Каким образом в митотическом цикле происходит удвоение днк в чем смысл этого процесса кратко

Обновлено: 05.07.2024

Удвоение ДНК происходит в синтетической фазе интерфазы. Каждая молекула ДНК преобразуется в две однообразные дочерние молекулы ДНК. Это нужно для того, чтобы во время дробления клеточки любая дочерняя клетка получила свою копию ДНК. Фермент ДНК-хеликаза разрывает водородные связи между азотистыми основаниями, двойная цепочка ДНК расплетается на две одинарных. Потом фермент ДНК-полимераза достраивает каждую одинарную цепочку до двойной по принципу комплементарности. Любая дочерняя ДНК содержит одну цепочку из материнской ДНК и одну новосинтезированную это принцип полуконсервативности. Сообразно принципу антипараллельности цепочки ДНК лежат друг к другу обратными концами. ДНК может удлиняться только 3-концом, потому в каждой репликационной вилке только одна из 2-ух цепочек синтезируется постоянно. 2-ая цепочка (отстающая) вырастает в 5-направлении с помощью кратких (100-200 нуклеотидов) фрагментов Оказаки, каждый из которых вырастает в 3-направлении, а потом с поддержкою фермента ДНК-лигазы приобщается к предыдущей цепочке. Скорость репликации у эукариот 50-100 нуклеотидов в секунду. В каждой хромосоме имеется огромное количество точек начала репликации, от каждой из которых расползаются 2 репликационные вилки; за счет этого вся репликация занимает около часа. Удвоением ДНК называется сложный процесс её самовоспроизведения. Благодаря свойству молекул ДНК самоудваиваться вероятно размножение, а также передача наследственности организмом своему потомству, ведь полные данные о строении и функционировании находятся в закодированном виде в генной информации организмов. ДНК является основой потомственных материалов большинства микро- и макроорганизмов. Правильное название процесса удвоения ДНК репликация (редупликация).

Жизненный цикл клетки — это период ее жизни от момента возникновения в процессе деления до гибели или конца последующего деления. Длительность жизненного цикла сильно варьирует и зависит от типа клеток и условий внешней среды: температуры, наличия кислорода и питательных веществ. Жизненный цикл амебы равен 36 часам, а у некоторых бактерий он составляет 20 минут. Для нервных клеток или, например, клеток хрусталика его продолжительность составляет годы и десятилетия.

Вопрос 2. Каким образом в митотическом цикле происходит удвоение ДНК? В чем смысл этого процесса?

Удвоение ДНК происходит во время интерфазы. Сначала две цепи молекулы ДНК расходятся, а потом на каждой из них по принципу комплементарности синтезируется новая полинуклеотидная последовательность. Этот процесс идет под управлением особых ферментов с затратой энергии АТФ. Новые молекулы ДНК являются абсолютно идентичными копиями исходной (материнской). Не происходит никаких изменений генов, что обеспечивает стабильность наследственной информации, предотвращая нарушение функционирования дочерних клеток и всего организма в целом. Удвоение ДНК также обеспечивает постоянство количества хромосом из поколения в поколение.

Вопрос 3. В чем заключается подготовка клетки к митозу?

Подготовка клетки к митозу происходит в интерфазе. Во время интерфазы активно идут процессы биосинтеза, клетка растет, образует органоиды, накапливает энергию, а главное, происходит удвоение (редупликация) ДНК. В результате редупликации образуются две идентичные молекулы ДНК, соединенные в области центромеры. Такие молекулы называют хроматидами. Две парные хроматиды образуют хромосому.

Вопрос 4. Опишите последовательно фазы митоза.

Митоз условно разделяют на четыре фазы.

Профаза. Хромосомы в ядре начинают активно спирализоваться, приобретая компактную форму. В результате считывание информации с ДНК становится невозможным, и синтез РНК прекращается. К концу профазы распадается ядерная оболочка; центриоли, расположившиеся на полюсах клетки, образуют нити веретена деления.

Метафаза. На этом этапе наблюдается максимальная спирализация (уплотнение) хромосом. Они располагаются в экваториальной области клетки. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам.

Анафаза. В хромосомах происходит размыкание центромер и, как следствие, разделение хроматид. Нити веретена деления оттягивают хроматиды (каждая из которых теперь становится отдельной хромосомой) к полюсам клетки.

Телофаза. Хромосомы, оказавшись у полюсов клетки, раскручиваются; вокруг них на обоих полюсах клетки формируются ядерные оболочки. Образуются ядра, содержащие одинаковые диплоидные наборы хромосом. Происходит окончательное разделение клетки на две части.

В результате митоза образуются две дочерние клетки, идентичные исходной материнской клетке.

Вопрос 5. Каково биологическое значение миюза?

