Размножение клеток

Размножение
Клеток
Организмов
Митоз
Амитоз
Мейоз
Бесполое
Половое

Хромосомный набор

дрозофила 2n = 8
собака 2n = 70
обезьяна 2n = 48
человек 2n = 46
Кариотип
Гомологичные хромосомы – образуют пару, из пары только одна окажется в гамете, образуемой особью

Аутосомы и половые хромосомы
В кариотипе различают:
аутосомы – хромосомы, одинаковые у всех представителей данного вида независимо от пола
половые хромосомы 1 пара :
у женщин – XX, а у мужчин XY.
У женщин – все хромосомы парные
У мужчин – не все парные (ХУ)

МИТОЗ

Спирализация
хромосом

2с

Интерфаза - 90 % цикла
Профаза
Метафаза
Анафаза
Телофаза
Цитокинез
Наиболее продолжительны стадии, сопряженные с процессами синтеза: профаза (2-270 минут) и телофаза (1,5-140 минут).
Наиболее быстротечны фазы митоза с движением хромосом: метафаза (0,3-175 минут) и анафаза (0,3-122 минуты).
Непосредственно процесс расхождения хромосом к полюсам обычно не превышает 10 минут.

Спирализация хромосом
Формирование нитей
веретена деления (звезда)
Разрушение ядерной оболочки
a –
b –
c –
d –
хромосомы
КЦ-центриоли
«звезда» веретена
ядерная оболочка

Метафаза
Движение хромосом к центру - экватор
Присоединение хромосом
к нитям веретена
«Материнская звезда» - у животных
Полное формирование веретена деления

При движении хромосомы меняют свою ориентацию и принимают V-образную форму.
Вершина их направлена в сторону полюсов деления, а плечи как бы откинуты к центру веретена.
Собственно расхождение хромосом слагается из двух процессов: расхождение хромосом за счет кинетохорных пучков микротрубочек, процесс носит название “анафаза А”, расхождение хромосом вместе с полюсами за счет удлинения межполюсных микротрубочек - “анафаза В”.
У млекопитающих стадии А и В протекают практически одновременно.
У простейших В анафаза может приводить к 15-кратному увеличению длины веретена.
В растительных клетках стадия В отсутствует.
Разрыв – удвоение
числа хромосом
Сокращение нитей веретена
Расхождение сестринских
хромосом к полюсам

Хромосомы достигают
полюсов и деспирализуются
Строится новая ядерная
оболочка и ядрышки
Веретено разрушается

2n4c
4n4c
2n2c
2n2c
Еще не митоз!!!
Уже митоз – кариокинез – 4 стадии
n – количество хромосом, c – количество ДНК

Репликация ДНК
Разрыв хромосомы
Расхождение хромосом

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках кончика корня в профазе и конце телофазы митоза. Объясните результаты в каждой фазе.
28 = 2n, n = 14
1. Профаза – 2n4с. ХН - 2n = 28, молекул ДНК – 4с = 56
2. В профазе: репликация ДНК (удвоение числа молекул), но число хромосом
не изменяется
3. Телофаза – 2n2с. ХН - 2n = 28, молекул ДНК – 2 с = 28
4. В телофазе: в 2-х новых ядрах клетки вновь образуется диплоидные наборы

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках кончика корня перед началом митоза и в анафазе митоза. Объясните результаты в каждой фазе.
28 = 2n, n = 14.
Перед началом митоза – интерфаза 2n4с.
ХН - 2n=28, молекул ДНК – 4с = 56.
2. Перед началом митоза в конце интерфазы произошла репликация ДНК (удвоение числа молекул), хромосомы не изменяют количество
3. Анафаза – 4n4с.
ХН - 4n = 56, молекул ДНК – 4 с = 56.
4. В анафазе увеличивается в 2 раза количество хромосом из-за разрыва и расхождения, т.е. 4 n, количество молекул ДНК остается прежним 4с

Какой набор хромосом (n) и число и молекул ДНК (с) в диплоидной клетке в профазе и анафазе митоза. Объясните, как образуется такое число хромосом и молекул ДНК.
Решение:
1. В профазе митоза набор хромосом 2n, число молекул ДНК 4с
2. В профазе произошла репликация ДНК, число хромосом не изменилось.
3. В анафазе митоза набор хромосом 4n, число молекул ДНК 4с
4. В анафазе митоза сестринские хромосомы разрываются, расходятся к полюсам, их число увеличивается вдвое, число молекул ДНК сохраняется.

