Что такое днк - дезоксирибонуклеиновая кислота. Методическая разработка на тему: Учебно – методический комплекс по биологии Как называется неактивная часть днк
Как это так - ДНК вне клетки?
Клетки бактерий могут выделять ДНК в окружающую среду - это связано с процессами их размножения и обмена информацией. Так, например, распространяется устойчивость к антибиотикам: одна бактерия приобретает соответствующий ген, копирует и делится им с остальной популяцией. У эукариотических (ядерных) организмов подобные процессы долгое время были неизвестны: полагали, что они используют ДНК только для хранения, считывания и передачи информации.
Но в 1948 году в плазме крови обнаружили внеклеточную ДНК - фракцию ДНК, не связанную с клетками и существующую отдельно от них. За последующие годы ученые нашли такую ДНК у всех исследованных организмов, от растений до животных и человека. Ее находили в межклеточном веществе, в циркулирующих жидкостях и даже в отдельно взятых культурах клеток. Похоже, что ДНК вне клеток встречается регулярно и, следовательно, может играть определенную роль в жизни организма.
Внеклеточная ДНК не похожа на обычную.
Геномная ДНК состоит из длинных нитей-хромосом, а вкДНК - набор небольших последовательностей, иногда в миллион раз короче хромосомы.
Случаен ли выбор этих последовательностей или нет - до сих пор остается спорным вопросом.
Внеклеточная ДНК не всегда находится в растворе сама по себе. Иногда она связана с гистонами - белками, которые клетка использует для компактной упаковки нитей ДНК в ядре. В других случаях вкДНК может встречаться внутри экзосом - пузырьков, окруженных мембраной, которые отпочковываются от клеток, путешествуют по организму и могут сливаться с другими клетками. Более того, одна группа ученых выделила из крови животных целый комплекс из ДНК, жиров и белков, отвечающих за ее копирование. То есть, вероятно, по организму плавают целые молекулярные машины, копирующие и распространяющие информацию прямо на ходу. Впрочем, какую часть от общей вкДНК составляют такие структуры, пока неизвестно.
Откуда появляется внеклеточная ДНК?
Кажется логичным, что вкДНК не образуется сама, а выделяется клетками. Что может заставить клетки выбрасывать наружу молекулы, несущие их наследственную информацию?
Гипотеза клеточной гибели предполагает, что ДНК высвобождается, когда разрушаются клетки. Эта теория помогает объяснить, почему вкДНК представлена маленькими фрагментами: например, при апоптозе (программируемой клеточной гибели) ДНК внутри клетки разрезается на небольшие участки, прежде чем вся клетка распадается. Также это согласуется с тем, что в состояниях, сопровождающихся гибелью клеток (инфаркт миокарда, ожоги), количество вкДНК в крови увеличивается.
Но не все так просто: внеклеточную ДНК находили в любых тканевых культурах, даже там, где не было массовой гибели клеток. Это пытается объяснить гипотеза «метаболической ДНК»: вероятно, клетки в ходе своей жизнедеятельности постоянно синтезируют новую ДНК, увеличивая количество копий информации, чтобы удобнее было ее считывать. Cо временем молекулы ДНК изнашиваются и клетки выделяют их в окружающую среду вместе с продуктами обмена веществ.
Существует и мнение, что выделение вкДНК - это способ клеток обмениваться сигналами. Так, например, из разных внутриорганизменных жидкостей были выделены мембранные пузырьки, содержащие небольшие количества ДНК. Такие пузырьки могут сливаться с клетками, передавая им молекулы ДНК.
У меня в крови нашли ДНК. Это плохо?
Внеклеточная ДНК - естественный компонент плазмы крови, и ее можно обнаружить у любого человека. В норме ее концентрация довольно низкая, хотя и может варьировать, но в случае патологических и стрессовых состояний количество вкДНК резко вырастает. Например, при ожогах или заболеваниях, связанных с массовой гибелью клеток, - инфаркте миокарда или ревматоидном артрите. Даже у здорового человека возможны сильные колебания уровня вкДНК, если он подвергается стрессу, например сильной физической нагрузке. Однако после прекращения нагрузки концентрации возвращаются к нормальным значениям.
Сложнее обстоит дело при онкологических заболеваниях. Не до конца понятно, откуда в этом случае возникает вкДНК - в результате гибели здоровых тканей или как продукт целенаправленного выделения опухолевых клеток. Тем не менее ее количество также сильно отличается от нормы.
Пока медицина не научилась диагностировать конкретные заболевания по концентрации вкДНК в крови, однако уже можно оценивать тяжесть состояния и прогнозировать развитие болезни.
Так, если сравнить количества вкДНК у людей, перенесших инфаркт миокарда, то оказывается, что чем больше вкДНК, тем сильнее осложнения и риск повторного инфаркта или остановки сердца.
Возможно, тщательное изучение последовательностей вкДНК поможет ставить более точные диагнозы. На это делают ставку и в области пренатальной диагностики: в крови матери присутствует вкДНК плода , а это значит, что можно получить генетический материал ребенка без оперативного вмешательства. Это открывает широкое поле для генетических анализов - для выявления болезней плода (например, резус-конфликта) или определения пола.
Что клетки «думают» о внеклеточной ДНК?
Внеклеточная ДНК постоянно присутствует вокруг клеток, и можно предположить, что изменение ее концентрации или свойств послужит сигналом, на который другие клетки отреагируют.
На некоторые клетки повышение концентрации вкДНК оказывает активирующий эффект. Клетки иммунной системы способны запускать иммунный ответ при распознавании вкДНК. Это происходит за счет механизма, который в норме отвечает за реакцию на молекулы чужеродной, например вирусной, ДНК в крови. Те же самые рецепторы, которые узнают вирусную ДНК, реагируют и на собственную вкДНК организма, активируя клетки иммунной системы.
Для других клеток вкДНК может работать как сигнал тревоги - в них развивается «эффект свидетеля». Допустим, у нас есть культура клеток, подвергающаяся стрессу: низкий уровень кислорода, облучение или другие аномальные условия. В этих клетках ДНК повреждается и развивается окислительный стресс - накапливаются агрессивные вещества, разрушающие клеточное содержимое. Если перенести вкДНК, выделенную пострадавшими клетками, на культуру здоровых клеток, то в них также начинают обнаруживаться повреждения ДНК и окислительный стресс. Такие клетки называют «свидетелями», так как они переживают стресс, не подвергаясь действию изначальных факторов.
Однако этим эффекты вкДНК не исчерпываются: она может стимулировать или замедлять деление клеток, влиять на активность генов и синтез белка. Судя по всему, вкДНК оказывает на многие клетки системный эффект, изменяя их физиологию, но конкретная его природа пока остается загадочной.
Что мы еще (не)знаем о внеклеточной ДНК?
В последнее время появились данные о том, что клетки животных и человека могут поглощать вкДНК из крови . В некоторых случаях эти молекулы достигают клеточного ядра, проникают внутрь и встраиваются в собственный геном клетки. Часто интеграция такой блуждающей молекулы вкДНК в геном заканчивается повреждением ДНК клетки-реципиента и ее гибелью. Но если встраивание оказывается успешным, процессы считывания информации меняются: фрагменты бывшей вкДНК блокируют работу генов в ядре клетки или запускают считывание собственной информации. Таким образом, перед нами особенный механизм межклеточного взаимодействия - обмен генетической информацией.
Этот механизм, вероятно, играет важную роль в развитии заболеваний. Несколько лет назад была сформулирована концепция «генного метастаза»: предполагается, что опухолевые клетки могут выделять множественные копии своих мутантных генов. Здоровые клетки их поглощают, интегрируют в свой геном и начинают производить мутантные опухолевые белки.
Похожие процессы теоретически могут происходить и при взаимодействии клеток разных организмов. Хотя вкДНК плода обнаруживается в крови матери, пока нет сведений о ее поглощении клетками. Зато обнаружено, что при переливании крови не только клетки донора поселяются в организме реципиента, но и вкДНК донора может интегрировать в клетки реципиента.
Исследования функций внеклеточной ДНК начались относительно недавно, однако уже можно говорить об открытии принципиально нового механизма коммуникации как между клетками в пределах организма, так, вероятно, и между самими организмами.
Почти вся ДНК клетки заключена в ядре. ДНК
- это длинный линейный полимер, содержащий много миллионов нуклеотидов. Четыре типа нуклеотидов ДНК, различаются азотистыми основаниями
. Нуклеотиды
располагаются в последовательности, которая преставляет собой кодовую форму записи наследственной информации.
Для реализации этой информации она переписывается, или транскрибируется в более короткие цепи и-РНК. Символами генетического кода в и-РНК служат тройки нуклеотидов - кодоны
. Каждый кодон обозначает одну из аминокислот. Каждой молекуле ДНК соответствует отдельная хромосома, а вся генетическая информация, хранящаяся в хромосомах организма, называется геном
.
