Das Immunsystem zerstört Zellen, die bei der Teilung einen falschen Chromosomensatz haben.

Chromosomen (grün) und Spindelmikrotubuli (rote Fäden, die zu den Chromosomen rechts und links führen), deren Aufgabe es ist, die Chromosomen zu den Polen der sich teilenden Zelle zu ziehen. (Foto: Wellcome Images/Flickr.com.)

Wenn sich eine Zelle teilt, verdoppelt sie zunächst ihre gesamte DNA, sodass jede der Tochterzellen sie erhält selbe Nummer identische Gene.

In unseren Zellen, und nicht nur in unseren, liegt DNA in Form von Chromosomen vor, die unbedingt vorhanden sein müssen eine bestimmte Menge von. Es kommt jedoch vor, dass sich Chromosomen während der Teilung in Tochterzellen mit Anomalien verteilen und eine der Zellen beide Kopien eines der Chromosomen gleichzeitig stehlen kann, während die andere im Gegenteil dieses Chromosom überhaupt nicht erhält. Für den gesamten Körper endet alles in großen Schwierigkeiten.

Die bekannteste Krankheit, die mit einer falschen Chromosomenverteilung einhergeht, ist natürlich das Down-Syndrom, bei dem eine Person von Geburt an ein einundzwanzigstes Chromosom mehr hat. Aber wenn wir uns zum Beispiel die Chromosomen von Krebszellen ansehen, werden wir feststellen, dass sie sehr oft einen nicht standardmäßigen Chromosomensatz haben – das Auftreten eines zusätzlichen Chromosoms führt oft zu einer bösartigen Entartung: 90 % der festen (d. h. solide, gebildete) Tumoren bestehen aus Zellen mit zusätzlichen oder fehlenden Chromosomen, und das Gleiche gilt für etwa 75 % der bösartigen Blutkrankheiten.

Die Zelle verfügt über molekulare Werkzeuge, um die präzise Verteilung der Chromosomen sicherzustellen. Doch was tun, wenn doch einmal etwas schief geht? Dann eilt das Immunsystem zur Rettung und zerstört die Zelle mit dem falschen Chromosomensatz. Forscher haben gezeigt, dass Zellen mit zusätzlichen oder fehlenden Chromosomen spezielle Signale senden, die Immunzellen anlocken, die als natürliche Killerzellen (NK) bezeichnet werden.

Die übliche Aufgabe natürlicher Killerzellen besteht darin, mit bestimmten Viren infizierte Zellen und Tumorzellen zu zerstören. Bei einer falschen Chromosomenverteilung passiert Folgendes: Eine Tochterzelle mit einem nicht standardmäßigen Chromosomensatz bei der nächsten Teilung verschlimmert die Situation nur, da sie aufgrund des zusätzlichen Chromosoms nicht genau verteilt werden kann.

Ein zusätzliches Chromosom bedeutet zusätzliche Gene, das sind schwerwiegende Störungen der genetischen Regulation, das sind zusätzliche Proteine, die auf die Signalsysteme der Zelle einwirken. Infolgedessen treten in der gesamten zellulären DNA verschiedene Schäden auf: Strangbrüche, Mutationen, die beim Versuch entstanden sind, den falschen Chromosomensatz zu verdoppeln – im Allgemeinen alles, was als Genominstabilität bezeichnet wird. Als Reaktion auf eine solche Instabilität werden spezielle Schutzmechanismen aktiviert, die erstens eine weitere Teilung verhindern und zweitens die Synthese von Entzündungssignalen einschließen.

Chromosomen - Zellstrukturen, die speichern und übertragen erbliche Informationen= DNA(7) + Protein(6).

Die Struktur des Chromosoms lässt sich am besten in der Metaphase der Mitose erkennen. Es ist ein stabförmiges Gebilde und besteht aus zwei Schwestern Chromatid (3), gehalten vom Zentromer ( Kinetochor) im Gebiet Primäre Taille (1), das das Chromosom in 2 teilt Schultern (2). Es passiert manchmal sekundäre Verengung (4), wodurch entsteht Satellit des Chromosoms (5).

Einzelne Abschnitte eines DNA-Moleküls - Gene- verantwortlich für jedes spezifische Zeichen oder jede spezifische Eigenschaft des Organismus. Erbinformationen werden von Zelle zu Zelle durch Verdoppelung des DNA-Moleküls (Replikation), Transkription und Translation übertragen. Hauptfunktion der Chromosomen- Speicherung und Übertragung von Erbinformationen, deren Träger das DNA-Molekül ist.

Unter dem Mikroskop kann man erkennen, dass die Chromosomen vorhanden sind Querstreifen, die sich in verschiedenen Chromosomen auf unterschiedliche Weise abwechseln. Chromosomenpaare werden unter Berücksichtigung der Verteilung heller und dunkler Streifen (abwechselnde AT- und GC-Paare) erkannt. Chromosomen von Vertretern verschiedener Arten weisen Querstreifen auf. Verwandte Arten wie Menschen und Schimpansen weisen ein ähnliches Muster abwechselnder Bänder in ihren Chromosomen auf.

In allen Körperzellen Jeder pflanzliche und tierische Organismus hat die gleiche Anzahl an Chromosomen. Geschlechtszellen(Gameten) enthalten immer halb so viele Chromosomen wie Körperzellen einer bestimmten Organismenart.

Der menschliche Karyotyp besteht aus 46 Chromosomen – 44 Autosomen und 2 Geschlechtschromosomen. Männer sind heterogametisch (XY-Geschlechtschromosomen) und Frauen sind homogametisch (XX-Geschlechtschromosomen). Das Y-Chromosom unterscheidet sich vom X-Chromosom durch das Fehlen einiger Allele. Chromosomen eines Paares werden aufgerufen homolog, sie tragen das Gleiche Orte(Orte) tragen allelische Gene.

Alle zur gleichen Art gehörenden Organismen haben in ihren Zellen die gleiche Anzahl an Chromosomen. Anzahl der Chromosomen ist kein artspezifisches Merkmal. Jedoch Chromosomensatz im Allgemeinen ist es artspezifisch, das heißt, es ist nur für eine Art pflanzlicher oder tierischer Organismen charakteristisch.

Karyotyp - eine Reihe äußerer quantitativer und qualitativer Merkmale des Chromosomensatzes (Anzahl, Form, Größe der Chromosomen) einer Körperzelle, die für eine bestimmte Art charakteristisch sind

Zellteilung - ein biologischer Prozess, der der Fortpflanzung und individuellen Entwicklung aller lebenden Organismen zugrunde liegt, der Prozess der Vergrößerung der Zellzahl durch Teilung der ursprünglichen Zelle.

MIT Zellteilungsmethoden :

1.Amitose - direkte (einfache) Teilung des Interphasekerns durch Verengung, die außerhalb des Mitosezyklus erfolgt, d. h. nicht mit einer komplexen Neuordnung der gesamten Zelle sowie einer Spiralisierung der Chromosomen einhergeht. Die Amitose kann mit einer Zellteilung einhergehen oder sich nur auf die Kernteilung ohne Teilung des Zytoplasmas beschränken, was zur Bildung von zwei- und mehrkernigen Zellen führt. Eine Zelle, die eine Amitose durchlaufen hat, ist anschließend nicht in der Lage, in den normalen Mitosezyklus einzutreten. Im Vergleich zur Mitose kommt die Amitose recht selten vor. Normalerweise wird es in hochspezialisierten Geweben beobachtet, Zellen, die sich teilen müssen: im Epithel und in der Leber von Wirbeltieren, in embryonalen Membranen von Säugetieren, in Endospermzellen von Pflanzensamen. Amitose wird auch beobachtet, wenn eine schnelle Gewebewiederherstellung erforderlich ist (nach Operationen und Verletzungen). Auch Zellen bösartiger Tumoren teilen sich häufig durch Amitose.

2 . Mitose - Nicht direkte Teilung, bei dem aus einer zunächst diploiden Zelle zwei Tochterzellen entstehen, ebenfalls diploide Zellen; charakteristisch für somatische Zellen (Körperzellen) aller Eukaryoten (Pflanzen und Tiere); universelle Art der Teilung.

3. Meiose - tritt bei der Bildung von Keimzellen bei Tieren und Sporen bei Pflanzen auf.

Zelllebenszyklus (Zellzyklus) – die Lebensdauer einer Zelle von der Teilung bis zur nächsten Teilung oder von der Teilung bis zum Tod. Der Zellzyklus ist für verschiedene Zelltypen unterschiedlich.

Im Körper von Säugetieren und Menschen werden folgende drei unterschieden: Gruppen von Zellen, lokalisiert in verschiedenen Geweben und Organen:

sich häufig teilende Zellen (schlecht differenzierte Darmepithelzellen, Basalzellen der Epidermis und andere);

sich selten teilende Zellen (Leberzellen – Hepatozyten);

sich nicht teilende Zellen (Nervenzellen des Zentralnervensystems, Melanozyten und andere).

Der Lebenszyklus sich häufig teilender Zellen ist die Zeit ihrer Existenz vom Beginn der Teilung bis zur nächsten Teilung. Der Lebenszyklus solcher Zellen wird oft genannt Mitotischer Zyklus . Dieser Zellzyklus ist in zwei Hauptzyklen unterteilt Zeitraum:

Mitose oder Teilungsperiode;

Die Interphase ist der Zeitraum des Zelllebens zwischen zwei Teilungen.

Interphase – der Zeitraum zwischen zwei Teilungen, in dem sich die Zelle auf die Teilung vorbereitet: Die DNA-Menge in den Chromosomen verdoppelt sich, die Anzahl anderer Organellen verdoppelt sich, Proteine ​​werden synthetisiert und es kommt zum Zellwachstum.

ZU Ende der Interphase Jedes Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, die während der Mitose zu unabhängigen Chromosomen werden.

Interphasenperioden:

1. Präsynthetische Periode (G 1) - die Vorbereitungszeit für die DNA-Synthese nach Abschluss der Mitose. Es kommt zur Bildung von RNA, Proteinen und DNA-Syntheseenzymen und die Anzahl der Organellen nimmt zu. Der Gehalt an Chromosomen (n) und DNA (c) beträgt 2n2c.

2. Syntheseperiode (S-Phase) . Es findet eine Replikation statt (Verdoppelung, DNA-Synthese). Durch die Arbeit der DNA-Polymerasen wird der Chromosomensatz für jedes Chromosom zu 2n4c. Auf diese Weise entstehen Bichromatid-Chromosomen.

3. Postsynthetische Periode (G 2) - Zeit vom Ende der DNA-Synthese bis zum Beginn der Mitose. Die Vorbereitung der Zelle auf die Mitose ist abgeschlossen, die Zentriolen werden verdoppelt, Proteine ​​werden synthetisiert und das Zellwachstum ist abgeschlossen.

Mitose –

Dies ist eine Form der Kernteilung und kommt nur in eukaryotischen Zellen vor. Als Ergebnis der Mitose erhält jeder der entstehenden Tochterkerne denselben Satz an Genen wie die Elternzelle. Sowohl diploide als auch haploide Kerne können eine Mitose eingehen. Bei der Mitose entstehen Kerne mit der gleichen Ploidie wie beim Original.

Offen mithilfe eines Lichtmikroskops im Jahr 1874 durch den russischen Wissenschaftler I. D. Chistyakov in Pflanzenzellen.

1878 entdeckten V. Flemming und der russische Wissenschaftler P. P. Peremezhko diesen Prozess in tierischen Zellen. In tierischen Zellen dauert die Mitose 30-60 Minuten, in Pflanzenzellen 2-3 H.

Mitose besteht aus vier Phasen:

1. Prophase- Bichromatische Chromosomen spiralen und werden sichtbar, der Nukleolus und die Kernmembran zerfallen, es bilden sich Spindelfäden. Das Zellzentrum ist in zwei Zentriolen unterteilt, die zu den Polen hin auseinanderlaufen.

