует 2 основных способа деления клеток – митоз и мейоз. Митоз обеспечивает передачу дочерним клеткам всего генетического материала, который был в материнской клетке, и равное распределение этого материала между дочерними клетками. При мейозе число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое по сравнению с материнской клеткой. Митоз обеспечивает бесполое размножение, мейоз – половое размножение организмов.

IV. КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ.

Контрольные задания (рабочий лист) – 5 – 7 минут .

V. Д\З.

Подготовиться к семинару «Формы размножения организмов», §§ 31 – 34 (уч. А.А. Каменский, В.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10 – 11 классы.

РАБОЧИЙ ЛИСТ

семинар « Способы деления клеток».

Задание 1. Учёные провели исследования митоза: оказалось, что у животных, ведущих ночной образ жизни, в большинстве органов максимум митозов приходится на утро и минимум – на ночное время. У дневных животных максимум наблюдается в вечернее время, а минимум – днём. Проанализируйте этот факт.

Задание 2. Закончите рисунки, рассмотрите их. Определите эффекты мейоза.

Задание 3.

Заполните таблицу «Сравнение митоза и мейоза».

Контрольные задания.

Уровень 1. Определите, какие рисунки соответствуют митозу, какие – мейозу.

Рис 4. Фазы митоза и мейоза

Уровень 2

1 вариант. Существуют организмы, клетки которых содержат тройной набор хромосом (триплоидные организмы – 3п). Мейоз у таких организмов происходит с нарушениями. Объясните причину нарушений мейоза у триплоидных организмов.

2 вариант. Встречается такое явление, при котором после репликации хромосом деление клеток не происходит, - эндомитоз (например, в клетках печени). Каковы последствия эндомитоза? Какое биологическое значение может иметь этот процесс?

Литература

А.А. Каменский, В.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10 – 11 классы. «Дрофа», М., 2005.
Л. С. Высоцкая, С.М Глаголев, А.О. Рувинский и др. Общая биология, 10 – 11 (учебник для классов с углублённым изучением биологии). «Просвещение», М., 2001.
Р.Д. Петросова, Н.Н. Пилипенко, А.В. Теремов. Дидактический материал по общей биологии. ООО «Белфарпост», Минск, «РАУБ-Цитадель», М., 1997.
Б.Д. Комиссаров. Самостоятельные и лабораторные работы по общей биологии. «Высшая школа», М., 1988.

1. Какие способы деления характерны для клеток эукариот? Для прокариотических клеток?

Митоз, амитоз, простое бинарное деление, мейоз.

Для клеток эукариот характерны следующие способы деления: митоз, амитоз, мейоз.

Для прокариотических клеток характерно простое бинарное деление.

2. Что представляет собой простое бинарное деление?

Простое бинарное деление характерно только для клеток прокариот. Бактериальные клетки содержат одну хромосому – кольцевую молекулу ДНК. Перед делением клетки происходит репликация и образуются две одинаковые молекулы ДНК, каждая из них прикреплена к цитоплазматической мембране. Во время деления плазмалемма врастает между двумя молекулами ДНК таким образом, что в итоге разделяет клетку надвое. В каждой образовавшейся клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК.

3. Что такое митоз? Охарактеризуйте фазы митоза.

Митоз – основной способ деления эукариотических клеток, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом. Для удобства митоз подразделяют на четыре фазы:

● Профаза. В клетке увеличивается объём ядра, начинает спирализоваться хроматин, в результате чего формируются хромосомы. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых в области центромеры (в диплоидной клетке – набор 2n4c). Растворяются ядрышки, распадается ядерная оболочка. Хромосомы оказываются в гиалоплазме и располагаются в ней беспорядочно (хаотически). Центриоли попарно расходятся к полюсам клетки, где инициируют образование микротрубочек веретена деления. Часть нитей веретена деления идёт от полюса к полюсу, другие нити прикрепляются к центромерам хромосом и способствуют их перемещению в экваториальную плоскость клетки. В клетках большинства растений центриоли отсутствуют. В этом случае центрами образования микротрубочек веретена деления являются особые структуры, состоящие из мелких вакуолей.

● Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно в экваториальной плоскости клетки. Образуется так называемая метафазная пластинка, состоящая из двухроматидных хромосом.

● Анафаза. Нити веретена деления укорачиваются, в результате чего сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и растягиваются к противоположным полюсам клетки. С этого момента разошедшиеся хроматиды называются дочерними хромосомами. У полюсов клетки оказывается одинаковый генетический материал (у каждого полюса – 2n2c).

● Телофаза. Дочерние хромосомы деспирализуются (раскручиваются) у полюсов клетки с образованием хроматина. Вокруг ядерного материала каждого полюса формируются ядерные оболочки. В двух образовавшихся ядрах возникают ядрышки. Нити веретена деления разрушаются. На этом деление ядра заканчивается, и начинается разделение клетки надвое. У клеток животных в экваториальной плоскости возникает кольцевая перетяжка, которая углубляется до тех пор, пока не произойдёт разделение двух дочерних клеток. Клетки растений не могут делиться перетяжкой, т.к. имеют жёсткую клеточную стенку. В экваториальной плоскости растительной клетки из содержимого пузырьков комплекса Гольджи образуется так называемая срединная пластинка, которая и разделяет две дочерние клетки.

4. Благодаря чему дочерние клетки в результате митоза получают идентичную наследственную информацию? В чём заключается биологическое значение митоза?

В метафазе в экваториальной плоскости клетки находятся двухроматидные хромосомы. Молекулы ДНК в составе сестринских хроматид идентичны друг другу, т.к. образовались в результате репликации исходной материнской молекулы ДНК (это произошло в S-периоде интерфазы, предшествующей митозу).

В анафазе с помощью нитей веретена деления сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и растягиваются к противоположным полюсам клетки. Таким образом, у двух полюсов клетки оказывается одинаковый генетический материал (2n2c у каждого полюса), который по завершении митоза становится генетическим материалом двух дочерних клеток.

Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает передачу наследственных признаков и свойств в ряду поколений клеток. Это необходимо для нормального развития многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки организма генетически идентичны. Митоз обусловливает рост и развитие организмов, восстановление повреждённых тканей и органов (регенерацию). Митотическое деление клеток лежит в основе бесполого размножения многих организмов.

5. Количество хромосом - n, хроматид - с. Каким будет соотношение n и с для соматических клеток человека в следующих периодах интерфазы и митоза. Установите соответствие:

1) В G 1 -периоде каждая хромосома состоит из одной хроматиды, т.е. соматические клетки содержат набор 2n2с, что для человека составляет 46 хромосом, 46 хроматид.

2) В G 2 -периоде каждая хромосома состоит из двух хроматид, т.е. соматические клетки содержат набор 2n4с (46 хромосом, 92 хроматиды).

3) В профазе митоза набор хромосом и хроматид – 2n4c, (46 хромосом, 92 хроматиды).

4) В метафазе митоза набор хромосом и хроматид – 2n4c (46 хромосом, 92 хроматиды).

5) В конце анафазы митоза вследствие отделения сестринских хроматид друг от друга и их расхождения к противоположным полюсам клетки, у каждого полюса оказывается набор 2n2с (46 хромосом, 46 хроматид).

6) В конце телофазы митоза формируются две дочерние клетки, каждая содержит набор 2n2c (46 хромосом, 46 хроматид).

Ответ: 1 – В, 2 – Г, 3 – Г, 4 – Г, 5 – В, 6 – В.

6. Чем амитоз отличается от митоза? Как вы думаете, почему амитоз называют прямым делением клетки, а митоз - непрямым?

В отличие от митоза при амитозе:

● Происходит деление ядра перетяжкой без спирализации хроматина и образования веретена деления, отсутствуют все четыре фазы, характерные для митоза.

● Наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом.

