Бинарное деление — процесс воспроизводства новых клеток у прокариот, которые генетически идентичны родительской клетке. Прокариоты, такие как бактерии, распространяются путем двойного деления. Для одноклеточных организмов деление является единственным методом, используемым для производства новых клеток. Как у прокариотических, так и эукариотических клетках результатом деления клеток является образование дочерних клеток, которые генетически идентичны родительской клетке. В одноклеточных организмах дочерние клетки являются индивидуумами.

Из-за относительной простоты прокариот, процесс деления клеток или бинарное деление считается менее сложным и гораздо более быстрым процессом, чем воспроизводство клеток у эукариот. Одиночная круговая хромосомная ДНК бактерий не заключена в ядро, а вместо этого занимает конкретное место (нуклеоид) внутри клетки.

Хотя ДНК нуклеоида ассоциируется с белками, помогающими упаковывать молекулу в компактный размер, гистоны и нуклеосомы у прокариот отсутствует. Однако упаковочные белки бактерий связаны с белками когезин и конденсин, участвующими в уплотнении хромосом эукариот.

Бактериальная хромосома прикрепляется к плазматической мембране примерно в середине клетки. Начальная точка репликации близка к месту связывания хромосомы на клеточной мембране. Репликация ДНК двунаправленная, то есть она одновременно перемещается от изначального места расположения на обеих нитях. Когда образуются новые двойные нити, каждая точка происхождения удаляется от прикрепления клеточной стенки к противоположным концам клетки.

По мере удлинения клетки растущая мембрана помогает в переносе хромосом. После того как хромосомы очистили середину удлиненной клетки, начинается цитоплазматическое разделение. Образование кольца, состоящего из повторяющихся звеньев белка FtsZ, направляет разделение между нуклеоидами. Формирование кольца FtsZ вызывает накопление других белков, которые работают вместе, чтобы образовать материалы мембран и клеточных стенок. Между нуклеоидами образуется перегородка, постепенно распространяющаяся от периферии к центру клетки. Когда новые клеточные стенки находятся на своих местах, дочерние клетки разделяются.

Точный выбор времени и формирование митотического веретена имеет решающее значение для успеха деления эукариотических клеток. Прокариотические клетки, с другой стороны, не подвергаются митозу и, следовательно, не нуждаются в веретене деления. Однако белок FtsZ, который играет ​​важную роль в прокариотическом цитокинезе, структурно и функционально очень похож на тубулин, строительный белок микротрубочек, которые составляют веретено деления у эукариот.

Белки FtsZ могут образовывать нити, кольца и другие трехмерные структуры, подобные тубулину, который образует микротрубочки, центриоли и различные цитоскелетные компоненты. Кроме того, как FtsZ, так и тубулин используют один и тот же источник энергии (гуанозинтрифосфат), чтобы быстро собирать и разбирать сложные структуры. Хотя оба белка встречаются в современных организмах, тубулин развился и диверсифицировался в процессе эволюции из прокариотического FtsZ.

Ключевые моменты бинарного деления:

• При репликации бактериальное ДНК прикрепляется к плазматической мембране примерно в середине клетки.
• Происхождение или исходная точка репликации бактерий находится близко к месту связывания ДНК с плазматической мембраной.
• Репликация бактериальной ДНК двунаправленная, а это означает, что она одновременно удаляется от начального координат на обеих нитях.
• Формирование кольца FtsZ, состоящего из повторяющихся звеньев белка, которые вызывает накопление других белков, работающих вместе, чтобы сформировать и переместить на поверхность новые материалы плазматических мембран и клеточных стенок.
• Когда новые клеточные стенки находятся на своих местах, из-за образования перегородки, дочерние клетки разделяются на две отдельные клетки.

Источник: natworld.info

I. Актуализация знаний

ПЛАН УРОКА

Задачи.

Цель.

Урок

II. Закрепление материала.

Что такое клеточный цикл?

Что называется интерфазой?

Из каких периодов состоит интерфаза?

Какие основные события осуществляются G1-, S-, G2-периодах?

Все ли клетки способны к делению?

Каков набор хромосом клеток, находящихся в G2-периоде?

Домашнее задание – параграф № 21.

Тема: «Деление клетки»

Изучить способы деления клеток, а так же их значение.

Образовательные:

— обеспечить учащихся глубокими и прочными знаниями о митозе, прямом бинарном делении, амитозе;

— способствовать формированию научного мировоззрения на основе сравнения и анализа различных способов деления клеток;

— продолжить формирование знаний о воспроизведении клеток.

Развивающие:

— развить умения и навыки делать выводы с помощью логического мышления на основе сравнения различных способов деления клетки;

— развивать способности к целостному интегративному мышлению на основе установления зависимости способа деления клетки от ее типа;

— развивать способности к сравнению, анализу, классификации информации, а на их основе формирование мировоззрения и диалектических взглядов.

Воспитательные:

— воспитать экологическую культуру восприятия природы в целом;

— воспитать эколого-эстетические ценности.

1. Что такое митотический цикл клетки, из каких фаз он состоит?

2. Почему фазы митотического цикла строго сменяют друг друга, что происходит в каждой фазе?

3. В каком периоде происходит репликация, в чем ее суть и значение?

4. Раскройте биологическое значение деления клеток.

После того как в клетке завершатся биохимические процессы подготовки к делению, т.е. закончится период G₂, в ней начинается таинственный и до конца не изученный процесс деления.

В настоящее время известно не­сколько способов деления клетки: митоз, прямое бинарное деление, амитоз и мейоз.

Митоз (от греч. mitos — нить), непрямое деление, — основной способ деления эукариотических клеток. В результате митоза образуются две дочерние клетки, в каждой из которых имеется точно такой же (аналогичный) набор хромосом, как в родительской клетке.

Митоз — процесс непрерывный, но для удобства изучения его услов­но делят на четыре стадии в зави­симости от того, как выглядят в это время хромосомы в световом мик­роскопе. В митозе выделяют про­фазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 3.3).

В профазе происходит укороче­ние и утолщение хромосом вслед­ствие их спирализации. В это вре­мя хромосомы двойные — состоят из двух хроматид, связанных меж­ду собой в области первичной пере­тяжки особой структурой — кинетохором. Удвоение хромосом, как вы помните, произошло в S-периоде интерфазы. Одновременно с утол­щением хромосом исчезает ядрыш­ко и исчезает, распадаясь на отдель­ные цистерны, ядерная оболочка. После этого хромосомы лежат в ци­топлазме свободно и беспорядочно.

В профазе центриоли (в тех клетках, где они есть) расходятся к полюсам клетки. В конце профа­зы начинает образовываться вере­тено деления, которое формирует­ся из микротрубочек.

В метафазе завершается обра­зование веретена деления, микро­трубочки которого с двух сторон связываются с центромерами хро­мосом. Хромосомы как бы вытал­киваются микротрубочками в об­ласть экватора клетки, где образу­ют так называемую экваториаль­ную, или метафазную, пластинку. В этот период легко подсчитывать число хромосом, изучать их морфо­логические особенности.

В анафазе дочерние хромосомы (хроматиды) с помощью мик­ротрубочек веретена деления рас­ходятся и движутся к полюсам клетки. Во время движения дочер­ние хромосомы несколько изгибаются наподобие шпильки, концы которой повернуты всторону экватора клетки.

В телофазе происходят процессы, обратные тем, которые наблюдались в профазе: начинается деспирализация (раскручивание) хромосом,они набухают и становятся плохо различимы в микроскоп. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах возникают ядрышки.Разрушается веретено деления. На стадии телофазы происходит деление цитоплазмы с образованием двух клеток.

В клетках животных цитоплазма делится кольцевой перетяжкой. В клетках растений деление цитоплазмы осуществляется с помощью срединной пластинки, которая формируется из содержимого пузырьков комплекса Гольджи, сосредоточивающихся в экваториальной плоскости клетки.

Таким образом, в результате митоза из одной клетки возникают две дочерние с тем же набором хро­мосом. Биологический смысл митоза состоит в строго одинаковом распределении между дочерними клетками материальных носителей наследственности — молекул ДНК, входящих в состав хромосом материнской клетки.

Благодаря равномерному разделению реплицированных хромосом между дочерними клетками обеспечивается образование генетически равноценных клеток и сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений. Это обеспечивает такие важные моменты жизнедея­тельности, как эмбриональное развитие и рост организмов, восстановление органов и тканей после по­вреждения. Митотическое деление клеток является цитологической основой бесполого размножения организмов.

Прямое бинарное деление. Бак­териальные клетки содержат толь­ко одну кольцевую молекулу ДНК, прикрепленную к клеточной мемб­ране. Перед делением клетки ДНК реплицируется и образуются две идентичные молекулы ДНК, каж­дая из которых также прикрепле­на к клеточной мембране.

При делении клетки клеточная мембрана врастает между двумя молекулами ДНК так, что в конеч­ном итоге в каждой дочерней клет­ке оказывается по одной идентич­ной молекуле ДНК. Такой процесс получил название прямого бинар­ного деления.

Амитоз, или прямое деление, — это деление интерфазного ядра пу­тем перетяжки. При амитозе вере­тено деления не образуется и хро­мосомы в световом микроскопе не различимы. Такое деление встреча­ется у одноклеточных организмов (например, амитозом делятся боль­шие полиплоидные ядра инфузо­рий), а также в некоторых высоко­специализированных с ослабленной физиологической активностью, де­генерирующих, обреченных на ги­бель клетках растений и животных либо при различных патологических процессах, таких, как злокачествен­ный рост, воспаление и т.п.

Амитоз можно наблюдать в тка­нях растущего клубня картофеля, эндосперме семян, стенках завязи пестика и паренхиме черешков ли­стьев. У животных, человека такой тип деления характерен для клеток печени, хрящей, роговицы глаза.

При амитозе часто наблюдается только деление ядра: в этом случае могут возникнуть двух- и многоядер­ные клетки. Если же за делением ядра следует деление цитоплазмы, то распределение клеточных компо­нентов, как и ДНК, осуществляет­ся произвольно.

Амитоз в отличие от митоза яв­ляется самым экономичным спосо­бом деления, так как энергетичес­кие затраты при этом весьма незна­чительны.

ВЫВОД

Известно несколько типов деления клетки.
новным способом деления является митоз, который условно делят на четыре фазы. В ходе митоза происходит компактизация хроматина и равномерное его распределение между двумя дочерними клетками. Простое бинарное деление характерно для прокариот. Амитозом делятся полиплоидные ядра, стареющие, больные клетки с физиологически ослабленной функцией или высокоспециализированные клетки запасающей ткани растений. При амитозе генетический материал распределяется между дочерними клетками неравномерно.

Источник: studopedia.ru

Различные виды бесполого размножения характеризуются в первую очередь тем, что осуществляются без участия половых клеток. Это самый древний способ размножения, который часто встречается у простейших. Его иногда называют агамной цитогонией, по предложению известного биолога М. Гартмана (1924).

У простейших размножение происходит в виде деления всей особи. Самая обычная его форма — деление надвое, которое называют простым или бинарным. При этом образуются две идентичные дочерние клетки. Бинарному делению предшествует митоз ядра материнской особи, обособление ци­топлазмы вокруг ядер, их расхождение, а затем перешнуровка и отделе­ние дочерних особей (рис. 18). Бинарное де­ление наблюдается у амеб, жгутиконосцев и инфузорий. В простей­шем случае (у голых амеб) оно происходит в любом направлении, но у других простейших оно стабильно: жгутико­вые делятся в продоль­ном, а инфузории — в по­перечном направлении. Органоиды клетки при бинарном размножении либо разделяются ме­жду дочерними особями, либо образуются заново у одной из них, как это бывает со жгутиками и пульсирующими вакуолями.

У некоторых простейших деление имеет иной характер. Ядро клет­ки-организма делится митотическим путем многократно, а вслед за этим сама клетка разделяется на множество дочерних. Это множест­венное деление, или шизогония (от греч. шизос — распад).

Шизогония особенно характерна для представителей класса споровиков. Приме­ром может служить эритроцитарная шизогония малярийного плазмо­дия в организме человека. В этом случае ядро организма претерпевает серию митозов без распада на особи, а затем, когда число дочерних ядер достигнет определенного количества, следуют обособление ци­топлазмы вокруг ядер, образование клеточной мембраны и одновре­менный выход множества особей из-под разорвавшейся оболочки ма­теринской клетки. Стадия, на которой происходит множественное де­ление, называется шизонтом. У малярийного плазмодия шизогония приводит к образованию сразу около тысячи дочерних клеток, каждая из которых может проникнуть в эритроцит крови. Такая высокая пло­довитость компенсирует большие потери, сопровождающие передачу паразита от одного хозяина к другому. В паразитологии это получило название закона большого числа потомков.

У паразитических жгути­коносцев из рода трипаносом наблюдаются оба варианта деления — простое и множественное (рис. 19).

Рис. 18. Бесполое размножение амебы путем деления

Рис. 19. Варианты бесполого размножении трипаносом: а, б, в — деление надвое; г, д, е — шизогония

Особым видом размножения простейших, также бесполого, являет­ся образование спор. Оно характерно для представителей класса споровиков. Споры простейших — это одно- или многоклеточ­ные образования, окруженные плотной оболочкой. С помощью спор организмы распространяются и переживают неблагоприятные усло­вия, так как они отличаются большой устойчивостью. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Спорообразование присуще также бактериям, однако этот процесс не связан с размножением (см. Спорообразование у бактерий).

см. Партеногенез

В последнее время многие зоологи к бесполому относят и однопо­лое размножение, или партеногенез. Формально это правильно, по­скольку при партеногенезе нет основного признака полового размно­жения — получения генетического материала с участием мужских га­мет. Но традиционно большинство ученых относит партеногенез к по­ловому, хотя и не совсем обычному, размножению.

Источник: doklad-referat.ru