Геном высших организмов содержит избыточное количество ДНК, это не связано со сложностью организма. Известно, что геном человека содержит ДНК в 700 раз больше, чем бактерия кишечная палочка. В то же время геном некоторых земноводных и растений в 30 раз больше, чем геном человека. У позвоночных более чем 90% ДНК не имеет существенного значения. Информация, хранящаяся в ДНК, организуется, считывается и реплицируется разнообразными белками.
Основными структурными белками ядра являются белки-гистоны
, характерные только для эукариотических клеток. Гистоны
- небольшие сильноосновные белки. Это свойство связано с тем, что они обогащены основными аминокислотами - лизином и аргинином. Гистоны характеризует также отсутствие триптофана. Они относятся к наиболее консервативным из всех известных белков, например, Н4 у коровы и гороха отличает всего два аминокислотных остатка. Комплекс белков с ДНК в клеточных ядрах эукариот обозначается как хроматин.
При наблюдении клеток с помощью светового микроскопа хроматин выявляется в ядрах как зоны плотного вещества, хорошо окрашивающиеся основными красителями. Углубленное изучение структуры хроматина началось в 1974 г., когда супругами Адой и Дональдом Олинс была описана его основная структурная единица, она была названа нуклеосомой.
Нуклеосомы позволяют более компактно уложить длинную цепь молекулы ДНК. Так, в каждой хромосоме человека длина нити ДНК в тысячи раз превышает размер ядра. На электронных фотографиях нуклеосома имеет вид дисковидной частицы, имеющей диаметр около 11 нм. Ее сердцевиной является комплекс из восьми молекул гистонов, в котором четыре гистона Н2А, Н2В, Н3 и Н4 представлены двумя молекулами каждый. Эти гистоны образуют внутреннюю часть нуклеосомы - гистоновый кор. На гистоновый кор накручена молекула ДНК, содержащая 146 пар нуклеотидов. Она образует два неполных витка вокруг гистонового кора нуклеосомы, на один виток приходится 83 нуклеотидных пары. Каждая нуклеосома отделена от следующей линкерной последовательностью ДНК, длина которой может составлять до 80 нуклеотидов. Такая структура напоминает бусы на нитке.
Расчет показывает, что ДНК человека, имеющая 6х10 9 нуклеотидных пар, должна содержать 3х10 7 нуклеосом. В живых клетках хроматин редко имеет такой вид. Нуклеосомы связаны друг с другом в еще более компактные структуры. Большая часть хроматина имеет вид фибрилл диаметром 30 нм. Такая упаковка осуществляется с помощью еще одного гистона Н1. На каждую нуклеосому приходится одна молекула Н1, которая стягивает линкерный участок в тех точках, где ДНК входит на гистоновый кор и выходит с него.
Упаковка ДНК значительно уменьшает ее длину. Тем не менее средняя длина хроматиновой нити одной хромосомы на этой стадии должна превышать размеры ядра в 100 раз.
Структура хроматина более высокого порядка представляет собой серию петель, каждая из них содержит примерно от 20 до 100 тысяч пар нуклеотидов. В основании петли располагается сайт-специфический ДНК-связывающий белок. Такие белки узнают определенные нуклеотидные последовательности (сайты) двух отстоящих участков хроматиновой нити и сближают их.
Все мы знаем, что облик человека, некоторые привычки и, даже, заболевания передаются по наследству. Вся эта информация о живом существе закодирована в генах. Так как же эти пресловутые гены выглядят, как они функционируют и где находятся?
Итак, носителем всех генов любого человека или животного является ДНК. Данное соединение было открыто в 1869 году Иоганном Фридрихом Мишером.Химически ДНК – это дезоксирибонуклеиновая кислота. Что же это означает? Каким образом эта кислота несет в себе генетический код всего живого на нашей планете?
Начнем с того, что рассмотрим, где располагается ДНК. В клетке человека имеется множество органоидов, которые выполняют различные функции. ДНК располагается в ядре. Ядро – это маленькая органелла, которая окружена специальной мембраной, и в которой хранится весь генетический материал – ДНК.
Каково строение молекулы ДНК?
Прежде всего, рассмотрим, что представляет собой ДНК. ДНК – это очень длинная молекула, состоящая из структурных элементов – нуклеотидов. Имеется 4 вида нуклеотидов – это аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Цепочка нуклеотидов схематически выглядит следующим образом: ГГААТЦТААГ.… Вот такая последовательность нуклеотидов и есть цепочка ДНК.Впервые структура ДНК была расшифрована в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком.
В одной молекуле ДНК имеется две цепочки нуклеотидов, которые спирально закручены вокруг друг друга. Как же эти нуклеотидные цепочки держатся рядом и закручиваются в спираль? Данный феномен обусловлен свойством комплементарности. Комплементарность означает, что друг напротив друга в двух цепочках могут находиться только определенные нуклеотиды (комплементарные). Так, напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив гуанина всегда только цитозин. Таким образом, гуанин комплементарен с цитозином, а аденин – с тимином.Такие пары нуклеотидов, стоящие напротив друг друга в разных цепочках также называются комплементарными.
Схематически можно изобразить следующим образом:
Г - Ц
Т - А
Т - А
Ц - Г
Эти комплементарные пары А - Т и Г - Ц образуют химическую связь между нуклеотидами пары, причем связьмежду Г и Ц более прочная чем между А и Т. Связь образуется строго между комплементарными основаниями, то есть образование связи между не комплементарными Г и А – невозможно.
«Упаковка» ДНК, как цепочка ДНК становится хромосомой?
Почему же эти нуклеотидные цепочки ДНК еще и закручиваются вокруг друг друга? Зачем это нужно? Дело в том, что количество нуклеотидов огромно и нужно очень много места, чтобы разместить такие длинные цепочки. По этой причине происходит спиральное закручивание двух нитей ДНК вокруг друга. Данное явление носит название спирализации. В результате спирализации цепочки ДНК укорачиваются в 5-6 раз.Некоторые молекулы ДНК активно используются организмом, а другие используются редко. Такие редко используемые молекулы ДНК помимо спирализации подвергается еще более компактной «упаковке». Такая компактная упаковка называется суперспирализацией и укорачивает нить ДНК в 25-30 раз!
Как происходит упаковка спиралей ДНК?
Для суперспирализации используются гистоновые белки , которые имеют вид и структуру стержня или катушки для ниток. На эти «катушки» - гистоновые белки наматываются спирализованные нити ДНК. Таким образом, длинная нить становится очень компактно упакованной и занимает очень мало места.При необходимости использовать ту или иную молекулу ДНК происходит процесс «раскручивания», то есть нить ДНК «сматывается» с «катушки» - гистонового белка (если была на нее накручена) и раскручивается из спирали в две параллельные цепи. А когда молекула ДНК находится в таком раскрученном состоянии, то с нее можно считать необходимую генетическую информацию. Причем считывание генетической информации происходит только с раскрученных нитей ДНК!
Совокупность суперспирализованных хромосом называется гетерохроматин , а хромосом, доступных для считывания информации – эухроматин .
Что такое гены, какова их связь с ДНК?
Теперь давайте рассмотрим, что же такое гены. Известно, что есть гены, определяющие группу крови, цвет глаз, волос, кожи и множество других свойств нашего организма. Ген – это строго определенный участок ДНК, состоящий из определенного количества нуклеотидов, расположенных в строго определенной комбинации. Расположение в строго определенном участке ДНК означает, что конкретному гену отведено его место, и поменять это место невозможно. Уместно провести такое сравнение: человек живет на определенной улице, в определенном доме и квартире, и самовольно человек не может переселиться в другой дом, квартиру или на другую улицу. Определенное количество нуклеотидов в гене означает, что каждый ген имеет конкретное число нуклеотидов и их не может стать больше или меньше. Например, ген, кодирующий выработку инсулина , состоит из 60 пар нуклеотидов; ген, кодирующий выработку гормона окситоцина – из 370 пар нуклеотидов.Строгая последовательность нуклеотидов является уникальной для каждого гена и строго определенной. Например, последовательность ААТТААТА – это фрагмент гена, кодирующего выработку инсулина. Для того чтобы получить инсулин, используется именно такая последовательность, для получения, например, адреналина, используется другая комбинация нуклеотидов. Важно понимать, что только определенная комбинация нуклеотидов кодирует определенный «продукт» (адреналин, инсулин и т.д.). Такая вот уникальная комбинация определенного числа нуклеотидов, стоящая на «своем месте» - это и есть ген .
Помимо генов в цепи ДНК расположены, так называемые «некодирующие последовательности». Такие некодирующие последовательности нуклеотидов регулируют работу генов, помогают спирализации хромосом, отмечают точку начала и конца гена. Однако, на сегодняшний день, роль большинства некодирующих последовательностей остается невыясненной.