● Часто наблюдается только деление ядра без дальнейшего разделения клетки на две дочерние. В этом случае возникают двуядерные и даже многоядерные клетки.

● Затрачивается меньше энергии.

Митоз называют непрямым делением, т.к. по сравнению с амитозом он представляет собой достаточно сложный и точный процесс, состоящий из четырёх фаз и требующий предварительной подготовки (репликации, удвоения центриолей, запасания энергии, синтеза специальных белков и т.д.). При прямом (т.е. простом, примитивном) делении – амитозе ядро клетки без какой-либо специальной подготовки быстро делится перетяжкой, и наследственный материал случайным образом распределяется между дочерними ядрами.

7. В ядре неделящейся клетки наследственный материал (ДНК) находится в виде аморфного рассредоточенного вещества - хроматина. Перед делением хроматин спирализуется и образует компактные структуры - хромосомы, а после деления возвращается в исходное состояние. Для чего клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала?

ДНК в составе аморфного и рассредоточенного хроматина при делении было бы невозможно точно и равномерно распределить между дочерними клетками (именно такая картина и наблюдается при амитозе – наследственный материал распределяется неравномерно, случайным образом).

С другой стороны, если бы клеточная ДНК всегда находилась в компактизированном состоянии (т.е. в составе спирализованных хромосом), с неё было бы невозможно считывать всю необходимую информацию.

Поэтому клетка в начале деления переводит ДНК в максимально компактное состояние, а после завершения деления возвращает в исходное, удобное для считывания.

8*. Установлено, что у дневных животных максимальная митотическая активность клеток наблюдается вечером, а минимальная - днём. У животных, ведущих ночной образ жизни, клетки наиболее интенсивно делятся утром, ночью же митотическая активность ослаблена. Как вы думаете, с чем это связано?

Дневные животные активны в светлое время суток. Днём они затрачивают много энергии на передвижение и поиск пищи, при этом их клетки быстрее "изнашиваются" и чаще погибают. Вечером, когда организм переварил пищу, усвоил питательные вещества и накопил достаточное количество энергии, активизируются процессы регенерации и, прежде всего, митоз. Соответственно, у ночных животных максимальная митотическая активность клеток наблюдается утром, когда их организм отдыхает после активного ночного периода.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

1. Какие способы деления характерны для клеток эукариот? Для прокариотических клеток?

Для клеток эукариот: митоз, амитоз, мейоз. Простое бинарное деление характерно только для клеток прокариот.

2. Что представляет собой простое бинарное деление?

Простое бинарное деление представляет собой деление клетки надвое. Перед делением клетки происходит репликация и образуются две одинаковые молекулы ДНК, каждая из которых прикреплена к цитоплазматической мембране. При делении клетки цитоплазматическая мембрана врастает между двумя молекулами ДНК таким образом, что в итоге делит клетку надвое.

3. Что такое митоз? Охарактеризуйте фазы митоза.

Митоз - основной способ деления эукариотических клеток, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом. Митоз - процесс непрерывный, но для удобства его подразделяют на четыре последовательные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Профаза. В клетке увеличивается объем ядра, начинает спирализоваться хроматин, в результате чего формируются хромосомы. Постепенно растворяются ядрышки, распадается ядерная оболочка, формируется веретено деления. Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно в экваториальной плоскости клетки. Образуется так называемая метафазная пластинка, состоящая из двухроматидных хромосом. Анафаза. Нити веретена деления укорачиваются, в результате чего сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и растягиваются к противоположным полюсам клетки. Поскольку сестринские хроматиды идентичны друг другу, у двух полюсов клетки оказывается одинаковый генетический материал (в диплоидной клетке - 2n2c у каждого полюса). Телофаза. Дочерние хромосомы деспирализуются (раскручиваются) у полюсов клетки с образованием хроматина. Вокруг ядерного материала каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируются ядерные оболочки. В двух образовавшихся ядрах возникают ядрышки. Нити веретена деления разрушаются. На этом деление ядра заканчивается, и начинается разделение клетки надвое.