Митоз — важнейший биологический процесс, поскольку:

в результате митоза из одной материнской клетки образуются две дочерние, ей
идентичные, что обеспечивает поддержание генетической стабильности клеток;
митоз обеспечивает рост организмов;
благодаря митозу осуществляется регенерация и замена отмирающих клеток;
митоз обеспечивает вегетативное размножение у растений и бесполое размножение у одноклеточных эукариот.

Жизненный цикл клетки

Что такое жизненный цикл клетки?

Удвоение ДНК

Каким образом в митотическом цикле происходит удвоение ДНК? В чем смысл этого процесса?

Подготовка клетки к митозу

В чем заключается подготовка клетки к митозу?

Фазы митоза

Опишите последовательно фазы митоза.

Митоз условно разделяют на четыре фазы.

В результате митоза образуются две дочерние клетки, идентичные исходной материнской клетке.

Биологическое значение митоза

Каково биологическое значение митоза?

в результате митоза из одной материнской клетки образуются две дочерние, ей идентичные, что обеспечивает поддержание генетической стабильности клеток;
митоз обеспечивает рост организмов;
благодаря митозу осуществляется регенерация и замена отмирающих клеток;
митоз обеспечивает вегетативное размножение у растений и бесполое размножение у одноклеточных эукариот.

Значение размножения

Докажите, что размножение — одно из важнейших свойств живой природы.

Каждый организм на Земле смертен, и для того, чтобы численность вида не уменьшалась, необходимо постоянно восполнять потерю отдельных особей. Для этого существует размножение — процесс воспроизведения себе подобных. Оно обеспечивает непрерывность и преемственность поколений, точное копирование и передачу генетической информации от родителей потомству. В итоге размножение способствует существованию вида на протяжении очень длительного времени, несмотря на ограниченный срок жизни отдельных организмов.

Основные типы размножения

Какие основные типы размножения вам известны?

Существует два основных типа размножения: бесполое и половое. Бесполое размножения происходит без участия специализированных половых клеток. Оно характерно для многих одноклеточных организмов, но встречается также у многоклеточных (например, у растений). Половое размножение — процесс, происходящий с участием специализированных половых клеток (гамет). Этот тип размножения характерен в большей степени для многоклеточных организмов, но наблюдается и у одноклеточных (например, у некоторых видов одноклеточных водорослей).

Бесполое размножение

Что такое бесполое размножение? Какой процесс лежит в его основе?

Бесполое размножение — это тип размножения, происходящий без образования гамет. Для его осуществления необходим только один организм. В результате бесполого размножения новая особь развивается из одной или группы соматических клеток материнского организма. В основе бесполого размножения лежит митоз. При бесполом размножении дочерний организм на генетическом уровне является точной копией материнского.

Способы бесполого размножения

Перечислите способы бесполого размножения; приведите примеры. Существует несколько способов бесполого размножения.

Деление одноклеточных (разделение материнской клетки на две и более дочерних). Таким способом размножаются прокариоты, одноклеточные зеленые водоросли, амебы, инфузории, жгутиковые. У некоторых простейших (фораминифер, споровиков) существует особый способ множественного деления — шизогония. При шизогонии ядро материнской особи делится путем быстро следующих друг за другом делений на несколько ядер. В дальнейшем многоядерная особь распадается на соответствующее число одноядерных клеток.

Спорообразование. Характерно для грибов и многих растений. При этом формируются специализированные клетки — споры. Споры могут развиваться в особых органах (спорангии мхов и папоротников) или открыто (например, на нижней поверхности шляпки пластинчатых грибов).

Вегетативное размножение. Новый организм развивается из группы родительских клеток. У растений вегетативное размножение обычно осуществляется с помощью специализированных частей тела: луковиц (тюльпан), клубней (картофель), усов (земляника) и др. У животных существуют два пути вегетативного размножения: почкование, когда материнская особь образует группу клеток, из которой развивается новый организм (гидра), и фрагментация. В последнем случае происходит разделение тела животного на части, каждая из которых дает начало новой особи (плоские и кольчатые черви, кишечнополостные).

Потомство при бесполом размножении

Возможно ли появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении?

При бесполом размножении происходит точное копирование генетического материала материнской особи, и дочерние организмы идентичны материнскому. Появление генетически разнородного потомства при бесполом размножении невозможно. Разработанным в лаборатории способом бесполого размножения является клонирование.

Новые дочерние клетки образуются путем деления материнской клетки, поэтому процесс размножения организма имеет клеточную природу.

Как вы считаете, одинакова ли продолжительность жизни разных типов клеток в многоклеточном организме? Обоснуйте своё мнение.

Нет, продолжительность зависит от строения и выполняемых функций

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое жизненный цикл клетки?

Клеточный или жизненный цикл клетки – это жизнь клетки с момента ее появления до деления или гибели. Клеточный цикл условно делят на два периода: длительный – интерфаза, и сравнительно короткий – само деление.

2. Каким образом в митотическом цикле происходит удвоение ДНК? Объясните, в чём заключается биологический смысл этого процесса.

Удвоение ДНК происходит в синтетической фазе интерфазы. Каждая молекула ДНК превращается в две одинаковые дочерние молекулы ДНК. Это нужно для того, чтобы во время деления клетки каждая дочерняя клетка получила свою копию ДНК. Фермент ДНК-хеликаза разрывает водородные связи между азотистыми основаниями, двойная цепочка ДНК расплетается на две одинарных. Затем фермент ДНК-полимераза достраивает каждую одинарную цепочку до двойной по принципу комплементарности. Каждая дочерняя ДНК содержит одну цепочку из материнской ДНК и одну новосинтезированную – это принцип полуконсервативности. Согласно принципу антипараллельности цепочки ДНК лежат друг к другу противоположными концами. ДНК может удлиняться только 3'-концом, поэтому в каждой репликационной вилке только одна из двух цепочек синтезируется непрерывно. Вторая цепочка (отстающая) растет в 5'-направлении с помощью коротких (100-200 нуклеотидов) фрагментов Оказаки, каждый из которых растет в 3'-направлении, а затем с помощью фермента ДНК-лигазы присоединяется к предыдущей цепочке. Скорость репликации у эукариот – 50-100 нуклеотидов в секунду. В каждой хромосоме имеется множество точек начала репликации, от каждой из которых расходятся 2 репликационные вилки; за счет этого вся репликация занимает около часа. Удвоением ДНК называется сложный процесс её самовоспроизведения. Благодаря свойству молекул ДНК самоудваиваться возможно размножение, а также передача наследственности организмом своему потомству, ведь полные данные о строении и функционировании находятся в закодированном виде в генной информации организмов. ДНК – является основой наследственных материалов большинства микро- и макроорганизмов. Правильное название процесса удвоения ДНК — репликация (редупликация).

3. В чём состоит подготовка клетки к митозу?

Стадия подготовки клетки к делению называется интерфаза. Она подразделяется на несколько периодов. Пресинтетический период (G1) — это наиболее продолжительный период клеточного цикла, наступающий после деления (митоза) клеток. Число хромосом и

содержание ДНК — 2n2с. У разных видов клеток период G1 может продолжаться от нескольких часов до нескольких суток. В этот период в клетке активно синтезируются белки, нуклеотиды и все виды РНК, делятся митохондрии и пропластиды (у растений), образуются рибосомы и все одномембранные органоиды, увеличивается объём клетки, накапливается энергия, идёт подготовка к редупликации ДНК. Синтетический период (S) — это важнейший период в жизни клетки, во время которого происходит удвоение ДНК (редупликация). Длительность S -периода — от 6 до 10 часов. В это же время идёт активный синтез белков-гистонов, входящих в состав хромосом, и их миграция в ядро. К концу периода каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых друг с другом в области центромеры. Тем самым число хромосом не меняется (2n), а количество ДНК удваивается (4с). Постсинтетический период (G2) наступает после завершения удвоения хромосом. Это период подготовки клетки к делению. Он длится 2—6 часов. В это время активно накапливается энергия для предстоящего деления, синтезируются белки микротрубочек (тубулины) и регуляторные белки, запускающие митоз.

4. Опишите последовательно фазы митоза.

5. Составьте схему, иллюстрирующую биологическое значение митоза.

Оно состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы. Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.

Подумайте! Вспомните!

1. Объясните, почему завершение митоза — деление цитоплазмы происходит по-разному в животных и растительных клетках.

Так как в растительных и животных организмах разные клетки и ткани. Например, клетки специализированных растительных тканей (покровных, механических, проводящих) не способны к делению. Следовательно, в растении должны быть ткани, единственная функция которых заключается в новообразовании клеток. Только от них зависит возможность роста растения. Это образовательные ткани, или меристемы (от греч. meristos — делимый).

2. Клетки, каких растительных тканей активно делятся и дают начало всем остальным тканям растения?

Образовательные ткани, или меристемы, состоят из мелких тонкостенных крупноядерных клеток, содержащих пропластиды, митохондрии и мелкие, практически неразличимые под световым микроскопом вакуоли. Меристемы обеспечивают рост растения и образование всех остальных типов тканей. Их клетки делятся путём митоза. После каждого деления одна из сестринских клеток сохраняет свойство материнской, а другая вскоре прекращает деление и приступает к начальным этапам дифференциации, в дальнейшем образуя клетки определённой ткани.

Читайте также: