Крок до ВНЗ. Біологія. Довідник

Відтворення клітини

Клітинний цикл

Клітинний цикл — це період життя клітини від утворення до моменту поділу. Клітинний цикл складається з інтерфази і процесу поділу клітини — мітозу.

Під час інтерфази здійснюється підготовка до наступного клітинного поділу. В інтерфазі ростуть ядро і цитоплазма. В період інтерфази в клітині відбувається біосинтез білка, подвоюються всі найважливіші структури клітини. Одна з ключових подій інтерфази — це точна реплікація (подвоєння) ДНК ядра і пов’язана з цим реплікація хромосом. Кожна хромосома складається з двох ідентичних хроматид. Синтез ДНК відбувається протягом синтетичного періоду. Цьому періоду передує пресинтетичний період інтерфази, а після нього йде постсинтетичний. Протягом усього періоду інтерфази хромосоми активно контролюють усі процеси життєдіяльності в клітині. Під час інтерфази збільшується кількість мітохондрій, пластид, елементів комплексу Гольджі, подвоюється кількість центріоль клітинного центру. Тривалість інтерфази неоднакова в різних клітинах. У середньому в клітинах тварин і рослин інтерфаза триває 10-20 годин. Деякі клітини в складі багатоклітинного організму не діляться, інтерфаза в них триває багато років (наприклад, нервові клітини). По закінченні інтерфази починається поділ клітини — мітоз.

Мітоз

Мітоз (від грец. mitos — нитка) — основний спосіб поділу еукаріотичних клітин. В результаті мітозу кожна з утворених дочірніх клітин отримує такий самий набір хромосом, який був у материнській клітині. Розрізняють чотири фази мітозу: профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

У профазі стають помітні центріолі (у клітинах тварин), які відходять до полюсів клітини, утворюються нитки веретена поділу. У кінці профази руйнується ядерна оболонка, поступово зникає ядерце, спіралізуються хромосоми і стає помітним, що кожна з них складається з двох хроматид.

У метафазі хромосоми розміщені по екватору клітини; стають помітні центромери хромосом, до яких прикріплюються нитки веретена поділу.

В анафазі хромосоми розриваються веретеном поділу, і хроматиди (дочірні хромосоми) за допомогою ниток веретена поділу розходяться до полюсів клітини.

У телофазі хромосоми знов деспіралізуються і набувають вигляду довгих тонких ниток. Навколо них виникає ядерна оболонка, формується ядерце, в якому синтезуються рибосоми. Відбувається поділ цитоплазми, під час якого всі органели більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами.

Рис. Схема мітозу: 1, 2 — профаза; 3, 4 — метафаза; 5 — анафаза; 6, 7 — телофаза

Процес мітозу займає в середньому 1-2 години. Тривалість мітозу залежить від виду клітин, а також від умов зовнішнього середовища — температури, світлового режиму тощо.

Біологічне значення мітозу полягає в підтримуванні сталої кількості хромосом в усіх клітинних поколіннях завдяки рівному розподілу ДНК між дочірніми клітинами. Усі соматичні клітини утворюються внаслідок мітотичного поділу, що забезпечує ріст організму. Мітоз забезпечує також відновлення органів та тканин після ушкодження.

Мейоз

Мейоз (від грец. meiosis — зменшення) — спосіб поділу еукаріотичних клітин, унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі й утворюються гамети (статеві клітини). Процес мейозу складається з двох послідовних клітинних поділів — мейозу І та мейозу II. Подвоєння ДНК відбувається тільки в інтерфазі перед мейозом І.

Мейоз І складається з профази І, метафази І, анафази І та телофази І. У профазі І відбуваються спіралізація хромосом, кросинговер гомологічних хромосом, під час якого ці хромосоми тісно з’єднуються одна з іншою у поздовжньому напрямку й скручуються, відбувається обмін ділянками, тобто спадковою інформацією. Після кон’югації гомологічні хромосоми відокремлюються одна від одної. Зникають оболонка ядра, ядерце, починає утворюватись веретено поділу.

Метафаза І починається, коли утворилося веретено поділу. Характерною ознакою метафази І є наявність в екваторіальній площині клітини гомологічних хромосом, які лежать парами. До хромосом прикріплюються нитки веретена поділу.

Під час анафази І гомологічні хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, від’єднуються одна від одної, відходять до протилежних полюсів клітини. Гомологічні хромосоми кожної пари випадково перерозподіляються між майбутніми клітинами. У кожного полюса клітини виявляється вдвічі менше хромосом, ніж було в клітині на початку поділу.

У телофазі І утворюються дві дочірні клітини з гаплоїдним (одинарним) набором хромосом.

Інтерфаза між двома поділами мейозу коротка, оскільки синтезу ДНК не відбувається. Другий поділ мейозу відбувається подібно до мітозу і складається з профази II, метафази II, анафази II та телофази II. Відмінність від мітозу полягає в тому, що в профазі II кількість хромосом у клітині вдвічі менша, ніж у профазі мітозу. Таким чином, у телофазі II утворюються чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом (гамети). Лише після другого поділу мейозу настає справжня інтерфаза.

Біологічне значення мейозу полягає в запобіганні збільшенню кількості хромосом удвічі при злитті ядер яйцеклітини та сперматозоїда. Завдяки мейозу дозрілі гамети отримують гаплоїдний набір хромосом; при заплідненні відновлюється диплоїдний набір хромосом, притаманний даному виду. Таким чином підтримується стала кількість хромосом в усіх поколіннях будь-якого виду рослин і тварин.

Запитання для самоконтролю

1. Охарактеризуйте положення клітинної теорії.

2. Які функції виконують біологічні мембрани?

3. Опишіть механізми транспорту речовин через мембрани.

4. Який склад має гіалоплазма і які функції виконує?

5. Охарактеризуйте одномембранні органели.

6. Охарактеризуйте зв’язок між будовою і функціями мітохондрій.

7. Які типи пластид ви знаєте?

8. Яку роль виконують хлоропласти? Яку будову вони мають?

9. Поясніть, які особливості будови ядра забезпечують його функції.

10. З яких періодів складається клітинний цикл?

11. Опишіть фази мітозу.

12. Охарактеризуйте біологічне значення мітозу.

13. Охарактеризуйте мітотичний поділ клітин.

14. Чим мейотичний поділ відрізняється від мітотичного?

Тестові завдання

Виберіть одну правильну відповідь.

1. Розчин, у якому розташовані органели;

A) матрикс;

Б) ендоплазма;

B) гіалоплазма;

Г) каріоплазма.

2. До складу біологічних мембран входять;

A) ліпіди та білки;

Б) ліпіди та вуглеводи;

B) білки та вуглеводи;

Г) ліпіди, білки, вуглеводи.

3. Макромолекули транспортуються із клітини шляхом:

A) екзоцитозу;

Б) ендоцитозу;

B) полегшеної дифузії;

Г) пасивного транспорту.

4. Клітинна стінка рослин може містити:

A) хітин;

Б) лігнін;

B) пектин;

Г) целюлозу.

5. Синтез АТФ забезпечують органели:

A) лізосоми;

Б) рибосоми;

B) мітохондрії;

Г) комплекс Гольджі.

6. Двомембранна органела — це:

A) лізосома;

Б) рибосома;

B) хлоропласт;

Г) комплекс Гольджі.

7. Органела, ферменти якої розщеплюють біополімери:

A) лізосоми;

Б) мітохондрії;

B) комплекс Гольджі;

Г) ендоплазматична сітка.

8. Структура ядра, що містить ДНК:

A) хроматин;

Б) каріоплазма;

B) ядерний скелет;

Г) ядерна мембрана.

9. Пластиди жовтого або жовтогарячого кольору:

A) хлоропласти;

Б) лейкопласти;

B) хромопласти;

Г) хроматофори.

10. Хлорофіл міститься:

A) у стромі;

Б) у мембрані тилакоїдів;

B) у зовнішній мембрані хлоропласта;

Г) у внутрішній мембрані хлоропласта.

11. Структура, утворена внутрішньою мембраною хлоропласта:

A) строма;

Б) кристи;

B) ламели;

Г) рибосоми.

12. Органели, де накопичується крохмаль:

A) вакуолі;

Б) лейкопласти;

B) комплекс Гольджі;

Г) ендоплазматична сітка.

13. Кросинговер відбувається під час:

A) мейозу І;

Б) мейозу II;

B) мітотичного поділу;

Г) мейозу І та мейозу II.

14. Визначте послідовність фаз у клітинному циклі.

A) Профаза;

Б) інтерфаза;

B) метафаза;

Г) телофаза;

Д) анафаза.

1
2
3
4
5

15. Визначте послідовність процесів мітозу.

A) Кожна хромосома поділяється на дві дочірні;

Б) утворюється веретено поділу;

B) ядерна оболонка руйнується;

Г) хромосоми рухаються до полюсів клітини;

Д) хромосоми вишиковуються на екваторі клітини.

1
2
3
4
5