Митоз

Содержание

Введение.

Жизненный цикл клетки.

Краткая история открытия митоза.

Бесполое размножение. Митоз.

Половое размножение. Мейоз.

Таблица сравнения митоза и мейоза.

Заключение.

Список использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Слово "селекция" произошло от лат. "selectio", что  в  переводе  обозначает выбор, отбор". Селекция  это  наука,  которая  разрабатывает  новые  пути  и методы получения сортов растений и их гибридов, пород животных.

Селекция растений — это наука о путях создания новых и улучшения уже существующих сортов культурных растений с ценными для практики признаками и свойствами.

Жизненный цикл клетки.

Появление и развитие клеточной теории.

Очень важное открытие в 30-х годах XIX в. сделал шотландский ученый Роберт Броун. Наблюдая в микроскоп строение листа растения, он обнаружил внутри клетки круглое плотное образование, которое назвал ядром. Это было замечательное открытие, поскольку оно создало основы для сопоставления всех клеток.

В 1838 г. немецкий ученый М. Шлейден первым пришел в заключению о том, что ядро является обязательным структурным элементом всех растительных клеток. Познакомившись с этом исследованием, Т. Шванн, соотечественник Шлейдена, был удивлен: точно такие же образования он обнаружил и в животных клетках, изучением которых занимался. Сопоставление большого числа растительных и животных клеток привело его к неожиданному выводу: все клетки, несмотря на их огромное разнообразие, сходны — у них есть ядра.

Обобщив разрозненные факты, Т. Шванн и М. Шлейден сформулировали основное положение клеточной теории: все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению.

Немецкий биолог Рудольф Вирхов спустя 20 лет внес очень важное дополнение в клеточную теорию. Он доказал, что количество клеток в организме увеличивается в результате клеточного деления, т.е. клетка происходит только от клетки.

Благодаря дальнейшему усовершенствованию светового микроскопа и методом окраски клеток открытия следовали одно за другим. За сравнительно короткое время были выделены и описаны не только ядро и цитоплазма клеток, но и многие заключенные в ней части — органоиды.

Основные положения клеточной теории на современном этапе развития биологии формулируются так:

1.Клетка является основной  структурной и функциональной  единицей жизни. Все организмы состоят из клеток, жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

2.Клетки всех организмов  сходны по своему химическому  составу, строению и функциям.

3.Все новые клетки образуются  при делении исходных клеток.

Период жизнедеятельности клетки, в котором происходят все обменные процессы и деление, называется жизненным циклом клетки. Это время жизни клетки от одного деления до другого. Клеточный цикл состоит из интерфазы и деления.

Интерфаза - фаза в жизненном цикле между двумя делениями клетки. Она характеризуется активными процессами обмена веществ, синтезом белка, РНК, накоплением питательных веществ клеткой, ростом и увеличением объема. В середине интерфазы происходит удвоение ДНК (репликация). В результате каждая хромосома содержит 2 молекулы ДНК и состоит из двух сестринских хроматид, которые сцеплены центромерой и образуют одну хромосому. Клетка подготавливается к делению, удваиваются все ее органоиды. Продолжительность интерфазы зависит от типа клеток и в среднем составляет 4/5 от общего времени жизненного цикла клетки.

Рост организма осуществляется за счет деления его клеток. Способность к делению - важнейшее свойство клеточной жизнедеятельности. Делясь, клетка удваивает все свои структурные компоненты, и в результате возникают две новые клетки. Наиболее распространенным способом деления клетки является митоз.

Краткая история открытия митоза.

 Впервые деление клеток (дробление яиц лягушки) наблюдали  французские ученые Прево и  Дюма (1824). Более подробно этот процесс описал итальянский эмбриолог М. Рускони (1826). Процесс деления ядер при дроблении яиц у морских ежей описал К. Бэр (1845). Первое описание деления клеток у водорослей выполнил Б. Дюмортье (1832). Отдельные фазы митоза наблюдали: немецкий ботаник В. Гофмейстер (1849; клетки тычиночной нити традесканции), российские ботаники Э. Руссов (1872; материнские клетки спор папоротников, хвощей, лилии) и И.Д. Чистяков (1874; споры хвоща и плауна), немецкий зоолог А. Шнейдер (1873; дробящиеся яйца плоских червей), польский ботаник Э. Страсбургер(1875; спирогира, плаун, лук). Для обозначения процессов перемещения составных частей ядра немецкий гистолог В. Шлейхнер предложил термин кариокинез (1879), а немецкий гистолог В. Флемминг ввел термин митоз (1878). В 1880-е гг. Общая морфология хромосом была описана еще в работах Гофмейстера, однако лишь в 1888 г. немецкий гистолог В. Вальдейер ввел термин хромосома. Ведущая роль хромосом в хранении, воспроизведении и передаче наследственной информации была доказана лишь в ХХ веке.

