Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас. Повні уроки>>Біологія: Клітинний цикл. Мітоз. Будова мітотичних хромосом. Каріотип. Клітина як цілісна система. Пластичний та енергетичний обмін у клітині. Повні уроки

Тема уроку

Клітинний цикл. Мітоз. Будова мітотичних хромосом. Каріотип. Клітина як цілісна система. Пластичний та енергетичний обмін у клітині.

Мета уроку

• коротко познайомитися із клітинним циклом і мітозом, детально роздивится каріотип клітини, зрозуміти процес обміну в клітині.

Задачі уроку

• вивчити клітинний цикл, каріотип, пластичний та енергетичний обмін у клітині, як в ціліснії системі.

Основні терміни

• мітоз, набор хромосом, каріотип,клітинна система, обмін речовин

Хід уроку

Клітинний цикл

Усі нові клітини виникають в результаті ділення надвоє вже існуючих. Багатоклітинний організм починає свій розвиток усього з однієї-єдиної клітини. Шляхом багатократних ділень утворюється величезна кількість клітин, які і складають організм.

   
Мал.1 Клітинний цикл

Сукупність послідовних і взаємозв'язаних процесів в період підготовки клітини до ділення і в період ділення називається мітотичним циклом (від назви основного типу ділення - мітоза). Діти, подивіться на малюнок 1, щоб зрозуміти цикл життя клітини.

Життя клітини від одного ділення до наступного або до смерті називається клітинним або життєвим циклом клітини. У дноклітинного організму клітинний цикл співпадає з життям особини. У безперервно тканинних клітинах, що розмножуються, клітинний цикл співпадає з мітотичним циклом і складається з чотирьох періодів із строгою послідовністю змін один одного: пост-митотичного (G1), синтетичного (S), премітотичного (G2) амітозу. Перші три періоди - це інтерфаза. За тривалістю вона складає велику частину митотиченого циклу клітини.

Після того, як в клітині завершуються біохімічні процеси підготовки до ділення, починається таємничий і до кінця не вивчений процес. Нині відомі декілька способів ділення клітини: мітоз, пряме бінарне ділення, амітоз і мейоз.

Мітоз

Мітоз, або непряме ділення - основний спосіб ділення еукаріотичних клітин. Мітоз - процес безперервний, але для зручності вивчення біологи ділять його на чотири стадії в залежності від того, як виглядають в цей час хромосоми у світловому мікроскопі. В мітозі виділяють профазу, метафазу, анафазу і телофазу.

Учні, давайте детально розглянемо мітоз на малюнку 2.

                       
Мал.2 Мітоз тваринної клітини

Біологічний сенс мітоза полягає в строго однаковому розподілі між дочірніми клітинами матеріальних носіїв спадковості - молекул ДНК, що входять до складу хромосом материнської клітини. Завдяки рівномірному розділенню реплікованих хромосом між дочірніми клітинами забезпечується освіта генетично рівноцінних клітин і зберігається спадкоємність у ряді клітинних поколінь. Це забезпечує такі важливі моменти життєдіяльності, як ембріональний розвиток і ріст організмів, відновлення органів і тканин після ушкодження. Мітотичне ділення клітин є цитологічною основою безстатевого розмноження організмів.

Діти, давайте уважно розглянемо відео.

Відео 1 «Мітоз»

Контролюючий блок №1

1)    В чому полягає суть і значення клітинного циклу?
2)    Що таке інтерфаза?
3)    Назвіть всі фази мітозу.
4)    Стисло дайте характеристику найдовшій фазі мітозу.
5)    В чому полягає значення синтезу білків для клітини організмів?

Будова мітотичних хромосом

Хромосоми - це основні структурні елементи клітинного ядра, що є носіями генів, в яких закодована спадкова інформація. Маючи здатність до самовідтворення, хромосоми забезпечують генетичний зв'язок поколінь.

Друзі, на малюнку 3 зображена хромосома.

             
Мал.3 Будова хромосоми

При мітозі в клітинах руйнується ядро, в цитоплазмі видно хромосоми, на полюсах клітини з мікротрубочок утворюється веретено ділення, і за допомогою веретена ділення хромосоми дуже правильно розподіляються між полюсами клітини. У проміжку між мітозами, який триває добу і більше, в клітинах є ядро, і хромосом в ядрі не видно.

В хромосомах в суперскрученому стані знаходяться дуже довгі двоспіральні молекули ДНК. У кожній хроматиді однієї хромосоми знаходяться дві однакові молекули ДНК. У мітозі кожна хромосома розпадається на дві хроматиди, і хроматиди кожної хромосоми розходяться до різних полюсів клітини. Після мітоза кожна хромосома складається з однієї хроматиди, і містить одну двоспіральну молекулу ДНК.

Коли мітоз закінчився, і в нових клітинах утворилися ядра, то суперскручені молекули ДНК, що знаходяться в хромосомах, розкручуються. Хромосоми втрачають свої контури, стають довше в сотні разів, і вони не видно під мікроскопом. Такий стан хромосом називається хроматином. Саме у хроматині відбувається подвоєння молекул ДНК. Після подвоєння ДНК кожна невидима оком хромосома складається знову з двох хроматид. Після цього клітина знову може вступити в мітоз.

Мал. 4 Набор хромосом (справа) і систематизований жіночий каріотип (зліва).

Каріотип

Каріотип - сукупність ознак хромосомного набору, характерна для кожного біологічного виду. До таких ознак відносяться число, розмір і форма хромосом, положення на хромосомах первинної перетяжки (центромери), наявність вторинних перетяжок, чергування гетерохроматиновых і эухроматиновых ділянок та ін. Каріотип служить "паспортом" виду, що надійно відрізняє його від каріотипів інших видів.

Учні, давайте розглянемо наступне відео. 

Відео 2 «Генетичний код»

При вивченні каріотипу, яке проводять на стадії метафази клітинного циклу, використовують  мікрофотографування, спеціальні способи забарвлення хромосом та інші методи. Результати представляють у виді каріограмми (систематизоване розташування хромосом, вирізаних з мікрофотографії) або ідіограми - схематичного зображення хромосом, розташованих в ряд у міру убування їх довжини. Порівняльний аналіз каріотипів використовують в каріосистематиці для визначення шляхів еволюції каріотипів, з'ясування походження домашніх тварин і культурних рослин, для виявлення хромосомних аномалій, що ведуть до спадкових хвороб, і т. д.

Контролюючий блок №2

Тестові завдання – обери вірну відповідь.

1) У створенні дочірніх клітин з диплоїдним набором хромосом, як і в материнській клітині, важливу роль грає:

1. мейоз 3. запліднення
2. мітоз 4. онтогенез

2) На стадії мітоза найбільші зміни має:

1. цитоплазма 3. ядро
2. хромосоми  4. лізосоми

3) Фаза клітинного циклу, в якій відбувається удвоєння  хромосом:

1. метафаза 3. профаза
2. анафаза   4. інтерфаза

4) В результаті мітоза з одної клітини створюються:

1. гаплоїдні клетини
2. дочірні клітини з набором хромосом рівнозначним набору батьківської клітини
3. диплоїдні клітини хромосом
4. дочірні клітини з меншим набором хромосом, ніж у батьківської клітини

Клітина як цілісна система

У клітині виявлені приблизно тисяча ферментів. За допомогою такого потужного каталітичного апарату здійснюється складна і різноманітна хімічна діяльність. З величезного числа хімічних реакцій клітини виділяються два протилежні типи реакцій - синтез і розщеплювання.

Реакція синтезу. У клітині постійно йдуть процеси творення. З простих речовин утворюються складніші, з низькомолекулярних - високомолекулярні. Синтезуються білки, складні вуглеводи, жири, нуклеїнові кислоти.

Синтезовані речовини використовуються для побудови різних частин клітини, її органоїдів, секретів, ферментів, запасних речовин. Синтетичні реакції особливо інтенсивно йдуть в зростаючій клітині, постійно відбувається синтез речовин для заміни молекул, витрачених або зруйнованих при ушкодженні. На місце кожної зруйнованої молекули білку або якої-небудь іншої речовини встає нова молекула.

Учні, давайте в наступному відео розглянемо реакцію синтеза на прикладі біосинтеза білка.

Відео 3 «Біосинтез білка»

Таким шляхом клітина зберігає постійними свою форму і хімічний склад, незважаючи на безперервну їх зміну в процесі життєдіяльності.

Синтез речовин, що йде в клітині, називають біологічним синтезом або скорочено біосинтезом.

Усі реакції біосинтезу йдуть з поглинанням енергії.

Пластичний та енергетичний обмін у клітині

Сукупність реакцій біосинтезу називають пластичним обміном або асиміляцією. Сенс цього процесу полягає в тому, що що поступають в клітину із зовнішнього середовища харчові речовини, що різко відрізняються від речовини клітини, в результаті хімічних перетворень стають речовинами клітини.

Реакції розщеплювання. Складні речовини розпадаються на простіші, високомолекулярні - на низькомолекулярні. Білки розпадаються на амінокислоти, крохмаль - на глюкозу. Ці речовини розщеплюються на ще більше низькомолекулярні з'єднання, і врешті-решт утворюється зовсім прості, бідні енергією речовини - СО2 і Н2О.

Реакції розщеплювання у більшості випадків супроводжуються виділенням енергії. Біологічне значення цих реакцій полягає в забезпеченні клітини енергією. Будь-яка форма активності - рух, секреція, біосинтез та ін. - потребує витрати енергії.

Сукупність реакції розщеплювання називають енергетичним обміном клітини або дисиміляцією. Дисиміляція прямо протилежна до асиміляції: в результаті розщеплювання речовини втрачають подібність з речовин клітини.

Пластичний і енергетичний обміни (асиміляція і дисиміляція) знаходяться між собою в нерозривному зв'язку. З одного боку, реакції біосинтезу потребують витрати енергії, яка черпається з реакцій розщеплювання. З іншого боку, для здійснення реакцій енергетичного обміну потрібний постійний біосинтез, обслуговуючих ці реакції ферментів, оскільки в процесі роботи вони зношуються і руйнуються.

Складні системи реакцій, що становлять процес пластичного і енергетичного обмінів, тісно пов'язані не лише між собою, але і із зовнішнім середовищем. Із зовнішнього середовища в клітину поступають харчові речовини, які служать матеріалом для реакцій пластичного обміну, а в реакціях розщеплювання з них звільняється енергія, необхідна для функціонування клітини. У зовнішнє середовище виділяються речовини, які клітиною більше не можуть бути використані.

Сукупність усіх ферментативних реакцій клітини, тобто сукупність пластичного і енергетичного обмінів (асиміляція і дисиміляція), пов'язаних між собою і із зовнішнім середовищем, називають обміном речовин і енергії. Цей процес є основною умовою підтримки життя клітини, джерелом її росту, розвитку і функціонування.

Контролюючий блок №3

1)    Як ви можете описати реакцію синтезу в клітині? нутрішній обмін речовин?
2)    Що таке пластичний обмін?
3)    В чому полягає суть клітини як цілісної системи?

Список використаної літератури

1) Урок на тему «Енергетичний обмін та його класифікація» Мікель В.О., вчителя біології, м. Дніпродзержинськ, сш №2.
2) Урок на тему «Клітинний цикл» Димитрова О.І., вчителя біології,  м. Харків, сш №3.
3) Урок на тему «Каріотип клітини»  Зорков М.О., вчителя біології,  м. Херсон, сш №1.
4) В. Б. Захаров, с. Г. Мамонтов, В. И. Сонин.  Общая биология. 10-11 класс. М.: Дрофа, 2008.
5) Вилли К., Детье В. Биология. (Биологические процессы и законы), пер. с англ. - М.: Академия, 2008.
6) Ребров Ю.І. Основи цитології. Москва, 2008.

Відредаговано та вислано Чепець Т.П.

Над уроком працювали

Мікель В.О.

Дмитрова О.І.

Зорков М.О

Чепець Т.П.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.