4. Благодаря чему дочерние клетки в результате митоза получают идентичную наследственную информацию? В чем заключается биологическое значение митоза?

Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе (расхождение хромосом к разным полюсам клетки в анафазе) все клетки организма генетически идентичны. Митоз обусловливает важнейшие процессы жизнедеятельности - рост, развитие, регенерацию (восстановление поврежденных тканей и органов). Митотическое деление клеток лежит в основе бесполого размножения многих организмов.

5. Количество хромосом - n, хроматид - с. Каким будет соотношение n и с для соматических клеток человека в следующих периодах интерфазы и митоза. Установите соответствие.

1-в, 2-г, 3-г, 4-г, 5-в, 6-в.

Амитоз осуществляется путем прямого деления клеточного ядра перетяжкой. При амитозе не образуется веретено деления и не происходит спирализация хроматина, поэтому наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом. Такой тип деления встречается у одноклеточных организмов.

Спирализация хромосом – это процесс уплотнения хромосом при делении клеток. Он способствует нормальному расхождению хромосом к полюсам клетки.

8. Установлено, что у дневных животных максимальная митотическая активность клеток наблюдается вечером, а минимальная - днем. У животных, ведущих ночной образ жизни, клетки наиболее интенсивно делятся утром, ночью же митотическая активность ослаблена. Как вы думаете, с чем это связано?

На режим митотического деления оказывают влияние различные факторы: возраст организма, режим питания, содержание витаминов, состояние нервной и эндокринной системы, фотопериодизм, двигатель-ные процессы, изменения биохимических процессов и др. Изменение митотической активности в большинстве органов и тканей носит чётко выраженный ритмический характер. Например, суточная периодичность деления клеток широко распространена среди различных представителей растительного и животного мира.

У дневных животных к вечеру накапливается достаточное количество питательных веществ в клетках, что благоприятно сказывается на делении клеток и скорость митотического деления увеличивается. У животных ведущих ночной образ жизни достаточное количество питательных веществ в клетке накапливается к утру.

9. Ферментативный процесс поэтапного окисления глюкозы до пировиноградной кислоты: 1) гликолиз; 2) клеточное дыхание; 3) брожение; 4) окислительное фосфорилирование.

10. Место окисления низкомолекулярных органических соединений до углекислого газа и ионов водорода в митохондрии: 1) наружная мембрана; 2) внутренняя мембрана; 3) матрикс; 3) межмембранное пространство.

11. Место нахождения ионов водорода, участвующих в синтезе АТФ ферментом АТФ-синтетазой, в митохондрии: 1) наружная мембрана; 2) внутренняя мембрана; 3) матрикс; 4) межмембранное пространство.

12. Расщепление низкомолекулярных органических веществ при клеточном дыхании в митохондриях осуществляют: 1) кислород и ферменты; 2) белки-переносчики электронов; 3) только ферменты; 4) АТФ.

13. *Биохимические процессы, которые осуществляются в митохондриях: 1) цикл Кребса; 2) гликолиз; 3) окислительное фосфорилирование; 4) перенос электронов; 5) редупликация; 6) образование НАДФ*Н.

14. Цепь переноса электронов в митохондрии расположена: 1) в межмембранном пространстве; 2) в матриксе; 3) на внутренней мембране; 4) на наружной мембране.

15. Процесс анаэробного ферментативного расщепления глюкозы до пировиноградной кислоты: 1) гликолиз; 2) цикл Кребса; 3) клеточное дыхание; 4) трансляция; 5) окислительное фосфорилирование.

16. Азотистое соединение в составе АТФ: 1) тимин; 2) гуанин; 3) аденин; 4) урацил; 5) цитозин.

17. Органическое соединение, являющееся непосредственным источником энергии для большинства клеточных процессов: 1) АТФ; 2) белок; 3) глюкоза; 4) жир.

18. *Пластический обмен включает: 1) гликолиз; 2) клеточное дыхание; 3) биосинтез белка; 4) редупликация ДНК; 5) фотосинтез.