2 . M Etaphase - Phase der Chromosomenakkumulation am Äquator der Zelle: Spindelfäden kommen von den Polen und verbinden sich mit den Zentromeren der Chromosomen: Zwei Fäden, die von den beiden Polen kommen, nähern sich jedem Chromosom.

3 . A Naphase - die Phase der Chromosomendivergenz, in der sich Zentromere teilen und Einzelchromatidchromosomen durch Spindelfäden zu den Polen der Zelle gestreckt werden; die kürzeste Phase der Mitose.

4 . TElophase- Mit dem Ende der Teilung endet die Bewegung der Chromosomen und sie despirieren (sich in dünne Fäden aufwickeln), ein Nukleolus wird gebildet, die Kernmembran wird wiederhergestellt, ein Septum (in Pflanzenzellen) oder eine Verengung (in tierischen Zellen) wird gebildet Am Äquator lösen sich die Filamente der Spaltspindel auf.

Zytokinese– Prozess der Trennung des Zytoplasmas. Zellmembran im zentralen Teil der Zelle ist es nach innen gezogen. Es bildet sich eine Spaltfurche, bei deren Vertiefung sich die Zelle teilt.

Durch die Mitose werden zwei neue Kerne mit identischen Chromosomensätzen gebildet, die die genetische Information des mütterlichen Kerns exakt kopieren.

Bei Tumorzellen ist der Mitoseverlauf gestört.

Als Folge der Mitose Aus einer diploiden Zelle mit doppelten Chromatidchromosomen und der doppelten DNA-Menge (2n4c) werden zwei diploide Tochterzellen mit einzelnen Chromatidchromosomen und einer einfachen DNA-Menge (2n2c) gebildet, die dann in die Interphase eintreten. So entstehen somatische Zellen (Körperzellen) eines pflanzlichen, tierischen oder menschlichen Körpers.

Mitosephase, Chromosomensatz (n-Chromosomen, c - DNA)	Zeichnung
Prophase		Abbau der Kernmembranen, Divergenz der Zentriolen zu verschiedenen Zellpolen, Bildung von Spindelfilamenten, „Verschwinden“ von Nukleolen, Kondensation von Bichromatid-Chromosomen.
Metaphase		Anordnung maximal kondensierter bichromatider Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle (Metaphasenplatte), Anheftung der Spindelfilamente an einem Ende an die Zentriolen, das andere an die Zentromere der Chromosomen.
Anaphase		Die Aufteilung von Zweichromatid-Chromosomen in Chromatiden und die Divergenz dieser Schwesterchromatiden zu entgegengesetzten Polen der Zelle (in diesem Fall werden die Chromatiden zu unabhängigen Einzelchromatid-Chromosomen).
Telophase		Dekodensation von Chromosomen, Bildung von Kernmembranen um jede Chromosomengruppe, Zerfall von Spindelfäden, Entstehung eines Nukleolus, Teilung des Zytoplasmas (Zytotomie). Die Zytotomie erfolgt bei tierischen Zellen aufgrund der Spaltfurche, bei pflanzlichen Zellen aufgrund der Zellplatte.

Thematische Aufgaben

A1. Chromosomen bestehen aus

1) DNA und Protein

2) RNA und Protein

3) DNA und RNA

4) DNA und ATP

A2. Wie viele Chromosomen enthält eine menschliche Leberzelle?

A3. Wie viele DNA-Stränge hat ein verdoppeltes Chromosom?

A4. Wenn eine menschliche Zygote 46 Chromosomen enthält, wie viele Chromosomen gibt es dann in einer menschlichen Eizelle?

A5. Welche biologische Bedeutung hat die Chromosomenverdoppelung in der Interphase der Mitose?

1) Während des Vervielfältigungsprozesses ändern sich die Erbinformationen

2) Verdoppelte Chromosomen sind besser sichtbar

3) Durch die Chromosomenverdoppelung bleibt die Erbinformation neuer Zellen unverändert

4) Durch die Chromosomenverdoppelung enthalten neue Zellen doppelt so viele Informationen

A6. In welcher Phase der Mitose trennt sich das Chromatid zu den Zellpolen? IN:

1) Prophase

2) Metaphase

3) Anaphase

4) Telophase

A7. Geben Sie die Prozesse an, die in der Interphase ablaufen

1) Divergenz der Chromosomen zu den Polen der Zelle

2) Proteinsynthese, DNA-Replikation, Zellwachstum

3) Bildung neuer Kerne, Zellorganellen

4) Despiralisierung der Chromosomen, Bildung einer Spindel

A8. Mitose führt zu

1) genetische Artenvielfalt

2) Bildung von Gameten

3) Chromosomenkreuzung

4) Keimung von Moossporen

A9. Wie viele Chromatiden hat jedes Chromosom, bevor es dupliziert wird?

A10. Durch die Mitose entstehen sie

1) Zygote im Sphagnum

2) Sperma in einer Fliege

3) Eichenknospen

4) Sonnenblumeneier

IN 1. Wählen Sie die Prozesse aus, die in der Interphase der Mitose ablaufen

1) Proteinsynthese

2) Reduzierung der DNA-Menge

3) Zellwachstum

4) Chromosomenverdoppelung

5) Chromosomendivergenz

6) Kernspaltung

UM 2. Geben Sie die Prozesse an, die auf der Mitose basieren

1) Mutationen

3) Fragmentierung der Zygote

4) Spermienbildung

5) Geweberegeneration

6) Befruchtung

VZ. Installieren richtige Reihenfolge Phasen des Zelllebenszyklus

A) Anaphase

B) Interphase

B) Telophase

D) Prophase

D) Metaphase

E) Zytokinese

Meiose –

Dies ist der Prozess der Teilung von Zellkernen, der zu einer Halbierung der Chromosomenzahl und zur Bildung von Gameten führt, während homologe Abschnitte gepaarter (homologer) Chromosomen und folglich DNA ausgetauscht werden, bevor sie sich in Tochterzellen verteilen Zellen.

Als Folge der Meiose Aus einer diploiden Zelle (2n) entstehen vier haploide Zellen (n).

Offen 1882 von W. Flemming bei Tieren, 1888 von E. Strasburger bei Pflanzen.

Meiose vorangestellt durch Interphase Daher treten Bichromatid-Chromosomen (2n4c) in die Meiose ein.

Meiose geht vorüber in zwei Etappen:

1. Reduktionsabteilung- der komplexeste und wichtigste Prozess. Es ist in Phasen unterteilt:

A) Prophase I: Gepaarte Chromosomen einer diploiden Zelle nähern sich einander, kreuzen sich, bilden Brücken (Chiasmata), tauschen dann Abschnitte aus (Crossing Over), während es zu einer Rekombination von Genen kommt, wonach die Chromosomen auseinanderlaufen

B) c Metaphase I Diese gepaarten Chromosomen befinden sich entlang des Äquators der Zelle, an jedem von ihnen ist ein Spindelfaden befestigt: an einem Chromosom von einem Pol, an dem zweiten - vom anderen

Behälter Anaphase I Bichromatid-Chromosomen divergieren zu den Zellpolen; eines von jedem Paar an einen Pol, das zweite an den anderen. In diesem Fall wird die Anzahl der Chromosomen an den Polen halb so groß wie in der Mutterzelle, sie bleiben jedoch bichromatid (n2c).

D) dann geht Telophase I, die sofort in die Prophase II des zweiten Stadiums der meiotischen Teilung übergeht und je nach Art der Mitose vorgeht:

2. Gleichungsteilung. In diesem Fall gibt es keine Interphase, da die Chromosomen bichromatid sind und die DNA-Moleküle verdoppelt sind.

A) Prophase II

B) c Metaphase II Bichromatid-Chromosomen befinden sich entlang des Äquators, wobei die Teilung in zwei Tochterzellen gleichzeitig erfolgt

Behälter Anaphase II Einzelchromatid-Chromosomen wandern zu den Polen

D) in Telophase II In vier Tochterzellen werden Kerne und Trennwände zwischen Zellen gebildet.

Auf diese Weise, als Folge der Meiose Es werden vier haploide Zellen mit einzelnen Chromatidchromosomen (nc) erhalten: Dabei handelt es sich entweder um Geschlechtszellen (Gameten) von Tieren oder um Pflanzensporen.

Meiosephase, Chromosomensatz Chromosomen, c - DNA)	Zeichnung	Merkmale der Phase, Anordnung der Chromosomen
Prophase 1 2n4c		Abbau von Kernmembranen, Divergenz von Zentriolen zu verschiedenen Zellpolen, Bildung von Spindelfilamenten, „Verschwinden“ von Nukleolen, Kondensation von Bichromatid-Chromosomen, Konjugation homologer Chromosomen und Crossing-over.
Metaphase 1 2n4c		Anordnung der Bivalente in der Äquatorialebene der Zelle, Befestigung der Spindelfilamente an einem Ende an den Zentriolen, das andere an den Zentromeren der Chromosomen.
Anaphase 1 2n4c		Zufällige unabhängige Divergenz von Bichromatid-Chromosomen zu entgegengesetzten Polen der Zelle (von jedem Paar homologer Chromosomen geht ein Chromosom zu einem Pol, das andere zum anderen), Rekombination von Chromosomen.
Telophase 1 in beiden Zellen 1n2c		Bildung von Kernmembranen um Gruppen von Bichromatid-Chromosomen, Teilung des Zytoplasmas.
Prophase 2 1n2c		Abbau der Kernmembranen, Divergenz der Zentriolen zu verschiedenen Zellpolen, Bildung von Spindelfilamenten.
Metaphase 2 1n2c		Anordnung der bichromatischen Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle (Metaphasenplatte), Befestigung der Spindelfäden an einem Ende an den Zentriolen, das andere an den Zentromeren der Chromosomen.
Anaphase 2 2n2c		Die Aufteilung von Zweichromatid-Chromosomen in Chromatiden und die Divergenz dieser Schwesterchromatiden zu entgegengesetzten Polen der Zelle (in diesem Fall werden die Chromatiden zu unabhängigen Einzelchromatid-Chromosomen), Rekombination von Chromosomen.
Telophase 2 in beiden Zellen 1n1c Gesamt 4 bis 1n1c		Dekodensation der Chromosomen, Bildung von Kernmembranen um jede Chromosomengruppe, Zerfall der Spindelfäden, Auftreten des Nukleolus, Teilung des Zytoplasmas (Zytotomie) mit der Bildung von zwei und letztendlich beiden meiotischen Teilungen – vier haploiden Zellen.

Biologische Bedeutung der Meiose ist, dass bei der Bildung von Keimzellen eine Verringerung der Chromosomenzahl notwendig ist, da bei der Befruchtung die Kerne der Gameten verschmelzen.

Würde diese Reduktion nicht stattfinden, gäbe es in der Zygote (und damit in allen Zellen des Tochterorganismus) doppelt so viele Chromosomen.

Dies widerspricht jedoch der Regel einer konstanten Chromosomenzahl.

Entwicklung von Keimzellen.

Der Prozess der Bildung von Keimzellen wird genannt Gametogenese. In vielzelligen Organismen gibt es Spermatogenese– Bildung männlicher Fortpflanzungszellen und Ovogenese– Bildung weiblicher Keimzellen.

Betrachten wir die Gametogenese in den Gonaden von Tieren – Hoden und Eierstöcken.

Spermatogenese- der Prozess der Umwandlung diploider Vorläufer von Keimzellen - Spermatogonien in Spermatozoen.

1. Spermatogonien werden durch Mitose in zwei Tochterzellen geteilt – Spermatozyten erster Ordnung.

2. Spermatozyten erster Ordnung werden durch Meiose (1. Teilung) in zwei Tochterzellen geteilt – Spermatozyten zweiter Ordnung.

3. Spermatozyten zweiter Ordnung beginnen die zweite meiotische Teilung, wodurch 4 haploide Spermatiden gebildet werden.

4. Spermatiden verwandeln sich nach der Differenzierung in reife Spermien.

Das Sperma besteht aus Kopf, Hals und Schwanz. Es ist mobil und dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass es auf Gameten trifft.

Bei Moosen und Farnen entwickeln sich Spermien in Antheridien, bei Angiospermen werden sie in Pollenschläuchen gebildet.

Oogenese– Eibildung bei Weibchen. Bei Tieren kommt es in den Eierstöcken vor. In der Reproduktionszone gibt es Oogonien – primäre Keimzellen, die sich durch Mitose vermehren.

Aus den Oogonien werden nach der ersten meiotischen Teilung Eizellen erster Ordnung gebildet.

Nach der zweiten meiotischen Teilung entstehen Eizellen zweiter Ordnung, aus denen eine Eizelle und drei Leitkörperchen entstehen, die dann absterben. Die Eier sind unbeweglich und haben Kugelform. Sie sind größer als andere Zellen und enthalten eine Reserve Nährstoffe für die Entwicklung des Embryos.

Bei Moosen und Farnen entwickeln sich die Eier in Archegonien, bei Blütenpflanzen in Samenanlagen, die sich im Fruchtknoten der Blüte befinden.

Entwicklung von Keimzellen und Doppelbefruchtung bei Blütenpflanzen.

Diagramm des Lebenszyklus einer blühenden Pflanze.

Der Erwachsene ist diploid. Der Lebenszyklus wird vom Sporophyten dominiert (C > G).

Die erwachsene Pflanze ist hier ein sich bildender Sporophyt Makro (Damen) Und Mikrosporen(männlich), die sich entsprechend entwickeln Embryosack Und reifes Pollenkörner, das sind Gametophyten.

Weiblicher Gametophyt in Pflanzen - Embryosack.

Männlicher Gametophyt in Pflanzen - Pollenkorn.

Kelch + Krone = Blütenhülle

Staubblatt und Stempel sind die Fortpflanzungsorgane einer Blume.

Männliche Fortpflanzungszellen reifen hinein Staubbeutel(Pollensack oder Mikrosporangium) auf dem Staubblatt.

Es enthält viele diploide Zellen, die sich jeweils durch Meiose teilen und 4 haploide Pollenkörner (Mikrosporen) bilden, aus denen sich dann allesamt das Männchen entwickelt Gametophyt.

Jedes Pollenkörnchen teilt sich durch Mitose und bildet 2 Zellen – vegetativ und generativ. Generative Zelle teilt sich durch Mitose erneut und bildet 2 Spermien.

Somit enthält Pollen (gekeimte Mikrosporen, reife Pollenkörner) drei Zellen – 1 vegetatives und 2 Spermium, mit einer Muschel bedeckt.

Weibliche Fortpflanzungszellen entwickeln zu Samenanlage(Ovula oder Megasporangium), befindet sich im Eierstock des Stempels.

Eine seiner diploiden Zellen teilt sich durch Meiose und bildet 4 haploide Zellen. Von diesen teilt sich nur eine haploide Zelle (Megaspore) dreimal durch Mitose und wächst in den Embryosack hinein ( weiblicher Gametophyt),

Die anderen drei haploiden Zellen sterben.

Als Ergebnis der Teilung Megasporen bilden 8 haploide Kerne des Embryosacks, wobei sich 4 Kerne an einem Pol und 4 am gegenüberliegenden Pol befinden.

Dann wandert ein Kern von jedem Pol zur Mitte des Embryosacks und verschmelzt. Sie bilden den zentralen diploiden Kern des Embryosacks.

Eine der drei haploiden Zellen am Polleneingang ist eine große Eizelle, die anderen beiden sind Hilfssynergidzellen.

Bestäubung- Übertragung von Pollen von den Staubbeuteln auf die Narbe.

Düngung ist der Prozess der Verschmelzung einer Eizelle und eines Spermiums, der zur Bildung führt Zygote– Keimzelle oder erste Zelle eines neuen Organismus

Bei Düngung Sobald sich das Pollenkörner auf der Narbe befindet, keimt es aufgrund seiner vegetativen Zelle, die einen Pollenschlauch bildet, in Richtung der Eizellen im Eierstock. Am vorderen Ende des Pollenschlauchs befinden sich 2 Samenzellen (die Samenzellen selbst können sich nicht bewegen und bewegen sich daher aufgrund des Wachstums des Pollenschlauchs vorwärts). Ein Spermium dringt durch einen Kanal in der Haut – den Pollendurchgang (Mikropyle) – in den Embryosack ein, befruchtet die Eizelle und das zweite verschmilzt mit ihr 2n Zentralzelle (diploider Kern des Embryosacks) mit der Bildung 3n triploider Kern. Dieser Vorgang wird aufgerufen doppelte Befruchtung , wurde von S.G. entdeckt. Navashin im Jahr 1898 in Liliaceae. Anschließend ab befruchtetes Ei - Zygoten entwickelt sich Embryo Samen, und von triploider Kern- Nährgewebe - Endosperm. So entsteht aus der Eizelle ein Samen und aus seiner Hülle die Samenschale. Um den Samen herum Eierstock und andere Teile der Blüte entsteht Fötus.

Thematische Aufgaben

A1. Meiose nennt sich der Vorgang

1) Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen in einer Zelle

2) Verdoppelung der Chromosomenzahl in der Zelle

3) Bildung von Gameten

4) Chromosomenkonjugation

A2. Die Grundlage für Veränderungen in der Erbinformation von Kindern

im Vergleich zu übergeordneten Informationslügenprozessen

1) Verdoppelung der Chromosomenzahl

2) Reduzierung der Chromosomenzahl um die Hälfte

3) Verdoppelung der DNA-Menge in Zellen

4) Konjugation und Crossover

A3. Der erste Abschnitt der Meiose endet mit der Bildung von:

2) Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz

3) diploide Zellen

4) Zellen unterschiedlicher Ploidie

A4. Durch die Meiose entstehen:

1) Farnsporen

2) Zellen der Farn-Antheridium-Wände

3) Zellen der Farn-Archegoniumwände

4) Körperzellen von Bienendrohnen

A5. Die Metaphase der Meiose kann von der Metaphase der Mitose unterschieden werden

1) Lage der Bivalente in der Äquatorialebene

2) Verdoppelung der Chromosomen und deren Verdrehung

3) Bildung haploider Zellen

4) Divergenz der Chromatiden zu den Polen

A6. Die Telophase der zweiten Abteilung der Meiose ist daran zu erkennen

1) die Bildung von zwei diploiden Kernen

2) Divergenz der Chromosomen zu den Zellpolen

3) die Bildung von vier haploiden Kernen

4) Verdoppelung der Anzahl der Chromatiden in der Zelle

A7. Wie viele Chromatiden werden im Kern des Rattensperma enthalten sein, wenn bekannt ist, dass die Kerne seiner Körperzellen 42 Chromosomen enthalten?

A8. Die durch die Meiose gebildeten Gameten enthalten

1) Kopien des vollständigen Satzes der elterlichen Chromosomen

2) Kopien der Hälfte des elterlichen Chromosomensatzes

3) ein vollständiger Satz rekombinierter Elternchromosomen

4) die Hälfte des rekombinierten Satzes elterlicher Chromosomen

IN 1. Stellen Sie die richtige Abfolge der Prozesse fest, die bei der Meiose ablaufen

A) Lage der Bivalente in der Äquatorialebene

B) Bildung von Bivalenten und Überkreuzung

B) Divergenz homologer Chromosomen zu den Zellpolen

D) Bildung von vier haploiden Kernen

D) die Bildung von zwei haploiden Kernen, die zwei Chromatiden enthalten

Die Antworten zu den Aufgaben 1–21 sind eine Zahlenfolge, eine Zahl oder ein Wort (Phrase).

1

Betrachten Sie das vorgeschlagene Schema. Notieren Sie den fehlenden Begriff in Ihrer Antwort, der im Diagramm durch ein Fragezeichen gekennzeichnet ist.

2

Nachfolgend finden Sie eine Liste der Forschungsmethoden. Alle bis auf zwei werden in der Genetik verwendet. Finden Sie zwei Methoden, die aus der allgemeinen Reihe „herausfallen“ und notieren Sie die Zahlen, unter denen sie angegeben sind.

1. Zentrifugation

2. Hybridisierung

3. Karyotypanalyse

4. Kreuzung

5. Überwachung

3

In der Körperzelle eines Wolfes gibt es 78 Chromosomen. Welchen Chromosomensatz haben die Geschlechtszellen dieses Organismus? Notieren Sie in Ihrer Antwort nur die Anzahl der Chromosomen.

Antwort: ______

4

Alle unten aufgeführten Merkmale, mit Ausnahme von zwei, werden zur Beschreibung der in der Abbildung gezeigten Zelle verwendet. Identifizieren Sie zwei Merkmale, die „herausfallen“. allgemeine Liste, und notieren Sie die Nummern, unter denen sie in der Tabelle angegeben sind.

1. Homologe Chromosomen fehlen

2. Jedes Chromosom enthält ein DNA-Molekül

3. Es fehlt ein Zellzentrum

4. Es kommt zur Bildung der mitotischen Spindel

5. Metaphasenplatte gebildet

5

Stellen Sie eine Übereinstimmung zwischen den Eigenschaften des Zellorganells und seinem Typ her: Wählen Sie für jede in der ersten Spalte angegebene Position die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus.

Organoide Eigenschaften

A. ein System von Tubuli, die das Zytoplasma durchdringen

B. System abgeflachter Membranhohlräume und Vesikel

V. sorgt für die Anreicherung und Speicherung von Stoffen in der Zelle

D.-Ribosomen können auf Membranen lokalisiert sein

D. ist an der Bildung von Lysosomen beteiligt

ZELLORGANOID

1. Golgi-Komplex

2. Endoplasmatisches Retikulum

6

Bestimmen Sie das Verhältnis der Phänotypen in den Nachkommen, wenn Sie eine diheterozygote Kürbispflanze mit weißen runden Früchten und eine dihomozygote Pflanze mit gelben länglichen Früchten (weiße Farbe und runde Form der Frucht sind dominante Merkmale) mit vollständiger Dominanz und unabhängiger Vererbung der Merkmale kreuzen. Schreiben Sie Ihre Antwort als Zahlenfolge, die das Verhältnis der resultierenden Phänotypen in absteigender Reihenfolge zeigt.

7

Nachfolgend finden Sie eine Liste der Merkmale der Variabilität. Alle bis auf zwei davon werden zur Beschreibung der Merkmale der Genvariation verwendet. Finden Sie zwei Merkmale, die aus der allgemeinen Reihe „herausfallen“ und notieren Sie die Zahlen, unter denen sie angegeben sind.

1. verursacht durch die Kombination von Gameten während der Befruchtung

2. verursacht durch eine Änderung der Nukleotidsequenz im Triplett

3. gebildet während der Gen-Rekombination während des Crossing-Over

4. gekennzeichnet durch Veränderungen innerhalb eines Gens

5. entsteht, wenn sich die Nukleotidsequenz ändert

8

Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Organ, dem Gewebe eines Wirbeltiers und der Keimschicht her, aus der es während der Embryogenese entsteht: Wählen Sie für jede in der ersten Spalte angegebene Position die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus.

ORGEL, GEWEBE

B. Zahnschmelz

IN. Knorpelgewebe

D. Herzmuskel

D. Hautdrüsen

Keimblatt

1. Ektoderm

2. Mesoderm

9

Wählen Sie aus sechs richtigen Antworten drei aus und notieren Sie die Zahlen, unter denen sie angegeben sind. Welche Zeichen sind nur für die Art charakteristisch, zu der das auf dem Bild gezeigte Tier gehört?

1. Mehrzelligkeit

2. Fähigkeit zu heterotrophe Ernährung

3. Einatmen von in Wasser gelöstem Sauerstoff

4. das Vorhandensein eines Exoskeletts, das aus drei Schichten besteht

5. Der Körper bildet eine Falte – einen Mantel

6. Der Körper besteht aus Kopf, Rumpf und Beinen

10

Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Gewebe und dem Organismus her, für den es charakteristisch ist; Wählen Sie für jede in der ersten Spalte angegebene Position die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus.

A. epithelial

B. Lagern

B. verbinden

G. mechanisch

D. pädagogisch

E) integumentär

ORGANISMUS

1. Pflanze

2. Tier

11

Legen Sie die Reihenfolge der Anordnung systematischer Tiergruppen fest, beginnend mit der größten. Tragen Sie die entsprechende Zahlenfolge in die Tabelle ein.

1. Eidechsen

2. Schnelle Eidechse

3. Reptilien

4. Eidechse

5. Akkorde

12

Wählen Sie aus sechs richtigen Antworten drei aus und notieren Sie die Zahlen, unter denen sie angegeben sind. Welche Krankheiten entstehen, wenn die Schilddrüse funktioniert?

1. Diabetes mellitus

2. Myxödem

3. Morbus Basedow

4. Anämie

5. Kretinismus

6. Gigantismus

13

Stellen Sie eine Entsprechung zwischen der Funktion der menschlichen Drüse und ihrem Typ her: Wählen Sie für jede in der ersten Spalte angegebene Position die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus.

FUNKTIONEN DER Drüse

A. Fett bilden

B. an der Thermoregulation beteiligt sein

B. vollwertige Nahrung für das Kind herstellen

G. wird aus dem Körper entfernt Mineralien

D. die Plastizität der Haut erhöhen

Art der Verschraubung

1. Schweiß

2. fettig

3. milchig

14

Stellen Sie die Abfolge der Prozesse fest, die im menschlichen Verdauungssystem bei der Verdauung von Nahrungsmitteln ablaufen.

1. Intensive Wasseraufnahme

2. Beginn des Stärkeabbaus

3. Aufnahme von Aminosäuren und Glukose ins Blut

4. Abbau von Nahrungsbiopolymeren durch Pankreassaftenzyme

5. Schwellung und teilweiser Abbau von Proteinen

15

Wählen Sie aus dem Text drei Sätze aus, die das ökologische Kriterium der Art beschreiben. Notieren Sie die Nummern, unter denen sie angegeben sind.

1. Die Stubenfliege ist ein zweiflügeliges Insekt, das insektenfressenden Vögeln als Nahrung dient. 2. Mundapparat leckender Typ. 3. Erwachsene Fliegen und ihre Larven ernähren sich von halbflüssiger Nahrung. 4. Weibliche Fliegen legen Eier auf verrottendem organischem Material. 5. Larven Weiß Sie haben keine Beine, wachsen schnell und verwandeln sich in rotbraune Puppen. 6. Aus der Puppe entwickelt sich eine erwachsene Fliege.

16

Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Beispiel und dem Faktor Anthropogenese her: Wählen Sie für jede in der ersten Spalte angegebene Position die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus.

A. Arbeitstätigkeit

B. abstraktes Denken

B. Manifestation von Mutationen

D. Mutationsvariabilität

D. Bevölkerungswellen

E. zweites Signalsystem

Anthropogenesefaktor

1. biologisch

2. sozial

17

Wählen Sie aus sechs richtigen Antworten drei aus und notieren Sie die Zahlen, unter denen sie angegeben sind. Welche Umweltfaktoren sind als anthropogen einzustufen?

1. Frühlingshochwasser von Flüssen

2. Vulkanausbruch

3. Züchtung neuer Tierrassen

4. Erschießen von Raubtieren

5. Pflanzen jäten

6. Vogelzug

18

Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Zeichen des Leberegels und dem Kriterium der Art her, für die es charakteristisch ist: Wählen Sie für jede in der ersten Spalte angegebene Position die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus.

A. Larve lebt im Wasser

B. der Körper abgeflacht ist

G. hat zwei Trottel

D. Das Verdauungssystem hat eine Mundöffnung

TYPKRITERIUM

1. morphologisch

2. Umwelt

19

Stellen Sie den Ablauf der Prozesse in der Lichtphase der Photosynthese fest. Notieren Sie die entsprechende Zahlenfolge.

1. Absorption von Lichtquanten durch Chlorophyll

2. Synthese von ATP-Molekülen aufgrund der freigesetzten Energie

3. Beteiligung eines Elektrons an Redoxreaktionen und Freisetzung von Energie

4. Anregung des Chlorophyllmoleküls unter dem Einfluss der Sonnenenergie

20

Füllen Sie im vorgegebenen Text die Lücken mit den unten vorgeschlagenen Begriffen aus. Notieren Sie die Zahlen, die die ausgewählten Begriffe darstellen.

SCHILDDRÜSE

Bei Jodmangel im menschlichen Körper ist die Synthese des Hormons _________ (A) gestört. Eine unzureichende Menge an Schilddrüsenhormonen im Blut verändert die Stoffwechselrate, ____________ (B) den Rhythmus der Herzkontraktionen. IN Kindheit Ein Mangel des Hormons in dieser Drüse führt zu einem langsamen Wachstum des Kindes. Bei übermäßiger Sekretion der Schilddrüse ____________ (B) Erregbarkeit des Nervensystems. Die Funktionen der Schilddrüse werden durch das autonome Nervensystem reguliert.

Liste der Begriffe:

1. Erhöht die Frequenz

2. Enzym

3. erhöht

4. endokrin

5. Thyroxin

6. Uniform

7. Insulin

8. verlangsamt sich

21

Analysieren Sie die Tabelle „Die Zahl der Hundertjährigen von Männern und Frauen im Zeitraum von 1940 bis 1952.“ Wählen Sie Aussagen aus, die basierend auf der Analyse der Tabellendaten formuliert werden können.

Anzahl der langlebigen Männer und Frauen von 1940 bis 1952

Wie hoch war das Verhältnis zwischen männlichen und weiblichen Hundertjährigen zwischen 1947 und 1950?

1. ungefähr gleich und beträgt 1:1

2. Es gibt mehr Männer als Frauen

3. Es gibt etwa fünfmal mehr Frauen als Männer

4. Das Verhältnis von Frauen zu Männern beträgt 1:30

5. Auf jeden Mann kommen etwa 5 Frauen

Teil 2.

Notieren Sie sich zunächst die Aufgabennummer (22, 23 usw.), dann die detaillierte Lösung. Schreiben Sie Ihre Antworten klar und leserlich auf.

Blutsaugende Insekten sind häufige Bewohner vieler Biozönosen. Erklären Sie, in welchen Fällen sie die Position von Verbrauchern der Ordnungen II, III und sogar IV in Lebensmittelketten einnehmen.

Zeige die Antwort

Antwortelemente:

1) am Körper eines pflanzenfressenden Tieres sind sie Konsumenten zweiter Ordnung;

2) Am Körper eines Raubtiers sind sie Konsumenten der Ordnung III (IV).

Welche Prozesse sind in den Abbildungen A und B dargestellt? Nennen Sie die Zellstruktur, die an diesen Prozessen beteiligt ist. Welche Transformationen werden als nächstes mit dem Bakterium in Abbildung A stattfinden?

Zeige die Antwort

Antwortelemente:

1) A – Phagozytose (Einfangen fester Partikel durch die Zelle), B – Pinozytose (Einfangen von Flüssigkeitströpfchen);

2) die Plasmamembran der Zelle ist an diesen Prozessen beteiligt;

3) Das phagozytotische Vesikel verschmilzt mit dem Isosom, sein Inhalt wird gespalten (Lyse) und die resultierenden Monomere gelangen in das Zytoplasma

Finden Sie Fehler im angegebenen Text. Geben Sie die Nummern der Sätze an, in denen Fehler gemacht wurden, und korrigieren Sie diese.

1. Aromorphose ist eine Evolutionsrichtung, die durch geringfügige adaptive Veränderungen gekennzeichnet ist. 2. Durch Aromorphose entstehen innerhalb derselben Gruppe neue Arten. 3. Dank evolutionärer Veränderungen erobern Organismen neue Lebensräume. 4. Durch die Aromorphose gelangten Tiere an Land. 5. Zu den Aromorphosen gehört auch die Ausbildung von Anpassungen an das Leben auf dem Meeresgrund bei Flunder und Stachelrochen. 6. Sie haben eine abgeflachte Körperform und sind so gefärbt, dass sie der Farbe des Bodens entsprechen.

2. Chromosomensatz einer Zelle

Chromosomen spielen eine wichtige Rolle im Zellzyklus. Chromosomen- Träger der im Zellkern enthaltenen Erbinformationen der Zelle und des Organismus. Sie regulieren nicht nur alle Stoffwechselvorgänge in der Zelle, sondern sorgen auch für die Übertragung von Erbinformationen von einer Generation von Zellen und Organismen zur nächsten. Die Anzahl der Chromosomen entspricht der Anzahl der DNA-Moleküle in einer Zelle. Die Zunahme der Zahl vieler Organellen erfordert keine genaue Kontrolle. Bei der Teilung wird der gesamte Zellinhalt mehr oder weniger gleichmäßig auf die beiden Tochterzellen verteilt. Eine Ausnahme bilden Chromosomen und DNA-Moleküle: Sie müssen sich verdoppeln und genau auf neu gebildete Zellen verteilt werden.

Chromosomenstruktur

Die Untersuchung der Chromosomen eukaryotischer Zellen hat gezeigt, dass sie aus DNA- und Proteinmolekülen bestehen. Der Komplex aus DNA und Protein wird genannt Chromatin. Eine prokaryontische Zelle enthält nur ein zirkuläres DNA-Molekül, das nicht mit Proteinen verbunden ist. Daher kann es streng genommen nicht als Chromosom bezeichnet werden. Das ist ein Nukleoid.

Wenn es möglich wäre, den DNA-Strang jedes Chromosoms zu strecken, würde seine Länge die Größe des Kerns deutlich überschreiten. Wichtige Rolle Kernproteine, Histone, spielen eine Rolle bei der Verpackung riesiger DNA-Moleküle. Neueste Forschung Chromosomenstrukturen haben gezeigt, dass sich jedes DNA-Molekül mit Gruppen von Kernproteinen verbindet, um viele sich wiederholende Strukturen zu bilden – Nukleosomen(Abb. 2). Nukleosomen sind die Struktureinheiten des Chromatins; sie sind dicht aneinander gepackt und bilden eine einzige Struktur in Form einer 36 nm dicken Helix.

Reis. 2. Struktur des Interphase-Chromosoms: A – Elektronenfotografie von Chromatinfäden; B - Nukleosom, bestehend aus Proteinen - Histone, um die sich ein spiralförmig gedrehtes DNA-Molekül befindet

Die meisten Chromosomen in der Interphase sind fadenförmig gestreckt und enthalten eine große Anzahl despiralisierter Regionen, wodurch sie in einem herkömmlichen Lichtmikroskop praktisch unsichtbar sind. Wie oben erwähnt, verdoppeln sich DNA-Moleküle vor der Zellteilung und jedes Chromosom besteht aus zwei DNA-Molekülen, die spiralförmig verlaufen, sich mit Proteinen verbinden und unterschiedliche Formen annehmen. Die beiden Tochter-DNA-Moleküle werden zur Bildung getrennt verpackt Schwesterchromatiden. Schwesterchromatiden werden durch das Zentromer zusammengehalten und bilden ein Chromosom. Zentromer ist eine Kohäsionsstelle zwischen zwei Schwesterchromatiden, die die Bewegung der Chromosomen zu den Polen der Zelle während der Teilung steuert. An diesem Teil der Chromosomen sind die Spindelstränge befestigt.

Einzelne Chromosomen unterscheiden sich nur während der Zellteilung, wenn sie möglichst dicht gepackt sind, sich gut färben und unter dem Lichtmikroskop sichtbar sind. Zu diesem Zeitpunkt können Sie ihre Anzahl in der Zelle bestimmen und das allgemeine Erscheinungsbild untersuchen. Jedes Chromosom enthält Chromosomenarme und Zentromer. Abhängig von der Position des Zentromers werden drei Arten von Chromosomen unterschieden: gleicharmig, ungleicharmig Und einarmig(Abb. 3).

Reis. 3. Chromosomenstruktur. A - Diagramm der Chromosomenstruktur: 1 - Zentromer; 2 - Chromosomenarme; 3 - Schwesterchromatiden; 4 – DNA-Moleküle; 5 - Proteinkomponenten; B - Chromosomentypen: 1 - gleicharmig; 2 - verschiedene Arme; 3 - einarmig

Chromosomensatz von Zellen

Die Zellen jedes Organismus enthalten einen bestimmten Satz von Chromosomen, den sogenannten Karyotyp. Jeder Organismustyp hat seinen eigenen Karyotyp. Die Chromosomen jedes Karyotyps unterscheiden sich in Form, Größe und genetischer Information.

Der menschliche Karyotyp besteht beispielsweise aus 46 Chromosomen, die Fruchtfliege Drosophila aus 8 Chromosomen, eine der kultivierten Weizenarten aus 28. Der Chromosomensatz ist für jede Art streng spezifisch.

Untersuchungen des Karyotyps verschiedener Organismen haben gezeigt, dass Zellen einen einfachen und einen doppelten Chromosomensatz enthalten können. Doppelt, oder diploid(aus dem Griechischen diplous- doppelt und Eidos- Art) ist ein Chromosomensatz durch das Vorhandensein gepaarter Chromosomen gekennzeichnet, die in Größe, Form und Art der Erbinformationen identisch sind. Gepaarte Chromosomen werden genannt homolog(aus dem Griechischen homois - identisch, ähnlich). Beispielsweise enthalten alle menschlichen Körperzellen 23 Chromosomenpaare, d. h. 46 Chromosomen liegen in Form von 23 Paaren vor. Bei Drosophila bilden 8 Chromosomen 4 Paare. Gepaarte homologe Chromosomen sehen sehr ähnlich aus. Ihre Zentromere befinden sich an denselben Stellen und ihre Gene befinden sich in derselben Sequenz.

Reis. 4. Chromosomensätze von Zellen: A – Skerda-Pflanzen, B – Mücke, C – Fruchtfliegen, D – Mensch. Der Chromosomensatz in der Fortpflanzungszelle von Drosophila ist haploid

In manchen Zellen oder Organismen gibt es möglicherweise einen einzelnen Chromosomensatz haploid(aus dem Griechischen haploos- Single, einfach und Eidos- Sicht). In diesem Fall gibt es keine gepaarten Chromosomen, d. h. es gibt keine homologen Chromosomen in der Zelle. In den Zellen niederer Pflanzen – Algen – ist der Chromosomensatz beispielsweise haploid, während in höheren Pflanzen und Tieren der Chromosomensatz diploid ist. Allerdings enthalten die Keimzellen aller Organismen immer nur einen haploiden Chromosomensatz.

Der Chromosomensatz der Zellen jedes Organismus und jeder Art als Ganzes ist streng spezifisch und sein Hauptmerkmal. Der Chromosomensatz wird üblicherweise mit einem lateinischen Buchstaben bezeichnet N. Die diploide Menge wird entsprechend bezeichnet 2n, und haploid - N. Die Anzahl der DNA-Moleküle wird durch den Buchstaben angegeben C. Zu Beginn der Interphase entspricht die Anzahl der DNA-Moleküle der Anzahl der Chromosomen und ist in einer diploiden Zelle gleich 2c. Bevor die Teilung beginnt, verdoppelt sich die DNA-Menge und ist gleich 4c.

Fragen zur Selbstkontrolle

1. Wie ist die Struktur des Interphase-Chromosoms?

2. Warum ist es während der Interphase unmöglich, Chromosomen unter dem Mikroskop zu sehen?

3. Wie ist die Menge und Aussehen Chromosomen?

4. Benennen Sie die Hauptteile eines Chromosoms.

5. Aus wie vielen DNA-Molekülen besteht ein Chromosom während der präsynthetischen Phase der Interphase und kurz vor der Zellteilung?

6. Durch welchen Prozess verändert sich die Anzahl der DNA-Moleküle in einer Zelle?

7. Welche Chromosomen werden als homolog bezeichnet?

8. Identifizieren Sie anhand des Satzes der Drosophila-Chromosomen gleicharmige, verschiedenarmige und einarmige Chromosomen.

9. Was sind diploide und haploide Chromosomensätze? Wie werden sie bezeichnet?

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Genetische Informationen in einer Zelle. Gene, genetischer Code und seine Eigenschaften. Matrixnatur von Biosynthesereaktionen. Biosynthese von Proteinen und Nukleinsäuren

Genetische Informationen in einer Zelle

Die Fortpflanzung unter Artgenossen ist eine der grundlegenden Eigenschaften von Lebewesen. Dank dieses Phänomens gibt es nicht nur Ähnlichkeiten zwischen Organismen, sondern auch zwischen einzelnen Zellen sowie ihren Organellen (Mitochondrien und Plastiden). Die materielle Grundlage dieser Ähnlichkeit ist die in der DNA-Nukleotidsequenz verschlüsselte Übertragung genetischer Informationen, die durch Prozesse der DNA-Replikation (Selbstverdopplung) erfolgt. Alle Eigenschaften und Eigenschaften von Zellen und Organismen werden durch Proteine ​​verwirklicht, deren Struktur hauptsächlich durch die Sequenz der DNA-Nukleotide bestimmt wird. Daher kommt der Biosynthese von Nukleinsäuren und Proteinen bei Stoffwechselprozessen eine herausragende Bedeutung zu. Die Struktureinheit der Erbinformation ist das Gen.

Gene, genetischer Code und seine Eigenschaften

Erbinformationen in einer Zelle sind nicht monolithisch, sondern in einzelne „Wörter“ – Gene – unterteilt.

Gen ist eine elementare Einheit der genetischen Information.

Die Arbeit am „Human Genome“-Programm, das gleichzeitig in mehreren Ländern durchgeführt und zu Beginn dieses Jahrhunderts abgeschlossen wurde, brachte uns die Erkenntnis, dass ein Mensch nur über etwa 25.000 bis 30.000 Gene verfügt, aber Informationen aus dem Großteil unserer DNA wird nie gelesen, da es eine große Anzahl bedeutungsloser Abschnitte, Wiederholungen und Gene enthält, die Merkmale kodieren, die für den Menschen ihre Bedeutung verloren haben (Schwanz, Körperbehaarung usw.). Darüber hinaus wurden eine Reihe von Genen, die für die Entstehung von Erbkrankheiten verantwortlich sind, sowie Zielgene entschlüsselt Medikamente. Jedoch praktischer Nutzen Die bei der Umsetzung dieses Programms erzielten Ergebnisse werden verschoben, bis die Genome weiterer Menschen entschlüsselt sind und klar wird, wie sie sich unterscheiden.

Gene, die die Primärstruktur von Proteinen, Ribosomen oder Transfer-RNA kodieren, werden als Gene bezeichnet strukturell und Gene, die für die Aktivierung oder Unterdrückung von Leseinformationen aus Strukturgenen sorgen – regulatorisch. Allerdings enthalten auch Strukturgene regulatorische Regionen.

Die Erbinformationen von Organismen sind in Form bestimmter Nukleotidkombinationen und ihrer Sequenz in der DNA verschlüsselt – genetischer Code. Seine Eigenschaften sind: Triplettität, Spezifität, Universalität, Redundanz und Nichtüberlappung. Darüber hinaus gibt es im genetischen Code keine Satzzeichen.

Jede Aminosäure wird in der DNA durch drei Nukleotide kodiert – Triplett, Beispielsweise wird Methionin durch das TAC-Triplett kodiert, das heißt, der Code ist ein Triplett. Andererseits kodiert jedes Triplett nur eine Aminosäure, was seine Spezifität oder Eindeutigkeit ausmacht. Der genetische Code ist für alle lebenden Organismen universell, das heißt, Erbinformationen über menschliche Proteine ​​können von Bakterien gelesen werden und umgekehrt. Dies weist auf die Einheit des Ursprungs der organischen Welt hin. Allerdings entsprechen 64 Kombinationen von drei Nukleotiden nur 20 Aminosäuren, wodurch eine Aminosäure von 2–6 Tripletts kodiert werden kann genetischer Codeüberflüssig oder degeneriert. Drei Tripletts haben keine entsprechenden Aminosäuren, sie werden genannt Stopp-Codons, da sie das Ende der Synthese der Polypeptidkette anzeigen.

Die Basensequenz in DNA-Tripletts und die von ihnen kodierten Aminosäuren

*Stoppcodon, das das Ende der Synthese der Polypeptidkette anzeigt.

Abkürzungen für Aminosäurenamen:

Ala – Alanin

Arg – Arginin

Asn – Asparagin

Asp – Asparaginsäure

Val - Valin

Sein - Histidin

Gly – Glycin

Gln – Glutamin

Glu – Glutaminsäure

Ile – Isoleucin

Leu - Leucin

Liz - Lysin

Meth – Methionin

Pro-Prolin

Ser - Serin

Tyr – Tyrosin

Tre – Threonin

Tri-Tryptophan

Fen - Phenylalanin

Cis – Cystein

Wenn Sie beginnen, genetische Informationen nicht vom ersten Nukleotid im Triplett abzulesen, sondern vom zweiten, dann verschiebt sich nicht nur der Leserahmen – das auf diese Weise synthetisierte Protein wird nicht nur in der Nukleotidsequenz, sondern auch in der Struktur völlig anders sein und Eigenschaften. Es gibt keine Satzzeichen zwischen den Tripletts, sodass der Verschiebung des Leserahmens keine Hindernisse entgegenstehen, was Raum für das Auftreten und die Aufrechterhaltung von Mutationen eröffnet.

Matrixnatur von Biosynthesereaktionen

Bakterienzellen sind in der Lage, sich alle 20–30 Minuten zu verdoppeln, eukaryotische Zellen – jeden Tag und sogar noch häufiger, was eine hohe Geschwindigkeit und Genauigkeit der DNA-Replikation erfordert. Darüber hinaus enthält jede Zelle Hunderte und Tausende Kopien vieler Proteine, insbesondere Enzyme, weshalb die „stückweise“ Methode ihrer Produktion für ihre Reproduktion inakzeptabel ist. Eine fortschrittlichere Methode ist das Stempeln, mit dem Sie zahlreiche exakte Kopien des Produkts erhalten und gleichzeitig dessen Kosten senken können. Zum Stempeln wird eine Matrize benötigt, aus der der Abdruck hergestellt wird.

In Zellen besteht das Prinzip der Template-Synthese darin, dass neue Moleküle von Proteinen und Nukleinsäuren gemäß dem Programm synthetisiert werden, das in die Struktur bereits vorhandener Moleküle derselben Nukleinsäuren (DNA oder RNA) eingebettet ist.

Biosynthese von Proteinen und Nukleinsäuren

DNA Replikation. DNA ist ein doppelsträngiges Biopolymer, dessen Monomere Nukleotide sind. Wenn die DNA-Biosynthese nach dem Prinzip der Fotokopie erfolgen würde, würde es unweigerlich zu zahlreichen Verzerrungen und Fehlern in der Erbinformation kommen, die letztendlich zum Tod neuer Organismen führen würden. Daher läuft der Prozess der DNA-Verdoppelung anders ab, auf halbkonservative Weise: Das DNA-Molekül entwindet sich und an jeder der Ketten wird nach dem Prinzip der Komplementarität eine neue Kette synthetisiert. Der Prozess der Selbstreproduktion eines DNA-Moleküls, der eine genaue Kopie der Erbinformationen und deren Weitergabe von Generation zu Generation gewährleistet, wird als bezeichnet Reproduzieren(von lat. Replikation- Wiederholung). Durch die Replikation entstehen zwei absolut exakte Kopien des Mutter-DNA-Moleküls, von denen jede eine Kopie des Mutter-DNA-Moleküls trägt.

Der Replikationsprozess ist tatsächlich äußerst komplex, da er Folgendes erfordert ganze Zeile Proteine. Einige von ihnen drehen sich Doppelhelix DNA, andere brechen Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Nukleotiden komplementärer Ketten, andere (zum Beispiel das Enzym DNA-Polymerase) wählen neue Nukleotide nach dem Prinzip der Komplementarität usw. aus. Zwei DNA-Moleküle entstehen durch Replikation während des Teilungsprozesses , divergieren in zwei neu gebildete Tochterzellen.

Fehler im Replikationsprozess treten äußerst selten auf, wenn sie aber dennoch auftreten, werden sie sowohl durch DNA-Polymerasen als auch durch spezielle Reparaturenzyme sehr schnell beseitigt, da jeder Fehler in der Nukleotidsequenz zu einer irreversiblen Veränderung der Struktur und Funktion des Proteins führen kann und letztendlich die Lebensfähigkeit einer neuen Zelle oder sogar eines Individuums beeinträchtigen.

Proteinbiosynthese. Wie der herausragende Philosoph des 19. Jahrhunderts F. Engels es im übertragenen Sinne ausdrückte: „Leben ist eine Existenzform von Proteinkörpern.“ Die Struktur und Eigenschaften von Proteinmolekülen werden durch ihre Primärstruktur bestimmt, d. h. die Sequenz der in der DNA kodierten Aminosäuren. Nicht nur die Existenz des Polypeptids selbst, sondern auch das Funktionieren der Zelle als Ganzes hängt von der Genauigkeit der Reproduktion dieser Informationen ab, daher ist der Prozess der Proteinsynthese von großer Bedeutung. Es scheint der komplexeste Syntheseprozess in der Zelle zu sein, da bis zu dreihundert verschiedene Enzyme und andere Makromoleküle beteiligt sind. Zudem fließt es mit hoher Geschwindigkeit, was eine noch höhere Präzision erfordert.

Es gibt zwei Hauptstadien der Proteinbiosynthese: Transkription und Translation.

Transkription(von lat. Transkription- Umschreiben) ist die Biosynthese von mRNA-Molekülen auf einer DNA-Matrix.

Da das DNA-Molekül zwei antiparallele Ketten enthält, würde das Lesen von Informationen aus beiden Ketten zur Bildung völlig unterschiedlicher mRNAs führen, sodass ihre Biosynthese nur an einer der Ketten möglich ist, die im Gegensatz zur zweiten als kodierend oder kodogen bezeichnet wird. nicht-kodierend oder nicht-kodogen. Für den Umschreibvorgang sorgt ein spezielles Enzym, die RNA-Polymerase, das RNA-Nukleotide nach dem Prinzip der Komplementarität auswählt. Dieser Prozess kann sowohl im Zellkern als auch in Organellen mit eigener DNA – Mitochondrien und Plastiden – ablaufen.

Die während der Transkription synthetisierten mRNA-Moleküle durchlaufen einen komplexen Vorbereitungsprozess für die Translation (mitochondriale und plastidäre mRNAs können in den Organellen verbleiben, wo die zweite Stufe der Proteinbiosynthese stattfindet). Während des Prozesses der mRNA-Reifung werden die ersten drei Nukleotide (AUG) und ein Schwanz aus Adenylnukleotiden daran befestigt, deren Länge bestimmt, wie viele Kopien des Proteins auf einem bestimmten Molekül synthetisiert werden können. Erst dann verlassen reife mRNAs den Zellkern durch Kernporen.

Parallel dazu findet im Zytoplasma der Prozess der Aminosäureaktivierung statt, bei dem sich die Aminosäure mit der entsprechenden freien tRNA verbindet. Dieser Prozess wird durch ein spezielles Enzym katalysiert und erfordert ATP.

Übertragen(von lat. übertragen- Transfer) ist die Biosynthese einer Polypeptidkette auf einer mRNA-Matrix, bei der genetische Informationen in die Aminosäuresequenz der Polypeptidkette übersetzt werden.

Die zweite Stufe der Proteinsynthese findet am häufigsten im Zytoplasma statt, beispielsweise im rauen ER. Für sein Auftreten sind die Anwesenheit von Ribosomen, die Aktivierung der tRNA, bei der sie die entsprechenden Aminosäuren anlagern, die Anwesenheit von Mg2+-Ionen sowie optimale Umgebungsbedingungen (Temperatur, pH-Wert, Druck usw.) notwendig.

Um mit der Übertragung zu beginnen ( Einleitung) Eine kleine ribosomale Untereinheit wird an ein zur Synthese bereites mRNA-Molekül gebunden und anschließend wird nach dem Prinzip der Komplementarität zum ersten Codon (AUG) eine tRNA ausgewählt, die die Aminosäure Methionin trägt. Erst danach heftet sich die große ribosomale Untereinheit an. Innerhalb des zusammengesetzten Ribosoms gibt es zwei mRNA-Codons, von denen das erste bereits besetzt ist. Eine zweite tRNA, die ebenfalls eine Aminosäure trägt, wird an das angrenzende Codon angefügt, woraufhin mithilfe von Enzymen eine Peptidbindung zwischen den Aminosäureresten gebildet wird. Das Ribosom bewegt ein Codon der mRNA; Die erste von einer Aminosäure befreite tRNA kehrt nach der nächsten Aminosäure in das Zytoplasma zurück und an der verbleibenden tRNA hängt sozusagen ein Fragment der zukünftigen Polypeptidkette. Die nächste tRNA wird an das neue Codon, das sich innerhalb des Ribosoms befindet, angehängt, der Vorgang wiederholt sich und Schritt für Schritt verlängert sich die Polypeptidkette, d. h. Verlängerung.

Ende der Proteinsynthese ( Beendigung) tritt auf, sobald im mRNA-Molekül eine bestimmte Nukleotidsequenz angetroffen wird, die nicht für eine Aminosäure kodiert (Stoppcodon). Danach werden Ribosom, mRNA und Polypeptidkette getrennt, und das neu synthetisierte Protein erhält die entsprechende Struktur und wird zu dem Teil der Zelle transportiert, wo es seine Funktionen erfüllen wird.

Die Translation ist ein sehr energieintensiver Prozess, da die Energie eines ATP-Moleküls verbraucht wird, um eine Aminosäure an die tRNA zu binden, und mehrere weitere verwendet werden, um das Ribosom entlang des mRNA-Moleküls zu bewegen.

Um die Synthese bestimmter Proteinmoleküle zu beschleunigen, können nacheinander mehrere Ribosomen an ein mRNA-Molekül gebunden werden, die eine einzige Struktur bilden – Polysom.

Eine Zelle ist die genetische Einheit eines Lebewesens. Chromosomen, ihre Struktur (Form und Größe) und Funktionen. Die Anzahl der Chromosomen und ihre Artenkonstanz. Somatische und Keimzellen. Zelllebenszyklus: Interphase und Mitose. Mitose ist die Teilung somatischer Zellen. Meiose. Phasen der Mitose und Meiose. Entwicklung von Keimzellen bei Pflanzen und Tieren. Die Zellteilung ist die Grundlage für das Wachstum, die Entwicklung und die Fortpflanzung von Organismen. Die Rolle von Meiose und Mitose

Zelle – genetische Einheit von Lebewesen

Trotz der Tatsache, dass Nukleinsäuren sind Träger genetischer Informationen; die Umsetzung dieser Informationen ist außerhalb der Zelle unmöglich, was am Beispiel von Viren leicht nachgewiesen werden kann. Diese Organismen, die oft nur DNA oder RNA enthalten, können sich nicht selbstständig vermehren; dazu müssen sie den Erbapparat der Zelle nutzen. Ohne die Hilfe der Zelle selbst können sie nicht einmal in eine Zelle eindringen, außer durch den Einsatz von Membrantransportmechanismen oder aufgrund einer Zellschädigung. Die meisten Viren sind instabil; sie sterben bereits nach wenigen Stunden im Freien ab. Folglich ist eine Zelle eine genetische Einheit eines Lebewesens, die über einen Mindestsatz an Komponenten zur Erhaltung, Veränderung und Umsetzung erblicher Informationen sowie deren Weitergabe an Nachkommen verfügt.

Die meisten genetischen Informationen einer eukaryotischen Zelle befinden sich im Zellkern. Die Besonderheit seiner Organisation besteht darin, dass die DNA-Moleküle von Eukaryoten im Gegensatz zur DNA einer prokaryotischen Zelle nicht geschlossen sind und mit Proteinen – Chromosomen – komplexe Komplexe bilden.

Chromosomen, ihre Struktur (Form und Größe) und Funktionen

Chromosom(aus dem Griechischen Chrom- Farbe, Färbung und soma- Körper) ist die Struktur des Zellkerns, der Gene enthält und bestimmte Erbinformationen über die Eigenschaften und Eigenschaften des Organismus trägt.

Manchmal werden die zirkulären DNA-Moleküle von Prokaryoten auch Chromosomen genannt. Chromosomen sind zur Selbstvervielfältigung fähig; sie besitzen strukturelle und funktionelle Individualität und behalten diese über Generationen hinweg. Jede Zelle trägt alle Erbinformationen des Körpers, aber nur ein kleiner Teil arbeitet in ihr.

Die Basis eines Chromosoms ist ein doppelsträngiges DNA-Molekül, das mit Proteinen gefüllt ist. Bei Eukaryoten interagieren Histon- und Nicht-Histon-Proteine ​​mit der DNA, wohingegen bei Prokaryoten Histon-Proteine ​​fehlen.

Unter dem Lichtmikroskop erkennt man Chromosomen am besten während der Zellteilung, wenn sie durch die Verdichtung das Aussehen von stäbchenförmigen Körpern annehmen, die durch eine primäre Verengung getrennt sind – Zentromer - auf den Schultern. Auf einem Chromosom kann es auch sein sekundäre Verengung, was in manchen Fällen das sogenannte trennt Satellit. Die Enden der Chromosomen werden genannt Telomere. Telomere verhindern das Zusammenkleben der Chromosomenenden und sorgen für deren Befestigung an der Kernmembran in einer sich nicht teilenden Zelle. Zu Beginn der Teilung verdoppeln sich die Chromosomen und bestehen aus zwei Tochterchromosomen – Chromatid, am Zentromer befestigt.

Entsprechend ihrer Form werden Chromosomen in gleicharmige, ungleicharmige und stäbchenförmige Chromosomen unterteilt. Die Größe der Chromosomen variiert erheblich, aber das durchschnittliche Chromosom hat Abmessungen von 5 x 1,4 Mikrometern.

In einigen Fällen enthalten Chromosomen aufgrund zahlreicher DNA-Duplikationen Hunderte und Tausende von Chromatiden: Solche Riesenchromosomen werden genannt Polyäthylen. Man findet sie in den Speicheldrüsen von Drosophila-Larven sowie in den Verdauungsdrüsen von Spulwürmern.

Die Anzahl der Chromosomen und ihre Artenkonstanz. Somatische und Keimzellen

Nach der Zelltheorie ist eine Zelle eine Einheit der Struktur, Lebenstätigkeit und Entwicklung eines Organismus. Somit werden so wichtige Funktionen von Lebewesen wie Wachstum, Fortpflanzung und Entwicklung des Organismus auf zellulärer Ebene bereitgestellt. Zellen vielzelliger Organismen können in somatische und reproduktive Zellen unterteilt werden.

Somatische Zellen- Dies sind alle Zellen des Körpers, die durch mitotische Teilung entstehen.

Die Untersuchung der Chromosomen ermöglichte es, dies für die somatischen Zellen des Körpers jedes Einzelnen festzustellen biologische Arten gekennzeichnet durch eine konstante Anzahl von Chromosomen. Ein Mensch hat zum Beispiel 46 davon. Man nennt den Chromosomensatz somatischer Zellen diploid(2n) oder doppelt.

Geschlechtszellen, oder Gameten sind spezialisierte Zellen, die zur sexuellen Fortpflanzung dienen.

Gameten enthalten immer halb so viele Chromosomen wie Körperzellen (beim Menschen - 23), daher wird der Chromosomensatz von Keimzellen genannt haploid(n) oder Single. Seine Bildung ist mit der meiotischen Zellteilung verbunden.

Die DNA-Menge in Körperzellen wird mit 2c und in Sexualzellen mit 1c bezeichnet. Die genetische Formel somatischer Zellen wird als 2n2c und der Genitalzellen als 1n1c geschrieben.

In den Kernen einiger somatischer Zellen kann die Anzahl der Chromosomen von der Anzahl in somatischen Zellen abweichen. Wenn dieser Unterschied größer als eins, zwei, drei usw. ist, werden solche Zellen als haploide Mengen bezeichnet polyploid(tri-, tetra- bzw. pentaploid). In solchen Zellen laufen Stoffwechselprozesse meist sehr intensiv ab.

Die Anzahl der Chromosomen an sich ist kein artspezifisches Merkmal, da verschiedene Organismen können die gleiche Anzahl an Chromosomen haben, verwandte Chromosomen können jedoch eine andere Anzahl haben. Beispielsweise haben das Malariaplasmodium und der Pferdefadenwurm jeweils zwei Chromosomen, während Menschen und Schimpansen jeweils 46 und 48 Chromosomen haben.

Menschliche Chromosomen werden in zwei Gruppen eingeteilt: Autosomen und Geschlechtschromosomen (Heterochromosomen). Autosome In menschlichen Körperzellen gibt es 22 Paare, sie sind für Männer und Frauen gleich und Geschlechtschromosomen nur ein Paar, aber dieses bestimmt das Geschlecht des Individuums. Es gibt zwei Arten von Geschlechtschromosomen – X und Y. Die Körperzellen von Frauen tragen zwei X-Chromosomen und die von Männern – X und Y.

Karyotyp- Dies ist eine Reihe von Merkmalen des Chromosomensatzes eines Organismus (die Anzahl der Chromosomen, ihre Form und Größe).

Der herkömmliche Karyotyp-Datensatz umfasst die Gesamtzahl der Chromosomen, Geschlechtschromosomen und mögliche Abweichungen in einem Chromosomensatz. Beispielsweise wird der Karyotyp eines normalen Mannes als 46,XY und als Karyotyp geschrieben normale Frau- 46, XX.

Zelllebenszyklus: Interphase und Mitose

Zellen entstehen nicht jedes Mal neu, sie entstehen erst durch die Teilung der Mutterzellen. Nach der Teilung benötigen die Tochterzellen einige Zeit, um Organellen zu bilden und die entsprechende Struktur zu erlangen, die die Erfüllung einer bestimmten Funktion gewährleistet. Dieser Zeitraum wird aufgerufen Reifung.

Als bezeichnet wird die Zeitspanne vom Entstehen einer Zelle infolge der Teilung bis zu ihrer Teilung bzw. ihrem Absterben Lebenszyklus einer Zelle.

In eukaryotischen Zellen ist der Lebenszyklus in zwei Hauptstadien unterteilt: Interphase und Mitose.

Interphase- Dies ist ein Zeitraum im Lebenszyklus, in dem sich die Zelle nicht teilt und normal funktioniert. Die Interphase ist in drei Perioden unterteilt: G 1 -, S- und G 2 -Perioden.

G 1 -Periode(präsynthetisch, postmitotisch) ist eine Phase des Zellwachstums und der Zellentwicklung, in der die aktive Synthese von RNA, Proteinen und anderen Substanzen stattfindet, die für die vollständige Lebenserhaltung der neu gebildeten Zelle notwendig sind. Gegen Ende dieses Zeitraums beginnt die Zelle möglicherweise damit, sich auf die Vervielfältigung ihrer DNA vorzubereiten.

IN S-Periode(synthetisch) Der Prozess der DNA-Replikation selbst findet statt. Der einzige Teil des Chromosoms, der keiner Replikation unterliegt, ist das Zentromer. Die resultierenden DNA-Moleküle divergieren daher nicht vollständig, sondern bleiben darin zusammengehalten, und zu Beginn der Teilung hat das Chromosom ein X-förmiges Aussehen. Die genetische Formel einer Zelle nach der DNA-Verdoppelung lautet 2n4c. Auch in der S-Periode verdoppeln sich die Zentriolen des Zellzentrums.

G 2 -Periode(postsynthetisch, prämitotisch) zeichnet sich durch eine intensive Synthese von RNA, Proteinen und ATP aus, die für den Prozess der Zellteilung sowie die Trennung von Zentriolen, Mitochondrien und Plastiden notwendig sind. Bis zum Ende der Interphase bleiben Chromatin und Nukleolus klar unterscheidbar, die Integrität der Kernhülle wird nicht gestört und die Organellen verändern sich nicht.

Einige Körperzellen können ihre Funktionen ein Leben lang erfüllen (Neuronen unseres Gehirns, Muskelzellen des Herzens), während andere nur für kurze Zeit existieren und dann absterben (Darmepithelzellen, Epidermiszellen). die Haut). Folglich muss der Körper ständig Prozesse der Zellteilung und der Bildung neuer Zellen durchlaufen, die tote Zellen ersetzen würden. Teilungsfähige Zellen nennt man Stengel. Im menschlichen Körper kommen sie im roten Knochenmark, in den tiefen Schichten der Epidermis der Haut und an anderen Stellen vor. Mit diesen Zellen ist Wachstum möglich neue Orgel, eine Verjüngung erreichen und auch den Körper klonen. Die Aussichten für die Verwendung von Stammzellen sind absolut klar, die moralischen und ethischen Aspekte dieses Problems werden jedoch immer noch diskutiert, da in den meisten Fällen embryonale Stammzellen verwendet werden, die aus menschlichen Embryonen stammen, die bei einer Abtreibung getötet wurden.

Die Dauer der Interphase in pflanzlichen und tierischen Zellen beträgt durchschnittlich 10–20 Stunden, während die Mitose etwa 1–2 Stunden dauert.

Während aufeinanderfolgender Teilungen in mehrzelligen Organismen werden Tochterzellen immer vielfältiger, da sie Informationen aus einer zunehmenden Anzahl von Genen lesen.

Einige Zellen hören mit der Zeit auf, sich zu teilen, und sterben ab, was auf die Erfüllung bestimmter Funktionen zurückzuführen sein kann, wie im Fall der Epidermiszellen der Haut und der Blutzellen, oder auf eine Schädigung dieser Zellen durch bestimmte Faktoren Umfeld, insbesondere Krankheitserreger. Man nennt es genetisch programmierten Zelltod Apoptose, während Unfalltod - Nekrose.

Mitose ist die Teilung somatischer Zellen. Phasen der Mitose

Mitose- eine Methode zur indirekten Teilung somatischer Zellen.

Während der Mitose durchläuft die Zelle eine Reihe aufeinanderfolgender Phasen, in deren Folge jede Tochterzelle denselben Chromosomensatz wie die Mutterzelle erhält.

Die Mitose wird in vier Hauptphasen unterteilt: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Prophase- das längste Stadium der Mitose, in dem Chromatin kondensiert, wodurch X-förmige Chromosomen sichtbar werden, die aus zwei Chromatiden (Tochterchromosomen) bestehen. In diesem Fall verschwindet der Nukleolus, die Zentriolen divergieren zu den Polen der Zelle und es beginnt sich eine Achromatinspindel (Teilungsspindel) aus Mikrotubuli zu bilden. Am Ende der Prophase zerfällt die Kernmembran in einzelne Vesikel.

IN Metaphase Die Chromosomen sind entlang des Äquators der Zelle mit ihren Zentromeren aufgereiht, an denen die Mikrotubuli der vollständig ausgebildeten Spindel befestigt sind. In diesem Teilungsstadium sind die Chromosomen am stärksten verdichtet und haben eine charakteristische Form, die die Untersuchung des Karyotyps ermöglicht.

IN Anaphase An Zentromeren findet eine schnelle DNA-Replikation statt, wodurch Chromosomen gespalten werden und Chromatiden zu den Polen der Zelle auseinanderlaufen, die durch Mikrotubuli gedehnt werden. Die Verteilung der Chromatiden muss absolut gleich sein, da dieser Prozess die Aufrechterhaltung einer konstanten Anzahl von Chromosomen in den Körperzellen gewährleistet.

Auf der Bühne Telophasen Tochterchromosomen sammeln sich an den Polen, um sie herum bilden sich aus Vesikeln spiralförmige Kernmembranen, und in den neu gebildeten Kernen erscheinen Nukleolen.

Nach der Kernteilung erfolgt die zytoplasmatische Teilung – Zytokinese, Dabei kommt es zu einer mehr oder weniger gleichmäßigen Verteilung aller Organellen der Mutterzelle.

So entstehen durch Mitose aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen, die jeweils eine genetische Kopie der Mutterzelle sind (2n2c).

In kranken, beschädigten, alternden Zellen und spezialisierten Geweben des Körpers kann ein etwas anderer Teilungsprozess stattfinden – Amitose. Amitose sogenannte direkte Teilung eukaryotischer Zellen, bei der es nicht zur Bildung genetisch äquivalenter Zellen kommt, da die Zellbestandteile ungleichmäßig verteilt sind. Es kommt bei Pflanzen im Endosperm und bei Tieren vor – in der Leber, im Knorpel und in der Hornhaut des Auges.

Meiose. Phasen der Meiose

Meiose ist eine Methode der indirekten Teilung primärer Keimzellen (2n2c), die zur Bildung haploider Zellen (1n1c), meist Keimzellen, führt.

Im Gegensatz zur Mitose besteht die Meiose aus zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen, denen jeweils eine Interphase vorausgeht. Der erste Abschnitt der Meiose (Meiose I) wird genannt reduktionistisch, da in diesem Fall die Anzahl der Chromosomen halbiert wird und die zweite Teilung (Meiose II) - gleichwertig, da dabei die Anzahl der Chromosomen erhalten bleibt.

Interphase I verläuft wie die Interphase der Mitose. Meiose I ist in vier Phasen unterteilt: Prophase I, Metaphase I, Anaphase I und Telophase I. B Prophase I Es finden zwei wichtige Prozesse statt: Konjugation und Crossing-over. Konjugation- Dies ist der Prozess der Verschmelzung homologer (gepaarter) Chromosomen über die gesamte Länge. Die bei der Konjugation gebildeten Chromosomenpaare bleiben bis zum Ende der Metaphase I erhalten.

Überqueren- gegenseitiger Austausch homologer Bereiche homologer Chromosomen. Durch das Überkreuzen erhalten die Chromosomen, die der Körper von beiden Elternteilen erhält, neue Genkombinationen, was zur Entstehung genetisch vielfältiger Nachkommen führt. Am Ende der Prophase I verschwindet wie in der Prophase der Mitose der Nukleolus, die Zentriolen divergieren zu den Polen der Zelle und die Kernmembran zerfällt.

IN Metaphase I Chromosomenpaare reihen sich entlang des Äquators der Zelle aneinander, und an ihren Zentromeren sind Spindelmikrotubuli befestigt.

IN Anaphase I Ganze homologe Chromosomen, bestehend aus zwei Chromatiden, divergieren zu den Polen.

IN Telophase I Um die Chromosomenhaufen an den Zellpolen bilden sich Kernmembranen und es bilden sich Nukleolen.

Zytokinese I sorgt für die Trennung des Zytoplasmas von Tochterzellen.

Die durch Meiose I entstandenen Tochterzellen (1n2c) sind genetisch heterogen, da ihre Chromosomen, zufällig an den Zellpolen verteilt, unterschiedliche Gene enthalten.

Vergleichende Merkmale von Mitose und Meiose

Zeichen	Mitose	Meiose
Welche Zellen beginnen sich zu teilen?	Somatisch (2n)	Primäre Keimzellen (2n)
Anzahl der Divisionen	1	2
Wie viele und welche Art von Zellen entstehen bei der Teilung?	2 somatisch (2n)	4 sexuell(n)
Interphase		Vorbereitung der Zelle auf die Teilung, DNA-Verdoppelung	Sehr kurz, es findet keine DNA-Verdoppelung statt
Phasen		Meiose I	Meiose II
Prophase		Es kann zu Chromosomenkondensation, Verschwinden des Nukleolus, Zerfall der Kernmembran, Konjugation und Crossing-over kommen	Chromosomenkondensation, Verschwinden des Nukleolus, Zerfall der Kernmembran
Metaphase		Entlang des Äquators liegen Chromosomenpaare, es entsteht eine Spindel	Chromosomen reihen sich entlang des Äquators auf, es entsteht eine Spindel
Anaphase		Homologe Chromosomen zweier Chromatiden bewegen sich in Richtung der Pole	Chromatiden bewegen sich in Richtung der Pole
Telophase		Chromosomen despiral, neue Kernmembranen und Nukleolen werden gebildet	Chromosomen despiral, neue Kernmembranen und Nukleolen werden gebildet

Interphase II sehr kurz, da darin keine DNA-Verdoppelung stattfindet, also keine S-Periode vorhanden ist.

Meiose II ebenfalls in vier Phasen unterteilt: Prophase II, Metaphase II, Anaphase II und Telophase II. IN Prophase II Es finden die gleichen Prozesse wie in der Prophase I statt, mit Ausnahme der Konjugation und des Crossing-Over.

IN Metaphase II Chromosomen befinden sich entlang des Äquators der Zelle.

IN Anaphase II Chromosomen werden an den Zentromeren gespalten und die Chromatiden werden zu den Polen hin gestreckt.

IN Telophase II Kernmembranen und Nukleolen werden um Ansammlungen von Tochterchromosomen herum gebildet.

Nach Zytokinese II Die genetische Formel aller vier Tochterzellen ist 1n1c, aber sie haben alle einen unterschiedlichen Satz von Genen, der das Ergebnis der Überkreuzung und der zufälligen Kombination der Chromosomen der mütterlichen und väterlichen Organismen in den Tochterzellen ist.

Entwicklung von Keimzellen bei Pflanzen und Tieren

Gametogenese(aus dem Griechischen Gamet- Gattin, Gameten- Ehemann und Genesis- Ursprung, Entstehung) ist der Prozess der Bildung reifer Keimzellen.

Da für die sexuelle Fortpflanzung meist zwei Individuen – ein Weibchen und ein Männchen – erforderlich sind, die unterschiedliche Geschlechtszellen – Eier und Spermien – produzieren, müssen die Prozesse der Bildung dieser Gameten unterschiedlich sein.

Die Art des Prozesses hängt maßgeblich davon ab, ob er in Anlagen oder Anlagen abläuft Tierzelle, da bei Pflanzen während der Gametenbildung nur Mitose auftritt und bei Tieren sowohl Mitose als auch Meiose.

Entwicklung von Keimzellen in Pflanzen. Bei Angiospermen erfolgt die Bildung männlicher und weiblicher Fortpflanzungszellen in verschiedenen Teilen der Blüte – Staubblättern bzw. Stempeln.

Vor der Bildung männlicher Fortpflanzungszellen - Mikrogametogenese(aus dem Griechischen Mikros- klein) - passiert Mikrosporogenese, also die Bildung von Mikrosporen in den Staubbeuteln der Staubblätter. Dieser Prozess ist mit der meiotischen Teilung der Mutterzelle verbunden, die zur Bildung von vier haploiden Mikrosporen führt. Die Mikrogametogenese ist mit der mitotischen Teilung der Mikrospore verbunden, wodurch ein männlicher Gametophyt aus zwei Zellen entsteht – eine große vegetativ(siphonogen) und flach generativ. Nach der Teilung wird der männliche Gametophyt mit dichten Membranen bedeckt und bildet ein Pollenkörner. In einigen Fällen teilt sich die generative Zelle sogar während des Prozesses der Pollenreifung und manchmal erst nach der Übertragung auf die Narbe des Stempels mitotisch, um zwei unbewegliche männliche Keimzellen zu bilden – Sperma. Nach der Bestäubung bildet sich aus der vegetativen Zelle ein Pollenschlauch, durch den Spermien zur Befruchtung in den Eierstock des Stempels eindringen.

Als bezeichnet wird die Entwicklung weiblicher Keimzellen in Pflanzen Megagametogenese(aus dem Griechischen Megas- groß). Es kommt im Eierstock des Stempels vor, dem vorangestellt ist Megasporogenese, wodurch aus der im Nucellus liegenden Mutterzelle der Megaspore durch meiotische Teilung vier Megasporen entstehen. Eine der Megasporen teilt sich mitotisch dreimal, wodurch der weibliche Gametophyt entsteht – ein Embryosack mit acht Kernen. Durch die anschließende Trennung des Zytoplasmas der Tochterzellen wird aus einer der resultierenden Zellen eine Eizelle, an deren Seiten die sogenannten Synergiden liegen, am gegenüberliegenden Ende des Embryosacks drei Antipoden gebildet werden und in der Mitte Durch die Verschmelzung zweier haploider Kerne entsteht eine diploide Zentralzelle.

Entwicklung von Keimzellen bei Tieren. Bei Tieren gibt es zwei Prozesse der Keimzellenbildung – Spermatogenese und Oogenese.

Spermatogenese(aus dem Griechischen Sperma, Spermatos- Saatgut und Genesis- Herkunft, Vorkommen) ist der Prozess der Bildung reifer männlicher Keimzellen - Spermien. Beim Menschen kommt es in den Hoden vor und wird in vier Phasen unterteilt: Fortpflanzung, Wachstum, Reifung und Bildung.

IN Brutzeit Urkeimzellen teilen sich mitotisch, was zur Bildung von Diploiden führt Spermatogonie. IN Wachstumsphase Spermatogonien sammeln Nährstoffe im Zytoplasma an, nehmen an Größe zu und verwandeln sich in primäre Spermatozyten, oder Spermatozyten 1. Ordnung. Erst danach treten sie in die Meiose ein ( Reifezeit), wodurch die ersten beiden gebildet werden sekundärer Spermatozyten, oder Spermatozyten 2. Ordnung, und dann - vier haploide Zellen mit immer noch ziemlich viel Zytoplasma - Spermatiden. IN Entstehungszeit Sie verlieren fast ihr gesamtes Zytoplasma und bilden ein Flagellum, das sich in Spermien verwandelt.

Sperma, oder lebhaft, - sehr kleine bewegliche männliche Fortpflanzungszellen mit Kopf, Hals und Schwanz.

IN Kopf, zusätzlich zum Kern, ist Akrosom- ein modifizierter Golgi-Komplex, der für die Auflösung der Eimembranen während des Befruchtungsprozesses sorgt. IN Gebärmutterhals sind die Zentriolen des Zellzentrums und der Basis Pferdeschwanz bilden Mikrotubuli, die die Spermienbewegung direkt unterstützen. Es enthält auch Mitochondrien, die die Spermien mit ATP-Energie für ihre Bewegung versorgen.

Oogenese(aus dem Griechischen UN- Ei und Genesis- Herkunft, Vorkommen) ist der Prozess der Bildung reifer weiblicher Keimzellen - Eier. Beim Menschen findet es in den Eierstöcken statt und besteht aus drei Phasen: Fortpflanzung, Wachstum und Reifung. Während der intrauterinen Entwicklung treten Fortpflanzungs- und Wachstumsperioden auf, die denen der Spermatogenese ähneln. In diesem Fall entstehen durch Mitose aus primären Keimzellen diploide Zellen. Oogonie, die sich dann in diploide Primärzellen verwandeln Eizellen, oder Eizellen 1. Ordnung. Meiose und anschließende Zytokinese treten auf Reifezeit, zeichnen sich durch eine ungleichmäßige Teilung des Zytoplasmas der Mutterzelle aus, so dass zunächst eine solche erhalten wird sekundäre Eizelle, oder Eizelle 2. Ordnung, Und erster Polkörper, und dann aus der sekundären Eizelle – der Eizelle, die den gesamten Nährstoffvorrat behält, und dem zweiten Polkörper, während der erste Polkörper in zwei Teile geteilt ist. Polkörperchen nehmen überschüssiges genetisches Material auf.

Beim Menschen werden Eier in Abständen von 28–29 Tagen produziert. Der Zyklus, der mit der Reifung und Freisetzung der Eizellen verbunden ist, wird Menstruation genannt.

Ei- eine große weibliche Fortpflanzungszelle, die nicht nur einen haploiden Chromosomensatz, sondern auch einen erheblichen Nährstoffvorrat für die spätere Entwicklung des Embryos trägt.

Das Ei von Säugetieren ist mit vier Membranen bedeckt, die die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung durch verschiedene Faktoren verringern. Der Durchmesser des Eies erreicht beim Menschen 150–200 Mikrometer, während er beim Strauß mehrere Zentimeter betragen kann.

Die Zellteilung ist die Grundlage für das Wachstum, die Entwicklung und die Fortpflanzung von Organismen. Die Rolle von Mitose und Meiose

Führt die Zellteilung bei einzelligen Organismen zu einer Zunahme der Individuenzahl, also zur Fortpflanzung, so kann dieser Vorgang bei mehrzelligen Organismen unterschiedliche Bedeutungen haben. Somit ist die Teilung embryonaler Zellen ausgehend von der Zygote die biologische Grundlage der miteinander verbundenen Wachstums- und Entwicklungsprozesse. Ähnliche Veränderungen werden beim Menschen beobachtet Jugend wenn die Zellzahl nicht nur zunimmt, sondern auch eine qualitative Veränderung im Körper eintritt. Die Grundlage der Fortpflanzung vielzelliger Organismen ist auch die Zellteilung, beispielsweise wird bei der asexuellen Fortpflanzung dank dieses Prozesses ein ganzer Teil des Organismus wiederhergestellt, und bei der sexuellen Fortpflanzung werden im Prozess der Gametogenese Geschlechtszellen gebildet. die anschließend einen neuen Organismus hervorbringen. Es ist zu beachten, dass die Hauptmethoden der Teilung einer eukaryontischen Zelle – Mitose und Meiose – unterschiedliche Bedeutungen haben Lebenszyklen Organismen.

Durch die Mitose kommt es zu einer gleichmäßigen Verteilung des Erbmaterials zwischen den Tochterzellen – exakten Kopien der Mutter. Ohne Mitose wäre die Existenz und das Wachstum mehrzelliger Organismen, die sich aus einer einzigen Zelle, der Zygote, entwickeln, unmöglich, da alle Zellen solcher Organismen die gleiche genetische Information enthalten müssen.

Im Zuge der Teilung werden Tochterzellen in Struktur und Funktion immer vielfältiger, was mit der Aktivierung immer neuer Gengruppen in ihnen durch interzelluläre Interaktion einhergeht. Daher ist Mitose für die Entwicklung des Organismus notwendig.

Diese Methode der Zellteilung ist für die Prozesse der ungeschlechtlichen Fortpflanzung und Regeneration (Wiederherstellung) geschädigter Gewebe und Organe notwendig.

Die Meiose wiederum sorgt für die Konstanz des Karyotyps bei der sexuellen Fortpflanzung, da sie den Chromosomensatz vor der sexuellen Fortpflanzung halbiert, der dann durch die Befruchtung wiederhergestellt wird. Darüber hinaus führt die Meiose durch Kreuzung und zufällige Kombination von Chromosomen in Tochterzellen zur Entstehung neuer Kombinationen von Elterngenen. Dadurch erweist sich der Nachwuchs als genetisch vielfältig, was Material für die natürliche Selektion liefert und die materielle Grundlage für die Evolution darstellt. Eine Veränderung der Anzahl, Form und Größe der Chromosomen kann einerseits zum Auftreten verschiedener Abweichungen in der Entwicklung des Organismus und sogar zu dessen Tod führen, andererseits kann sie zum Auftreten von Individuen führen besser an die Umgebung angepasst.

Somit ist die Zelle die Einheit für Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung von Organismen.