- •Жуковский а.Т.
- •Содержание программы по дисциплине «Естествознание» раздел «Основы биологии. Ботаника»
- •Лекция 1 введение
- •1. Биология как наука: объекты, содержание, структура
- •2. Общие свойства и уровни организации живой материи
- •3. Возникновение и многообразие жизни на Земле
- •По мнению ученых, суммарное число видов на Земле (с учетом еще не открытых) достигает 5 – 35 млн., а по некоторым прогнозам даже 50 или 100 млн.
- •Лекция 2 клеточное строение организмов
- •1. Основные положения клеточной теории
- •2. Формы, размеры, химический состав клеток
- •3. Строение растительной клетки и некоторые ее свойства
- •4. Клеточный цикл. Деление клеток
- •Лекция 3 разнообразие жизни на земле. Вирусы и бактерии
- •1. Систематика как наука о разнообразии организмов
- •2. Общая характеристика вирусов и их значение в природе
- •3. Общая характеристика бактерий и их значение в природе
- •Лекция 4 разнообразие жизни на земле. Грибы, водоросли, лишайники
- •1. Общая характеристика грибов и их значение в природе
- •2. Общая характеристика водорослей и их значение в природе
- •3. Лишайники, как симбиотические организмы
- •Лекция 5 вегетативные органы растений. Строение и функции корня
- •1. Свойства и функции корня
- •2. Виды корней и корневых систем
- •3. Внешнее строение корня
- •4. Внутреннее (первичное и вторичное) строение корня
- •5. Основные видоизменения корня (метаморфозы)
- •Лекция 6 вегетативные органы растений побег. Строение и функции стебля
- •1. Побег как орган растения
- •2. Строение, функции и типы почек
- •3. Ветвление побега
- •4. Функции и типы стеблей
- •5. Анатомическая структура стебля
- •Лекция 7 лист: строение, функции и разнообразие. Метаморфозы побега
- •1. Лист как орган растений
- •2. Внешнее строение листьев
- •3. Разнообразие листьев и листорасположение
- •4. Внутреннее строение листьев
- •5. Старение листьев и листопад
- •6. Основные видоизменения (метаморфозы) побега.
- •Надземные побеги
- •Подземные побеги
- •7. Вегетативное размножение растений
- •Лекция 8 растения
- •1. Особенности растений
- •2. Общая характеристика споровых растений
- •3. Общая характеристика семенных растений
- •4. Отличительные особенности голосеменных и покрытосеменных
- •Литература
4. Клеточный цикл. Деление клеток
Размножение клеток происходит путем их деления. Период между двумя последовательными делениями клетки составляет клеточный цикл. Клеточный цикл состоит из трех основных стадий:
1. интерфаза – стадия активного роста и функционирования клеток;
2. деление ядра;
3. цитокенез – процесс разделения цитоплазмы между дочерними клетками посредством срединной пластинки.
Известно три способа деления растительной клетки: митоз (непрямое деление), амитоз (прямое деление) и мейоз (редукционное деление).
Амитоз, или прямое деление.
Содержимое клетки и ядра делится с помощью перетяжки без изменений структуры ядра. Ядерное вещество распределяется между дочерними клетками не всегда равномерно, вследствие чего образуются биологически неравноценные клетки. Наблюдается в клетках высокоспециализированных, старых и патологических тканей.
Митоз (непрямое деление ядра, кариокинез).
Биологическое значение митоза заключается в строго одинаковом распределении генетического материала между дочерними клетками с исходным, как у материнской клетки, набором хромосом. Осуществляется по мере роста тела растения, поэтому его нередко называют соматическим делением. У растений, грибов, части протистов половые клетки образуются также в результате митоза.
Выделяют четыре фазы митоза:
Профаза. Ядра увеличиваются в объеме; начинают появляться хромосомы (хроматиды укорачиваются и утолщаются в результате их спирализации и конденсации), которые затем укорачиваются, обособляются и располагаются более упорядоченно; к концу профазы ядерная оболочка и ядрышко исчезают, на противоположных полюсах клетки образуется веретено деления, состоящее из микротрубочек.
