Биология. Общие закономерности. 9 класс - Сергей Мамонтов

Хроматином (от греч. хрома – окраска, цвет) называют комплекс ДНК и белков, интенсивно окрашивающийся некоторыми красителями и отличающийся по форме от ядрышка. В делящихся клетках молекулы ДНК сильно спирализуются, укорачиваются и приобретают компактные размеры и форму. Такое компактное состояние ДНК называют хромосомами.

Форма хромосом зависит от положения так называемой первичной перетяжки, или центромеры, – области, к которой во время деления клетки (митоза) прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосому на два плеча, которые могут быть одинаковой или разной длины (рис. 15).

Изучение хромосом позволило установить следующие факты.

1. Во всех соматических клетках любого растительного или животного организма число хромосом одинаково.

2. Половые клетки любого вида организмов всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки.

3. У всех организмов, относящихся к одному виду, количество хромосом в клетках одинаково.

Число хромосом не зависит от уровня организации вида и не всегда указывает на его родственные связи: число их может быть одинаковым у представителей очень далёких друг от друга систематических групп – и может сильно различаться у близких по происхождению видов.

Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма) признаков хромосомного набора соматической клетки называют кариотипом (рис. 16).

Число хромосом в кариотипе большинства видов живых организмов чётное. Это объясняется тем, что в каждой соматической клетке находятся две одинаковые по форме и размеру хромосомы: одна – из отцовского организма, вторая – из материнского.

Хромосомы, одинаковые по форме и размеру и несущие одинаковые гены, называют гомологичными. Хромосомный набор соматической клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару, носит название двойного (или диплоидного) и обозначается 2n. Из каждой пары гомологичных хромосом в половые клетки попадает только одна хромосома, поэтому хромосомный набор гамет называют одинарным (или гаплоидным) и обозначают 1n.

После завершения деления клетки хромосомы вновь деспирализуются и перестают быть видимыми в световой микроскоп.

Третья характерная для ядра клетки структура – ядрышко. Оно представляет собой плотное тельце, погружённое в ядерный сок (см. рис. 11). Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деления возникают вновь.

Рис. 15. Общий вид удвоенной спирализованной хромосомы

Рис. 16. Хромосомные наборы организмов разных видов: 1 – мухомор; 2 – липа; 3,4 – дрозофила, 5 – сёмга; 6 – растение из семейства ароидных; 7 – саранча; 8 – бабочка-хохлатка; 9 – растение из семейства сложноцветных; 10 – цветочный клоп; 11 – водомерка; 12, 13 – зелёные водоросли; 14 – амбистома; 15 – алоэ

Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно образуется вокруг участка хромосомы, в котором закодирована структура рибосомальной РНК (рРНК). В нём содержится большое число молекул рРНК. В зоне ядрышка происходит также формирование субъединиц рибосом, которые потом перемещаются в цитоплазму. Таким образом, ядрышко – это скопление рРНК и рибосом на разных этапах формирования.

Вопросы для повторения и задания

1. Опишите строение ядра эукариотической клетки.

2. Что такое ядрышко? Как вы считаете, можно ли ядрышко выделить из ядра как самостоятельную единую структуру? Объясните свою точку зрения.

3. Что такое хроматин? Опишите строение и состав хромосомы.

4. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках? Почему число хромосом в половых клетках должно быть вдвое меньше, чем в соматических?

5. Какие хромосомы называют гомологичными?

6. Что такое кариотип?

7. Вспомните строение ДНК бактерий. Выберите критерии и сравните наследственный материал про– и эукариотических клеток.

8. Используя рисунок 14, расскажите, как осуществляется обмен веществами между ядром и цитоплазмой.

9. Используя дополнительные источники информации, приведите примеры числа хромосом у разных видов живых организмов. Сделайте вывод, зависит ли степень сложности организации вида от числа хромосом.

10. Согласны ли вы с утверждением, что ядро является важнейшей частью клетки? Ответ обоснуйте.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

• Найдите в Интернете сайты, материалы которых могут служить дополнительным источником информации, раскрывающим содержание ключевых понятий параграфа.

• Подготовьтесь к следующему уроку. Используя дополнительные источники информации (книги, статьи, ресурсы сети Интернет и др.), сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

8. Деление клеток

Вспомните!

• Poсm u развитие • Генетическая информация • Биосинтез

• Хроматиды • Веретено деления • Центриоли

Жизненный цикл клетки. Митотический цикл клетки. В многоклеточном организме клетки специализированы, т. е. имеют строго определённые строение и функции. В соответствии со специализацией клетки обладают разной продолжительностью жизни. Например, нервные и мышечные клетки после завершения эмбрионального периода развития перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма. Другие – клетки костного мозга, эпидермиса, эпителия тонкого кишечника – в процессе осуществления своей специфической функции быстро погибают, и поэтому в этих тканях клетки непрерывно размножаются.

Промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до её гибели или до следующего деления представляет собой жизненный цикл клетки. В это время клетка растёт, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов. В тех тканях, где клетки непрерывно делятся (костный мозг, эпителий кишки и др.), у части из них жизненный цикл совпадает с митотическим циклом.

Митотическим циклом называют совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению, а также на протяжении самого митоза (рис. 17).

Синтез ДНК. Из рисунка 17 видно, что после завершения митоза клетка может вступить в период подготовки к синтезу ДНК (G1). В это время в клетке усиленно образуются РНК и белки, повышается активность ферментов, участвующих в биосинтезе. Затем клетка приступает к синтезу ДНК или её редупликации – удвоению. Две спирали старой молекулы ДНК расходятся, и каждая становится матрицей для воспроизводства новой цепи ДНК (рис. 18). В результате каждая из двух дочерних молекул ДНК включает одну старую спираль и одну новую. Удвоение молекул ДНК происходит с удивительной точностью: новая молекула абсолютно идентична старой. В этом заключается глубокий биологический смысл, потому что нарушение структуры ДНК, приводящее к искажению генетического кода, сделало бы невозможным сохранение и передачу по наследству генетической информации, обеспечивающей развитие присущих организму признаков.

Продолжительность синтеза ДНК – S-фазы митотического цикла – в разных клетках неодинакова: от нескольких минут у бактерий до 6–12 ч в клетках млекопитающих.

После завершения S-фазы клетка, как правило, не сразу начинает делиться (см. рис. 17). По окончании синтеза ДНК происходит подготовка клетки к митозу (G2). Для осуществления митоза, кроме удвоения ДНК, необходимы и другие подготовительные процессы, в том числе удвоение центриолей, синтез белков, из которых строится веретено деления, завершение роста клетки.

Рис. 17. Митотический цикл клетки

Рис. 18. Схема редупликации ДНК: двойная спираль молекулы ДНК расплетается, и рядом со старой цепочкой нуклеотидов синтезируется новая; формируются новые двойные молекулы ДНК

Митоз состоит из четырёх фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы (рис. 19, 20).

В профазе увеличивается объём ядра, хромосомы, спирализуясь, становятся видимыми, центриоли расходятся к полюсам клетки. В результате спирализации хромосом считывание генетической информации с ДНК становится невозможным, и синтез РНК прекращается. Между полюсами начинают образовываться нити веретена деления – аппарата, обеспечивающего расхождение хромосом к полюсам клетки. В конце профазы ядерная оболочка исчезает. На протяжении профазы продолжается спирализация хромосом, которые утолщаются и укорачиваются. После распада ядерной оболочки хромосомы свободно и беспорядочно лежат в цитоплазме.