Что такое хромосома? Половые хромосомы
Совокупность генов индивидуума называется геномом. Естественно, весь геном невозможно уложить в одну ДНК. Геном разбит на 46 пар молекул ДНК. Одна пара молекул ДНК называется хромосома. Так вот именно этих хромосом у человека имеется 46 штук. Каждая хромосома несет строго определенный набор генов, например, в 18 хромосоме заложены гены, кодирующие цвет глаз и т.д.Хромосомы различаются друг от друга по длине и форме. Самые распространенные формы в виде Х или Y, но имеются также и другие. У человека имеются по две хромосомы одинаковой формы, которые называются парными (парами). В связи с такими различиями все парные хромосомы пронумерованы – их имеется 23 пары. Это означает, что имеется пара хромосом №1, пара №2, №3 и т.д. Каждый ген ответственный за определенный признак находится в одной и той же хромосоме. В современных руководствах для специалистов может указываться локализация гена, например, следующим образом: 22 хромосома, длинное плечо.В чем заключаются различия хромосом?
Как же еще различаются между собой хромосомы? Что означает термин длинное плечо? Возьмем хромосомы формы Х. Пересечение нитей ДНК может происходить строго посередине (Х), а может происходить и не центрально. Когда такое пересечение нитей ДНК происходит не центрально, то относительно точки перекреста одни концы длиннее, другие, соответственно, короче. Такие длинные концы принято называть длинным плечом хромосомы, а короткие – соответственно – коротким плечом. У хромосом формы Y большую часть занимают длинные плечи, а короткие совсем небольшие (на схематичном изображении они даже не указываются).Размер хромосом колеблется: самыми крупными являются хромосомы пар №1 и №3, самыми маленькими хромосомы пар № 17, №19.
Помимо форм и размеров хромосомы различаются по выполняемым функциям. Из 23 пар, 22 пары являются соматическими и 1 пара – половые. Что это значит? Соматические хромосомы определяют все внешние признаки индивидуума, особенности его поведенческих реакций, наследственный психотип, то есть все черты и особенности каждого конкретного человека. А пара половых хромосом определяет пол человека: мужчина или женщина. Существует две разновидности половых хромосом человека – это Х (икс) и У (игрек). Если они сочетаются как ХХ (икс - икс) – это женщина, а если ХУ (икс - игрек) – перед нами мужчина.
Наследственные болезни и повреждения хромосом
Однако случаются «поломки» генома, тогда у людей выявляются генетические заболевания. Например, когда в 21 паре хромосом вместо двух присутствует три хромосомы, человек рождается с синдромом Дауна.Существует множество более мелких «поломок» генетического материала, которые не ведут к возникновению болезни, а наоборот, придают хорошие свойства. Все «поломки» генетического материала называются мутациями. Мутации, ведущие к болезням или ухудшению свойств организма, считают отрицательными, а мутации, ведущие к образованию новых полезных свойств, считают положительными.
Однако, применительно к большинству болезней, которыми сегодня страдают люди, передается по наследству не заболевание, а лишь предрасположенность. Например, у отца ребенка сахар усваивается медленно. Это не означает, что ребенок родится с сахарным диабетом , но у ребенка будет иметься предрасположенность. Это означает, если ребенок будет злоупотреблять сладостями и мучными изделиями, то у него разовьется сахарный диабет.
На сегодняшний день развивается так называемая предикативная медицина. В рамках данной медицинской практики у человека выявляются предрасположенности (на основе выявления соответствующих генов), а затем ему даются рекомендации - какой диеты придерживаться, как правильно чередовать режим труда и отдыха, чтобы не заболеть.
Как прочитать информацию, закодированную в ДНК?
А как же можно прочитать информацию, содержащуюся в ДНК? Как использует ее собственный организм? Сама ДНК представляет собой некую матрицу, но не простую, а закодированную. Чтобы прочесть информацию с матрицы ДНК, она сначала переносится на специальный переносчик – РНК. РНК – это химически рибонуклеиновая кислота. Отличается от ДНК тем, что может проходить через мембрану ядра в клетку, а ДНК лишена такой способности (она может находиться только в ядре). Закодированная информация же используется в самой клетке. Итак, РНК – это переносчик кодированной информации из ядра в клетку.Как происходит синтез РНК, как при помощи РНК синтезируется белок?
Нити ДНК, с которых нужно «считать» информацию, раскручиваются, к ним подходит специальный фермент – «строитель» и синтезирует параллельно нити ДНК комплементарную цепочку РНК. Молекула РНК также состоит из 4 видов нуклеотидов – аденина (А), урацила (У), гуанина (Г) и цитозина (Ц). При этом комплементарными являются следующие пары: аденин – урацил, гуанин – цитозин. Как видно, в отличие от ДНК, в РНК используется урацил вместо тимина. То есть фермент-«строитель» работает следующим образом: если в нити ДНК он видит А, то к нити РНК присоединяет У, если Г – то присоединяет Ц и т.д. Таким образом, с каждого активного гена при транскрипции формируется шаблон – копия РНК, способная проходить через мембрану ядра.Как происходит синтез белка закодированного определенным геном?
Покинув ядро, РНК попадает в цитоплазму. Уже в цитоплазме РНК может быть, как матрица встроена в специальные ферментные системы (рибосомы), которые могут синтезировать, руководствуясь информацией РНК соответствующую последовательность аминокислот белка. Как известно, молекула белка состоит из аминокислот. Как же рибосоме удается узнать, какую именно аминокислоту надо присоединить к растущей белковой цепи? Делается это на основе триплетного кода. Триплетный код означает, что последовательность в три нуклеотида цепочки РНК (триплет, например, ГГУ) кодируют одну аминокислоту (в данном случае глицин). Каждую аминокислоту кодирует определенный триплет. И так, рибосома «прочитывает» триплет, определяет какую аминокислоту надо присоединить следующей по мере считывания информации в РНК. Когда цепочка аминокислот сформирована, она принимает определенную пространственную форму и становится белком, способным осуществлять возложенные на него ферментные, строительные, гормональные и другие функции.Белок для любого живого организма является продуктом гена. Именно белками определяются все разнообразные свойства, качества и внешние проявления генов.
Тема: Деление клетки. Митоз Задание 4.1 Строение хромосом
Задание 4.2 Жизненный цикл клетки Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
Какие периоды интерфазы обозначены цифрами 1 - 3?
Какой набор хромосом и ДНК в различные периоды интерфазы?
Какие периоды митоза обозначены цифрами 4 - 7?
Какой набор хромосом и ДНК в различные периоды митоза?
Заполните таблицу:
| Периоды интерфазы и митоза | Происходящие процессы | Количество хромосом (n) и количество ДНК (с) |
| Пресинтетический (G 1) Синтетический (S) Постсинтетический (G 2) | ||
| Метафаза Телофаза |
Тест 1. В какой период митотического цикла удваивается количество ДНК?
В пресинтетический период.
В синтетический период.
В постсинтетический период.
В метафазу.
Тест 2. В какой период происходит активный рост клетки?
В пресинтетический период.
В синтетический период.
В постсинтетический период.
В метафазу.
Тест 3. В какой период жизненного цикла клетка имеет набор хромосом и ДНК 2n4c и готовится к делению?
В пресинтетический период.
В синтетический период.
В постсинтетический период.
В метафазу.
Тест 4. В какой период митотического цикла начинается спирализация хромосом, растворяется ядерная оболочка?
В пресинтетический период.
В синтетический период.
В постсинтетический период.
В метафазу.
Тест 5. В какой период митотического цикла хромосомы выстраиваются по экватору клетки?
В пресинтетический период.
В синтетический период.
В постсинтетический период.
В метафазу.
Тест 6. В какой период митотического цикла хроматиды отходят друг от друга и становятся самостоятельными хромосомами?
В пресинтетический период.
В синтетический период.
В постсинтетический период.
В метафазу.
Тест 7. В какие периоды митоза количество хромосом и ДНК равно 2n4c?
В профазу.
В метафазу.
В анафазу.
В телофазу.
Тест 8. В какой период митоза количество хромосом и ДНК равно 4n4c?
В профазу.
В метафазу.
В анафазу.
В телофазу.
Тест 9. Как называется неактивная часть ДНК в клетке?
Хроматин.
Эухроматин.
Гетерохроматин.
Вся ДНК в клетке активна.
Тест 10. Как называется хромосомы в интерфазный период?
Хроматин.
Эухроматин.
Гетерохроматин.
Хромосомы.
Дайте ответы на вопросы:
Что такое диплоидный набор хромосом?
Что такое гаплоидный набор хромосом?
Какой набор хромосом и ДНК в пресинтетический период интерфазы?
Какой набор хромосом и ДНК в постсинтетический период интерфазы?
Какой набор хромосом и ДНК в профазу и метафазу митоза?
Какой набор хромосом и ДНК в анафазу митоза?
Какой набор хромосом и ДНК в телофазу митоза?
