Підручник Біологія 9 клас - В. І. Соболь - Абетка 2017

Тема 4. ЗБЕРЕЖЕННЯ ТА РЕАЛІЗАЦІЯ СПАДКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ

§ 28. ПОДІЛ КЛІТИН. КЛІТИННИЙ ЦИКЛ. МІТОЗ

Оmnis cellula e cellula.

Р. Вірхов

Основні поняття й ключові терміни: ПОДІЛ КЛІТИН. КЛІТИННИЙ ЦИКЛ. Інтерфаза. МІТОЗ.

Пригадайте! Що таке клітинна теорія?

Поміркуйте!

«Щосекунди в нашому тілі сотні мільйонів маленьких балерин сходяться й розходяться, розташовуються в ряд й розбігаються в різні сторони, немов танцюристи на балі, які виконують складні па старовинного танцю. Цей танець - найдавніший на Землі. Це танець життя», - так описував це явище американський генетик Г. Д. Меллер (1890 - 1967). Про який танець йдеться?

ЗМІСТ

Яке значення поділу клітин?

Спадкова інформація від одного покоління клітин передається наступному поколінню клітин за допомогою хромосом. Ці структури перед поділом клітин подвоюються й розподіляються між новими клітинами. Цей упорядкований розподіл і є «танцем життя».

ПОДІЛ КЛІТИН - сукупність процесів, унаслідок яких спадкова інформація клітини передається наступному поколінню клітин. Поділ прокаріотичних клітин простіший, оскільки нуклеоїд містить лише одну кільцеву молекулу ДНК. Ця «бактеріальна хромосома» перед поділом самоподвоюється. Під час цього процесу ущільнення «хромосоми» не відбувається. Потім обидві молекули ДНК прикріплюються до плазматичної мембрани і розподіляються. Далі відбуваються процеси поділу цитоплазми й утворення з однієї материнської двох дочірніх клітин (іл. 71). Таке самовідтворення клітин називається бінарним поділом, що відбувається дуже швидко. Наприклад, за сприятливих умов кишкова паличка ділиться через кожні 20 - 30 хв. Поділ навпіл, або бінарний поділ, забезпечує нестатеве розмноження прокаріотів (архей та еубактерій).

Поділ еукаріотичних клітин ускладнений тим, що вони мають ядро з парним (диплоїдним) набором хромосом. Основними типами поділу еукаріотичних клітин є поділ шляхом мітозу й мейозу. Мітоз (від грец. mitos - нитка) - поділ, за якого з однієї материнської клітини утворюються дві дочірні клітини з таким самим набором хромосом. Цей тип поділу є основою росту, регенерації, нестатевого розмноження еукаріотів (рослин, грибів й тварин).

Іл. 71. Бінарний поділ прокаріотичної клітини

Іл. 72. Схема клітинного циклу

Мейоз - поділ, за якого з однієї материнської клітини утворюються дочірні клітини з половинним (гаплоїдним) набором хромосом і видозміненою спадковою інформацією. Завдяки такому поділу виникають гамети, які забезпечують статеве розмноження багатьох еукаріотів.

Отже, значення поділу клітин полягає в подвоєнні та передачі спадкової інформації наступному поколінню клітин і забезпеченні спадкоємності життя.

Від чого залежить тривалість клітинного циклу?

КЛІТИННИЙ ЦИКЛ - це період існування еукаріотичної клітини від одного поділу до іншого. Тривалість цього періоду є різною в різних клітин (наприклад, для лейкоцитів людини - 4 - 5 діб, для клітин кишкового епітелію - 8 - 10 год). Є клітини, що не здатні до поділу, і їхній клітинний цикл збігається з тривалістю їхнього життя (наприклад, нейрони, еритроцити людини, які живуть 100 - 120 днів). Тривалість клітинного циклу залежить від внутрішніх (наприклад, інтенсивність метаболізму, тип клітин тощо) та зовнішніх (наприклад, температура, поживні речовини, наявність кисню) чинників (іл. 72).

Основними етапами клітинного циклу є інтерфаза і мітоз.

Процеси, що відбуваються протягом клітинного циклу, є послідовними, і їхнє здійснення у зворотному напрямку неможливе. Важливою рисою всіх еукаріотів є те, що перебіг різних фаз клітинного циклу підлягає регуляції. Хромосомні мутації можуть спричинити збої клітинного циклу. Подібні хромосомні порушення характерні для ракових клітин. Існує два основні класи регуляторних молекул, що спрямовують клітинний цикл. Це цикліни і циклінзалежні ферменти кінази. За відкриття цих центральних молекул регуляції клітинного циклу Л. Гартвелл, Т. Хант і П. Нерс отримали Нобелівську премію в галузі фізіології і медицини (2001).

Для більшості клітин багатоклітинних організмів кількість клітинних циклів обмежена. Вони запрограмовані на певну кількість поділів, після яких гинуть. Найвірогіднішою гіпотезою, що пояснює цей факт, вважається теломерна гіпотеза, згідно з якою термін життя клітини залежить від довжини кінцевих ділянок хромосом - теломер.

Іл. 73. Лауреати Нобелівської премії з фізіології і медицини: 1 - Л. Гартвелл; 2 - Т. Хант; 3 - П. Нерс

Отже, тривалість клітинного циклу є різною в різних клітин і залежить від типу клітин та внутрішніх й зовнішніх чинників, що впливають на клітину упродовж її життя.

Як відбувається мітотичний поділ клітин?

Клітинний цикл складається з інтерфази і мітозу.

Інтерфаза (лат. inter - між, phasis - поява) - період між поділами клітини.

Тривалість інтерфази зазвичай становить до 90 % часу всього клітинного циклу. Саме тоді відбуваються ріст клітин, подвоєння молекул ДНК (реплікація), синтез органічних сполук, розмноження мітохондрій, накопичення енергії АТФ. Основною ознакою інтерфазних клітин є неущільнений (деконденсований) стан хроматину.

Інтерфаза складається з трьох етапів: передсинтетичного (G1-фаза), синтетичного (S-фаза) і постсинтетичного (С2-фаза). Після інтерфази настає мітоз.

Мітотичний поділ рослинних клітин був відкритий у 1874 р. І. Д. Чистяковим, а у тваринних клітинах його описали в 1878 р. В. Флемінг та П. І. Перемежко (іл. 74). Мітоз умовно поділяють на 4 фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу (табл. 6).

Іл. 74. Мітоз еукаріотичної клітини

Таблиця 6. ОСНОВНІ ПРОЦЕСИ МІТОЗУ

Назва фази

Основні процеси

Профаза - конденсація хромосом

1. Конденсація (ущільнення) двохроматидних хромосом. 2. Розходження центріолей до полюсів. 3. Зникнення ядерця. 4. Розпад ядерної оболонки. 5. Формування веретена поділу

Метафаза - розташування хромосом на екваторі клітини

Прикріплення коротких ниток веретена поділу до центромер і розташування двохроматидних хромосом на екваторі клітини в один ряд

Анафаза - розходження хромосом

Скорочення ниток веретена поділу і поділ центромер та розходження однохроматидних хромосом до полюсів

Телофаза - деконденсація хромосом («профаза навпаки»)

1. Деконденсація однохроматидних хромосом. 2. Розташування центріолей біля ядра. 3. Формування ядерець. 4. Утворення ядерної оболонки. 5. Руйнування веретена поділу

Біологічне значення мітозу: 1) забезпечує точний розподіл спадкового матеріалу між двома дочірніми клітинами; 2) забезпечує сталість каріотипу під час нестатевого розмноження; 3) лежить в основі нестатевого розмноження, регенерації, росту організмів.

Отже, МІТОЗ - це поділ еукаріотичних клітин, внаслідок якого утворюються дві дочірні клітини з таким самим набором хромосом, що й в материнської клітини.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Лабораторне дослідження. ФАЗИ МІТОЗУ

Мета: формуємо уміння розпізнавати фази мітозу за особливостями процесів.

Обладнання й матеріали: мікроскопи, мікропрепарати клітин кореня цибулі; ілюстрації клітин кореня у різних фазах мітозу.

Хід роботи

1. Знайдіть клітини на стадії інтерфази. Замалюйте клітину, зробіть підписи до малюнка.

2. Знайдіть клітини на стадії профази. Замалюйте клітину, зробіть підписи до малюнка.

3. Знайдіть клітини на стадії метафази. Замалюйте клітину, зробіть підписи до малюнка.

4. Знайдіть клітини на стадії анафази. Замалюйте клітину, зробіть підписи до малюнка.

5. Знайдіть клітини на стадії телофази. Замалюйте клітину, зробіть підписи до малюнка.

6. Підсумок роботи.

Завдання на застосування знань

Завдання 1. Розпізнайте та назвіть зображені на ілюстрації фази клітинного циклу.

Завдання 2. Заповніть у робочому зошиті таблицю «Характеристика мітозу».

Завдання 3. Згрупуйте визначені ознаки і дайте власне формулювання мітозу.

ХАРАКТЕРИСТИКА МІТОЗУ

Ознака

Характеристика

1. Для яких клітин властивий?

2. Кількість поділів

3. Кількість клітин, утворених з материнської

4. Набір хромосом у клітинах перед поділом

5. Набір хромосом у клітинах після поділу

6. Стан спадкової інформації у клітинах після поділу

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1 - 6

1. Що таке поділ клітин? 2. Назвіть основні типи поділу про- та еукаріотичних клітин. 3. Що таке клітинний цикл? 4. Назвіть основні періоди клітинного циклу. 5. Що таке мітоз? 6. Назвіть основні фази мітозу.

7 - 9

7. Яке значення поділу клітин? 8. Від чого залежить тривалість клітинного циклу? 9. Як відбувається мітотичний поділ клітин?

10 - 12

10. Чому клітинний цикл поділяють на етапи?



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити