Мейоз

11 класс. Тема урока: Деление клетки - митоз, мейоз
Цель: учащиеся углубляют знания о формах размножения организмов;
формируются новые понятия о митозе и мейозе и их биологическом
значении.
Оборудование: 1) Учебно-наглядные пособия: табл., плакаты 2)
технические средства обучения: интерактивная доска, мультимедийные
презентации, обучающие компьютерные программы.
План урока:
I. Организационный момент
II. Изучение нового материала
Мы знаем, что клетка является не только единицей строения и функции у
живых организмов, но также и генетической единицей.
1. А как вы думаете, что является важным признаком жизни клетки? (ее
деление)
Значит о чем сегодня пойдет речь на уроке?
2. Вспомним, как называется период жизни клетки? Из каких этапов он
состоит? Что происходит в интерфазе?
3. Какие типы деления клетки мы знаем? В процессе жизнедеятельности
многоклеточных организмов происходит обновление клеток.
4. Почему сохраняется постоянство строения и функционирование
органов и тканей многоклеточного организма?
В основе передачи наследственной информации, размножения, а также
роста, развития и регенерации лежит важнейший процесс – деление
клеток. Молекулярная сущность деления заключена в способности
ДНК к самоудвоению молекул.
Объявление темы урока.
Деление клетки.
Мы вспомнили, что в интерфазе выделяют 3 периода:
пресинтетический - G1, синтетический - S и постсинтетический - G2.
Пресинтетический период G1. Каждая хромосома в этот период
однохроматидна, генетический материал клетки обозначается 2n1xp2с (п –
набор хромосом, хр - число хроматид , с – количество ДНК ).
В синтетическом периоде S осуществляется редупликация молекул
ДНК клетки. В результате удвоения ДНК в каждой из хромосом оказывается
вдвое больше ДНК, чем было до начала S-фазы, но число хромосом не
изменяется. Теперь генетический набор клетки составляет 2n2xp4с
(диплоидный набор, хромосомы двухроматидны, количество ДНК - 4).
В третьем периоде интерфазы - постсинтетическом G2 - продолжается
синтез РНК, белков и накопление клеткой энергии. По окончании интерфазы
1
клетка увеличивается в размерах и начинается ее деление. Оно может быть
прямым (амитоз) и непрямым (митоз).
Амитозом делятся прокариотические организмы и некоторые клетки
эукариот, например, мочевого пузыря, печени человека, а также старые либо
поврежденные клетки. Сначала в них делится ядрышко, затем ядро на две
или несколько частей путем перетяжек и в конце деления
перешнуровывается цитоплазма на две или несколько дочерних клеток.
Митоз – универсальный способ деления эукариотических клеток, при
котором из диплоидной материнской клетки образуются две подобные ей
дочерние клетки.
Длительность митоза 1-3 часа и в его процессе 4 фазы: профаза,
метафаза, анафаза и телофаза.
Профаза. Обычно самая продолжительная фаза клеточного деления.
Ядро увеличивается, хромосомы спирализуются. В это время каждая
хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой в области
первичной перетяжки или центромеры. Затем растворяются ядрышки и
ядерная оболочка – хромосомы лежат в цитоплазме клетки. Центриоли
расходятся к полюсам клетки и образуют между собой нити веретена
деления, а в конце профазы нити крепятся к центромерам хромосом.
Генетическая информация клетки, по-прежнему, как в интерфазе (2п 2хр 4с)
Метафаза. Хромосомы располагаются строго в зоне экватора клетки,
образуя метафазную пластину. На стадии метафазы хромосомы имеют
самую малую длину, так как в это время они сильно спирализованы и
конденсированы. Поскольку хромосомы хорошо видны подсчет и изучение
хромосом обычно проходит в этот период деления.
Анафаза – самая короткая. Каждая центромера расщепляется на две ,
и нити веретена оттягивают дочерние центромеры к противоположным
полюсам. Центромеры тянут за собой отделившиеся одна от другой
хроматиды. На полюса приходят по одной хроматиде из пары – это дочерние
хромосомы. Количество генетической информации на каждом полюсе
теперь равно (2п1хр2с).
Завершается митоз телофазой. Процессы, происходящие в этой фазе,
обратны процессам, которые наблюдались в профазе. На полюсах
происходит деспирализация дочерних хромосом, они утоньшаются и
становятся слаборазличимыми. Вокруг них образуются ядерные оболочки, а
затем появляются ядрышки. Одновременно с этим идет деление
цитоплазмы: в животных клетках – перетяжкой, а у растений со средины
клетки к периферии. После образования цитоплазматической мембраны в
растительных клетках формируется целлюлозная оболочка. Образуются две
дочерние клетки с диплоидным набором однохроматидных хромосом
(2п1хр 2с).
2
Следует отметить, что все процессы, происходящие в клетке, в том
числе и митоз, находятся под генетическим контролем. Гены контролируют
последовательные стадии редупликации ДНК, движение, спирализацию
хромосом и т.д.
Биологическое значение митоза:
1) Точное распределение хромосом и их генетической информации
между дочерними клетками.
2) Обеспечивает
постоянство
кариотипа
и
генетическую
преемственность во всех клеточных проявлениях; т.к. иначе было
бы не возможным постоянство строения и правильность
функционирования органов и тканей многоклеточного организма.
3) Обеспечивает важнейшие процессы жизнедеятельности –
эмбриональное развитие, рост, восстановление тканей и органов, а
также бесполое размножение организмов.
Мейоз
Образование половых клеток (гамет) происходит иначе, чем процесс
размножения соматических клеток. Если бы образование гамет шло таким
же путем, то после оплодотворения (слияния мужской и женской гамет)
число хромосом каждый раз удваивалось бы. Однако этого не происходит.
Каждому виду свойственно определенное число и свой специфический
набор хромосом (кариотип).
Мейоз - это особый вид деления, когда из диплоидных (2п)
соматических клеток половых органов образуются половые клетки (гаметы)
у животных и растений или споры у споровых растений с гаплоидным (п)
набором хромосом в этих клетках. Затем в процессе оплодотворения ядра
половых клеток сливаются, и восстанавливается диплоидный набор
хромосом.
В непрерывном процессе мейоза идут два последовательных деления:
мейоз I
и мейоз II. В каждом делении те же фазы, что и в митозе, но
разные по продолжительности и изменениям генетического материала. В
результате мейоза I число хромосом в образовавшихся дочерних клетках
уменьшается вдвое (редукционное деление), а при мейозе II гаплоидность
клеток сохраняется (эквационное деление).
Профаза мейоза I - удвоенные в интерфазе гомологичные хромосомы
попарно сближаются. При этом отдельные
хроматиды гомологичных
хромосом переплетаются, перекрещиваются между собой и могут
разрываться в одинаковых местах. Во время этого контакта гомологичные
хромосомы могут обмениваться соответствующими участками (генами), т.е.
идет кроссинговер. Кроссинговер вызывает перекомбинацию генетического
материала клетки. После этого процесса гомологичные хромосомы снова
разъединяются, растворяются оболочки ядра, ядрышек и образуется
веретено деления. Генетическая информация клетки в профазе составляет
3
(2п 2хр 4с – диплоидный набор, хромосомы двухроматидные, количество
молекул ДНК – 4).
Метафаза мейоза I - хромосомы располагаются в плоскости экватора.
Но если в метафазе митоза гомологичные хромосомы имеют положение,
независимое друг от друга, то в мейозе они лежат рядом - попарно.
Генетическая информация прежняя (2п 2хр 4с).
Анафаза I - к полюсам клетки расходятся не половинки хромосом из
одной хроматиды, а целые хромосомы, состоящие из двух хроматид. Значит,
из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадет лишь
одна, но двухроматидная хромосома. Их число в новых клетках уменьшится
вдвое (редукция числа хромосом). Количество генетической информации на
каждом полюсе клетки становится меньше(1п 2хр 2с).
В телофазе первого деления мейоза формируются ядра, ядрышки и
делится цитоплазма – образуются две дочерние клетки с гаплоидным
набором хромосом, но эти хромосомы состоят из двух хроматид (1п 2хр 2с).
Вслед за первым наступает второе деление мейоза, но ему не
предшествует синтез ДНК. После короткой профазы мейоза II
двухроматидные хромосомы в метафазе мейоза II располагаются в плоскости
экватора и крепятся к нитям веретена деления. Их генетическая информация
прежняя - (1п 2хр 2с).
В анафазе мейоза II к противоположным полюсам клетки расходятся
хроматиды и в телофазе мейоза II образуются четыре гаплоидные клетки с
однохроматидными хромосомами (1п 1хр 1с).
Таким образом, в
сперматозоидах и яйцеклетках число хромосом уменьшается вдвое. Такие
половые клетки образуются у половозрелых особей различных организмов.
Процесс формирования гамет называют гаметогенез.
Биологическое значение мейоза:
1.Основное назначение мейоза – создание клеток с гаплоидным
набором хромосом.
Благодаря мейозу зрелые половые клетки получают гаплоидное число
(п) хромосом, при оплодотворении же восстанавливается свойственное
данному виду диплоидное (п + п = 2п) число. Таким образом, обеспечивается
постоянный для каждого вида набор хромосом и постоянное количество
ДНК.
2.Во
время
мейоза
происходит
случайное
расхождение
негомологичных хромосом, что приводит к большому числу возможных
комбинаций хромосом в гаметах. У человека число возможных комбинаций
хромосом в гаметах составляет 2п, где п – число хромосом гаплоидного
набора: 223=8 388 608. Число возможных комбинаций у одной родительской
пары 223 х 223
3.Происходящие в мейозе перекрест хромосом, обмен участками, а
также независимое расхождение каждой пары гомологичных хромосом
4
определяют закономерности наследственной
передачи признака от
родителей потомству.
Из каждой пары двух гомологичных хромосом (материнской и
отцовской), входящих в хромосомный набор диплоидных организмов, в
гаплоидном наборе яйцеклетки или сперматозоида содержится только одна
хромосома. При этом она может быть: 1) отцовской хромосомой; 2)
материнской хромосомой; 3) отцовской с участком материнской хромосомы;
4) материнской с участком отцовской. Эти процессы приводят к эффективной
рекомбинации наследственного материала в гаметах, образуемым
организмом. В результате обуславливается генетическая разнородность
гамет и потомства.
При объяснении учащиеся заполняют таблицу: «Сравнительная
характеристика митоза и мейоза»
«Сравнительная характеристика митоза и мейоза»
Сравнение
Сходства
Различия:
Генетическая
информация клетки
Профаза
Метафаза
Анафаза
Митоз (непрямое Мейоз (редукционное деление)
деление)
Мейоз I
Мейоз II
1.Имеют одинаковые фазы деления: профаза,
метафаза, анафаза, телофаза
2.Перед делением происходит самоудвоение ДНК
2п 2хр 4с
2п 2хр 4с
2п 2хр 4с
2п 2хр 4с
2п 2хр 4с
2п1хр2с(на каждом 1п2хр2с(на
1п2хр 2с
1п2хр 2с
1п1хр1с(на
полюсе)
каждом полюсе)
каждом полюсе)
1п2хр 2с
1п1хр1с
В профазе 1 Удвоение
молекулы ДНК
происходит
не происходит
конъюгация
гомологичных
хромосом
и
кроссинговер
К полюсам клетки К
полюсам К
полюсам
расходятся
клетки
клетки
хроматиды
расходятся
расходятся
гомологичные хроматиды
хромосомы
Число дочерних клеток
2
2
4
Клетки, где
Соматические
Соматические клетки половых
Телофаза
Происходящие
процессы
2п1хр 2с
Репликация и
транскрипция
отсутствуют
5
происходит деление
клетки
Значение
Обеспечивает
бесполое
размножение,
рост
живых
организмов
органов животных;
спорообразующие клетки
растений
Служит
для
образования
половых клеток
При митозе дочерние клетки имеют диплоидный (двойной) набор
хромосом, где каждая хромосома имеет парную, гомологичную хромосому.
При мейозе образуются гаметы с одинарным, гаплоидным набором
хромосом, в котором все хромосомы уникальны и не имеют пар – гомологов.
III.
IV.
Закрепление изученного материала.
Д/з
Приложение 1
Выполните задание: «Какие утверждения верны?»
1. В половых клетках одинарный набор хромосом.
2. Соматические клетки – это клетки тела.
3. Половые клетки образуются в результате митоза.
4. В клетках тела одинарный набор хромосом.
5. В профазе митоза происходит кроссинговер.
6. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости
клетки.
7. Биологическое значение митоза заключается в образование гамет.
8. В результате слияния гамет образуется зигота.
9. Появление полового процесса – ароморфоз в ходе эволюции.
10. Удвоение ДНК и хромосом происходит только перед мейозом I.
11. Одна пара гомологичных хромосом в метафазе митоза содержит 4
хроматиды.
12. В анафазе митоза за счет взаимодействия центромер и трубочек
веретена деления к полюсам поровну расходятся гомологичные
хромосомы.
13. Во втором делении мейоза к полюсам расходятся целые хромосомы
14. Во втором делении мейоза к полюсам расходятся хроматиды
(сестринские хромосомы)
6
Ответы:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
+
+
-
-
-
+
-
+
+
+
+
-
-
+
Литература:
1. Ю.И.Полянский. Учебник для 10-11 классов средней школы. Москва.
«Просвещение», 1992 г.
2. И.Н.Пономарева, О.А.Корнилова, Т.Е. Лощилина. Учебник «Биология»
11 класс, базовый уровень, М.: «Вентана-Граф», 2010г.
3. С.Г.Мамонтов Биология для поступающих в ВУЗЫ. М., 2002г.
4. Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор. Биология в 3т. Москва «Мир»,1993г.
5. Н.П.Дубинина. Общая биология. Пособие для учитетеля. М.,1990г.
7