Общие понятия о делении клетки. Митоз

Цели: сформировать знания о значении деления клетки для роста, развития и размножения клетки и организма в целом; познакомить с основными видами деления клеток; рассмотреть механизмы, обеспечивающие равномерное распределение генетической информации между дочерними клетками; охарактеризовать основные этапы жизненного и митотического цикла.

Оборудование: таблица по общей биологии “Деление клетки”.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания

Индивидуальная работа по карточкам (См. приложение 2).

III. Актуализация опорных знаний

1. Актуализация знаний.

Класс делится на группы, каждая из которых получает задание для его совместного обсуждения. На выполнение задания дается 3—4 минуты (См. приложение 2).

В ходе обсуждения заданий учитель подводит школьников к выводу о том, существование и продолжение жизни на нашей Земле обеспечивает уникальное свойство всех живых организмов — способность к размножению или самовоспроизведению, в основе которого лежит деление клеток, а молекулярная сущность этого процесса выражается в уникальной способности ДНК к самоудвоению молекул.

2. Объявление темы урока.

Объявляется тема урока, которую учащиеся записывают в тетрадь.

— В основе передачи наследственной информации, размножения, а также роста, развития и регенерации лежит важнейший процесс — деление клеток, изучению которого мы посвятим несколько занятий.

3. Изучение новой темы.

Наиболее общим способом деления клеток растений и животных является митоз. При этом наследственный материал (ДНК), заключенный в удвоенном наборе хромосом, распределяется равномерно между двумя новыми, или дочерними, клетками. Более или менее равномерно распределяются также все цитоплазматические органеллы. В результате возникают очень похожие друг на друга клетки.

Процесс деления, характерный для половых клеток (гамет), называется мейозом. При этом происходят два последовательных деления, в результате которых число хромосом в каждой новой клетке уменьшается вдвое.

Митоз обеспечивает возобновление клеток и таким образом поддерживает жизнедеятельность организма, а мейоз отвечает за непрерывность существования вида, то есть передачу наследственной информации от родителей потомкам.

Период существования клетки от момента ее образования путем деления исходной (материнской) клетки, включая само деление, до собственного деления или смерти называют жизненным, или клеточным, циклом. В это время клетка растет, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов многоклеточного организма.

(Учитель обращает внимание на схему, вывешенную на доске.)

Некоторые клетки, например, клетки нервной, мышечной, проводящей тканей приобретают глубокую специализацию и утрачивают способность делиться и размножаться, но могут функционировать на протяжении всей жизни организма. Часть клеток, например, клетки образовательной ткани растений, а также клетки костного мозга и эпителиальные имеют более простое строение и не являются специализированными, но при этом способность размножаться сохраняют. В некоторых случаях специализированные клетки становятся способными к делению, если утрачивают специальные функции и связанные с ними структуры. На этом основано выращивание целого организма из группы клеток (метод клеточных культур).

Таким образом, жизнь одних клеток складывается из периода деления и последующей специализации, других — из периода деления и подготовки к нему.

Митотический цикл состоит из трех главных стадий:

1) интерфаза — период интенсивного синтеза и роста клетки

между двумя ее делениями;

2) митоз (кариокинез) — процесс деления ядра;

3) цитокинез — процесс разделения цитоплазмы между двумя дочерними клетками.

Время от деления до деления клеток может значительно отличаться в пределах одного и того же организма — от нескольких часов до нескольких суток. Время, которое клетка тратит на деление, составляет обычно 1—3 часа. Поэтому основную часть жизни клетки находятся в интерфазе, которую подразделяют на три периода: пресинтетический, синтетический и постсинтетический.

(Учитель предлагает учащимся в ходе прослушивания материала заполнить таблицу “Митотический цикл и митоз”.)

Митотический цикл и либоз

Фазы		Процесс, происходящий в клетке	Количество хромосом (п) и содержание ДНК (с).
Интерфаза (фаза между делениями)	Пресинтетический период
	Синтетический период
	Постсинтетический период
Профаза (первая фаза деления)
Метафаза (фаза скопления хромосом)
Анафаза (фаза расхождения хромосом)
Телофаза (фаза окончательного деления)

Пресинтетический ( G_{1 ,} 2n, 2c, где n — количество хромосом, с — количество ДНК) период следует непосредственно за делением и является, как правило, самым длительным периодом интерфазы. Во время него происходит подготовка клетки к удвоению хромосом: синтезируется РНК, различные белки, увеличивается количество рибосом и поверхность шероховатой ЭПС. Все это приводит к интенсивному росту клетки.

В синтетическом (S) периоде продолжается синтез РНК и белков, одновременно происходит процесс удвоения хромосом, в основе которого лежит процесс редупликации ДНК. Каждая хромосома становится двухроматидной, а число хромосом не меняется (2п, 4с). Синтетический период по продолжительности различен: от нескольких минут у бактерий до 6—12 часов у млекопитающих.

После полного удвоения хромосом наступает постсинтетический период (С₂), во время которого клетка готовится к делению: синтезируются белки, запасается энергия, необходимая для самого деления. Продолжительность этого периода составляет 3—6 часов.

Для удобства изучения событий, происходящих во время деления ядра, митоз искусственно разделили на 4 стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

4. Работа с учебником.

На этом этапе урока организуется работа с текстом учебника (учебник А.А. Каменского, §2.14, с. 78—81, рис. 39; учебник И.Н. Пономаревой, §14, с. 49-51, рис. 21), в ходе которой учащиеся делятся на группы. Каждая группа изучает особенности одной фазы митоза и совместно заполняет соответствующую часть предлагаемой таблицы. Затем школьники объединяются в новые группы, в которых происходит обмен информацией и окончательное заполнение таблицы в тетради каждого.

Комментарии учителя. Телофаза заканчивается делением цитоплазмы — цитокинезом. Причем ее разделение по-разному происходит у животных и растений. В растительных клетках на месте расположения метафазных хромосом начинает строиться клеточная стенка, которая, разрастаясь, разъединяет две клетки. У животных мембрана образует впячивание по экватору клетки, разделяя цитоплазму и органеллы с образованием дочерних клеток.

Разновидностями митоза являются амитоз и эндомитоз. Амитоз — прямое деление ядра без образования веретена деления, когда хромосомы неравномерно распределяются между дочерними клетками. Амитоз наблюдается при переломах костей, заживлении ран, когда необходимо быстрое восстановление тканей.

Эндомитоз — удвоение хромосом без их последующего распределения между дочерними клетками, что ведет к образованию так называемых полиплоидных клеток.

IV. Закрепление

На этом этапе занятия возможно проведение лабораторной работы “Рассматривание микропрепарата митоза (на корешках лука)” (См. приложение 2).

Если материальное оснащение кабинета не позволяет провести лабораторную работу, то учащимся можно предложить для усвоения учебного материала решение биологических задач.

Задача № 1

Макромолекула ДНК до редупликации имеет массу 10 мг, и обе ее цепи содержат меченые атомы фосфора.

Определите, какую массу будет иметь продукт редупликации; в каких цепях дочерних молекул ДНК не будут содержаться меченые атомы фосфора.

Решение:

В период интерфазы происходит удвоение молекулы ДНК, удваивается и ее масса:

10 — 2 = 20 мг.

В той цепи, которая синтезируется на матрице из свободных нуклеотидов, меченые атомы фосфора не содержатся.

Задача № 2

Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет 6 • 10^-9 мг. Чему будет равна масса молекул ДНК в: а) метафазе; б) телофазе митоза?

Домашнее задание

Учебник А.А. Каменского, §2.14, с. 78—81, рис. 39; учебник И.Н. Пономаревой, §14, с.49—51, рис. 21.