19. Процесс, осуществление которого непосредственно обеспечивает работу Н+АТФсинтетазного комплекса: 1) перенос ионов водорода из матрикса в межмембранное пространство; 2) перенос электронов транспортными белками; 3) движение ионов водорода из межмембранного пространства в матрикс; 4) отщепление углекислого газа и водорода от низкомолекулярных органических соединений.

20. Ионы водорода из межмембранного пространства возвращаются в матрикс митохондрий через: 1) транспортные белки; 2) протонный канал; 3) Н+АТФсинтетазный комплекс; 4) пространство между молекулами фосфолипидов мембраны.

21. *Результат гликолиза – образование: 1) АТФ; 2) НАДФ*Н; 3) НАД*Н; 4) пировиноградной кислоты; 5) этилового спирта; 6) воды и углекислого газа.

22. Процесс превращения пировиноградной кислоты в устойчивые конечные продукты без дополнительного высвобождения энергии: 1) цикл Кребса; 2) гликолиз;

3) клеточное дыхание; 4) брожение; 5) окислительное фосфорилирование

23. *Промежуточная фаза клеточного дыхания связана с расщеплением пировиноградной кислоты и образованием: 1) углекислого газа; 2) этилового спирта;

3) НАД*Н; 4) ацетил-КоА; 5) воды; 6) АТФ.

24. *Цикл Кребса представляет собой цикл реакций, в ходе которых образуются: 1) АТФ; 2) НАДН; 3) ФАД*Н; 4) углекислый газ; 5) вода; 6) НАДФ*Н; 7) кислород; 8) ацетил-КоА; 9) пировиноградная кислота.

25. Подготовительный этап энергетического обмена сопровождается: 1) выделением тепловой энергии и синтезом 2АТФ; 2) выделением тепловой энергии и распадом

2АТФ; 3) выделением только тепловой энергии; 4) аккумуляцией всей энергии в энергию АТФ.

26. Образование молочной кислоты из глюкозы происходит на этапе; 1) аэробного окисления; 2) окислительного фосфорилирования; 3) биологического окисления; 4) бескислородного окисления.

26. В процессе энергетического обмена глюкоза: 1) расщепляется с поглощением энергии; 2) синтезируется с поглощением энергии; 3) расщепляется с выделением энергии; 4) синтезируется с выделением энергии.

27. *Светозависимая фаза фотосинтеза обеспечивает: 1) образование глюкозы; 2) синтез АТФ; 3) фотолиз воды; 4) восстановление НАДФ; 5) окисление НАДФ*Н.

28. *Процесс, осуществляемый в светозависимой фазе фотосинтеза 1) образование глюкозы 2) синтез АТФ 3) фиксация углекислого газа 4) восстановление НАД 5) фотофосфорилирование

29. Ион, который при фотосинтезе и клеточном дыхании проходит через АТФсинтетазный комплекс: 1) кальция; 2) калия; 3) натрия; 4) водорода; 5) железа.

30. Вещество, участвующее в фотосинтезе и являющееся источником кислорода: 1) глюкоза; 2) углекислый газ; 3) сахароза; 4) вода; 5) крахмал.

31. *Для синтеза АТФ в хлоропластах в ходе фотосинтеза необходимы: 1) перенос электронов; 2) перенос АДФ через наружную мембрану; 3) использование молекулярного кислорода; 4) АТФ-синтетаза; 5) накопление протонов водорода в матриксе; 6) солнечный свет; 7) накопление протонов водорода в внутритилакоидном пространстве.

32. *Специфические процессы характерные для светонезависимой фазы фотосинтеза:

1) фотолиз воды; 2) транспорт электронов по электрон-транспортной цепи; 3) синтез АТФ; 4) фиксация углекислого газа; 5) восстановление НАДФ*Н; 6) цикл Кальвина;

7) цикл лимонной кислоты; 8) синтез глюкозы.