Метафаза. Хромосомы окончательно обособляются и собираются в одной плоскости посередине между полюсами бывшего ядра – экваториальной пластинке; хроматиды отделяются друг от друга, оставаясь связанными лишь в области центромеры; микротрубочки веретена деления прикрепляются к центромерам.
Анафаза. Центромеры делятся, каждая хромосома окончательно разделяется на две хроматиды, которые становятся хромосомами и с помощью веретена деления движутся к полюсам.
Телофаза. Дочерние хромосомы достигают полюсов клетки, веретено деления исчезает, хромосомы набухают, удлиняются и становятся незаметными; появляются ядрышки и ядерная оболочка вокруг двух новых ядер.
В интерфазе (стадия неделящегося ядра) достраивается вторая половина хромосом.
В жизни клетки митоз длится около 1 – 1,5 часа, в то время как интерфаза –15 – 30 часов.
После митоза происходит деление клетки (цитокинез): осуществляется деление цитоплазмы и ее компонентов, между двумя дочерними клетками образуется срединная пластинка из пектиновых веществ, затем достраивается оболочка клеток.
Мейоз (редукционное деление).
Это особый способ деления клеток, при котором в отличие от митоза происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. У высших растений наблюдается при образовании спор (спорогенез); у многих грибов и водорослей (протистов) – происходит в зиготе сразу после оплодотворения и приводит к образованию гаплоидного мицелия или таллома; у ряда многоклеточных водорослей происходит в половых органах и приводит к образованию гаплоидных гамет. Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра, в процессе которых удвоение ДНК (хромосом) происходит один раз.
Первое деление сложное и связано с уменьшением числа хромосом (редукционное деление), а второе – сходно с обычным митозом.
ПрофазаI. Сложная и сильно растянутая во времени: хромосомы спирализуются (становятся видимыми); гомологичные хромосомы (одинаковые по строению, от отцовской и материнской гамет) сближаются, коньюгируют и образуют пары –биваленты (состоят из четырех хроматид); гомологичные хромосомы, составляющие бивалент, частично разделяются, как будто отталкиваясь друг от друга, однако хромосомы соединены между собой в нескольких точках – хиазмах; в каждой хиазме происходит обмен участками хроматид – кроссинговер; исчезает ядрышко и ядерная оболочка, формируется веретено деления; биваленты движутся в экваториальную плоскость.
МетафазаI. Заканчивается формирование веретена деления; биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости, образуя метафазную пластинку; микротрубочки прикрепляются к центромерам каждой хромосомы.
Анафаза I. Гомологичные хромосомы (каждая из которых состоит из двух хроматид) полностью разъединяются и движутся к противоположным полюсам клетки.
ТелофазаI. Расхождение гомологичных хромосом к противоположным полюсам означает завершение первого деления мейоза. Число хромосом в одном наборе стало вдвое меньше, но находящиеся на каждом полюсе хромосомы состоят из двух хроматид. Вследствие кроссинговера при образовании хиазм эти хроматиды генетически не идентичны, и при втором делении мейоза им предстоит разойтись. Веретена и их нити обычно исчезают. У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются, вокруг них на каждом полюсе формируется ядерная мембрана и образовавшееся ядро вступает в интерфазу. Затем начинается формирование разделяющей клеточной стенки, как при митозе. Но, у многих растений не наблюдается телофазы, образования клеточной стенки, интерфазы, и клетка прямо переходит из анафазы I в профазу II.
Второе деление мейоза проходит по типу обычного митоза: в профазе II ядрышко и ядерная оболочка исчезают, образуется веретено деления; в метафазе II хромосомы движутся к центральной плоскости, к их центромерам прикрепляется веретено деления; в анафазе II хроматиды отделяются и передвигаются к полюсам; в телофазе II хроматиды (теперь они называются хромосомами) собраны у полюсов, веретено деления исчезает, возникают ядрышки и ядерная оболочка. После этого происходит деление клетки.
В результате двух последовательных делений мейоза, из одной исходной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные генетически разнородные клетки благодаря кроссинговеру и случайному расхождению гомологичных хромосом к полюсам клетки.