Сколько молекул ДНК в ядре соматической клетки человека перед митозом?
Сколько молекул ДНК в ядре соматической клетки человека после митоза?
Как называются хромосомы в интерфазный период?
1. Интерфаза. 2. Хроматин. 3. Хромосома. 4. Хроматиды. 5. Центромера. 6. Профаза. 7. Метафаза. 8.Анафаза. 9. Телофаза. 10. Диплоидный набор хромосом.
Тема: Деление клетки. Мейоз Задание 4.7. Первое и второе деления мейоза
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
Какой набор хромосом и ДНК у клеток перед первым делением мейоза?
Какой набор хромосом и ДНК у клеток в различные периоды первого деления мейоза?
Какой набор хромосом и ДНК у клеток перед вторым делением мейоза?
Какой набор хромосом и ДНК у клеток в различные периоды второго деления мейоза?
В какую стадию мейоза происходит конъюгация и перекрест хромосом?
***В мейозе трижды происходит перекомбинация генетического материала. Когда?
Каков биологический смысл мейоза?
Заполните таблицу:
| Деления мейоза | Происходящие процессы | Количество хромосом (n) и количество ДНК (с) |
| Профаза-1 Метафаза-1 Анафаза-1 Телофаза-1 | ||
| Интерфаза | ||
| Профаза-2 Метафаза-2 Анафаза-2 Телофаза-2 |
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1. Когда при мейозе происходит конъюгация гомологичных хромосом?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
Тест 2. Какой набор хромосом и ДНК в конце 1-го деления мейоза?
Тест 3. Какой набор хромосом и ДНК в конце 2-го деления мейоза?
Тест 4. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 1n4c?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
Тест 5. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 2n4c?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
Тест 6. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 1n2c?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
Тест 7. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 2n2c?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
Тест 8. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 1n1c?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
***Тест 9. В какие стадии мейоза происходит перекомбинация генетического материала?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
Тест 10. В какие стадии мейоза происходит кроссинговер?
Профаза 1. 5. Профаза 2.
Метафаза 1. 6. Метафаза 2.
Анафаза 1. 7. Анафаза 2.
Телофаза 1. 8. Телофаза 2.
Дайте ответы на вопросы:
Какой набор хромосом и ДНК перед первым делением мейоза?
Какой набор хромосом и ДНК перед вторым делением мейоза?
Какие хромосомы называются гомологичными?
Какие процессы происходят в профазу-1 мейоза?
В какие фазы первого деления мейоза происходит перекомбинация генетического материала?
Какой набор хромосом и ДНК в профазу-2 и метафазу-2?
В какую фазу второго мейотического деления происходит перекомбинация генетического материала?
Какой набор хромосом и ДНК в конце второго мейотического деления?
Сколько клеток образуется в результате мейоза из одной материнской клетки?
1. Гомологичные хромосомы. 2. Конъюгация. 3. Кроссинговер. 4. Диплоидный набор хромосом. 5. Гаплоидный набор хромосом. 6. Редукционное деление мейоза. 7. Перекомбинация в анафазу-1. 8. Перекомбинация в анафазу-2. 9. Биологический смысл мейоза.
Тема: Бесполое и половое размножение Задание 4.12. Различные формы бесполого размножения
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
Какие формы бесполого размножения обозначены на рисунке цифрами 1 - 6?
Какой генетический материал имеют дочерние особи при бесполом размножении?
Заполните таблицу:
Задание 4.14. Сравнение бесполого и полового размноженияЗаполните таблицу:
| Сравниваемые признаки | Бесполое размножение | Половое размножение |
| Количество особей, участвующих в размножении Генетический материал потомства Перекомбинация генетического материала Значение для отбора |
Задание 4.15. Бесполое и половое размножение
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1. Какая форма бесполого размножения наиболее характерна для мхов, папоротников?
Тест 2. Какая форма бесполого размножения наиболее характерна для гидры, дрожжей?
Бинарное деление. 5. Клонирование.
Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 3. Какая форма бесполого размножения используется для размножения плодово-ягодных культур?
Бинарное деление. 5. Клонирование.
Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 4. Какая естественная форма бесполого размножения известна у человека?
Бинарное деление. 5. Клонирование.
Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 5. Какая форма бесполого размножения характерна для планарии, некоторых кольчатых червей?
Бинарное деление. 5. Клонирование.
Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 6.
Потомство имеет гены только одного, материнского организма.
Потомство генетически отличается от родительских организмов.
В образовании потомства участвует одна особь.
В образовании потомства обычно участвуют две особи.
Тест 7. Какая форма размножения позволяет приспособиться к изменяющимся условиям среды?
Бесполое размножение.
Половое размножение.
И бесполое и половое размножение в равной степени.
Форма размножения не имеет никакого значения.
**Тест 8. Укажите верные суждения:
Партеногенез - особая форма бесполого размножения.
Партеногенез - особая форма полового размножения.
Партеногенетическое развитие известно у тлей, пчел, дафний.
Партеногенетическое развитие известно у человека.
**Тест 9. Укажите верные суждения:
Гермафродиты - организмы, у которых могут образовываться и мужские и женские гаметы.
Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом, зигота - диплоидный.
Б.Л.Астауров разработал способы направленного получения 100% особей одного пола.
Бактерии делятся путем митоза.
**Тест 10. Укажите верные суждения:
Бесполое размножение не имеет преимуществ по сравнению с половым размножением.
Гаметы и зигота имеют гаплоидный набор хромосом.
В половом размножении всегда принимают участие две особи.
Половое размножение резко увеличивает наследственную изменчивость потомков.
Тема: Образование половых клеток и оплодотворение Задание 4.16. Гаметогенез
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
Что обозначено на рисунке цифрами 1 - 6?
Какой набор хромосом в зоне размножения, где предшественники гамет делятся митотически?
Какой набор хромосом в зоне роста, перед первым делением мейоза?
Какой набор хромосом и ДНК после первого деления мейоза? После второго деления?
Какое количество нормальных яйцеклеток образуется из одного овоцита, вступающего в мейоз?
Задание 4.17. Строение половых клеток
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
***Что обозначено на рисунке цифрами 1 - 12?
Каковы размеры яйцеклетки у человека?
Что находится в цитоплазме яйцеклетки?
Где расположено ядро и митохондрии в сперматозоиде?
Задание 4.18. Гаметогенез. Оплодотворение
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1. Какой набор хромосом имеют предшественники гамет в зоне размножения?
Диплоидный.
Гаплоидный.
Сперматогонии диплоидный, овогонии - гаплоидный.
Сперматогонии гаплоидный, овогонии - диплоидный.
Тест 2. Какой набор хромосом имеют клетки в зоне созревания после первого деления мейоза?
Тест 3. Какой набор хромосом имеют гаметы?
Тест 4. Сколько нормальных яйцеклеток образуется из одного овоцита после двух делений мейоза?
Тест 5. Сколько нормальных сперматозоидов образуется из одного сперматоцита после двух делений мейоза?
Тест 6. Где расположен комплекс Гольджи в сперматозоиде?
В головке.
В промежуточном отделе.
В хвостике.
Тест 7. Где расположены митохондрии в сперматозоиде?
В головке.
В промежуточном отделе.
В хвостике.
Тест 8. Где расположены центриоли в сперматозоиде?
В головке.
В промежуточном отделе.
В хвостике.
**Тест 9. Укажите верные суждения:
В зоне роста хромосомный набор 2n.
В зоне созревания происходят два деления мейоза - редукционное и эквационное.
При овогенезе из одного овоцита образуется четыре нормальные яйцеклетки.
При овогенезе из одного овоцита образуется одна нормальная яйцеклетка и четыре направительных (полярных) тельца.
***Тест 10. Укажите верные суждения:
Яйцеклетка человека имеет размеры около 0,1 мм.
Яйцеклетки у человека формируются еще на эмбриональной стадии.
Яйцеклетка человека имеет две оболочки - блестящую и лучистую.
В яйцеклетке человека отсутствуют рибосомы и митохондрии.
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
***Что обозначено на рисунке цифрами 1 - 21?
Где образуются микроспоры цветковых растений?
***Что образуется из интегументов? Из стенок завязи?
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1. Сколько семязачатков может быть в пестике?
Всегда один.
Обычно равно количеству семян.
Обычно равно количеству плодов.
Равно количеству пестиков.
Тест 2. Цветок орган бесполого и полового размножения. В чем проявляется бесполое размножение?
В образовании семян.
В образовании плодов.
В образовании спор.
В образовании гамет.
Тест 3. Какие части цветка образуют околоцветник?
Чашечка из чашелистиков.
Венчик из лепестков.
Чашечка и венчик.
Чашечка, венчик, андроцей и гинецей.
Тест 4. Чем представлен мужской гаметофит цветковых растений?
Совокупностью тычинок.
Пыльцевым мешком.
Микроспорой.
Пыльцевым зерном.
Тест 5. Чем представлен женский гаметофит цветковых растений?
Пестиком.
Завязью пестика.
Семязачатком.
Зародышевым мешком.
Тест 6. Что образуется из оплодотворенной яйцеклетки?
Зародыш семени.
Эндосперм.
Тест 7. Что образуется из оплодотворенной центральной клетки?
Зародыш семени.
Эндосперм.
Тест 8. Что образуется из интегументов?
Околоплодник.
Семенная кожура.
Эндосперм.
Семядоли.
Тест 9. Из чего образуется околоплодник
Из интегументов.
Из стенок завязи.
Из пестика.
Из цветоложа.
Тест 10. Кто открыл двойное оплодотворение
С.Г.Навашин.
И.В.Мичурин.
Н.И.Вавилов.
Г.Мендель.
Дайте ответы на вопросы:
Какой набор хромосом в соматических клетках цветкового растения?
Чем представлен мужской гаметофит цветковых растений?
Сколько клеток в зрелом мужском гаметофите, как они называются?
Чем представлен женский гаметофит цветковых растений?
Сколько клеток в зрелом женском гаметофите, как они называются?
Что образуется из оплодотворенной яйцеклетки?
Что образуется из оплодотворенной центральной клетки?
Что образуется из интегументов (покровов семязачатка)?
Что образуется из стенок завязи?
Что образуется из семязачатка?
Что образуется из завязи пестика?
Кто открыл двойное оплодотворение у цветковых растений?
1. Спорофит цветковых растений. 2. Цветок. ***3. Андроцей. ***4. Гинецей. ***5. Мужской гаметофит цветковых растений. ***6. Женский гаметофит цветковых растений. 7. Двойное оплодотворение цветковых растений. 8. Эндосперм. 9. Зародыш семени. 10. Спермии. ***11. Интегументы. 12. Микропиле. ***13. Нуцеллус. 14. Семязачаток.
Тема: Индивидуальное развитие организмов Задание 4.23. Основные этапы эмбриогенеза
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
***Что обозначено на рисунке цифрами 1 - 10?
***Что в дальнейшем образуется из бластоцели?
Как называется отверстие в гаструле?
Из какого зародышевого листка образуется нервная трубка?
Как называется зародыш со сформированным осевым комплексом?
Что произойдет, если из одной гаструлы взять участок эктодермы, из которого формируется нервная система, и пересадить под брюшную эктодерму другой гаструлы?
Заполните таблицу:
| Зародышевые листки | Производные зародышевых листков |
| Эктодерма | |
| Энтодерма | |
| Мезодерма |
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1 .Что образуется в результате полного дробления зиготы?
Бластула.
Гаструла.
Тест 2 . Как называется полость внутри бластулы?
Бластоцель.
Гастроцель.
Вторичная полость тела.
Тест 3 . Как называется двухслойный зародыш с зародышевыми листками: эктодермой и энтодермой?
Гаструла.
Бластула.
Тест 4 . Как называется полость, в которую ведет первичный рот?
Бластоцель.
Гастроцель.
Вторичная полость тела.
Смешанная полость тела (миксоцель).
Тест 5 . Какие организмы относятся к вторичноротым?
Кишечнополостные и губки.
Плоские и круглые черви.
Моллюски и членистоногие.
Иглокожие и хордовые.
Тест 6 . Как называется зародыш с осевым комплексом органов?
Гаструла.
Бластула.
Тест 7 . Укажите производные эктодермы:
Тест 8 . Укажите производные энтодермы:
Эпидермис кожи. 6. Пищеварительная система.
Эпителий пищеварительной системы. 7. Пищеварительные железы.
Кровеносная система. 8. Дыхательная система.
Выделительная система. 9. Половая система.
Нервная система. 10. Органы чувств.
Тест 9 . Укажите производные мезодермы:
Эпидермис кожи. 6. Пищеварительная система.
Эпителий пищеварительной системы. 7. Пищеварительные железы.
Кровеносная система. 8. Дыхательная система.
Выделительная система. 9. Половая система.
Нервная система. 10. Органы чувств.
Тест 10. Укажите животных с непрямым постэмбриональным развитием:
Млекопитающие. 5. Бабочки.
Птицы. 6. Саранча.
Пресмыкающиеся. 7. Пауки.
Земноводные. 8. Тараканы.
Биологический диктант:
Как называется индивидуального развития организма от образования зиготы до конца жизни?
Как называется развитие организма от зиготы до рождения или до выхода из яйцевых оболочек?
Как называется период от рождения до конца жизни?
Чем заканчивается период дробления?
Как называется зародыш с тремя зародышевыми листками: эктодермой, энтодермой и мезодермой?
Какие организмы относятся к вторичноротым?
Как называется зародыш, у которого сформировался осевой комплекс органов?
Какие системы органов образуются из эктодермы?
Укажите производные энтодермы.
Запишите по два вида животных с прямым и непрямым типом постэмбрионального развития.
1. Оплодотворение. 2. Зигота. 3. Бластомеры. 4. Бластула. 5. Бластоцель (первичная полость). 6. Гаструла. 7. Мезодерма. 8. Вторичный рот. 9. Нейрула. 10. Непрямое постэмбриональное развитие.
Задание 4.28. Вопросы к зачету:
Как называется набор хромосом, характерный для вида?
Какой набор хромосом в соматических и половых клетках?
Сколько хромосом и ДНК в различных периодах интерфазы?
Как называются парные, одинаковые хромосомы соматической клетки?
Как называется первичная перетяжка и концы хромосомы?
Сколько хромосом и ДНК в клетке перед митозом и в конце митоза?
Сколько хромосом и ДНК в профазу, метафазу и анафазу митоза?
Каков смысл мейоза?
Как называются первое и второе деления мейоза?
Какие процессы происходят в клетке в профазу 1 мейоза?
Сколько хромосом и ДНК перед мейозом, после первого и второго деления?
Какой набор хромосом и ДНК в метафазу 1 и анафазу 1 мейоза?
Что характерно для интерфазы между первым и вторым делениями мейоза?
Какой набор хромосом и ДНК в метафазу 2 и анафазу 2 мейоза?
Когда в мейозе происходит перекомбинация генетического материала?
Перечислите фазы мейоза, во время которых хромосомы – двухроматидные.
Что характерно для бесполого размножения?
Как называется деление, при котором происходит множественное деление ядра и образуется несколько особей (у трипаносом, малярийного плазмодия)?
Что характерно для генотипов дочерних особей по сравнению с материнской при бесполом размножении?
Какой набор хромосом имеют споры?
Как называются оболочки яйцеклетки млекопитающих?
Когда начинается овогенез у человека?
Как называется размножение, при котором развитие нового организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки?
Каков набор хромосом гаметогониев? Гаметоцитов 1-го порядка? Гаметоцитов 2-порядка?
Что образуется после сперматогенеза из одного сперматоцита?
Что образуется после овогенеза из 1 овоцита?
У каких организмов внешнее оплодотворение?
Чем представлены мужской и женский гаметофиты цветковых растений?
Что образуется из интегументов и центральной клетки зародышевого мешка?
Из чего образуется околоплодник?
Кто открыл двойное оплодотворение?
Из каких периодов складывается онтогенез животных?
Из каких периодов складывается эмбриогенез животных?
Что образуется в результате дробления зиготы?
Как называется двухслойный зародыш ланцетника?
Что образуется из эктодермы, энтодермы и мезодермы нейрулы?
Из каких зародышевых листков образуется позвоночник, эпидермис и легкие?
Какие животные относятся к вторичноротым?
Напишите трех животных с прямым постэмбриональным развитием.
Напишите трех животных с непрямым постэмбриональным развитием.
Задание 4.1.
1 - равноплечие (метацентрические) хромосомы; 2 - неравноплечие (субметацентрические); 3 - резко неравноплечие (акроцентрические); 4 - телоцентрические хромосомы, у которых первичная перетяжка в области теломер; 5 - первичная перетяжка, центромера; 6 - вторичная перетяжка (ядрышковый организатор); 7 - спутник; 8 - хроматиды; 9 - теломеры.
Две хроматиды, две молекулы ДНК.
Во время митоза и мейоза.
2n - 46, n - 23.
Парные, одинаковые хромосомы, несущие одинаковые гены.
***Около 8 см в первой хромосоме.
***Около 2 метров.
Задание 4.2.
1 - пресинтетический (G 1), 2 - постсинтетический (S), 3 - постсинтетический (G 2).
G 1 - 2n2c; в конце S-периода - 2n4c; G 2 - 2n4c.
4 - профаза, 5 - метафаза, 6 - анафаза, 7 - телофаза.
Профаза - 2n4c, метафаза - 2n4c, анафаза - 4n4c, телофаза - 2n2c.
