Биология Справочники / Загальна біологія та генетика. Задачі / Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы
.pdf
Ба териальные лет и делятся аждые 20 минут,лет и ишечно о эпителия — аждые 10 часов, лет иончи а орня лу а — аждые 20 часов. Под отов аделению (интерфаза) может идти до 20—22 часов. Собственно митоз занимает в большинстве случаев до 2 часов. Частота митоза в разных т анях и у разных видов растений, животных, в том числе и у челове а, различна. Например, в расном остном моз е челове а, деаждую се унду образуются 10 млн расных леторови — эритроцитов — в се унду должно происходить 10 млн митозов. А в нервной т ани митозы райне ред-и: та , в центральной нервной системе (спинной и о- ловной моз ) лет и в основном перестают делиться уже в первые месяцы после рождения, а в расном остном моз е, в эпителии ишечни а и поче они делятся доонца жизни.
Рассмотрим более подробно митотичес ое делениелет и. Оно в лючает в себя два процесса: интерфазу и собственно митоз.
ПЕРИОД ИНТЕРФАЗА (J)
(период интенсивного синтеза веществ и роста клетки)
Пресинтетический период (G1)
Происходит образование в клетке органоидов (митохондрий, хлоропластов, ЭПС, рибосом и др.), синтез структурных белков и ферментов и-РНК, р-РНК, т-РНК, интенсивный метаболизм (обмен веществ) и рост клетки
Синтетический период (S)
Происходит репликация (удвоение) ДНК, синтез белковгистонов (с ними связывается каждая нить ДНК), в результате чего каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных вместе центриолей
Постсинтетический период (G2)
Происходит интенсивный синтез белка, синтез АТФ (молекул энергии) и накопление энергии, репликация центриолей и начинается образование веретена деления
(Репли ация ДНК, строение и фун ционирование и-РНК, р-РНК, т-РНК — эти процессы смотрите на с. 218.)
21
22
Таблица 4
|
ФАЗЫ МИТОЗА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема, |
||
Фаза |
Процессы, происходящие |
отражающая |
|||
проходящие |
|||||
митоза |
в данной фазе |
||||
в данной фазе |
|||||
|
|
||||
|
|
|
процессы |
||
|
|
|
|
|
|
Профаза |
Растворение ядерной оболочи (из двух мембран) и ядрыш.а |
|
|
|
|
(самая продол- |
Спирализация хромосом, приводящая их утолщению и уо- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
жительная) |
рачиванию (блаодаря этому хромосомы становятся хорошо |
|
|
|
|
|
видны в световой ми.росоп) Расхождение частей леточно- |
|
|
|
|
|
о центра (центриолей) разным полюсам лети (у живот- |
|
|
|
|
|
ных лето), образование нитей веретена деления из миро- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
трубоче центриолей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Метафаза |
К аждой хроматиде в хромосоме присоединяются нити вере- |
|
|
|
|
|
тена деления ( центромере хроматид по одной с разных сто- |
|
|
|
|
|
рон). Двухроматидные хромосомы «выстраиваются» по эва- |
|
|
|
|
|
тору лети в одну линию, образуя веретено деления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анафаза |
Центромера аждой хромосомы делится на две части. Каждая |
(самая орот- |
хроматида становится самостоятельной дочерней хромосо- |
ая) |
мой, нити веретена деления растяивают их разным полюсам |
|
лети |
Телофаза Исчезновение (растворение) нитей веретена деления. Возни- |
новение новых ядерных оболоче вору разошедшихся хро- |
мосом. Расручивание (деспирализация) нитей ДНК. Восста- |
новление (формирование) ядрыше. Оончание ариоинеза. |
Происходит цито.инез Образование двух обособленных до- |
черних лето. |
В растительной елет и по центру ладываетсяза мофра- |
пласт леточная( а),пластин разделяющий цитоплазму, о- |
торый растет во все стороны, аядости леточной истен. |
В животной елет на поверхности остиплос ватораэ появ- |
ляется борозда а),(перетяж постепенно лубляющаясяу и |
разделяющая улет на две половины. |
23
Митоз — это основной способ деления эу ариотичес их лето , оторый состоит из 4 фаз. Главным процессом является равномерное распределение енетиче- с ой информации ядра лет и — та называемый арио-инез.
Равномерное распределение ор аноидов и цитоплазмы между новообразовавшимися дочерними лет ами обеспечивает цито инез, происходящий в телофазе митоза. Более подробно фазы митоза представлены в табл. 4 на с. 22—23.
Та им образом, при митозе из материнс ой лет и (2n4c) образуются две дочерние лет и (2n2с), аждая из оторых содержит идентичный материнс ий хромосомный набор.
Биоло ичес ое значение митоза о ромно. Во-первых, бла одаря ему происходит увеличение числа лето , обеспечивающие рост отдельных ор анов и все о ор анизма. Во-вторых, обеспечивается стро о равноценное распределение хромосом между дочерними лет ами. Поэтому е- нетичес ое сходство дочерних лето с исходной материнс ой лет ой вполне объяснимо. Каждая образующаяся лет а обладает полным фондом енетичес о о материала — тотипотентность. И, в-третьих, митоз обеспечивает размножение одно леточных ор анизмов (простейшие животные, зеленые одно леточные водоросли и др.), ре енерацию отдельных ор анов у растений при ве-етативном размножении и у не оторых мно о леточных животных ( лешни ра ов, хвост ящерицы и др.).
АМИТОЗ
При амитозе ядро лет и сохраняет интерфазное состояние. Хромосомы не спирализуются, и веретено деления не образуется. Ядро перешнуровывается перетяж ой. Стро-о равноценно о распределения енетичес о о материала не происходит. Образуются два ядра в лет е (часто мно-оядерные лет и). Цито инез может отсутствовать.
Амитоз встречается ред о и представляет собой неполноценное деление лето , утративших способность митозу (ро овица лаза, зародышевые оболоч и мле опитаю-
24
щих) и быстро стареющих и быстро по ибающих. Тем не менее, образование двуядерных и мно оядерных лето ,а , например, у инфузории или низших рибов происходит толь о бла одаря амитозу.
МЕЙОЗ
Мейоз — это особый тип деления лет и, в результатеоторо о из одной материнс ой — первичной половойлет и (2n4c) — образуются четыре дочерние лет и (1n1c) с уменьшенным вдвое хромосомным набором. Та им способом образуются аплоидные половые лет и: яйце-лет и и сперматозоиды, споры растений. Мейоз состоит из двух леточных делений, следующих дру за дру ом. Каждое из делений в лючает четыре фазы. Перед мейозом происходит та ая же интерфаза, а и перед митозом.
Более подробно фазы мейоза представлены в табл. 5 на стр. 26—29.
Значение мейоза.
1. Образование аплоидных лето ( амет и спор)
вжизненном ци ле ор анизмов.
2.Достижение о ромно о енетичес о о разнообразияамет и спор в результате случайно о распределения между лет ами омоло ичных хромосом и обмена их участ ами — россин овера.
ГАМЕТОГЕНЕЗ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
Гамето енез — процесс развития половых лето , т. е.амет — репроду тивных лето животных и растений.
ГАМЕТОГЕНЕЗ
Диффузный — гаметы развиваются в любом участке тела (у губок, кишечнополостных, плоских червей)
Локализованный — гаметы развиваются в половых железах — гонадах. Женские гонады — яичники, мужские гонады — семенники (у большинства животных)
25
26
Таблица 5
|
ФАЗЫ МЕЙОЗА |
|
|
|
|
Схема, |
|
Фаза мейоза |
Процессы, происходящие в аждой фазе |
азывающаяпо процессы, |
|
происходящие |
|||
|
|
||
|
|
в аждой фазе |
|
|
Первое деление мейоза ционное(ред% или с %меньшением). Мейоз I |
||
Профаза I |
Влючает в себя 5 стадий: |
|
|
(самая длительная |
|
||
и сложно оранизоЛептотена (стадия ихтон нитей), в оторых хромосо- |
|
||
ванная) |
мы орачиваютсяу (спирализация и онденсация); ис- |
|
|
|
чезает о,ядрыш ядерная аоболоч |
|
|
|
Зи+отена (стадия сливающихся нитей), в оторой о- |
|
|
|
ичныемоло хромосомы приближаются дру удру и |
|
|
|
попарно ируютонъю (соединяются вместе), образуя |
|
|
|
биваленты (пары ировавшихонъю ичныхомоло |
|
|
|
хромосом, или тетрады, — 4 хроматиды еще не разли- |
|
|
|
чимые) |
|
|
|
Пахитена (стадия толстых нитей), в оторой омолоич- |
|
ные хромосомы в бивалентах частично отталиваются |
|
дру от друа; в точах соединения между двумя из четы- |
|
рех имеющихся хроматид омолоичных хромосом про- |
|
исходит россиновер — обмен равными участами омо- |
|
лоичных хромосом (в результате разрывов и восстанов- |
|
лений), приводящий перераспределению в них енов |
|
Диплотена (стадия двойных нитей), в оторой происхо- |
|
дит взаимное отталивание хромосом и образование |
|
хиазм (точе соединения омолоичных хромосом) |
|
Диаинез (стадия обособления двойных нитей), в ото- |
|
рой число хиазм уменьшается и биваленты становятся |
|
омпатными |
Метафаза I |
Биваленты выстраиваются по эватору лети (аждая |
|
омолоичная хромосома располаается сверху и снизу |
|
от эватора на одинаовом расстоянии). К центромере |
|
аждой хромосомы прирепляется одна нить веретена |
27 |
деления |
|
28
О ончание табл. 5
|
|
Схема, |
|
Фаза мейоза |
Процессы, происходящие в аждой фазе |
азывающаяпо процессы, |
|
происходящие |
|||
|
|
||
|
|
в аждой фазе |
|
Анафаза I |
Центромеры не делятся. Пары омолоичных хромо- |
|
|
|
сом разделяются. Целые хромосомы онретной пары |
|
|
|
расходятся разным полюсам лети (нити веретена |
|
|
|
деления их растя.ивают) Каждая хромосома по-преж- |
|
|
|
нему состоит из двух хроматид |
|
|
Телофаза I |
Хромосомы удлиняются (деспирализация), и вору |
|
|
(у растений отсут- |
них формируется ядерная оболоч.а Нити веретена де- |
|
|
ствует) |
ления исчезают. Начинается движение цитоплазмы |
|
|
|
(у животных) или формирование леточной стени |
|
|
|
(у растений). Образуются дочерние лети (n2с) |
|
|
инезИнтер |
Это интервал между первым и вторым делением мейо- |
|
|
о(толь у живот- |
за. S-период отсутствует, и реплиация ДНК не проис- |
|
|
ных )лето |
ходит |
|
Второе деление мейоза вационное,(э или выравнивающее). Мейоз II
Профаза II |
Очень уорочена, без россиновера. Происходит по |
(тольо у живот- |
принципу митоза, но при аплоидном наборе хромосом |
ных лето) |
(n2c) утолщаются двухроматидные хромосомы. Цент- |
|
риоли расходятся полюсам лети, и формируется |
|
веретено деления |
|
|
Метафаза II |
Двухроматидные хромосомы выстраиваются по эвато- |
|
ру лети (процессы идут параллельно в двух летах, |
|
образовавшихся после первоо деления мейоза). |
|
К центромерам прирепляются нити веретена деления |
|
|
Анафаза II |
Центромеры делятся надвое, нити веретена деления |
|
растяивают полюсам хроматиды (однохроматидные |
|
хромосомы) в летах |
|
|
Телофаза II |
Однохроматидные хромосомы удлиняются (деспирали- |
|
зация). Разрушаются нити веретена деления. Восста- |
|
навливаются ядрышо и ядерная оболоч.а Происхо- |
|
дит цитоинез в летах — образуются 4 дочерние |
|
лети (nc) |
29
Основные стадии амето енеза, а та же особенности развития женс их и мужс их половых лето представлены в табл. 6.
Схема развития сперматозоидов и яйце лето примерно одина овая, с не оторой специфи ой оо енеза. В результате амето енеза из аждо о амето ония образуются или 4 сперматозоида (спермато енез), или одна яйце лет а (оо енез). Биоло ичес ий смысл неравно о деления при оо енезе за лючается в сохранении в яйце-лет е ма симально о оличества цитоплазмы с желт-ом, РНК и дру их веществ и стру тур, необходимых для развития будуще о зародыша.
Более на лядно спермато енез и оо енез можно представить в виде схемы (рис. 4).
A
Ѕ
¬
√
Рис. 4. Схема гаметогенеза (слева сперматогенез, справа оогенез):
А — зона размножения; Б — зона роста; В — зона развития; Г — зона созревания, оплодотворение
30