Охарактеризуйте биологическое значение процесса деления клетки: охарактеризуйте биологическое значение процесса деления клетки

МИТОЗ (от греч. Mitos- нить) непрямое деление, - основной способ деления эукариотических клеток. Митоз — это процесс деления клетки, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, иднтичный тому, который содержался в материнской клетке.

МЕЙОЗ (непрямое деление) это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое. В ходе мейоза происходит два клеточных деления и из одной диплоидной клетки (2n2c) образуются четыре гаплоидные (nc) половые клетки. В ходе дальнейшего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получит опять диплоидный набор хромосом, т. е. кариотип организмов данного вида в ряду поколений остается постоянным.

Вывод: существует три вида деления клеток, благодаря которым организмы растут, развиваются, размножаются (амитоз, митоз, мейоз).

КЛЕТОЧНЫЙ (ЖИЗНЕННЫЙ) ЦИКЛ КЛЕТКИ (слайд 4, слайд 5)

Деление клеток осуществляется поэтапно. На каждом этапе деления происходят определенные процессы.

Период жизни клетки от момента ее возникновения в процессе деления до гибели или конца последующего деления называется клеточнм (жизненным) циклом клетки.

В жизненном цикле выделяют два этапа: первый этап – подготовка клетки к делению – интерфаза, второй этап – разделение клетки на две – митоз. (слайд 4)

Какой этап клеточного цикла занимает большую часть жизни клетки?

Какой этап в клеточном цикле занимает большую часть времени (ИНТЕРФАЗА)

Название этой стадии возникло еще в XIXвеке, когда о деятельности клеток могли судить только по изменениям их морфологии, так как единственным инструментом исследования был световой микроскоп. Поскольку морфологические изменения в клетке происходят во время деления, то к ним и было приковано внимание биологов. На самом деле в интерфазу происходят важнейшие события в клеточной жизни. Длительность интерфазы и всего клеточного цикла может варьировать от 1-3 часа до 18-20 часов. В интерфазу происходит транскрипция, трансляция, репликация.В конце интерфазы хромосомы удвоенные.

Вопросы для закрепления.

1. Какие основные процессы происходят в интерфазе? (рост клетки, синтез молекул РНК, АТФ, белков, редупликация ДНК, увеличение числа органоидов цитоплазмы)

2. В каком периоде интерфазы происходит удвоение ДНК? (синтетическом).

ФАЗЫ МИТОЗА (Слайд 4,5,6)

Ребята! Сейчас вашему вниманию будет представлен ролик “МИТОЗ”. Вам необходимо внимательно его просмотреть, а затем выполнить задание.

ЗАДАНИЕ. Определите и запишите названия фазы соответствующей ее описанию.

Ребята! Предлагаю вашему вниманию стихотворение, которое помогает запомнить последовательность фаз митоза.

Цикл жизни клетки – интерфаза и митоз,
А как он протекает? – это главный вопрос.
Об этом не скажешь ведь в двух словах,
Процесс жизни клетки рассмотрим в стихах.

Интерфаза длится дольше, чем само деление,
Очень быстро происходит ДНК удвоение.
Идет биосинтез, активны ферменты.
Клетка растет, образует органоиды и элементы

Затем следует митотическое деление,
Фазы его легко запомнить — и в этом нет сомнения.
Внимательно на них ты посмотри.
Каждая фаза как член большой и дружной семьи.

Глава семьи – папа (всем ясно сразу),
И первая фаза митоза — профаза.
Исчезло ядрышко и ядерная оболочка,
Но на этом рано еще ставить точку.
Хромосомы укорачиваются, утолщаются,
В компактные формы превращаются.
И затем без промедления —
Появляются нити веретена деления.

Мама — солнышко наше, тепло, доброта.
Метафаза – вторая фаза митоза всегда.
Дети для мамы равны без дозатора,
Хромосомы лежат в области экватора

Дочка — Аня в семье — просто принцесса.
Анафаза – третья фаза процесса.
Убедиться в этом ты можешь сам —
Нити веретена деления оттягивают
хроматиды к различным полюсам.

Сынок в семье Толя – ну, как по заказу
Четвертая фаза митоза – телофаза.
Хромосомы раскручиваются, у них выход один —
Снова превратиться в хроматин.
После деления цитоплазмы и органоидов клетки,
Появляются две прелестные, чудные детки.
Имеют диплоидный набор дочерние клетки
и в точности похожи на материнскую клетку.

3. Закрепление изученного материала.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Тема: “Митоз в клетках корешка лука”.

Цель: изучить процесс митоза в клетках корешка лука.

Оборудование: световые микроскопы, микропрепараты “Митоз в клетках корешка лука”.

Ход работы

1. Рассмотрите готовый микропрепарат, по возможности найдите клетки на всех стадиях митоза.
2. Сравните изображение под микроскопом с микрофотографией в презентации к уроку (слайд).
3. Определите набор хромосом в каждой фазе митоза.
4. Охарактеризуйте особенности каждой наблюдаемой стадии митоза.
5. Сделайте вывод о роли митоза.
Вопросы для закрепления.

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

2. Подумайте, могут ли условия окружающей среды повлиять на процесс митоза. К каким последствиям для организма это может привести?

3. Почему в ходе митоза образуются дочерние клетки с набором хромосом, равным набору хромосом в материнской клетке? Какое это имеет значение в жизни организмов?

4. Подумайте, могут ли условия окружающей среды повлиять на процесс митоза. К каким последствиям для организма это может привести?

5. Почему в ходе митоза образуются дочерние клетки с набором хромосом, равным набору хромосом в материнской клетке? Какое это имеет значение в жизни организмов?

В конце урока подводятся итоги, учащиеся составляют схему митоза на доске

Домашнее задание.

1. Изучить п. 21

2. Заполнить таблицу “Митотический цикл клетки”

Объяснить от чего зависит количество хромосом в ДНК на разных этапах митоза.

Митотический цикл клетки

Список литературы.

1. Общая биология 10-11 классы. Профильный уровень. В.К.Шумный, Г.М.Дымшиц.

2. Общая биология. Тесты. Вопросы, задания. В.Б.Захарова, А.Г.Мустафина.

3. Биология 10-11.Практикум. Г.М.Дымшиц, О.В.Саблина и др.

4.Учебное электронное издание “Лабораторный практикум.Биология 6-11 класс”

Что такое стволовые клетки | ivfrigastemcells.lv

Стволовые клетки – это клетки-предшественники всех клеток и тканей нашего организма. Стволовые клетки способны поддерживать свою численность с помощью деления и обладают способностью дифференцироваться (превращаться) в различные типы клеток. 
С возрастом количество стволовых клеток в организме человека снижается. Истощение запаса стволовых клеток вследствие старения, тяжелых заболеваний или вредных привычек (курение и употребление алкоголя) лишает организм возможности самовосстановления. Из-за этого может нарушаться функционирование тех или иных органов.

Источники стволовых клеток человека (после рождения): 

Стволовые клетки человека условно разделяют на гемопоэтические и мезенхимальные

Гемопоэтические (кроветворные) стволовые клетки (ГСК) образуют разнообразие клеток крови, определяющих иммунитет, борющихся с инфекциями, переносящих кислород и участвующих в процессах свертывания крови. История клинического применения гемопоэтических стволовых клеток началась более 60 лет назад, и сейчас трансплантация гемопоэтических стволовых клеток — метод первого выбора при лечении гематологических, некоторых онкологических и ряда иммунологических и наследственных заболеваний.

Гемопоэтические стволовые клетки можно получить из костного мозга, периферической крови (после введения специальных препаратов) и из пуповинной крови. Если в первые десятилетия практически единственным источником служил костный мозг, то с 1988 года —  с момента первой (и сразу успешной) трансплантации пуповинной крови профессором E. Gluckman мальчику с анемией Фанкони – пуповинная кровь заняла достойное место в современной трансплантологии.
 
Часто у пациента просто нет времени ждать вызова донора костного мозга, повторных анализов и подготовки донора к забору костного мозга, кроме того, учитывая жесткие требования по совпадению HLA-генотипа донора и пациента, подобрать образец костного мозга получается не для всех. В таких случаях трансплантация пуповинной крови – не просто альтернатива трансплантации костного мозга, а единственный шанс для пациента. 

Но даже в менее «экстремальных» ситуациях, при возможности подбора донора костного мозга, предпочтение может быть отдано именно трансплантации пуповинной крови — за счет сниженных рисков отторжения и возникновения реакции трансплантат против хозяина (РТПХ). Поэтому пуповинная кровь становится все более востребованным источником гемопоэтических стволовых клеток для трансплантации, и на сегодняшний день, по данным World Marrow Donor Association (WMDA), проведено более 30 000 трансплантаций пуповинной крови. 

Мезенхимные (стромальные) стволовые клетки (МСК) способны превращаться в клетки костной, хрящевой, соединительной ткани, формировать элементы кровеносных сосудов. Кроме восполнения утраченных элементов этих тканей, мезенхимальные стволовые клетки синтезируют большой набор биологически активных веществ, с помощью которых могут изменять поведение других типов клеток, например, клеток иммунной системы.

Такие биологические функции мезенхимальных стволовых клеток сделали их востребованным источником для регенеративной терапии: к концу 2017 года в международной базе клинических испытаний зарегистрировано более 780 исследований с использованием МСК (https://clinicaltrials.gov). Многообещающие результаты были получены при применении МСК для восстановления тканей при травмах опорно-двигательного аппарата, язвах и ожогах, для профилактики и/или лечения реакции трансплантат против хозяина при онкологических заболеваниях, при терапии иммунопатологических процессов, ишемии нижних конечностей, патологии сердечно-сосудистой системы, дегенеративных процессов в хрящевой ткани и даже в реконструктивной стоматологии. Важно, что по результатам всех клинических исследований применение МСК не приводит к возникновению серьезных побочных эффектов.
 
В качестве основных источников получения мезенхимальных стволовых клеток выступают костный мозг, жировая ткань и ткани пуповины. В отличие от МСК костного мозга и жировой ткани, мезенхимальные стволовые клетки пуповины – это молодые клетки, не подвергавшиеся действию негативных факторов внешней среды и поэтому обладающие высокой функциональной активностью. Важным преимуществом мезенхимальных стволовых клеток пуповины является также совершенная безболезненность и безопасность сбора ткани для их получения, кроме того, в случае сохранения МСК пуповины эти клетки могут быть в любой момент разморожены и применены значительно быстрее, чем клетки из других источников.  

Существует несколько источников стволовых клеток человека:

• костный мозг;
• жировая ткань;
• периферическая кровь;
• пуповинная кровь (забор стволовых клеток пуповинной крови производится только в момент рождения ребенка)
• ткань пуповины

Деление клетки

Деление клетки — биологический процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов.

Наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток у живых организмов — непрямое деление, или митоз (от греч. «митос» — нить). Митоз состоит из четырех последовательных фаз. Благодаря митозу обеспечивается равномерное распределение генетической информации родительской клетки между дочерними клетками.

Период жизни клетки между двумя митозами называют интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза. В ней совершается ряд очень важных процессов, предшествующих делению клетки: синтезируются молекулы АТФ и белков, удваивается каждая хромосома, образуя две сестринские хроматиды, скрепленные общей центромерой, увеличивается число основных органоидов клетки.

Митоз

В процессе митоза различают четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

• I. Профаза — самая продолжительная фаза митоза. В ней спирализируются и вследствие этого утолщаются хромосомы, состоящие из двух сестринских хроматид, удерживаемых вместе центромерой. К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают и хромосомы рассредоточиваются по всей клетке. В цитоплазме к концу профазы центриоли отходят к полосам и образуют веретено деления.
• II. Метафаза — хромосомы продолжают спирализацию, их центромеры располагаются по экватору (в этой фазе они наиболее видны). К ним прикрепляются нити веретена деления.
• III. Анафаза — делятся центромеры, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и за счет сокращения нитей веретена отходят к противоположным полюсам клетки.
• IV. Телофаза — делится цитоплазма, хромосомы раскручиваются, вновь образуются ядрышки и ядерные мембраны. После этого образуется перетяжка в экваториальной зоне клетки, разделяющая две сестринские клетки.

Так из одной исходной клетки (материнской) образуются две новые — дочерние, имеющие хромосомный набор, который по количеству и качеству, по содержанию наследственной информации, морфологическим, анатомическим и физиологическим особенностям полностью идентичен родительским.

Рост, индивидуальное развитие, постоянное обновление тканей многоклеточных организмов определяется процессами митотического деления клеток.

Все изменения, происходящие в процессе митоза, контролируются системой нейрорегуляции, т. е. нервной системой, гормонами надпочечников, гипофиза, щитовидной железы и др.

Мейоз

Мейоз (от греч. «мейоз». — уменьшение) — это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое. Он состоит и двух последовательно идущих делений, имеющих те же фазы, что и митоз. Однако продолжительность отдельных фаз и происходящие в них процессы значительно отличаются от процессов, происходящих в митозе.

Эти отличия в основном состоят в следующем. В мейозе профаза I более продолжительна. В ней происходит конъюгация (соединение) хромосом и обмен генетической информацией. (На рисунек вверху профаза отмечена цифрами 1, 2, 3, конъюгация показана под цифрой 3). В метафазе происходят те же изменения, что и в метафазе митоза, но при гаплоидном наборе хромосом (4). В анафазе I центромеры, скрепляющие хроматиды, не делятся, а к полюсам отходит одна из гомологичных хромосом (5). В телофазе II образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (6).

Интерфаза перед вторым делением у мейоза очень короткая, в ней ДНК не синтезируется. Клетки (гаметы), образующиеся в результате двух мейотических делений, содержат гаплоидный (одинарный) набор хромосом.

Полный набор хромосом — диплоидный 2n — восстанавливается в организме при оплодотворении яйцеклетки, при половом размножении.

Половое размножение характеризуется обменом генетической информации между женскими и мужскими особями. Оно связано с образованием и слиянием особых гаплоидных половых клеток — гамет, образующихся в результате мейоза. Оплодотворение представляет собой процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида (женской и мужской гамет), при котором восстанавливается диплоидный набор хромосом. Оплодотворенную яйцеклетку называют зиготой.

В процессе оплодотворения можно наблюдать различные варианты соединения гамет. Например, при слиянии обеих гамет, имеющих одинаковые аллели одного или нескольких генов, образуется гомозигота, в потомстве которой сохраняются все признаки в чистом виде. Если же в гаметах гены представлены различными аллелями — образуется гетерозигота. В ее потомстве обнаруживаются наследственные зачатки, соответствующие различным генам. У человека гомозиготность бывает лишь частичной, по отдельным генам.

Основные закономерности передачи наследственных свойств от родителей к потомкам были установлены Г. Менделем во второй половине XIX в. С этого времени в генетике (науке о закономерностях наследственности и изменчивости организмов) прочно утвердились такие понятия, как доминантные и рецессивные признаки, генотип и фенотип и др. Доминантные признаки — преобладающие, рецессивные — уступающие, или исчезающие в последующих поколениях. В генетике эти признаки обозначаются буквами латинского алфавита: доминантные обозначаются заглавными буквами, рецессивные — строчными. В случае гомозиготности каждая из пары генов (аллелей) отражает либо доминантные, либо рецессивные признаки, которые в обоих случаях проявляют свое действие.

У гетерозиготных организмов доминантная аллель находится в одной хромосоме, а рецессивная, подавляемая доминантом, в соответствующем участке другой гомологичной хромосомы. При оплодотворении образуется новая комбинация диплоидного набора. Следовательно, образование нового организма начинается со слияния двух половых клеток (гамет), образующихся в результате мейоза. Во время мейоза происходит перераспределение генетического материала (рекомбинация генов) у потомков или обмен аллелями и их соединение в новых вариациях, что и определяет появление нового индивида.

Вскоре после оплодотворения происходит синтез ДНК, хромосомы удваиваются, и наступает первое деление ядра зиготы, которое осуществляется путем митоза и представляет собой начало развития нового организма.

Регуляция клеточной гибели. Биология 10 класс Захаров

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

Вопрос 1. Что такое жизненный цикл клетки?

Жизненным циклом клетки называется совокупность событий от момента ее возникновении до гибели или последующего деления.

Вопрос 2. Дайте определение митотического цикла клетки.

Митотический цикл — совокупность процессов, протекающих в клетке во время подготовки ее к делению и на протяжении митоза. Он включает в себя интерфазу и митоз.

Интерфаза – период подготовки клетки к делению, включает три этапа.

1. Пресинтетический, или постмитотический (G1). Продолжительность 6-8 часов, формула клетки 2п2с. Идет активный синтез РНК, белков, необходимых для процесса редупликации ДНК. Клетка увеличивается в размерах, возрастает количество органоидов.

2. Синтетический — 8-период. Продолжительность — 8-12 часов. Идет редупликация ДНК; этот процесс начинается сразу во многих точках, в каждой из хромосом. К концу периода количество ДНК в каждой из хромосом удваивается. Формула клетки 2п4с.

З. Постсинтетический, или премитотический (G2) период. Продолжительность 4-6 часов. Идет интенсивный синтез РНК и белков, необходимых для обеспечения процессов митоза. Завершается рост клетки, удваивается клеточный центр.

Митоз — непрямое деление клетки, состоит из четырех фаз — профазы, анафазы, метафазы и телофазы.

Вопрос 3. Расскажите, как осуществляется синтез ДНК.

Молекула ДНК полностью раскручивается — деспирализуется, водородные связи, соединяющие комплементарно связанные полинуклеотидные цепи, разрываются и каждая из них становится матрицей для синтеза новых цепей.

В процессе синтеза ДНК принимает участие целая группа ферментов. Одним из важнейших является ДНК-полимераза. Удвоение ДНК происходит по принципу комплементарности и осуществляется с очень высокой точностью — новые молекулы абсолютно идентичны старой, и каждая из них состоит из одной старой и второй вновь синтезированной полинуклеотидных цепей. Без этого были бы невозможны сохранение и передача генетической информации по наследству, которая обеспечивает развитие присущих организму признаков. Возникшие под воздействием внешних факторов изменения структуры молекулы ДНК устраняются при помощи специальных ферментов. Таким образом, постоянство наследственной информации обеспечивается матричным синтезом ДНК и восстановлением поврежденных участков молекулы посредством ферментов. В результате удвоения ДНК в ходе процессов митотического цикла в каждой хромосоме оказывается вдвое больше молекул ДНК, чем было, а число хромосом не меняется. Формула клетки становится 2п4с.

Вопрос 4. Опишите процесс митоза.

Митоз — непрямое деление клетки, в результате которого образуются две дочерние клетки с таким же набором хромосом, как в материнской. Митоз состоит из четырех фаз – профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

1. Профаза. Формула клетки 2n4с. Идет спирализация ДНК, хромосомы становятся видны как длинные тонкие нити. Клеточный центр заканчивает деление, и группы по две центриоли начиняют движение к полюсам клетки, между ними формируется веретено деления. Спирализация хромосом усиливается, они укорачиваются и утолщаются. Ядерная оболочка распадается на фрагменты. Хромосомы свободно лежат в цитоплазме.

2. Метафаза. Формула клетки 2n4c.

Спирализация хромосом достигает максимума они укорочены и утолщены. В микроскоп становится видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных в области центромеры. Хромосомы выстраиваются по экватору клетки. В плоскости экватора лежат центромеры хромосом, к ним прикрепляются нити веретена деления, которые, будучи связанными с хромосомами, называются хромосомными, а не связанные С хромосомами — непрерывными.

3. Анафаза. Центромерные участки целятся, и сестринские хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами. Они начинают движение к различным полюсам клетки. Формула клетки: 2n2c + 2n2c = 4n4c. Движение хромосом к полюсам обеспечивается: а) за счет скольжения хромосомной нити по непрерывной нити как по направляющей; 6) подтягиванием хромосомной нити ферментами клеточного центра с одновременным отщеплением от нее фрагментов.

4. Телофаза. Группы дочерних хромосом достигают полюсов клетки и деспирализуются. Они становятся видны как длинные тонкие нити. Вокруг каждой из групп хромосом, из мембран ЭПС, образуется ядерная оболочка. Формула каждого ядра 2n2с. На фоне завершения деления ядра происходит разделение цитоплазмы, в результате чего органоиды примерно поровну распределяются между дочерними клетками.

Вопрос 5. Дайте определение митоза и сформулируйте его биологическое значение.

Митоз — форма клеточного деления, которая заключается в точном и равномерном распределении хромосомного материала между дочерними клетками, в результате чего каждая из них получает наследственную информацию, идентичную материнской.

Биологическое значение митоза.

1. Лежит в основе всех форм бесполого размножения.

2. Обеспечивает рост многоклеточного организма.

3. Обеспечивает физиологическую регенерацию, т. е. восполнение клеточных потерь, возникших естественным путем, замена старых клеток новыми.

4. Осуществляет процессы репаративной регенерации — восполнение клеточных потерь, возникших в результате травмы.

Вопрос 6. В чём заключается биологический смысл митоза?

Биологический смысл митоза заключается в точном и равномерном распределении хромосомного материала между двумя дочерними клетками, при котором каждая из них получает наследственную информацию, идентичную материнской.

Вопрос 7. Охарактеризуйте биологический смысл запрограммированной клеточной гибели — апоптоза.

Апоптоз — естественный и необходимый процесс для поддержания гомеостаза в тканях и нормального развития многоклеточного организма. Апоптоз, чаще называемый программированной смертью клетки, является энергетически активным, генетически контролируемым процессом, который избавляет организм от ненужных или поврежденных клеток.

Апоптоз как генетически запрограммированное самоубийство клетки играет ключевую роль в ряде процессов развития организма, его нормальной жизнедеятельности и регенерации тканей. Данное явление повсеместно используется живыми организмами в целях контролируемой ликвидации клеток на разных стадиях развития особи. Апоптоз играет жизненно важную роль в развитии нервной системы. Он же, в частности, делает возможным формирование частей тела в результате отмирания ненужных участков тканей; так, наши ладони формируются именно путём разрушения клеток в межпальцевых промежутках. Как показывают исследования, апоптоз приобретает ключевое значение по завершении процессов развития организма, обеспечивая планомерную замену старых клеток новыми и регулируя их численность в соответствии с потребностями зрелого организма.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос 1 Как осуществляется движение хромосом в анафазе и что общего во всех двигательных реакциях живого организма?

Движение хромосом в анафазе происходит следующим образом. Центромерные участки целятся, и сестринские хроматиды становятся самостоятельными дочерними хромосомами. Они начинают движение к различным полюсам клетки. Формула клетки: 2n2c + 2n2c = 4n4c. Движение хромосом к полюсам обеспечивается: а) за счет скольжения хромосомной нити по непрерывной нити как по направляющей; 6) подтягиванием хромосомной нити ферментами клеточного центра с одновременным отщеплением от нее фрагментов.

Вопрос 2. В чём заключается биологический смысл различий в течении митотического цикла клеток разных тканей многоклеточного организма?

Биологическое значение митоза в том, что митоз обеспечивает строго одинаковое распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы.

Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения у многоклеточных организмов.

Вопрос 3. Раскройте сущность и биологическое значение размножения клеток путём митоза.

Митоз — непрямое деление клетки, в результате которого образуются две дочерние клетки с таким же набором хромосом, как в материнской. Митоз состоит из четырех фаз – профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

Процесс митоза обеспечивает строго равномерное распределение хромосом между двумя дочерними ядрами, так что в многоклеточном организме все клетки имеют совершенно одинаковые (по числу и по характеру) наборы хромосом. Хромосомы содержат генетическую информацию, закодированную в ДНК, и поэтому регулярный, упорядоченный митотический процесс обеспечивает также полную передачу всей информации каждому из дочерних ядер; в результате каждая клетка обладает всей генетической информацией, необходимой для развития всех признаков организма. В связи с этим становится понятно, почему одна клетка, взятая из полностью дифференцированного взрослого растения, может при подходящих условиях развиться в целое растение. Мы описали митоз в диплоидной клетке, но этот процесс протекает сходным образом и в гаплоидных клетках, например в клетках гаметофитного поколения растений.

Т.е. биологическое значение митоза состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы.

Биолого-почвенный факультет

Вопросы для самоподготовки по дисциплине Б1.Б.17 Физиология растений

Тема 1. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Основные понятия и термины, обязательные для изучения:

Физиология растений, 4 типа превращения: превращение вещества, энергии, информации, формы; лабораторный, вегетационный, полевой методы исследования; основные компоненты типичной растительной клетки, функции отдельных компартментов. Клеточная стенка, структурный компонент, матрикс, инкрустирующий и адкрустирующий компоненты и их функции, первичная, вторичная и третичная клеточная стенка, их биогенез, эволюция клеточной стенки, вакуоли, тонопласт. Внутриклеточные системы регуляции: ферментативная, генетическая, мембранная, рецепторно-конформационный принцип. Межклеточные системы регуляции: трофическая, гормональная, электро­физиологическая, потенциал покоя, действия. Диффузия и осмос, плазмолиз и его разновидности, осмотические показатели клетки и взаимосвязь между ними.

Контрольные вопросы по теме «Физиология растительной клетки»:

1. Особенности строения растительной клетки, связанные с фотоавтотрофным типом питания.
2. Химический состав и структура клеточной стенки растительных клеток.
3. Функции клеточной стенки растительных клеток.
4. Химический состав и функции вакуолей.
5. Микротельца растительной клетки (глиоксисомы, пероксисомы, олеосомы) и их функции.
6. Перечислите физиологические системы растительного организма с указанием их основных функций.
7. Укажите, какой принцип положен в основу внутриклеточной регуляции процессов. На чём он основан?
8. Ферментативная и генетическая регуляция внутриклеточных процессов. Охарактеризуйте их суть и кратко опишите.
9. Изложите способы передачи внеклеточных сигналов в клетку.
10. Кратко опишите межклеточные системы регуляции.

Пример тестовых заданий по теме «Физиология растительной клетки»:

1.          Раздел физиологии растений, в котором изучается цикл Кальвина

а) дыхание

б) водный режим

в) минеральное питание

г) фотосинтез

д) устойчивость

2.         Основателем физиологии растений как науки считают

а) Я. Шлейдена

б) В. Полевого

в) Ж. Сенебье

г) М. Чайлахяна

д) А. Фаминицына

3.         Основоположники клеточной теории

а) Гаффрон и Вольф

б) Кальвин и Бэнсон

в) Янсон и Левенгук

г) Мальпиги и Бэр

д) Шванн и Шлейден

4. Органоид растительной клетки, с которым наружная мембрана ядра имеет непосредственную связь

а) аппарат Гольджи

б) хлоропласт

в) эндоплазматический ретикулум

г) митохондрия

д) вакуоль

5. «Завод» по строительству элементов плазмалеммы и клеточной стенки с собственным «транспортным средством»

а) эндоплазматический ретикулум

б) ядро

в) аппарат Гольджи

г) рибосома

д) диктиосома

е) центриоль

6. Протопласт-цитоплазма=

а) плазмалемма

б) органоиды

в) гиалоплазма

г) ядро

д) клеточная стенка

е) ничего

7. Какие из перечисленных структур формируют цитоскелет растительной клетки?

а) центриоли

б) микротрубочки

в) микрофиламенты

г) включения

д) клеточная стенка

е) ядро

ж) вакуоль

8. Способный к автономному делению органоид, имеющийся как у растительных, так и у грибных клеток

а) аппарат Гольджи

б) хлоропласт

в) эндоплазматический ретикулум

г) митохондрия

д) центриоль

9. Клеточный органоид, к которому относится наибольшее число терминов из списка: тонопласт, хлорофилл, матрикс, грана, одинарная мембрана, хроматин, диктиосомы, тилакоид, везикулы, нуклеоплазма, кристы, строма, двойная мембрана, микротрубочки, цикл Кальвина, ламелла

а) ядро

б) аппарат Гольджи

в) хлоропласт

г) эндоплазматический ретикулум

д) митохондрия

10. Пластиды растительной клетки, основной функцией которых является накопление запасных веществ

а) хромопласты

б) лейкопласты

в) хлоропласты

г) пропластиды

д) этиопласты

Тема 2. ФОТОСИНТЕЗ

Основные понятия и термины, обязательные для изучения:

Хлоропласта, тилакоиды, граны, строма, ламеллы. Фотосинтетические пигменты: хлорофиллы, каротиноиды, фикобилины; сопряженная система связей, π-электроны, вакантные орбитали, способы дезактивации возбужденного состояния хлорофилла. Хроматическая адаптация. Светособирающие комплексы, реакционные центры, элентрон-транспортные цепи, АТФ-синтазный комплекс, водорасщепляющий комплекс. Фотофизический, фотохимический и энзиматический этапы световой фазы. Фотосистемы: принцип работы, характеристика переносчиков, причины создания протонного градиента. Виды фотофосфорилированиящиклический, нециклический, псевдоциклический.

Темновая фаза фотосинтеза: метод меченых атомов, фиксация углекислого газа, разнообразие путей восстановления СО₂: цикл Кальвина, цикл Хэтча-Слэка, САМ-метаболизм, фотодыхание (линейное и циклическое), причины и условия фотодыхания, преимущество растений С4-типа перед растениями СЗ-типа.

Регуляция световой и темновой фаз: активность рибузодифосфат-карбоксилазы, дополнительный ССК2, геном и пластом, их взаимодействие, взаимодействие хлоропластов и цитоплазмы.

Экология фотосинтеза: спектр действия и ФАР, компенсационные пункты, ассимиляционное число, чистая и валовая продукция, продуктивность растений и пути повышения ее.

Контрольные вопросы по теме «Фотосинтез»:

1. Что такое фотосинтез? И в чём его космическая и планетарная роль?
2. Перечислите основные этапы формирования представлений о природе фотосинтеза.
3. Назовите фотосинтетические пигменты растений, какова их роль? В чём заключается явление хроматической адаптации?
4. На чём основано деление процесса фотосинтеза на световую и темновую фазы?
5. Составьте схему преобразования энергии в процессе фотосинтеза.
6. Дайте определение фотосинтетического фосфорилирования. Какие виды фотофосфорилирования Вам известны?
7. Назовите основные продукты световой фазы фотосинтеза.
8. Что такое темновая фаза фотосинтеза? Как связаны световая и темновая фазы?
9. Какие пути ассимиляции СО₂ в растениях Вам известны?

10. В чём сходство и различие ферментов рибулозодифосфаткарбоксилазы и фосфоенолпируваткарбоксилазы?

Пример тестовых заданий по теме «Фотосинтез»:

1. Балансовое уравнение фотосинтеза 6СО₂+6Н₂О=С₆Н₁₂О₆+6О₂ было предложено

а) Тимирязевым

б) Кальвином

в) Буссенго

г) Сенебье

д) Ингенхаузом

2. Фотосинтетический аппарат растительной клетки локализован в

а) клеточных мембранах

б) мембране хлоропластов

в) строме хлоропластов

г) мембране и строме хлоропластов

д) цитоплазме

3. Выделяющийся в ходе фотосинтеза кислород отщепляется от:

а) СO₂

б) Н₂O

в) СО₂ и Н₂О

г) С₆Н₁₂O₆

4. Гипотезу о существовании двух типов фотосистем впервые высказали

а) Эмерсон и Арнольд

б) Пельтье и Каванту

в) Кальвин и Бассэм

г) Тимирязев и Фаминицын

д) Шванн и Шлейден

5. Темновые реакции фотосинтеза протекают

а) на свету

б) в темноте

в) на свету и в темноте

6. Основными продуктами световой фазы фотосинтеза являются:

а) углеводы

б) АТФ

в) углеводы и АТФ

г) углеводы, АТФ и НАДФН₂

д) АТФ и НАДФН₂

7. Первичным акцептором электронов в ФС-1 является:

а) феофитин

б) ферродоксин

в) пластоцианин

г) одна из форм хлорофилла

8. Первичным акцептором электронов в ФС-2 является

а) феофитин

б) ферродоксин

в) пластоцианин

г) одна из форм хлорофилла

9. Передача энергии светового возбуждения от ССК в РЦ фотосистем осуществляется в ходе:

а) фотохимической стадии световой фазы

б) фотохимической стадии темновой фазы

в) фотофизической стадии световой фазы

г) фотофизической стадии темновой фазы

10. Процесс биосинтеза АТФ в ходе световой фазы без участия ФС-2

а) возможен

б) невозможен

Тема 3. ДЫХАНИЕ

Основные понятия и термины, обязательные для обучения:

Анаболизм, катаболизм, свободная энергия, переносчики свободной энергии, субстраты дыхания, дыхательный коэффициент, аэробные, анаэробные дегидрогеназы, оксидазы, разнообразие путей дыхания, гликолиз, субстратное фосфорилирование, окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты, цикл Кребса, окислительное фосфорилирование, цианидрезистентное дыхание у растений, анаэробное дыхание, пентозофосфатный путь окисления глюкозы, глиоксилатный цикл, глюконеогенез, немитохондриальные оксидазы, оксигеназы (моно- и ди-), активные формы кислорода, супероксиддисмутаза, каталаза, энергетический выход, центральная роль цикла Кребса в клеточном метаболизме, активные метаболиты, взаимосвязь углеводного, липидного и белкового обменов, анаплеротические реакции, экология дыхания, регуляция.

Контрольные вопросы по теме «Дыхание»:

1. Охарактеризуйте значение процесса дыхания в жизнедеятельности растительного организма.
2. Какие основные пути дыхания различают? В чём их значение?
3. Составьте схему преобразования энергии в процессе аэробного дыхания.
4. В чём сходство и различие субстратного и фосфорилирования мембранного типа как двух форм окислительного фосфорилирования?
5. Перечислите, в какие метаболические пути может включаться конечный продукт гликолиза ПВК.
6. Охарактеризуйте кратко глиоксилатный путь дыхания.
7. Как связано дыхание с азотным обменом растений?
8. Из какого промежуточного продукта дыхания образуются жирные кислоты?
9. Составьте схему процессов, протекающих в растительной клетке. Для этого изобразить некую универсальную клетку, в которой происходят основные метаболические процессы как катаболические, так и анаболические, связанные между собой амфиболическим процессом – циклом Кребса. То есть в центре схемы находится цикл Кребса, которому отводится центральная роль в клеточном метаболизме.

Пример тестовых заданий по теме «Дыхание»:

1. К катаболическим (диссимиляционным) процессам относится

а) фотосинтез

б) трансляция

в) брожение

г) транскрипция

д) азотфиксация

2. Согласно современной теории биологического окисления в процессе дыхания происходит

а) присоединение кислорода к субстрату

б) передача электронов от донора к акцептору

в) передача протонов от донора к акцептору

г) передача протонов и электронов от донора к акцептору

д) высвобождение кислорода из субстрата

3. Балансовое уравнение С₆Н₁₂О₆ + 6СО₂= 6СО₂ + 6Н₂О реально протекающей при дыхании химической реакцией

а) является

б) не является

4. Процесс восстановления кислорода из воды и окисления субстрата до СО₂ в ходе внутриклеточного дыхания:

а) разделены во времени протекания

б) разделены в пространстве

в) разделены во времени и пространстве

г) объединены во времени протекания и в пространстве

5. Макроэргические связи в молекуле АТФ образованы

а) остатками фосфорной кислоты

б) аминогруппой в аденине

в) группами ОН в рибозе

г) связью аденина с рибозой

д) связью рибозы с остатками фосфорной кислоты

6. В процессе дыхания АТФ образуется в результате фосфорилирования:

а) окислительного

б) окислительного и субстратного

в) окислительного, субстратного и фотофосфорилирования

г) восстановительного

7. Основным поставщиком АТФ на восстановительный пентозофосфатный цикл (образование глюкозы) в растительной клетке является

а) дыхание

б) брожение

в) свободное окисление

г) световая фаза фотосинтеза

8. Процесс, являющийся начальной стадией как дыхания, так и брожения:

а) субстратное фосфорилирование

б) окислительное декарбоксилирование ПВК в)гликолиз

г) образование ацетил-КоА

д) образование молочной кислоты

9. Конечными акцепторами электронов и протонов при брожении являются:

а) кислород

б) вода

в) различные органические вещества

г) СO₂

д) коферменты НАД⁺ и НАДФ⁺

10. Аэробную фазу брожения составляет:

а) окислительное фосфорилирование

б) окислительное декарбоксилирование ПВК

в) гликолиз

г) гидролиз сахаров

д) ни один из перечисленных

Тема 4. ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ

Основные понятия и термины, обязательные для изучения:

Аномальные физико-химические свойства воды, водородные связи, поверхностное натяжение, адгезия, когезия. Свободная и связанная вода, осмотически связанная вода, коллоидно связанная вода, осмос, набухание биоколлоидов, осмотическое давление, уравнение Вант-Гоффа, тургор, сосущая сила, водный потенциал, матричный потенциал, гравитационный потенциал, осмотический потенциал, капиллярная вода, гравитационная вода, гигроскопическая вода, полевая влагоемкость, влажность завядания, мертвый запас, нижний концевой двигатель, верхний концевой двигатель, плач растений, гуттация, теория водного сцепления, кавитация, транспирация устьичная и кутикуллярная, замыкающие клетки, устьичная регуляция, показатели транспирации, пойкило- и гомойогидрические растения, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты.

Контрольные вопросы по теме «Водный режим растений»:

1. Какова роль воды в растении?
2. Охарактеризуйте основные физические свойства воды.
3. Состояние воды в растении.
4. Какое значение имеют явление осмоса и процесс набухания биоколлоидов в поступлении воды в растение?
5. Какие особенности имеет корневая система растения в связи с поглощением воды из почвы?
6. Что является движущей силой поступления воды в растения?
7. Зависит ли поступление воды от дыхания растения?
8. Какие процессы определяют передвижение воды по растению?
9. Как регулируется процесс поступления и процесс испарения воды растением?
10. Какие типы приспособлений к недостатку влаги вы можете назвать?

Пример тестовых заданий по теме «Водный режим растений»:

1. При растворении солей количество кластеров в жидкой воде

а) уменьшается

б) увеличивается

в) не меняется

2. Соотношение скоростей поглощения и испарения воды растениями называется

а) водный режим

б) водный баланс

в) водообмен

г) водный дефицит

3. Тип связанной воды, наиболее свойственный для оболочек растительных клеток

а) коллоидно связанная

б) осмотически связанная

в) капиллярная

г) пленочная

4. Структура растительной клетки, содержащая наибольшее отношение объемов свободной воды к связанной (Vсвоб/Vсвяз):

а) цитоплазма

б) хлоропласт

в) ядро

г) вакуоль

д) клеточная стенка

5. Поступление воды в корень преимущественно осуществляется в зоне

а) корневого чехлика

б) растяжения

в) активных меристем

г) корневых волосков

д) ветвления

6. Радиальный транспорт воды в корне по апопластному пути происходит от ризодермы до:

а) эндодермы

б) паренхимы

в) перицикл

г) корневых волосков

д) сосудов ксилемы

7. Механизм восходящего тока воды у древесных растений при работе верхнего концевого двигателя объясняет теория:

а) адгезии

б) когезии

в) амнезии

г) гуттации

д) эвапорации

8. Сосущая сила клеток возрастает в системе:

а) корень-стебель-лист

б) лист-стебель-корень

в) стебель-корень-лист

9. Процесс транспирации запускает работу:

а) верхнего концевого двигателя

б) нижнего концевого двигателя

в) обоих механизмов

г) не связан с этими механизмами

10. Через раневые поверхности у лиственных деревьев в весенний период выделяется:

а) флоэмный сок

б) гутта

в) пасока

г) солод

д) вода

Тема 5. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

Основные понятия и термины, необходимые для изучения:

Биогенные элементы, макро-, микро- и ультрамикроэлементы, зольные элементы, органогены, растения — аккумуляторы, отражатели, индикаторы, гуматы, цеолиты, почвенный поглощающий комплекс, контактный обмен, физико-химическая адсорбция, свободные пространства, доннановский электропотенциал, трансмембранный перенос катионов и анионов, АТФ-азы, пирофосфатазы, первичный и вторичный активный транспорт, ближний и дальний транспорт, метаболическая роль тканей корня, коэффициент распределения, синтетическая деятельность корней, аминирование и переаминирование , физиологическая роль макро- и микроэлементов, редукция нитратов, круговороты азота в растениях и в природе, химическая и биологическая азотфиксация, свободно живущие и симбиотические азотфиксаторы, нитрогеназный комплекс, леггемоглобин, бактероиды, Nod-факторы и nod-гены, клубеньки, инфекционная нить, аммонификация, нитрификация, денитрификация, круговорот серы и фосфора, минеральные удобрения, физиологически кислые, основные и нейтральные соли, простые, сложные и комплексные удобрения, микроудобрения, бактериальные удобрения, гидропоника.

Контрольные вопросы по теме «Минеральное питание растений»:

1. Что такое органогены, макро-, микро- и ультрамикроэлементы?
2. Как происходит транспорт ионов в клетку. В чём роль клеточных стенок и мембран?
3. Как происходит транспорт ионов по тканям корня в радиальном направлении?
4. В чём различие ксилемного и флоэмного транспорта?
5. Восстановление нитратов до аммиака в зелёной водоросли хлорелла значительно ускоряется под влиянием света. Каков возможный механизм этого влияния?
6. Проследите биохимические метаболические пути молекул углекислого газа в растении, начиная с атмосферы и заканчивая их появлением в той или иной аминокислоте.
7. Поясок Каспари в эндодермальных клетках может играть роль в поглощении солей ксилемой корня, а также воды в условиях положительного корневого давления. Объясните функцию пояска Каспари в отмеченных явлениях.
8. В чём заключается синтетическая деятельность корней? Приведите примеры.
9. Что такое микориза и в чём её функция?

10.В чём сходство и различие свободноживущих, симбиотических и ассоциативных азотфиксаторов?

Пример тестовых заданий по теме «Минеральное питание растений»:

1. Основоположник теории минерального питания растений:

а) Прянишников

б) Гельмонт

в) Либих

г) Аристотель

д) Пристли

е) Сакс

2. Транспорт кислорода к бактероидам при симбиотическойазотфиксации осуществляет:

а) гемоглобин

б) нитрогеназа

в) леггемоглобин

г) молибден

д) оксигеназа

е) цитохромоксидаза

3. Соединение, присутствующее в составе растительной клетки в небольшом количестве:

а) белок

б) целлюлоза

в) липиды

г) вода

д) минеральные соли

4. Важнейшие органические соединения в растениях, в состав которых не входит азот:

а) хлорофиллы

б) белки

в) АТФ

г) ПВК

д) ФЕП-карбоксилаза

е) АБК

ж) НАДФН₂

з) цитокинины

5. Вид транспорта минеральных веществ, к которому относится загрузка ксилемы и флоэмы:

а) простая диффузия

б) активный транспорт

в) облегченная диффузия

г) диффузия через ионные каналы

6. Форма взаимодействия ионов в растворе, при которой суммарный эффект воздействия на растение много больше суммы каждого эффекта?

а) антагонизм

б) синергизм

в) аддитивное действие

7. Бактерии рода нитробактер участвуют в процессе:

а) симбиотической азотфиксации

б) несимбиотической азотфиксации

в) аммонификации

г) нитрификации

д) денитрификации

8. Нитритредуктаза осуществляет катализ процесса:

а) восстановление NO₃^—

б) восстановление молекулярного азота до аммония

в) восстановление NO₂^—

г) аммонификация

д) аминирование кетокислот

е) окисление аммония до нитратов и нитритов

9. Карбоновые кислоты, участвующие в процессе первичного аминирования в ходе круговорота азота в растении:

а) яблочная

б) фумаровая

в) α-кетоглутаровая

г) изолимонная

д) аспарагиновая

е) глутаминовая

ж) ЩУК

10. Процесс азотного обмена в растениях, требующий затраты НАДФН_2:

а) редукция нитратов

б) редукция нитритов

в) первичное аминирование кетокислот

г) переаминирование

д) образование амидов

е) дезаминирование

Тема 6. РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

Основные понятия и термины, обязательные для изучения:

Определение понятия рост, развитие, генотип, фенотип, морфогенез, органогенез, эмбриональная фаза роста клетки, фаза роста растяжением, фаза дифференциации клетки, старение и смерть дифференцированной клетки, базальный, апикальный, латеральный, интеркалярный типы роста, кривая роста Сакса: лог-фаза, лаг-фаза, фаза торможения роста, критерии роста, скорость роста, влияние внешних факторов на рост, фитогормоны: ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизовая кислота, этилен, жасминовая кислота, брассинстероиды, их биогенез физиологические эффекты, место синтеза, транспорт, ростовые движения: тропизмы и настии, циркадные ритмы, сезонная периодичность, глубокий и вынужденный покой растений, скарификация, стратификация, метод теплых ванн. Этапы развития растений: эмбриональный, ювенильный, зрелости и размножения, старости и отмирания как этапы программы онтогенеза, влияние внешних условий на развитие растений — фотопериодизм, яровизация, роль фитохрома, криптохрома, антезина. Детерминация пола у растений.

Контрольные вопросы по теме «Рост и развитие растений»:

1. Различие понятий «рост» и «развитие». Разделены ли эти процессы в жизни растений?
2. Охарактеризуйте эмбриональную фазу развития клетки.
3. Известно, что рост клеток растяжением – это быстрый рост. Чем он достигается? Почему он свойственен только растениям?
4. Что происходит на этапе дифференциации в онтогенезе клетки?
5. Кратко охарактеризуйте гормоны-активаторы.
6. Кратко охарактеризуйте гормоны-ингибиторы.
7. Типы роста растений. На чём основано выделение типов роста?
8. Какую адаптивную роль выполняет покой растений? Чем отличаются вынужденный и глубокий виды покоя?
9. Назовите фазы онтогенеза растений. Чем они отличаются друг от друга?
10. В чём значение фотопериодизма и яровизации?

Пример тестовых заданий по теме «Рост и развитие растений»:

1. Фаза начального медленного роста растений, связанная с процессом первичной адаптации к внешним условиям

а) лаг-фаза

б) лог-фаза

в) экспоненциальная

г) фаза замедления роста

2. Критерии роста растений:

а) увеличение площади листьев

б) увеличение длины и толщины стебля

в) дифференцировка клеток

г) прирост биомассы

д) переход к генеративной фазе

е) увеличение содержания белков в клетках

3. Критерии развития растений

а) увеличение площади листьев

б) увеличение длины и толщины стебля

в) дифференцировка клеток

г) прирост биомассы

д) переход к генеративной фазе

е) увеличение содержания белков в клетках

4. В эмбриональную фазу онтогенеза растительной клетки происходят процессы:

а) роста растяжением

б) митоза

в) подготовки к делению

г) дифференцировки

д) интенсивного увеличения объема

5. В онтогенезе животных клеток, в отличие от растительных, отсутствует фаза:

а) эмбриональная

б) дифференцировки

в) замедления роста

г) роста растяжением

д) старения и смерти

6. В процессе старения растительной клетки цитоплазма:

а) закисляется

б) защелачивается

в) нейтрализуется

г) среда не меняется

7. Термин «многосетчатый рост» характеризует особенности роста:

а) наружной мембраны ядра

б) плазмалеммы

в) клеточной стенки

г) диктиосом аппарата Гольджи

д) цитоскелета

8. Набор хромосом, образующийся в результате слияния спермия с центральной клеткой зародышевого мешка у цветковых растений:

а) диплоидный

б) триплоидный

в) тетраплоидный

г) полиплоидный

9. Рост стебля покрытосеменных растений в длину обеспечивается меристемами:

а) апикальными

б) латеральными

в) интеркалярными

г) инициальными

д) маргинальными

10. Примерами травматической регенерации у растений являются:

а) восполнение отмерших клеток корневого чехлика

б) восстановление утраченных апикальных меристем

в) замена старых элементов флоэмы новыми

г) заживление ран

д) пасынкование и пикировка

Тема 7. УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ

Основные понятия и термины, обязательные для изучения:

Стресс, стрессоры, фазы стрессовой реакции у растений, гормоны-ингибиторы, механизмы устойчивости на клеточном, организменном и популяционном уровнях, биологическая и агрономическая устойчивость, холодостойкость, мороустойчивость, криопротекторы, теория закаливания, зимостойкость, выпревание, вымокание, ледяная корка, выпирание, зимняя засуха. Жаростойкость растений, термофилы, тепловой шок. анатомические приспособления, биохимическая адаптация, синтез белков теплового шока, шапероны, убиквитины. Солеустойчивость, гликофиты, галофиты: эугалофиты, нриногалофиты, гликогалофиты, хлоридный, сульфатный и карбонатный типы засоления, промывка почв, гипсование. Гипоксия, аноксия, активация гликолиза, обращение дикарбоновой части цикла Кребса, нитратное и сульфатное дыхание. Газоустойчивость и газочувствительность растений, ряд токсичности газов, кислые газы. Радиоустойчивость, прямое и косвенное воздействие радиации, ионизация молекул, радиолиз воды, теория мишеней, свободные радикалы, радиочувствительные этапы клеточного цикла и онтогенеза растений, радиопротекторы репарантные системы. Устойчивость к инфекционным заболеваниям, видовая и сортовая устойчивость, патогенные вирусы, грибы, бактерии, факультативные паразиты, факультативные сапрофиты, облигатные паразиты, некротрофы, биотрофы, патогенность, вирулентность, горизонтальная и вертикальная устойчивость, конститутивные и индуцированные механизмы устойчивости, фитоалексины, лектины, элиситеры, антиэлиситеры, олигосахарины.

Контрольные вопросы по теме «Устойчивость растений»:

1. Какие механизмы стресса действуют па клеточном уровне? Расскажите о белках теплового шока?
2. Расскажите о механизмах стресса на организменном уровне. Как ведёт себя популяция во время стресса?
3. Какие приспособления имеются у растений для перенесения засухи?
4. Что такое холодостойкость и чем она обеспечивается? Какие особенности характерны для морозостойких растений?
5. Какую роль играет закаливание растений? Как оно протекает?
6. Какие растения называются галофитами? Все ли они одинаково противостоят засолению?
7. Чем определяется устойчивость растений к недостатку кислорода в среде при затоплении?
8. Что такое эксгалаты? Какие различия в токсичности установлены для газов? Охарактеризуйте механизмы устойчивости растений к загрязнению воздуха.
9. Чем опасно радиационное поражение для растений? Как определяется степень радиочувствительности растений? От чего она зависит?
10. Какую роль для растений играет реакция сверхчувствительности?
11. Что вы знаете о теории «ген на ген»?
12. Какую роль в защите растений играют фитоалексины? Какую роль в защите растений играют фитонциды и фенолы?

Пример тестовых заданий по теме «Устойчивость растений»:

1 .Укажите основной стрессовый гормон растений:

а) ауксин

б) цитокинин

в) абсцизовая кислота

г) гиббереллин

2. Что из перечисленного не относится к механизмам стресса на клеточном уровне?

а) синтез стрессовых белков

б) закисление цитоплазмы

в) активизация покоящихся органов

г) увеличение проницаемости мембран

3. Тип засоления, не встречающийся в природе:

а) хлоридный

б) карбонатный

в) нитратный

г) сульфатный

4. Назовите наиболее морозоустойчивую фазу онтогенеза:

а) прорастание

б) ювенильная

в) фаза цветения

г) семена

5. Растения способны избегать перегрева от солнечных лучей благодаря:

а) вертикальной ориентировке листьев

б) сворачиванию листьев

в) листовой мозаике

г) восковому налету

6. Что из перечисленного не относится к биохимической адаптации растений к повышенной температуре?

а) стабильность биомембран

б) синтез БТШ

в) повышение концентрации органических кислот

г) синтез АБК

д) уменьшение размеров листовой пластинки

7. Какой группы галофитов не существует?

а) эугалофиты

б) криногалофиты

в) криогалофиты

г) гликогалофиты

8. Прямое действие радиации не вызывает в молекулах ДНК:

а) разрыв сахаро-фосфатных связей

б) дезаминирование азотистых оснований

в) образование димеров пиримидиновых оснований

г) замену пуриновых оснований на пиримидиновые

9. Назовите фазу клеточного цикла, наиболее устойчивую к воздействию радиации:

а) предсинтетическая

б) синтетическая

в) митотическая

г) цитокинез

10. Функцию радиопротекторов в клетке не выполняют:

а) глутатион

б) цистеин

в) аскорбиновая кислота

г) салициловая кислота

Примерный список вопросов к экзамену:

ВВЕДЕНИЕ

Предмет и объект физиологии растений. Методы физиологии растений. Место зеленых растений в экономике природы. Задачи физиологии растений.

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

1.Особенности строения растительной клетки, связанные с типом питания.

2.Структура и функции одномембранных органелл растительной клетки.

3.Структура и функции двумембранных органелл растительной клетки.

4.Немембранные структуры растительной клетки, их функции.

5.Химический состав клеточных стенок растений, их структура, функции.

6.Вакуоли. Химический состав, биологические функции.

7.Основная стратегия регуляции внутриклеточных процессов. Генетическая регуляция.

8.Ферментативная и мембранная регуляция внутриклеточных процессов.

9.Общее представление о межклеточных системах регуляции.

ФОТОСИНТЕЗ

1.Общее уравнение фотосинтеза, значение этого процесса и история изучения фотосинтеза.

2.Пигменты фотосинтеза. Их структура, классификация и функции. Явление хроматической адаптации.

3.Хлорофилл. Структура и свойства, функции. Схема дезактивации возбужденного состояния хлорофилла.

4.Первичные реакции фотосинтеза (фотофизический и фотохимический этапы). Представление о ССК и РЦ.

5.Эффект усиления Эмерсона. Понятие о фотосистемах.

6.Характеристика основных компонентов фотосинтетической ЭТЦ.

7.Z–схема.

8.Q–цикл и его вклад в создание протонного градиента.

9.Механизм фотофосфорилирования.

1.  Нециклическое, циклическое и псевдоциклическое фотофосфорилирование.
2.  С₃–путь восстановления СО₂.
3.  С₄–путь и САМ-метаболизм.
4.  Фотодыхание (определение, физиологическая роль).
5.  Экология фотосинтеза.

ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ

1.Определение, значение, общее уравнение. Сходство и различие с фотосинтезом.

2.Гликолиз. Схема процесса, энергетический выход, значение для растений.

3.Цикл Кребса. Схема процесса, энергетический выход, значение.

4.Окислительное фосфорилирование.

5.Цианидрезистентное дыхание, его физиологическая роль.

6.Пентозофосфатный путь окисления глюкозы. Химизм, значение, связь с гликолизом.

7.Глиоксилатный цикл. Химизм, значение.

8.Глюконеогенез. Значение его для растений.

9.Центральная роль цикла Кребса в метаболизме растений.

1.  Экология дыхания.

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

1.Развитие представлений о корневом питании растений (теории водного питания, гумусового, минерального).

2.Почва как субстрат, питающий растения. Формы нахождения питательных веществ в почве.

3.Незаменимые элементы минерального питания растений и их классификация.

4.Поступление минеральных веществ в растения. Роль клеточных стенок в процессах адсорбции минеральных веществ из почвы. Контактный обмен.

5.Метаболическая роль тканей корня. Транспорт веществ по растению.

6.Трансмембранный перенос веществ. Общая характеристика пассивного и активного транспорта. АТФазы, пирофосфатазы, ионные каналы.

7.Синтетическая деятельность корней.

8.Микориза и ее роль в корневом питании растений.

9.Физиологическая роль азота для растений. Форма нахождения N в природе и пути поступления в растения.

1. Аммонификация, нитрификация и денитрификация.
2. Химическая и биологическая азотфиксация. Свободноживущие и симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы.
3. Круговорот азота в природе.
4. Редукция нитратов в растениях.
5. Физиологическая роль P и S в растениях, метаболизм S.
6. 15.  Физиологические основы применения удобрений. Классификация удобрений. Представление о гидропонике.

ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ

1.Физико-химические свойства воды и биологические функции.

2.Формы воды в растительной клетке.

3.Растительная клетка как осмотическая система. Понятие о водном потенциале клетки и ее составляющих.

4.Формы воды в почве и уровни водообеспеченности почвы.

5.Строение корня как органа поглощения воды.

6.Ближний и дальний транспорт воды в растениях. Нижний и верхний концевые двигатели.

7.Транспирация и её регуляция.

8.Значение транспирационного тока. Показатели транспирации.

РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

1.Фитогормоны – стимуляторы роста (ауксины, гиббереллины, цитокинины).

2.Фитогормоны – ингибиторы (абсцизовая кислота, этилен).

3.Основные представления о росте и развитии.

4.Онтогенез растительной клетки.

5.Типы роста и его параметры.

6.Периодичность роста. Понятие о покое. Управление покоем.

7.Этапы индивидуального развития растений. Эмбриональный и ювенильный этапы.

8.Этапы зрелости и старения.

9.Факторы внешней среды, регулирующие развитие растений. Яровизация. Фотопериодизм.

Устойчивость растений

1.представление о стрессе, надежности, адаптации у растений.

2.Засухоустойчивость растений. Характеристика ксерофитов.

3.Устойчивость растений к низким  и высоким температурам.

4.Солеустойчивость и устойчивость к недостатку кислорода.

5.Газоустойчивость.

6.Радиоустойчивость.

Литература

а) основная литература

1. Ботаника : учебник для вузов: В 4 т.: Пер. с нем. / П. Зитте [и др.]. — 35-е [нем.] изд. — М. : Академия, 2007 — . — 24 см. — ISBN 978-5-7695-2741-8. Т.2 : Физиология растений / ред. В. В. Чуб. — 2008. — 496 с. : ил. — Библиогр.: с. 460-476. — ISBN 978-5-7695-2745-6. (49 экз).
2. Биология [Текст] : учебник : [учебник] / Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. — Москва : Лаборатория знаний (ранее «БИНОМ. Лаборатория знаний»), 2013. — Режим доступа: ЭБС «Издательство «Лань». — Неогранич. доступ. — Пер. изд. : Biological science 1 & 2 / Taylor, Green. — [S. l.], [cop. 1997]. — ISBN 978-5-9963-2199-5 : Б. ц.

б) дополнительная литература

1. Медведев С. С. Физиология растений [Текст] : учебник / С. С. Медведев. — СПб. : БХВ- Петербург, 2013. — 496 с. : ил. ; 24 см. — (Учебная литература для вузов). — Библиогр.: с. 483-486. — ISBN 978-5-9775-0716-5. (1 экз).
2. Биохимия растений [Текст] : учебник / Г. -В. Хелдт ; пер. с англ. М. А. Брейгиной [и др.] ; ред.: А. М. Носов, В. В. Чуб. — М. : Бином. Лаборатория знаний, 2011. — 471 с. — ISBN 978-5-94774-795-9. (3 экз).
3.  Физиология растений [Текст] : метод. указ. / Иркутский гос. ун-т, Науч. б-ка ; сост. А. А. Батраева и др. — Иркутск : ИГУ, 2008. — 1 эл. опт. диск (CD-ROM) ; 12 см. — (Труды ученых ИГУ). — Б. ц.

Почему это важно: Отделение клеток

Зачем описывать и объяснять различные стадии деления клеток?

Деление клеток — ключ к жизни: с момента зачатия мы постоянно меняемся и растем. Чтобы наши тела могли расти и развиваться, они должны производить новые клетки — и допускать гибель старых клеток. Деление клеток также является важным компонентом восстановления после травм. Если бы наши клетки не могли делиться и создавать новые клетки, наши тела никогда не могли бы производить новые клетки кожи, чтобы излечить дорожную сыпь или отрастить ноготь.Однако, когда деление клеток идет не так, могут произойти драматические результаты. Без достаточного клеточного контроля повторяющиеся раунды нерегулируемого деления клеток могут привести к незначительному заболеванию, например псориазу, или опасному для жизни заболеванию, например, раку. Деление клеток происходит по строгому циклу с множеством стадий и контрольных точек, чтобы гарантировать, что не пойдет наперекосяк.

Возможно, наиболее важно то, что без деления клеток ни один вид не смог бы воспроизводиться — жизнь просто закончилась бы (или закончилась бы давным-давно).Каждый человек, а также любой организм, размножающийся половым путем, начинают жизнь как оплодотворенная яйцеклетка (эмбрион) или зигота. Впоследствии триллионы клеточных делений происходят контролируемым образом с образованием сложного многоклеточного человека. Другими словами, эта исходная отдельная клетка является предком всех остальных клеток тела. Одноклеточные организмы используют деление клеток как метод размножения.

Рис. 1. Морской еж начинает жизнь как отдельная клетка, которая (а) делится с образованием двух клеток, видимых с помощью сканирующей электронной микроскопии.После четырех раундов деления клеток (b) имеется 16 клеток, как видно на этом изображении SEM. После многих раундов клеточного деления особь превращается в сложный многоклеточный организм, как видно на (c) зрелом морском еже. (кредит a: модификация работы Эвелин Шпигель, Луиза Ховард; кредит b: модификация работы Эвелин Шпигель, Луиза Ховард; кредит c: модификация работы Марко Бусдраги; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Результаты обучения

• Понять структуру и организацию хромосом в эукариотических клетках
• Определите стадии клеточного цикла с помощью изображения и описания основных этапов
• Определите и объясните важные контрольные точки, через которые проходит клетка во время клеточного цикла
• Определите стадии мейоза по картинкам и описанию основных вех; объясните, почему мейоз включает два раунда ядерного деления
• Опишите и объясните ряд механизмов создания генетического разнообразия
• Изучите кариотипы и определите влияние значительных изменений номера хромосомы

Цикл клетки и запрограммированная смерть клетки — Молекулярная биология клетки

«Там, где возникает клетка, должна быть предыдущая клетка, точно так же, как животные могут возникать только из животных, а растения — из растений.«Доктрина клеток , предложенная немецким патологом Рудольфом Вирховым в 1858 году, несла в себе глубокое послание о непрерывности жизни. Ячейки создаются из ячеек, и единственный способ создать больше ячеек — это разделить уже существующие. Все живые организмы, от одноклеточных бактерий до многоклеточных млекопитающих, являются продуктами повторяющихся циклов клеточного роста и деления, восходящих к истокам жизни на Земле более трех миллиардов лет назад.

Ячейка воспроизводится, выполняя упорядоченную последовательность событий, в которой она дублирует свое содержимое, а затем делится на две части.Этот цикл размножения и деления, известный как клеточный цикл, является важным механизмом, с помощью которого все живые существа размножаются. У одноклеточных видов, таких как бактерии и дрожжи, каждое деление клетки дает совершенно новый организм. У многоклеточных видов для создания функционирующего организма требуются длинные и сложные последовательности клеточных делений. Даже в организме взрослого человека деление клеток обычно необходимо для замещения погибших клеток. Фактически, каждый из нас должен производить многие миллионы клеток каждую секунду просто для того, чтобы выжить: если бы все деление клеток было остановлено — например, воздействием очень большой дозы рентгеновских лучей — мы бы умерли в течение нескольких дней.

Детали клеточного цикла варьируются от организма к организму и в разное время жизни организма. Однако некоторые характеристики универсальны. Минимальный набор процессов, которые должна выполнять клетка, — это те, которые позволяют ей выполнять свою самую фундаментальную задачу: передачу своей генетической информации следующему поколению клеток. Чтобы произвести две генетически идентичные дочерние клетки, ДНК в каждой хромосоме сначала должна быть точно реплицирована, чтобы произвести две полные копии, а затем реплицированные хромосомы должны быть точно распределены (сегрегированы) между двумя дочерними клетками, чтобы каждая из них получила копию всего генома ().

Рисунок 17-1

Клеточный цикл. Деление гипотетической эукариотической клетки с двумя хромосомами показано, чтобы проиллюстрировать, как две генетически идентичные дочерние клетки образуются в каждом цикле. Каждая из дочерних клеток часто будет снова делиться, проходя через дополнительные (подробнее …)

Эукариотические клетки развили сложную сеть регуляторных белков, известную как система контроля клеточного цикла, которая управляет продвижением по клеточному циклу. Ядро этой системы — это упорядоченная серия биохимических переключателей, которые контролируют основные события цикла, включая репликацию ДНК и сегрегацию реплицированных хромосом.В большинстве клеток дополнительные уровни регулирования повышают точность клеточного деления и позволяют системе управления реагировать на различные сигналы как изнутри, так и снаружи клетки. Внутри клетки система управления отслеживает ход клеточного цикла и откладывает более поздние события до тех пор, пока не будут завершены более ранние события. Например, препараты для сегрегации реплицированных хромосом не допускаются до завершения репликации ДНК. Система управления также отслеживает условия вне камеры.У многоклеточного животного система очень чувствительна к сигналам от других клеток, стимулируя деление клеток, когда требуется большее количество клеток, и блокируя его, когда это не так. Таким образом, система контроля клеточного цикла играет центральную роль в регулировании количества клеток в тканях организма. Когда система не работает, чрезмерное деление клеток может привести к раку.

Помимо дублирования своего генома, большинство клеток также дублируют другие свои органеллы и макромолекулы; в противном случае они будут уменьшаться с каждым делением.Чтобы сохранить свой размер, делящиеся клетки должны координировать свой рост (то есть увеличение клеточной массы) с их делением; до сих пор не ясно, как достигается такая координация.

Эта глава в первую очередь касается того, как контролируются и координируются различные события клеточного цикла. Мы начнем с краткого обзора этих событий, молекулярные детали которых обсуждаются в других главах (репликация ДНК в главе 5; сегрегация хромосом и деление клеток в главе 18).Затем мы описываем систему контроля клеточного цикла, исследуя, как она организует последовательность событий клеточного цикла и как она реагирует на внутриклеточные сигналы, чтобы регулировать деление клетки. Далее мы обсудим, как многоклеточные организмы уничтожают нежелательные клетки в процессе запрограммированной гибели клеток, или апоптоза, , когда клетка совершает самоубийство, когда этого требуют интересы организма. Наконец, мы рассмотрим, как животные регулируют количество и размер клеток, используя внеклеточные сигналы для контроля выживаемости клеток, роста и деления клеток.

Подразделение ячеек | CancerQuest

В течение жизни многие клетки, составляющие тело, стареют и умирают. Эти клетки необходимо заменить, чтобы организм мог продолжать оптимально функционировать. Причины того, что ячейки потеряны и должны быть заменены, включают следующие:

• Отслаивание эпителиальных клеток, например, выстилающих кожу и кишечник. Старые, изношенные клетки на поверхности тканей постоянно заменяются. Особым случаем этого является ежемесячная замена клеток, выстилающих матку у женщин в пременопаузе.
• Заживление ран требует, чтобы клетки в области повреждения умножались, чтобы заменить потерянные. Вирусные заболевания, такие как гепатит, также могут вызывать повреждение органов, которые затем нуждаются в замене потерянных клеток.
• Замена клеток, составляющих кровь. Красные кровяные тельца переносят кислород к тканям. Лейкоциты, такие как В- и Т-лимфоциты, являются частью иммунной системы организма и помогают предотвратить инфекции. У большинства этих ячеек очень короткий срок службы, и их необходимо постоянно заменять.Предшественники этих клеток находятся в костном мозге. Эти предшественники или стволовые клетки должны воспроизводиться с очень высокой скоростью, чтобы поддерживать адекватное количество клеток крови.

Процесс, посредством которого клетка воспроизводится, чтобы создать две идентичные копии самой себя, известен как митоз. Целью митоза является образование двух идентичных клеток из одной родительской клетки. Образовавшиеся клетки известны как дочерние клетки. Для этого должно произойти следующее:

• Генетический материал, ДНК в хромосомах, должен быть точно скопирован.Это происходит с помощью процесса, известного как репликация.
• Органеллы, такие как митохондрии, должны быть распределены так, чтобы каждая дочерняя клетка получала достаточное количество для функционирования.
• Цитоплазма клетки должна быть физически разделена на две разные клетки.

Как мы увидим, многие особенности раковых клеток обусловлены дефектами генов, контролирующих деление клеток. Процесс деления клеток происходит в виде упорядоченной прогрессии через четыре различных этапа.Эти четыре стадии вместе известны как клеточный цикл. Дополнительную информацию по темам на этой странице также можно найти в большинстве вводных учебников по биологии, мы рекомендуем «Биология Кэмпбелла», 11-е издание. На следующих страницах подробно описывается клеточный цикл.

Разделов на этой странице:

деление нормальных клеток

В процесс деления клеток встроено несколько мер безопасности, гарантирующих, что клетки не делятся, если они не завершили процесс репликации правильно, и что условия окружающей среды, в которых существуют клетки, благоприятны для деления клеток.Среди прочего, существуют системы для определения следующего:

• Полностью ли реплицируется ДНК?
• ДНК повреждена?
• Достаточно ли питательных веществ для поддержки роста клеток?

Если эти проверки не пройдут, нормальные клетки перестанут делиться, пока условия не будут исправлены. Раковые клетки не подчиняются этим правилам и будут продолжать расти и делиться.

Теперь, когда мы обсудили клеточный цикл, мы кратко рассмотрим способы, которыми клетки получают сигнал о делении.

Большинство клеток тела не делятся активно. Они выполняют свои функции, такие как производство ферментов для переваривания пищи или помогают двигать руками или ногами. Только небольшой процент клеток действительно проходит через только что описанный процесс.