Задание 4.3.
| Периоды интерфазы и митоза | Происходящие процессы | Количество хромосом (n) и количество ДНК (с) |
| Пресинтетический (G 1) Синтетический (S) Постсинтетический (G 2) | Активный рост клетки, синтез структурных и функциональных белков. В клетках млекопитающих длится около 6-10 ч. Происходит репликация ДНК. К концу периода каждая хромосома состоит из двух хроматид, двух молекул ДНК. Удваиваются митохондрии, пластиды, центриоли. Накапливаются белки и энергия для деления. | |
| Метафаза Телофаза | Происходит спирализация ДНК, хромосомы укорачиваются и утолщаются, исчезают ядрышки, центриоли расходятся и происходит образование веретена деления. Ядерная оболочка распадается на фрагменты. Хроматиды растаскиваются к противоположным полюсам, становятся самостоятельными хромосомами. Хромосомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка, появляется ядрышко, микротрубочки веретена исчезают. Происходит деление цитоплазмы, у животных клеток путем перетяжки, в растительных клетках образуется перегородка. |
Задание 4.4.
Тест 1: 2. Тест 2: 1. Тест 3: 3. Тест 4: 1. Тест 5: 4. Тест 6: 1. **Тест 7: 1, 2. Тест 8: 3. ***Тест 9: 3. **Тест 10: 3, 4, 5.
Задание 4.5.
1. Двойной набор хромосом, характерен для соматических клеток. 2. Одинарный набор хромосом, характерен для половых клеток. 3. 2n2c. 4. 2n4c. 5. 2n4c. 6. 4n4c. 7. 2n2c. 8. 92 молекулы. 9. 46. 10. Хроматин.
Задание 4.6.
1. Промежуток времени, во время которого клетка готовится к делению. 2. Хромосомы в интерфазный период. 3. Органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов. 4. Структурные элементы хромосомы, формирующиеся в интерфазе в результате удвоения ДНК. Наиболее хорошо различимы во время метафазы. 5. Участок хромосомы, к которому прикрепляются микротрубочки веретена деления. 6. Начальный период митоза, при котором происходит спирализация хромосом, растворение ядерной оболочки, исчезновение ядрышка, расхождение центриолей и формирование веретена деления. 7. Период митоза, при котором хромосомы выстраиваются в плоскости экватора клетки, к центромерам прикрепляются микротрубочки веретена. 8. Период митоза, при котором хроматиды расходятся к полюсам клетки и становятся самостоятельными хромосомами. 9. В этот период хромосомы деконденсируются, образуются ядерные оболочки и появляются ядрышки, происходит цитокинез - деление цитоплазмы. 10. Двойной набор хромосом.
Задание 4.7.
1. 2n4c. 2. Профаза 1 - 2n4c, метафаза 1 - 2n4c, анафаза 1 - 2n4c, телофаза 1 - n2c. 3. n2c. 4. Профаза 2 - n2c, метафаза 2 - n2c, анафаза 2 - 2n2c, телофаза 2 - nc. 5. В профазу 1. 6. В профазу 1, в анафазу 1, в анафазу 2. 7. Редукция хромосомного набора для поддержания постоянства числа хромосом при смене поколений и перекомбинация генетического материала.
Задание 4.8.
| Деления мейоза | Происходящие процессы | Количество хромосом (n) и количество ДНК (с) |
| Профаза-1 Метафаза-1 Анафаза-1 Телофаза-1 | Кроме обычных процессов, характерных для профазы, происходит конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер - обмен участками гомологичных хромосом. Гомологичные хромосомы остаются соединенными в некоторых участках и располагаются в плоскости экватора клетки. К центромерам прикрепляются микротрубочки веретена. Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, растаскиваются к противоположным полюсам, у каждого полюса оказывается гаплоидный набор хромосом. Вторично происходит перекомбинация генетического материала. Хромосомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка, происходит деление цитоплазмы. | |
| Интерфаза | Короткая, отсутствует S-период. | |
| Профаза-2 Метафаза-2 Анафаза-2 Телофаза-2 | Хромосомы укорачиваются и утолщаются, центриоли расходятся и происходит образование веретена деления. Ядерная оболочка разрушается. Хромосомы располагаются в плоскости экватора клетки. К центромерам прикрепляются микротрубочки веретена. Хроматиды растаскиваются к противоположным полюсам, становятся самостоятельными хромосомами. Третья перекомбинация генетического материала. Хромосомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка, появляется ядрышко, микротрубочки веретена исчезают. Происходит деление цитоплазмы. |
Задание 4.9.
Тест 1: 1. Тест 2: 2. Тест 3: 1. **Тест 4: 1, 2, 3,. Тест 5: 8. **Тест 6: 4, 5, 6. Тест 7: 7. Тест 8: 8. Тест 9: 1, 3, 7. Тест 10: 1.
Задание 4.10.
1. 2n4c. 2. n2c. 3. Парные, одинаковые хромосомы, несущие одинаковые гены. 4. Конъюгация и кроссинговер. 5. В профазу и анафазу. 6. Отсутствует S-период. 7. n2c. 8. В анафазу 2. 9. nc. 10. Четыре.
Задание 4.11.
1. Парные хромосомы, одинаковые по размерам, форме, составу и порядку расположения генов. 2. Процесс тесного сближения гомологичных хромосом. 3. Обмен участками гомологичных хромосом. 4. Двойной набор хромосом. 5. Одинарный набор хромосом. 6. Первое деление мейоза, в результате которого происходит редукция числа хромосом. 7. Происходит в результате расхождения гомологичных хромосом к разным полюсам клетки. У каждого полюса собирается случайное сочетание отцовских и материнских хромосом. 8. В результате кроссинговера хроматиды в хромосоме стали отличаться друг от друга, в результате анафазы у каждого полюса собираются уникальные по набору генов хромосомы. 9. Редукция хромосомного набора для поддержания постоянства числа хромосом при смене поколений и перекомбинация генетического материала при образовании гамет или спор.
Задание 4.12.
1 - бинарное деление; 2 - шизогония, множественное деление; 3 - почкование; 4 - фрагментация; 5 - вегетативное размножение; 6 - размножение спорами.
Обычно идентичный генетическому материалу материнской особи.
Не будут, каждая спора, образовавшаяся в результате мейоза имеет уникальный набор генов.
Задание 4.13.
| Формы бесполого размножения | Характерные особенности |
| Бесполое размножение бактерий Бинарное деление Шизогония Спорообразование Почкование Фрагментация Вегетативное размножение Полиэмбриония Клонирование | Деление пополам, не митоз, при благоприятных условиях происходит через 20 мин. Митотическое деление. Характерно для простейших и соматических клеток многоклеточных организмов. Множественное деление. Характерно для простейших и некоторых водорослей. Споры могут образовываться митотически (например, у мхов) и мейотически (например, у папоротников). Во втором случае споры генетически неравноценны. Характерно для некоторых грибов (например, дрожжей), животных (например, для пресноводной гидры), некоторых растений. Размножение, при котором организм делится на фрагменты, каждый из которых регенерирует недостающие органы. Размножение растений вегетативными органами (корнем, листьями, побегами). Развитие нескольких зародышей из одной зиготы. Возможность вырастить генетически идентичную особь путем пересадки ядра из соматической клетки в яйцеклетку, из которой предварительно удалили ядро. |
Задание 4.14.
| Сравниваемые признаки | Бесполое размножение | Половое размножение |
| 1. Количество особей, участвующих в размножении 2. Генетический материал потомства 3. Перекомбинация генетического материала 4. Значение для отбора | Потомство имеет гены только одного, материнского организма. Генетический материал обычно такой же, как и у материнской особи. Обычно отсутствует. Происходит в том случае, если, например, споры образуются в результате мейоза. Приводит к быстрому увеличению количества генетически одинаковых потомков. | Отличается от генетического материала родительских организмов. Происходит при образовании гамет и их случайном сочетании. Поставляет генетически разнородный материал для естественного отбора. |
Задание 4.15.
Тест 1: 8. Тест 2: 4. Тест 3: 6. Тест 4: 7. Тест 5: 3. **Тест 6: 1, 3. Тест 7: 2. **Тест 8: 2, 3. **Тест 9: 1, 2, 3. Тест 10: 4.
Задание 4.16.
***1 - овогонии; 2 - овоциты 1-го порядка; 3 - овоциты 2-го порядка; 4 - первое направительное тельце; 5 - яйцеклетка; 6 - направительные тельца 2-го порядка.
После первого деления n2с, после второго - nс..
Задание 4.17.
1 - хромосомы на стадии метафазы 2. 2 - блестящая оболочка. 3 - лучистая оболочка. 4 - первое направительное тельце. 5 - головка сперматозоида. 6 - акросома. 7 - ядро. 8 - центриоли. 9 - шейка. 10 - митохондрии. 11 - промежуточный отдел. 12 - жгутик.
Около 0,1мм.
Еще до рождения, на стадии эмбриона.
Ядро в головке, митохондрии в промежуточном отделе сперматозоида.