Особенности митоза у растений и животных
Растения
Животные
Центриолей нет
Звезды не образуются
Митозы происходят
в меристемах
При цитокинезе не образуются
борозды (перетяжки)
Образуется клеточная
пластинка
Центриоли есть
Звезды образуются
Не образуется
клеточная пластинка
При цитокинезе
образуется борозда
Митозы происходят
в разных тканях и органах
Продолжительность 2-3 часа
Продолжительность 50-60 мин

ПЛЕВРОМИТОЗ – вид митоза
При закрытом плевромитозе расхождение хромосом происходит без нарушения ядерной оболочки
Такой тип митоза встречается среди простейших, он широко распространен у грибов.
Встречаются формы полузакрытого плевромитоза, когда на полюсах сформированного веретена ядерная оболочка разрушается.
Споры шляпочных
грибов

Эндомитоз – вид митоза
После репликации ДНК не происходит разделения хромосом на две дочерние хроматиды
Эндомитоз приводит к полиплоидии клетки
В норме этот процесс имеет место в интенсивно функционирующих тканях, например, в печени, где полиплоидные клетки встречаются очень часто
Эндомитоз = геномная соматическая мутация

Митоз
Непрямое деление (но правильное!)
Сохранение хромосомного набора всех клеток особи
Рост организма, гистогенез, органогенез
Регенерация
Бесполое размножение

По сравнению с митозом амитоз более кратковременный и экономичный процесс.
Клетка, претерпевшая амитоз, в последующем не способна вступить в нормальный митотический цикл.
Амитоз – вид деления клеток, при котором происходит
прямое деление ядра без преобразования хромосом
При амитозе не происходит равномерное расхождение хроматид к полюсам.
Амитоз не обеспечивает образование генетически равноценных ядер и клеток.

МЕЙОЗ
Профаза I
Метафаза I
Анафаза I
Телофаза I

Синапсис - сближение
Конъюгация - слипание
Кроссинговер - обмен

ВТОРОЕ МЕЙОТИЧЕСКОЕ ДЕЛЕНИЕ

В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Какое число хромосом и молекул ДНК содержится в ядре при гаметогенезе перед началом мейоза 1 и мейоза 2. Объясните, как образуется такое число хромосом и молекул ДНК.
Решение: 8 = 2n; 4 = n
1. Перед началом мейоза 1 – набор 2n4с, значит 8 хромосом и 16 молекул ДНК.
2. Перед началом мейоза1 в конце интерфазы: репликация ДНК (удвоение числа молекул), хромосомы становятся двухроматидными, но не изменяют количество
3. Перед началом мейоза 2 – набор 1n2с, значит 4 хромосом и 8 молекул ДНК.
4. К началу мейоза 2 произошла редукция: число хромосом и ДНК уменьшается вдвое. В каждом полюсе установлена гаплоидность.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза 1 и в анафазе мейоза 2. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.
Клетки семязачатка содержат диплоидный набор хромосом – 28 (2n2c).
2. Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение ДНК: 28 хромосом, 56 ДНК (2n4c).
3. В анафазе мейоза 1 – к полюсам клетки расходятся хромосомы, состоящие из двух хроматид. Генетический материал клетки будет (2n4c = n2c+n2c) — 28 хромосом, 56 ДНК
4. В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c) — 14 хромосом, 28 ДНК
5. В анафазе мейоза 2– к полюсам клетки расходятся хроматиды. После расхожде­ния хроматид число хромосом увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке) – (2n2с= nc+nc) – 28 хромосом,28 ДНК

Для соматической клетки животного характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (n) и число молекул ДНК (с) в клетке в профазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.
Диплоидный набор хромосом 2n2c
1) Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение ДНК: Профаза мейоза I – 2n4с
2) Первое деление редукционное. В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c)
3) Метафаза мейоза II — хромосомы выстраиваются на экваторе n2с
4) Число хромосом и ДНК в метафазе не изменяется

Раскройте механизмы, обеспечивающие постоянство числа и формы хромосом во всех клетках организмов из поколения в поколение
Решение:
Благодаря мейозу образуются половые клетки – гаметы с гаплоидным набором хромосом.
При оплодотворении две гаметы сливаются – образуется зигота, диплоидность восстанавливается.
Рост клеток организма идет за счет митоза соматических диплоидных клеток, митоз сохраняет диплоидность, обеспечивая постоянство числа хромосом.
С-задания

Митозом создаются соматические клетки и гаметы растений
Мейозом создаются гаметы животных (гаметическая редукция) и споры растений (спорическая редукция)
Мейозом у простейших делится зигота и приводит к образованию новых особей (зиготическая редукция)
Запомнить!

В соматических клетках коровы 60 хромосом. Сколько молекул ДНК в метафазе митоза клетки мозга?
В яйцеклетке овцы 27 хромосом. Сколько насчитывается молекул ДНК в метафазе мейоза 1 при овогенезе?
В соматических клетках собаки 70 хромосом. Сколько молекул ДНК в анафазе митоза клетки кожи?
В соматических клетках дрозофила 8 хромосом. Сколько хромосом в анафазе 1 мейоза при сперматогенезе?
В соматических клетках человека с синдромом Дауна 47 хромосом. Сколько молекул ДНК образовалось в телофазе мейоза при овогенезе?
В соматических клетках 16 хромосом. Сколько молекул ДНК в анафазе митоза этой клетки?
В сперматозоиде человека 23 хромосомы. Сколько молекул ДНК в конце анафазы 2 мейоза при сперматогенезе?
120
108
140
8
24
32
23

Размножение организмов
Бесполое
Партеногенез
Спорооб-
разование
Простое
деление
Вегетативное
Трансдукция
Слияние гамет
Половое

БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ: ОДНА ОСОБЬ
1. Деление
2. Почкование
бактерии
грибы
3. Спорообразование
грибы
мхи
папоротники
кишечнополостные
4. Вегетативное размножение

БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ: ОДНА ОСОБЬ
1. Деление
2. Почкование
бактерии
3. Споруляция
грибы
мхи
папоротники
кишечнополостные
5. Вегетативное размножение
4. Фрагментация
грибы
черви
6. Полиэмбриония

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ: ДВЕ ОСОБИ

Гаметангии
Водоросли
и грибы
ОРГАНЫ ПОЛОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ
название
Гаметангии грибов
Гаметангии
водорослей

Мхи: гаметофит = предросток = протонема = зеленая нить = листостебельное растение
Папоротникообразные:
гаметофит = заросток = отдельное растеньице
Гаметофит – половое
поколение растения
ГАМЕТОФИТЫ и ГАМЕТАНГИИ споровых растений
Гаметангия - структура для
образования гамет
Архегонии - ♀
Антеридии - ♂

женская шишка
мужская
шишка
мужской гаметофит
клетка-трубка
спермий
Микроспорофилл – видоизмененный гаметофит
ядро трубки
антеридий
клетка-трубка
2 семязачатка
шишка 1 год
ГАМЕТОФИТЫ ГОЛОСЕМЕННЫХ
(гаметангии редуцированы)
шишка 2 года
Семя
мегаспоры
микропиле
нуцеллус семязачатка
первичный эндосперм
архегоний
интегумент
Нуцеллус -
видоизмененный
мегаспорангий
Интегумент -
покровы семени
Женский
гаметофит =
семязачаток
Мужской
гаметофит =
пыльцевое зерно
спермий

Пыльцевые зерна = ♂ гаметофит
Зародышевый
мешок
♀ гаметофит
ГАМЕТОФИТЫ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ
(гаметангии редуцированы)

Сравнение
Голосеменные:
мужской гаметофит – пыльцевое зерно (1 спермий + клетка-трубка)
женский гаметофит - семязачаток (яйцеклетка)
Покрытосеменные:
мужской гаметофит – пыльцевое зерно (2 спермия + клетка-трубка)
женский гаметофит – зародышевый мешок (яйцеклетка)

ГАМЕТАНГИИ беспозвоночных
ГАМЕТАНГИИ млекопитающих – самки и самца
ГАМЕТАНГИИ позвоночных
общее название – гонады: семенники и яичники

ГАМЕТАНГИИ человека

интерфаза
Сперматогенез – начинается в репродуктивный период

Важно:
Фаза размножения
Фаза роста
Фаза созревания
Фаза формирования ♂
Клетки -гонии → Митоз →
-циты 1 порядка → Интерфаза →
-циты 2 порядка → Мейоз →
↓ ↓
♂ 4 сперматиды ♀яйцеклетка +
↓ 3 направительных
4 сперматозоида тельца

4 фазы
Размножение сперматогоний идет более интенсивно и дольше
Плотное ядро, снижение количества цитоплазмы
Жгутик и акросома
3 фазы
Размножение оогоний идет быстро
Оогенез начинается до рождения
Ооциты 1 порядка наполняют яичники

ГАМЕТЫ
ЯЙЦЕКЛЕТКА – крупная,
неподвижная клетка
с большим запасом
питательных веществ,
плотными покровами

Сперматозоид
Пpoдoлжитeльнocть жизни сперматозоида:
нecкoлько минут - нecкoлько cутoк
В длину 0,05мм. Скорость 3,5 мм/мин
Y-xpoмocoмы aктивны 24 часа
(сперматозоид для зачатия мальчика)
X-xpoмocoмы aктивны 48 часов
(сперматозоид для зачатия девочки)
Спермий растений малоподвижен
ГАМЕТЫ

В ядре соматической клетки тела человека в норме содержится 46 хромосом. Сколько хромосом содержится в оплодотворённой яйцеклетке?
46
У плодовой мухи дрозофилы в соматиче­ских клетках содержит­ся 8 хромосом, а в по­ло­вых клетках?
4
Сколько хромосом имеет соматическая клетка животного, если гаметы содержат 38 хромосом?
76
Белок со­сто­ит из 240 ами­но­кис­лот­ных остат­ков. Сколь­ко нук­лео­ти­дов в гене, в ко­то­ром за­ко­ди­ро­ва­на пер­вич­ная струк­ту­ра этого белка?
720
Га­ме­та пше­ни­цы со­дер­жит 14 хро­мо­сом. Ка­ко­во число хро­мо­сом в клет­ке её стеб­ля?
28
В клет­ке листа вишни 32 хро­мо­со­мы. Сколь­ко хро­мо­сом со­дер­жит мак­ро­спо­ра этого рас­те­ния?
16

СИНГАМИЯ
Растения
Животные
По воде
Осеменение
Перекрестное опыление
Водоросли
Лишайники
Ветер
Животные
Все голосеменные
Некоторые цветковые
Некоторые цветковые
Самооплодотворение
Наружное
Внутреннее

ЭНТОМОФИЛЬНЫЕ ЦВЕТКИ
ОРНИТОФИЛЬНЫЕ ЦВЕТКИ
ХИРОПТЕРОФИЛЬНЫЕ ЦВЕТКИ

Человек и
раздельнополые
животные
Одновременная
выработка гамет
Попеременная
выработка гамет
Губки, кишечнополостные,
плоские черви,
кольчатые черви, моллюски,
ракообразные и некоторые рыбы
Сначала ♂ -
протандрический
гермафродитизм
Сначала ♀ -
протерогинический
гермафродитизм
Гермафродитизм
Естественный
Аномальный

Гермафродитизм – двуполость, наличие возможности у одной особи к производству женских и мужских гамет
Партеногенез – принцип размножения без оплодотворения
Апомиксис – вариант партеногенеза у растений
Гиногенез – вариант партеногенеза, яйцеклетка дробится
Андрогенез – вариант партеногенеза, дробится мужской ядро

Первая клетка нового организма
Диплоидная 2п
Подвергается дроблению
Тотипотентна (Э. Страсбургер)
Характеризуется повышенным обменом веществ, усиленными процессами синтеза белка
Окислительные процессы в зародыше увеличены в 70-80 раз по сравнению с обычной клеткой
Первое дробление происходит спустя 30 часов после оплодотворения
ЗИГОТА

Дробление – Инвагинация – Гаструляция – Нейруляция – Гистогенез – Органогенез
бластопор
Зигота → Дробление
Морула → Бластуляция
Бластула (1-слойный зародыш) → Инвагинация Гаструляция
Гаструла (2-слойный зародыш) → Нейруляция
Нейрула (3-слойный зародыш) →
Гистогенез (ткани) →
Органогенез (зародыш)
Важная последовательность!
морулы

Эктодерма – наружный слой
Мезодерма – средний слой
Энтодерма – внутренний слой
Бластоцель – полость в бластуле
Бластопор – отверстие гаструлы
Гастроцель – полость кишки
Сомиты – полости мезодермы

Рецепторы
Альвеолы
Хорда
Надпочечники

ВОПРОС?
1 –
2 –
3 –
4 –
5 –
6 –
Назовите слои?
Функции?
6
1 – нервная трубка – создание нервной системы
2 – хорда. Сохраняется всю жизнь только у ланцетника, у хордовых образует межпозвонковые диски
3 – мезодерма – образует скелет, кости, хрящи, сердце, кровеносную и лимфатическую систему, половые органы
4 – энтодерма – образует пищеварительную систему, пищеварительные железы, дыхательную систему, хорду
5 – гастроцель – образует полость кишечника
6 – эктодерма – образует кожу, органы чувств, роговые производные кожи, кожные железы, нервную систему

Моллюски брюхоногие
Моллюски головоногие
Пресмыкающиеся
Членистоногие
Акулы
Акула тигровая

Аллантоис:
Кроветворная функция
Трофическая функция
Дыхательная функция
Выделительная функция

У козы в соматических клетках 56 хромосом. Сколько у козы:
Хромосом в яйцеклетке?
Хромосом в сперматозоиде?
Хромосом в клетках матки?
Аутосом в клетке эпидермиса?
Половых хромосом в клетке эпидермиса?
Молекул ДНК в клетке головного мозга?
Молекул ДНК в лейкоците?
Хромосом в эритроците?
Аутосом в яйцеклетке?
Половых хромосом в сперматозоиде?
28
28
56
54
2
56
56
0
27
1

У пшеницы в соматических клетках 28 хромосом. Сколько у пшеницы:
Хромосом в яйцеклетке?
Хромосом в спермии?
Хромосом в клетках стебля?
Аутосом в клетке кожицы листа?
Половых хромосом в клетке эпидермы?
Молекул ДНК в клетке корня?
Молекул ДНК в яйцеклетке?
Хромосом в эндосперме?
Аутосом в яйцеклетке?
Половых хромосом в сперматозоиде?
14
14
28
26
2
28
14
42
13
1

Определите число молекул ДНК в анафазе второго деления мейоза при образовании гамет у зелёной лягушки, если число хромосом в диплоидной клетке равно 26
В ДНК содержится 6000 нуклеотидов. Сколько этот ген кодирует аминокислот в белке, если он содержит 20 % интронов?
Какой антикодон транспортной РНК соответствует триплету ТГА в молекуле ДНК?
Антикодону ААУ на транспортной РНК соответствует какой триплет на ДНК?
Какой набор хромосом содержится в ядре одной (дочерней) клетки в конце телофазы мейоза II, если в исходной клетке было 16 хромосом?
26
1600
УГА
ААТ
8

Если в мейоз вступили два сперматогония, то сколько полноценных гамет образуется в результате деления?
Кариотип шимпанзе составляет 48 хромосом. На сколько хромосом меньше содержится в яйцеклетках человека, чем в яйцеклетках шимпанзе?
Фрагмент молекулы ДНК содержит 60 нуклеотидов. Из них 12 нуклеотидов приходится на тимин. Сколько гуаниновых нуклеотидов содержится в этом фрагменте?
Сколько молекул ДНК содержится в биваленте, образованном двумя гомологичными хромосомами?
Сколько молекул ДНК содержится в трёх бивалентах, образованных тремя парами гомологичных хромосом?
8
1
18
4
12

Способы бесполого размножения с примерами организмов:
Бинарное деление бактерий и амеб;
Почкование грибов кишечнополостных;
Споруляция грибов и споровых растений;
Фрагментация плоских и кольчатых червей, иглокожих;
Вегетативное размножение у водорослей и цветковых растений
Полиэмбриония у животных
Варианты полового размножения с примерами организмов:
Слияние гамет
Партеногенез: апомиксис, гиногенез, андрогенез
Конъюгация

Сколько молекул ДНК будет содержать пара гомологичных хромосом в конце интерфазы?
Сколько полинуклеотидных цепочек будет содержать одна хромосома в конце интерфазы?
В соматической клетке тела мыши 40 хромосом. Сколько половых хромосом содержит сперматозоид мыши?
Двуцепочечная молекула ДНК содержит 260 нуклеотидов, 82 из которых в качестве азотистого основания имеют гуанин. Определите количество нуклеотидов с аденином, входящих в состав молекулы
Какой процент составляют нуклеотиды с тимином в молекуле ДНК, если нуклеотиды с гуанином и цитозином вместе составляют 24 %?
4
4
1
48
38