33. Место расположения белковых комплексов, транспортирующих электроны в процессе фотосинтеза: 1) наружная мембрана хлоропласта; 2) внутренняя мембрана хлоропласта; 3) мембрана тилакоида; 4) кольцевая ДНК; 5) матрикс; 6) строма; 7) рибосома.

34. Участок хлоропласта, где происходят реакции светозависимой фазы фотосинтеза:

1) наружная мембрана; 2) строма; 3) грана; 4) внутренняя мембрана; 5) межмембранное пространство.

35. В процессе окислительного фосфорилирования синтезируется молекул АТФ: 1) 2;

2) 4; 3) 32; 4) 34; 5) 36; 6) 38.

3.3. Воспроизведение клеток

В опросы для повторения и обсуждения

1. Что такое жизненный цикл клетки?

2. Дайте определение митотического цикла клетки и сформулируйте его биологическое значение.

3. Как осуществляется движение хромосом в анафазе митоза и что общего во всех двигательных реакциях живого организма?

4. Каковы фазы митоза и сущность процессов, происходящих в эти фазы?

4. Почему метафазную пластинку ученые называют своеобразным паспортом организма?

5. Почему амитоз не может считаться полноценным способом размножения клеток?

Контрольные задания

1. Рассмотрите схему клеточного цикла многоклеточных животных (рис. 3.37). Охарактеризуйте процессы, протекающие в фазы G1, S, G2. В какой фазе происходит репликация ДНК?

В каждой фазе жизненного цикла (G1, S, G2, M) клетки есть точки контроля, т.е. клетка проверяет сама себя на готовность к следующей фазе цикла. Если какие-либо параметры не соответствуют норме, то клетка переходит в состояние покоя. При определенных условиях она может выходить из этого состояния и возвращаться к продолжению цикла. Основные точки контроля показаны на рисунке 3.37.

Рис. 3.37. Схема клеточного цикла у клеток многоклеточных

животных

(величина сектора указывает на примерную продолжительность периода)

Определите соответствие параметров (1 - размеры клетки, питательные вещества, факторы роста, повреждения ДНК; 2 - размеры клетки, репликация ДНК; 3 - прикрепление хромосом к микротрубочкам веретена) точкам контроля (G1, G2 и M).

2. Изучите схему строения хромосомы делящейся клетки (рис. 3.38). Назовите фазу митоза, в которой находится изображенная на рисунке хромосома. Какие структуры изображены под номерами 1-4?

3. Познакомьтесь со схемой митоза (рис. 3.39). Определите набор хромосом (n ) и количество молекул ДНК (c ) для этапов А-В, что обозначено цифрами 1-3?

Рис. 3.38. Хромосома делящейся клетки

4. Используя рисунок 3.40, составьте характеристику фаз митоза. Объясните, почему в ходе митоза образуются клетки с набором хромосом, равным материнской клетке?

5. Ученые провели исследования митоза: оказалось, что у животных, ведущих ночной образ жизни, в большинстве органов максимум митозов приходится на утро и минимум – на ночное время. У дневных животных максимум наблюдается в вечернее время, а минимум – днем. Проанализируйте

этот факт.

Рис. 3.39. Схема митоза

А – хромосомы материнской клетки в G1-период; Б – хромосомы в метафазу митоза;

В – хромосомы дочерних клеток

6. При эндомитозе после репликации хромосом деление клетки не происходит, что приводит к увеличению числа хромосом. Какое биологическое значение может иметь этот процесс?

1 – интерфаза, 2 – профаза, 3 – прометафаза

4 – метафаза, 5 – анафаза, 6 - телофаза

Рис. 3.40. Фазы митотического деления животной клетки

7. Рассмотрите положение хромосом в метафазе митоза (рис. 3.41). Какие структуры обозначены цифрами 1-6?

8. Рассмотрите рисунок

3.42. Какие фазы

митотического цикла обозначены цифрами 1-4?

9. Изучите схему митоза

и мейоза (рис. 3.43). Проведите сравнение и укажите сходство и различие этих процессов. Назовите фазы обозначенные цифрами.

Рис. 3.41. Метафаза

Рис. 3.42. Митоз

Рис. 3.43. Сравнение митоза и мейоза

Лабораторный практикум

1. Митоз в клетках корней лука. Используя малое и большое увеличение микроскопа рассмотрите готовый препарат продольного среза корешка лука. Найдите делящиеся клетки на разных стадиях митоза (рис. 3.44).

Интерфаза. Ядро в клетке округлое, с четкими границами. В нем видны одно или два ядрышка. Хроматин в виде глыбок заполняет кариоплазму.

Профаза. Ядро заметно увеличено, в нем исчезают ядрышки. В кариоплазме наблюдается как бы клубок, составленный из тонких

нитей. Это хромосомы. В конце профазы оболочка ядра разрушается и хромосомы выходят в цитоплазму.

Метафаза. Хромосомы заметно укорочены и утолщены, имеют вид сильно изогнутых палочковидных структур. Постарайтесь найти клетку, в которой хромосомы лежат в экваториальной плоскости, образуя метафазную пластинку (материнскую звезду).

Анафаза. Сестринские хроматиды, которые на данном этапе уже называют хромосомами, перемещаются к полюсам, поэтому в клетке можно увидеть фигуры, напоминающие две звезды (дочерние звезды). Обратите внимание, что хромосомы имеют вид шпильки. Центромеры направлены к полюсам, а плечи хромосом расходятся под углом друг к другу.

Телофаза. У противоположных полюсов клетки видны рыхлые клубки из частично деспирализованных хромосом. В центре клетки начинает формироваться перегородка, которая постепенно делит материнскую клетку на две дочерних.

Рис. 3.44. Микрофотографии стадий митоза в клетках корешка лука

(1 – интерфаза; 2, 3, 4 – профаза; 5, 6, 7 – метафаза; 8, 9 – анафаза; 10, 11 – телофаза; 12 – цитокинез)

Микропрепарат можете приготовить самостоятельно. Накануне лабораторной работы отрежьте скальпелем кончики тонких корешков лука длиной 0,5-0,7 см. Поместите их в фиксатор, а затем поставьте в темное место на 24 ч. Красителем для клеток корешков может служить ацетоорсеин. Для приготовления ацетоорсеина в 45 мл ледяной уксусной кислоты, доведенной до кипения, добавьте 1 г орсеина. Раствор охладите и добавите к нему 55 мл дистиллированной воды. Затем положите один корешок на предметное стекло и нанесите на него 2-3 капли

красителя. 2-3 раза слегка подогрейте препарат с красителем над пламенем спиртовки. Для промывки препарата капните 2-3 капли воды с одной стороны и оттяните воду с красителем фильтровальной бумагой с другой стороны препарата.

Кончик корешка окрашен темнее, чем вся остальная часть. Отрежьте скальпелем этот кончик и положите на предметное стекло. Осторожно накройте покровным стеклом. Тупым концом препаровальной иглы сделайте с небольшим нажимом круговые движения по покровному стеклу над кончиком корешка. Рассмотрите полученный давленый препарат под микроскопом.

2. Митоз в бластомерах оплодотворенного яйца аскариды.

Познакомьтесь со спецификой деления животных клеток перешнуровкой, которая хорошо видна на препарате оплодотворенного яйца аскариды в стадии первого деления - дробления (рис. 3.45).

Рис. 3.45. Профаза, метафаза, анафаза и телофаза в клетке аскариды

Еще с одной особенностью митоза в животных клетках можно познакомиться на другом препарате - яйце аскариды, находящемся на стадии метафазы. Веретено формируется с помощью центросом. На препарате хорошо видны компоненты центросом - центриоли (рис. 3.46).

Рис. 3.46. Веретено деления в клетке аскариды

3. Амитоз животной клетки.Познакомьтесь с микропрепаратом прямого деления клеток, характерного для различных тканей животных и растительных организмов.

