Удвоение ДНК

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.

Подготовка клетки к митозу

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.

Фазы митоза

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.

Биологическое значение митоза

Каково биологическое значение митоза?

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.

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.