Задание 4.18.
Тест 1: 1. Тест 2: 3. Тест 3: 4. **Тест 4: 1, 2, 4, 5. Тест 5: 4. Тест 6: 1. Тест 7: 3. Тест 8: 2. **Тест 9: 1, 2, 4. **Тест 10: 1, 2, 3.
Задание 4.19.
***1 - цветоножка; 2 - цветоложе; 3 - чашелистики; 4 - лепестки венчика; 5 - тычиночная нить; 6 - пыльцевой мешок; 7 - завязь пестика; 8 - семязачатки; 9 - интегументы; 10 - микропиле; 11 - плацента; 12 - семяножка; 13 - нуцеллус; 14 - яйцеклетка; 15 - синергиды; 16 - центральная клетка; 17 - антиподы; 18 - халаза; 19 - микроспорангии; 20 - экзина; 21 - интина; 22 - вегетативная клетка; 23 - генеративная клетка; 24 - два спермия.
В микроспорангиях, в гнездах пыльника.
Пыльцевым зерном.
Зародышевым мешком.
Зародыш семени.
Триплоидный эндосперм.
Из интегументов - кожура семени, из стенок завязи - околоплодник.
Задание 4.20.
Тест 1: 2. Тест 2: 3. Тест 3: 3. Тест 4: 4. Тест 5: 4. Тест 6: 3. Тест 7: 4. Тест 8: 2. Тест 9: 2. Тест 10: 1.
Задание 4.21.
1. Диплоидный. 2. Пыльцевым зерном. 3. Вегетативная клетка и два спермия. 4. Зародышевым мешком. 5. Семь клеток: яйцеклетка и две клетки - синергиды, центральная клетка и три клетки - антиподы. 6. Зародыш семени. 7. Эндосперм. 8. Кожура семени. 9. Околоплодник. 10. Семя. 11. Плод. 12. С.Г.Навашин.
Задание 4.22.
1. Само цветковое растение. 2. Видоизмененный побег, приспособленный для полового размножения. 3. Совокупность тычинок в цветке. 4. Совокупность пестиков в цветке. 5. Пыльцевое зерно. 6. Зародышевый мешок. 7. Слияние одного спермия с яйцеклеткой, второго с центральной клеткой. 8. Питательная ткань семени. 9. Покровы семязачатка. 10. Структура, из которой впоследствии развивается семя.
Задание 4.23.
***1 - бластоцель; 2 - бластодерма; 3 - бластопор, первичный рот; 4 - эктодерма; 5 - энтодерма; 6 - гастроцель; 7 - мезодерма; 8 - нервная трубка; 9 - хорда; 10 - пересадка участка эктодермы со спинной стороны одной гаструлы на брюшную сторону другой; 11 - формирование дополнительного осевого комплекса.
Бластула.
***Первичная полость тела.
Бластопор, первичный рот.
Из эктодермы.
Сформируется дополнительный зародыш.
Задание 4.24.
| Зародышевые листки | Производные зародышевых листков |
| Эктодерма | Эпидермис кожи, волосы, ногти, потовые, сальные и млечные железы. Из нервной пластинки - нервная система, компоненты органов зрения, слуха, обоняния, эмаль зубов, эпителий ротовой полости и прямой кишки. |
| Энтодерма | Кишечник, печень, поджелудочная железа и легкие. |
| Мезодерма | Хрящевой и костный скелет, соединительнотканный слой кожи, скелетные мышцы, выделительная, кровеносная и половая системы. |
Задание 4.25.
Тест 1: 2. Тест 2: 1. Тест 3: 1. Тест 4: 2. Тест 5: 4. Тест 6: 3. **Тест 7: 1, 2, 5. **Тест 8: 6, 7, 8, 10. **Тест 9: 3, 4, 8, 9. **Тест 10: 4, 5, 6, 8.
Задание 4.26.
1. Онтогенез. 2. Эмбриональное развитие. 3. Постэмбриональное развитие. 4. Образованием бластулы. 5. Гаструла. 6. Иглокожие и хордовые. 7. Нейрула. 8. Эпидермис кожи, волосы, ногти, потовые, сальные и млечные железы. Из нервной пластинки - нервная система, компоненты органов зрения, слуха, обоняния, эмаль зубов, эпителий ротовой полости и прямой кишки. 9. Кишечник, печень, поджелудочная железа и легкие. 10. С прямым - птицы и пауки, с непрямым - лягушки и бабочки.
Задание 4.27.
1. Слияние половых клеток. 2. Оплодотворенная яйцеклетка. 3. Клетки, образующиеся в результате первых делений зиготы. 4. Зародыш с первичной полостью внутри. 5. Полость внутри бластулы, первичная полость. 6. Зародыш, у которого формируются зародышевые листки: эктодерма, энтодерма и мезодерма. 7. Третий зародышевый листок. 8. Отверстие, образующееся при впячивании внутрь полости бластулы клеток ее стенки. Становится впоследствии анальным отверстием. 9. Зародыш, у которого сформировался осевой комплекс органов. 10. Развитие со стадией личинки.
Задание 4.28.
1. Кариотип. 2. В соматических клетках организмов с диплоидным набором хромосом хромосомный набор диплоидный, в гаметах - гаплоидный; в соматических клетках организма с гаплоидным набором хромосом хромосомный набор гаплоидный, гаметы образуются митотически и имеют гаплоидный набор хромосом. 3. G 1 - 2n2c, в конце S-периода - 2n4c, G 2 - 2n4c. 4. Гомологичные. 5. Первичная перетяжка - центромера, концы хромосомы - теломеры. 6. Перед митозом 2n4c, после митоза 2n2c. 7. В профазу - 2n4c, в метафазу - 2n4c, в анафазу -4n4c. 8. Перекомбинация генетического материала и редукция хромосомного набора в половых клетках. 9. Редукционное и эквационное. 10. Заканчивается репликация ДНК, происходит конъюгация, кроссинговер и происходят те же процессы, что и в профазу митоза. 11. Перед мейозом - 2n4c, после первого деления - n2c, после второго - nc. 12. В метафазу 1 и анафазу 1 - 2n4c. 13. Короткая, отсутствует S-период. 14. В метафазу 2 - n2c, в анафазу 2 - 2n2c. 15. В профазу 1, в анафазу 1, в анафазу 2. 16. Профаза 1, метафаза 1, анафаза 1, телофаза 1, интерфаза 2, профаза 2, метафаза 2. 17. Дочерние организмы имеют гены только одного, материнского организма. 18. Шизогония. 19. Если споры образуются в результате митоза, то они имеют такой же хромосомный набор, что и клетки материнского организма; если их образованию предшествует мейоз - хромосомный набор редуцируется и происходит перекомбинация генетического материала. 20. У цветковых растений споры гаплоидны. У некоторых групп организмов могут иметь диплоидный набор хромосом. 21. Два слоя клеток, называемые блестящей и лучистой оболочками. 22. На третьем месяце эмбриогенеза. 23. Партеногенез. 24. Гаметогонии - 2n, гаметоциты 1-го порядка 2n4c, гаметоциты 2-го порядка n2c. 25. Четыре сперматозоида. 26. Одна яйцеклетка и три полярных (направительных) тельца. 27. Большинство рыб и земноводных. 28. Мужской гаметофит - пыльцевое зерно, женский гаметофит - зародышевый мешок. 29. Из интегументов - семенная кожура, из центральной клетки - триплоидный эндосперм. 30. Из стенок завязи. 31. С.Г.Навашин. 32. Эмбриогенеза и постэмбрионального развития. 33. Дробления (бластуляции), гаструляции и органогенеза. 34. Бластула. 35. Гаструла. 36. Из эктодермы: эпидермис кожи и его производные, нервная система, органы чувств и задняя доля гипофиза. Из энтодермы: пищеварительная и дыхательная системы, передняя доля гипофиза и щитовидная железа. Из мезодермы: скелет, мускулатура, половая, выделительная и кровеносная системы. 37. Позвоночник - из мезодермы, эпидермис кожи - из эктодермы, легкие - из энтодермы. 38. Иглокожие и хордовые. 39. Пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. 40. Земноводные, насекомые, костные рыбы.
Период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки (включая само деление) до собственного деления или смерти называют жизненным (клеточным) циклом .
Продолжительность жизненного цикла у различных клеток многоклеточного организма различны. Так, клетки нервной ткани после завершения эмбрионального периода перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма, а затем погибают. Клетки же зародыша на стадии дробления, завершив одно деление, сразу же приступают к следующему, минуя все остальные фазы.
Митоз - непрямое деление соматических клеток, в результате которого сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками.
Биологическое значение митоза: В результате митоза образуется две клетки, каждая из которых содержит столько же хромосом, сколько их было в материнской. Дочерние клетки генетически идентичны родительской. В результате митозов число клеток в организме увеличивается, что представляет собой один из главных механизмов роста. Многие виды растений и животных размножаются бесполым путем при помощи одного лишь митотического деления клеток, таким образом, митоз лежит в основе размножения. Митоз обеспечивает регенерацию утраченных частей и замещение клеток, происходящее в той или иной степени у всех многоклеточных организмов.
Митотический цикл - состоит из интерфазы и митоза. Длительность митотического цикла у разных организмов сильно варьирует. Непосредственно на деление клетки уходит обычно 1-3 часа, то есть основную часть жизни клетка находится в интерфазе.
Интерфазой называют промежуток между двумя клеточными делениями. Продолжительность интерфазы, как правило, составляет до 90% всего клеточного цикла. Состоит из трех периодов: пресинтетический, или G 1 ; синтетический, или S, постсинтетический, или G 2 .
Начальный отрезок интерфазы - пресинтетический период (2n2c, где n - количество хромосом, с - количество ДНК), период роста, начинающийся непосредственно после митоза. Синтетический период. Продолжительность синтетического периода различна: от нескольких минут у бактерий до 6-12 часов в клетках млекопитающих. Во время синтетического периода происходит самое главное событие интерфазы - удвоение молекул ДНК. Каждая хромосома становится двухроматидной, а число хромосом не изменяется (2n4c).
Постсинтетический период. Обеспечивает подготовку клетки к делению и также характеризуется интенсивными процессами синтеза белков, входящих в состав хромосом; синтезируются ферменты и энергетические вещества, необходимые для обеспечения процесса деления клетки.
Митоз . Для удобства изучения происходящих во время деления событий митоз искусственно разделяют на четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу, телофазу.
Профаза (2n4c). В результате спирализации хромосомы уплотняются, укорачиваются. В поздней профазе хорошо видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой. Хромосомы начинают передвигаться к клеточному экватору. Формируется веретено деления, ядерная оболочка исчезает, и хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. Ядрышко обычно исчезает чуть раньше.
Метафаза (2n4c). Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку . Центромеры хромосом лежат строго в плоскости экватора. Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом, некоторые нити проходят от полюса к полюсу клетки, не прикрепляясь к хромосомам.
Анафаза (4n4c). Начинается с деления центромер всех хромосом, в результате чего хроматиды превращаются в две совершенно обособленные, самостоятельные дочерние хромосомы. Затем дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки.
Телофаза (2n2c). Хромосомы концентрируются на полюсах клетки и деспирализуются. Веретено деления разрушается. Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток, затем происходит деление цитоплазмы клетки (или цитокинез).
При делении животных клеток, на их поверхности в плоскости экватора появляется борозда, которая, постепенно углубляясь, разделяет материнскую клетку на две дочерние. У растений деление происходит путем образования так называемой клеточной пластинки, разделяющей цитоплазму. Она возникает в экваториальной области веретена, а затем растет во все стороны, достигая клеточной стенки.
© Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.
© Задание на дом.
| |
Урок 2. Мейоз
Задачи. Сформировать знания об особенностях образования половых клеток с гаплоидным набором хромосом, об уникальности гамет и механизмах перекомбинации генетического материала во время мейоза, о сходстве и отличиях мейоза и митоза, о необходимости охраны природной среды от загрязнения мутагенами.
Повторить морфологию хромосом, митотический цикл и о процессы, происходящие в различные периоды митотического цикла, значение митоза.
Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, диафильм "Деление клетки", кодограмма.
Ход урока:
© Повторение .
Письменная работа с карточками на 10 мин.
1. Характеристика интерфазы.
2. Характеристика митоза.
3. Морфология хромосом.
Работа с карточкой у доски: приложение 2.
Компьютерное тестирование: приложение 3.
Устное повторение.
© Изучение нового материала : объяснение с помощью диафильма.
1. Первое деление мейоза.
Мейоз - основной этап образования половых клеток. Во время мейоза происходит не одно (как при митозе), а два следующих друг за другом клеточных деления. Первому мейотическому делению предшествует интерфаза I - фаза подготовки клетки к делению, в это время происходят те же процессы, что и в интерфазе митоза.
Первое мейотическое деление называют редукционным , так как именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом, образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом, однако хромосомы остаются двухроматидными. Сразу же после первого деления мейоза совершается второе - по типу обычного митоза. Это деление называют эквационным, так как во время этого деления хромосомы становятся однохроматидными.
Биологическое значение мейоза: благодаря мейозу происходит редукция числа хромосом. Из одной диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных. Благодаря мейозу образуются генетически различные гаметы, т.к. в процессе мейоза трижды происходит перекомбинация генетического материала: за счет кроссинговера; случайного и независимого расхождения гомологичных хромосом, а затем и хроматид. Благодаря мейозу поддерживается постоянство диплоидного набора хромосом в соматических клетках.
I и II деление мейоза складываются из тех же фаз, что и митоз, но сущность изменений в наследственном аппарате другая.
Профаза I. (2n4c). Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Состоит из ряда последовательных стадий. Гомологичные хромосомы начинают притягиваться друг к другу сходными участками и конъюгируют. Конъюгацией называют процесс тесного сближения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих хромосом называют бивалентом . Биваленты продолжают укорачиваться и утолщаться. Каждый бивалент образован четырьмя хроматидами. Поэтому его называют тетрадой . Важнейшим событием является кроссинговер - обмен участками хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов. В конце профазы I исчезают ядерная оболочка и ядрышко. Биваленты перемещаются в экваториальную плоскость. Центриоли (если они есть) перемещаются к полюсам клетки, и формируется веретено деления.
Метафаза I (2n; 4с). Заканчивается формирование веретена деления. Спирализация хромосом максимальна. Биваленты располагаются в плоскости экватора. Причем центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки. Расположение бивалентов в экваториальной плоскости равновероятное и случайное, то есть каждая из отцовских и материнских хромосом может быть повернута в сторону того или другого полюса. Это создает предпосылки для второй за время мейоза рекомбинации генов. Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом.
Анафаза I (2n; 4с). К полюсам расходятся целые хромосомы, а не хроматиды, как при митозе. У каждого полюса оказывается половина хромосомного набора. Причем, пары хромосом расходятся так, как они располагались в плоскости экватора во время метафазы. В результате возникают самые разнообразные сочетания отцовских и материнских хромосом, происходит вторая рекомбинация генетического материала.
Телофаза I (1n; 2с). У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются, вокруг них формируется ядерная оболочка. Затем происходит деление цитоплазмы (у животных) или образуется разделяющая клеточная стенка (у растений). У многих растений клетка из анафазы I сразу же переходит в профазу II.
2. Второе деление мейоза.
Интерфаза II (1n; 2с). Характерна только для животных клеток. Репликации ДНК не происходит.
Вторая стадия мейоза включает также профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Она протекает так же, как обычный митоз.
Профаза II (1n; 2с). Хромосомы спирализуются, ядерная мембрана и ядрышки разрушаются, центриоли, если они есть, перемещаются к полюсам клетки, формируется веретено деления.
Метафаза II (1n; 2с). Формируются метафазная пластинка и веретено деления, нити веретена деления прикрепляются к центромерам.
Анафаза II (2n; 2с). Центромеры хромосом делятся, хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и нити веретена деления растягивают их к полюсам клетки. Число хромосом в клетке становится диплоидным, но на каждом полюсе формируется гаплоидный набор. Поскольку в метафазе II хроматиды хромосом располагаются в плоскости экватора случайно, в анафазе происходит третья рекомбинация генетического материала клетки, так как в результате кроссинговера хроматиды стали отличаться друг от друга и к полюсам отходят дочерние хроматиды, но отличные друг от друга.
Телофаза II (1n; 1с). Нити веретена деления исчезают, хромосомы деспирализуются, вокруг них восстанавливается ядерная оболочка, делится цитоплазма. Таким образом, в результате двух последовательных делений мейоза диплоидная клетка дает начало четырем дочерним, генетически различным клеткам с гаплоидным набором хромосом.
© Закрепление . Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.
© Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.
Приложение 1. Кодограмма. Приложение 2 Карточки у доски.
Приложение 3. Компьютерное тестирование.
Задание 14. "Митоз".
Тест 1 . Удваивается количество ДНК в клетке:
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
4. В метафазу.
Тест 2. Активный рост клетки происходит:
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазу.
Тест 3 . Клетка имеет набор хромосом и ДНК 2n4c и готовится к делению:
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазу.
Тест 4. Начинается спирализация хромосом, растворяется ядерная оболочка:
1. В анафазу.
2. В профазу.
3. В телофазу.
4. В метафазу.
Тест 5. Хромосомы выстраиваются по экватору клетки.
Самые необычные библиотеки мира — что читает Папа Римский?
И.М. Тронский. История античной литературы: Плиний Младший. Кто такой плиний младший Время написания писем плиния младшего
Освобождение донбасса от немецко-фашистских захватчиков