Тестовые задания

* Тестовые задания с несколькими правильными ответами

1. Метафазная хромосома имеет хроматид: 1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.

2. Число молекул ДНК в составе хроматиды: 1) одна; 2) две; 3) три; 4) четыре.

3. Фаза митоза животной клетки, во время которой происходит расхождение хроматид каждой хромосомы к разным полюсам веретена деления: 1) анафаза; 2)

4. Фаза митоза животной клетки, во время которой в клетке происходит формирование веретена деления, расхождение центриолей к противоположным полюсам клетки, спирализация хромосом, разрушение ядерной мембраны: 1) анафаза;

2) телофаза; 3) метафаза; 4) профаза; 5) интерфаза.

5. Фаза клеточного цикла, во время которой происходит репликация ДНК: 1) анафаза;

2) телофаза; 3) метафаза; 4) профаза; 5) интерфаза.

6. Количество молекул ДНК в каждой хромосоме во время анафазы митоза: 1) 1; 2) 2;

3) 3; 4) 4.

7. *Период клеточного цикла, во время которого каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид: 1) синтетический; 2) G1 ; 3) пресинтетический; 4)G2 ; 5)S ; 6) постсинтетический.

8. Количество молекул ДНК в каждой хроматиде во время профазы митоза: 1) 1; 2) 2;

3) 3; 4) 4.

9. Правильная последовательность фаз митоза: 1) метафаза, профаза, телофаза, анафаза; 2) профаза, анафаза, телофаза, метафаза; 3) телофаза, метафаза, анафаза, профаза; 4) профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

10. Соматическая клетка кожи человека содержит 46 хромосом. Количество хромосом

в каждой из ее дочерних клеток, образовавшихся в результате двух митотических делений: 1) 23; 2) 46; 3) 92; 4) 138; 5) 184.

11. *Негомологичные хромосомы отличаются друг от друга следующими признаками:

1) длиной; 2) толщиной; 3) соотношением плеч; 4) положением центромеры; 5) наличием центромеры.

12. Структуры веретена деления эукариотической клетки: 1) актиновые волокна; 2) миозиновые волокна; 3) микротрубочки; 4) миофибриллы; 5) микроворсинки; 6) коллагеновые волокна.

13. В процессе редупликации ДНК из одной материнской хромосомы образуются две новые: 1) гомологичные хромосомы; 2) негомологичные хромосомы; 3) сестринские хроматиды; 4) несестринские хроматиды.

14. Гомологичные хромосомы составляют в клетке набор хромосом: 1) гомологичный;

2) гаплоидный; 3) негомологичный; 4) диплоидный.

15. Форма, которую имеют большинство хромосом человека в метафазе митоза: 1) кольцо; 2) шар; 3) трубка; 4) шпилька; 5) Х-образная.

16. *Метафазные хромосомы клеток животных разных видов отличаются друг от друга: 1) числом; 2) расположением; 3) формой; 4) размером.

17. Во время анафазы митоза к противоположным полюсам отходят: 1) гомологичные хромосомы; 2) негомологичные хромосомы; 3) хроматиды негомологичных хромосом; 4) хроматиды гомологичных хромосом; 5) хроматиды гомологичных и негомологичных хромосом.

18. Фаза митоза животной клетки, во время которой хромосомы выстраиваются в плоскости экватора веретена деления: 1) анафаза; 2) профаза; 3) метафаза; 4) телофаза; 5) интерфаза.

19. Структуры, которые во время анафазы митоза подходят к одному полюсу веретена деления клетки: 1) только гомологичные друг другу хромосомы; 2) только негомологичные друг другу хромосомы; 3) только хроматиды; 4) гомологичные и негомологичные хромосомы.

20. Фаза митоза, во время которой происходит деспирализация хромосом, формирование ядрышка и ядерной мембраны и образование двух дочерних клеток: 1) анафаза; 2) профаза; 3) метафаза; 4) телофаза; 5) интерфаза.

Статьи по теме