Бесполое размножение. Митоз.

Образование нового организма из одной или группы клеток исходного материнского организма. В этом случае в размножении участвует только одна родительская особь, которая передает свою наследственную информацию дочерним особям. В основе бесполого размножения лежит митоз. Встречается несколько форм бесполого размножения.

Митоз.

Митоз - способ деления клеток, при котором генетический материал (хромосомы) распределяется поровну между новыми (дочерними) клетками. Начинается с разделения ядра на два дочерних.

Процессы, происходящие от одного деления до другого, называются митотическим циклом. Он состоит из 2 стадий – интерфазы (стадии покоя) и собственно митоза (стадии деления).

В интерфазе в клетке происходит образование ДНК.

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота.

ДНК — биологический полимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом. Мономеры нуклеотиды, составляющие каждую из цепей ДНК, представляют собой сложные органические соединения.

ДНК состоит из четырёх азотистых оснований: двух пуринов — аденина и тимина и двух пиримидинов — цитозина и гуанина, пятиатомного сахара пентозы — дезоксирибозы, а так же остатка фосфорной кислоты.

В каждой цепи нуклеотиды соединяются между собой ковалентными связями: дезоксирибоза одного нуклеотида соединяется с остатком фосфорной кислоты последующего нуклеотида. Две цепи объединяются в единую молекулу водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями, входящими в состав нуклеотидов, образующих разные цепи.

Структуру нуклеиновых кислот впервые установили американский биолог Дж. Уотсон и английский физик Ф. Крик. При соединении ДНК с определенными белками (гистонами) степень спирализации молекулы повышается — возникает суперспираль ДНК, толщина которой существенно возрастает, а длина сокращается. Такую молекулу тщательно «упакованную» белками, можно наблюдать в световой микроскоп во время деления клеток в виде хорошо окрашивающегося вытянутого тельца — хромосомы.

Хромосомы — это постоянные структуры клетки, которые располагаются в ядре, имеющие определенную организацию и воспроизводящие эту организацию из поколения в поколение. Они определяют наследственную организацию. Различают два типа клеток у многоклеточных:

1. Соматические — 2n

2. Половые — n

Каждая хромосома в соматическом представление в двойном наборе. Гомологичные хромосомы — это одинаковые по форме и размеру хромосомы.

Интерфаза делится на 3 периода:

В первый период, продолжающийся 12–24 ч, происходит накопление РНК и белков.

РНК — рибонуклеиновая кислота.

РНК, так же как и ДНК, представляет собой полимер, мономерами которого являются нуклеотиды, близкие к нуклеоитидам ДНК. Азотистые основания трёх нуклеотидов те же самые, что входят в состав ДНК (аденин, гуанин, цитозин), четвертое основание — урацил присуствует только в молекуле РНК (вместо тимина). Нуклеотиды РНК отличаются от нуклеотидов ДНК и по строению входящего в их состав углевода: они включают другую пентозу — рибозу (вместо дезоксирибозы). В цепочке РНК нуклеотиды соединяются благодаря образованию ковалентных связей между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.

По структуре различают:

1. Одноцепочные РНК —  переносят информацию о последовательности  аминокислот в белках, то есть  о структуре белков, от хромосом к месту их синтеза и участвуют в синтезе белков.

2. Двухцепочные РНК —  хранители генетической информации  у ряда вирусов, то есть выполняют  у них функции хромосом.

Существует несколько видов одноцепочных РНК. Их названия обусловлены выполняемой функцией или местонахождением в клетке. Большую часть РНК цитоплазмы (до 80-90%) составляет рибосомная РНК, содержащаяся в рибосомах. Другой вид РНК — информационная , переносящая к рибосомам информацию о последовательности аминокислот в белках, которые должны синтезироваться. Следующий вид транспортная включает 76-85 нуклеотидов и выполняют несколько функций. Они доставляют аминокислоты к месту синтеза белка и осуществляют точную ориентацию аминокислоты (по принципу комплементарности) на рибосоме.

Второй период (синтетический) характеризуется образованием ДНК, в результате чего её количество удваивается.

В течение третьего периода (постсинтетического) происходит накопление энергии, после чего клетка из стадии интерфазы переходит к митозу.

Фазы митоза.

Митоз проходит 4 последовательные фазы – профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

• В профазе хромосомы уплотняются, скручиваются в спирали и становятся видимыми под микроскопом. Мембрана ядра растворяется под действием ферментов, ядрышко исчезает. Центриоли начинают расходиться к полюсам. Между полюсами формируется веретено деления клетки – структура, состоящая из РНК и белка. К концу профазы хромосомы удваиваются, но члены каждой пары удерживаются рядом.

 

• В метафазе они располагаются по экватору клетки. Хроматиды прикреплены к нитям веретена и уже начинают отсоединяться.

 

 

• В анафазе каждая хроматида приобретает собственную центромеру, удлиняется и становится дочерней хромосомой. Нити веретена, прикреплённые к центромерам, разводят «молодые» хромосомы к полюсам клетки.

 

• В телофазе дочерние хромосомы достигают полюсов, их спирали раскручиваются, удлиняются и опять становятся плохо видимыми в микроскоп. Образуется ядерная оболочка, вновь появляется ядрышко. В результате клетка имеет двойное количество клеточных структур и общую цитоплазму.

 

            В конце митоза происходит её деление. В экваториальной зоне клетки образуется перетяжка, делящая её на 2 дочерние. У растений на месте перетяжки образуется пластинка из целлюлозы.

Весь процесс митоза занимает в среднем 1-2 ч. Продолжительность его несколько различна для разных видов клеток. Зависит он также от условий внешней среды (температуры, светового режима и других показателей).

Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. Все соматические клетки образуются в результате митотического деления, что обеспечивает рост организма. В процессе митоза происходит распределение веществ хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из нее двумя дочерними клетками. В результате митоза все клетки организма получают одну и ту же генетическую информацию.

Половое размножение. Мейоз.

Мейоз открыт В. Флеммингом (1882) у животных. Э. Страсбургер установил (1888) явление редукции числа хромосом у растений. В России впервые был открыт русским ботаником В. И. Беляевым в 1885г.

Половое размножение - образование нового организма при участии двух родительских особей. При половом размножении происходит слияние половых клеток - гамет мужского и женского организма. Новый организм несет наследственную информацию обоих родителей. Половые клетки формируются в результате особого типа деления, при котором число хромосом во вновь образующихся клетках в два раза меньше, чем в исходной материнской клетке. Таким образом, гаметы имеют в два раза меньшее число хромосом. В результате слияния двух гамет число хромосом во вновь образовавшейся клетке. - зиготе - увеличивается в два раза, т.е. восстанавливается, причем одна половина всех хромосом является отцовской, другая - материнской.

Хромосомный набор клеток.

В клетках большинства организмов хромосомы парные. Парные хромосомы, одинаковые по форме, величине и наследственной информации, называют гомологичными, а двойной, парный набор хромосом, - диплоидным (2п). В некоторых клетках и организмах содержится одинарный, гаплоидный набор хромосом (п). В этом случае одинаковых хромосом нет.

Число хромосом для каждого вида организмов постоянно. Так, в клетках человека - 46 хромосом (23 пары), голубя - 80 (40 пар), дождевого червя - 36 (18 пар), в клетках пшеницы - 28 (14 пар). Эти организмы содержат диплоидный набор хромосом. Некоторые организмы, такие как водоросли, мхи, грибы, имеют одиночный, гаплоидный набор хромосом. Гаплоидный набор обозначают буквой п, диплоидный - 2п.

Мейоз.

 Мейоз (от греч, meiosis — уменьшение) - особый тип клеточного деления, происходящий при развитии половых клеток, в результате которого достигается редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое (гаплоидное состояние) по сравнению с числом хромосом в соматических клетках организма (диплоидное состояние).

Мейоз обеспечивает генетическую разнородность гамет в процессе случайной перекомбинации материнских и отцовских хромосом, вызывает образование хромосом нового генетического состава благодаря обмену участками гомологичных материнских и отцовских хромосом. Мейоз состоит из двух (I и II) последовательных делений ядра, в процессе которых удвоение количества ДНК происходит один раз. Каждое из этих делений, как и обычный митоз, состоит из 5 основных фаз: