Modyfikacje cyklu komórkowego i ich znaczenie, Ćwiczenia z Biologia

Pobierz Modyfikacje cyklu komórkowego i ich znaczenie i więcej Ćwiczenia w PDF z Biologia tylko na Docsity! Modyfikacje cyklu komórkowego i ich znaczenie Wprowadzenie Przeczytaj Animacja Sprawdź się Dla nauczyciela Komórki mogą budować organizmy wielokomórkowe lub same tworzyć organizmy jednokomórkowe. Żywe komórki muszą przeprowadzać wiele procesów metabolicznych. Celem istnienia większości z nich jest replikacja materiału genetycznego, a następnie jego rozdział do komórek potomnych, choć zdarzają się takie, które z pewnych powodów replikują DNA, ale się nie dzielą. Stąd też konieczność istnienia modyfikacji cyklu komórkowego, które poznasz na tej lekcji. Twoje cele Omówisz modyfikacje cyklu komórkowego. Wyjaśnisz różnice pomiędzy poszczególnymi modyfikacjami cyklu komórkowego. Scharakteryzujesz cele poszczególnych modyfikacji cyklu komórkowego i podasz przykłady ich występowania. Cykl komórkowy umożliwia jednokomórkowej zygocie rozwinąć się w dojrzały organizm. Pozwala również na odnowę skóry, włosów, komórek krwi i niektórych innych narządów wewnętrznych. Źródło: ColiN00B, pixabay.com, domena publiczna. Modyfikacje cyklu komórkowego i ich znaczenie Profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II przebiegają identycznie, co odpowiadające im fazy mitozy. Na końcu ma miejsce cytokineza, czyli podział cytoplazmy i organelli komórkowych. W wyniku mejozy II każda z dwóch powstałych po mejozie I haploidalnych komórek dzieli się na dwie, dając ostatecznie cztery haploidalne komórki potomne z jednej diploidalnej komórki, która przeszła mejozę. Przebieg mejozy. Źródło: EnglishSquare.pl Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0. Amitoza Jest to prosty mechanizm podziału jądra komórkowego, niewymagający dużego wydatku energetycznego. Komórka mająca pełny garnitur chromosomowy nie podwaja swojego materiału genetycznego tak, jak ma to miejsce w cyklu komórkowym z mitozą. Wewnątrz jej jądra chromatyna nie ulega kondensacji. Nie powstają chromosomy, wrzeciono kariokinetyczne ani nie ma miejsca żadna z faz mitozy lub mejozy. Jądro przewęża się w jego środkowej części aż do całkowitego połączenia przeciwległych części otoczki tak, że powstają dwa jądra potomne. Przewężenie jądra jest skutkiem zaciskania się pierścienia mikrofilamentów i mikrotubul wytwarzanych przez centriole. Znajdujące się w nim nici DNA są rozdzielane przypadkowo, zatem żadne z jąder potomnych nie zawiera pełnego garnituru chromosomowego. Amitoza jest charakterystyczna dla komórek starzejących się, które w niedługim czasie wejdą na ścieżkę apoptozy i które straciły zdolność do przeprowadzenia mitozy. Fizjologiczny (czyli zupełnie normalny i niewywołany przez chorobę lub proces starzenia się) podział amitotyczny ma miejsce u człowieka w przypadku komórek wątroby, niektórych neuronów, komórek mięśnia sercowego oraz szyszynki. U roślin kwiatowych obserwujemy go w komórkach bielma, zaś u orzęsków, np. u pantofelka zachodzi w makronukleusie. Endoreplikacja Endoreplikacja to zwielokrotnienie materiału genetycznego (podobnie jak w przypadku replikacji przed podziałem mitotycznym), ale bez zajścia kariokinezy, cytokinezy i – co za tym idzie – podziału komórki. Ilość DNA w tym przypadku zwiększa się w postępie geometrycznym (2n → 4n → 8n → 16n → 32n itd.), niekiedy osiągając liczbę nawet kilku tysięcy kopii. Omawiany proces zachodzi w komórkach niezdolnych do podziału mitotycznego (podobnie jak w przypadku amitozy) i występuje w kilku odmianach. Są to: Najprostszy rodzaj zwielokrotnienia ilości DNA. Dochodzi tu do powielenia materiału genetycznego oraz kondensacji DNA, w wyniku czego powstają chromosomy (podobnie jak w mitozie). Następnie dochodzi do rozdzielenia chromatyd siostrzanych; podobnie jak w anafazie, jednak na niezbyt dużą odległość. W dalszej kolejności następuje odbudowanie tylko jednej otoczki jądrowej (a nie dwóch, jak w mitozie), wewnątrz której zamknięte zostają wszystkie chromosomy. Cytokineza nie zachodzi. Komórka po odbyciu endomitozy ma zwielokrotnioną liczbę chromosomów w jednym jądrze komórkowym. W wyniku mejozy następującej po endomitozie komórki potomne zawierają dwukrotnie więcej materiału genetycznego, niż w przypadku standardowej mejozy. Słownik anafaza trzeci etap mitozy, w którym chromatydy (połówki chromosomów) rozsuwają się w stronę biegunów komórki apoptoza programowana śmierć komórki, może nastąpić pod wpływem czynników zewnętrznych lub wewnętrznych chromosomy politeniczne chromosomy powstające w wyniku wielu kolejnych replikacji zespołu chromosomów bez rozejścia się siostrzanych chromatyd i podziału komórki (jak w mitozie), występujące np. u muchówek crossing-over Endomitoza Endoreduplikacja Politenia Niepełna replikacja Amplifikacja losowa zamiana fragmentów chromatyd chromosomów homologicznych, dzięki której zwiększona zostaje zmienność genetyczna garnitur chromosomowy pełna ilość materiału genetycznego, jaki zawierają komórki somatyczne danego organizmu; w przypadku człowieka jest to 46 chromosomów metafaza drugi etap mitozy, w którym chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki; włókna wrzeciona przyczepiają się do centromerów chromosomów, a centromery pękają profaza pierwszy etap mitozy, w którym nić DNA ulega kondensacji i uwidaczniają się chromosomy, zanika otoczka jądrowa oraz formuje się wrzeciono podziałowe telofaza czwarty etap mitozy, w którym chromosomy ulegają dekondensacji, przechodząc z powrotem do postaci chromatyny, i odtwarzają się otoczki jądrowe wokół dwóch skupisk chromatyd Ćwiczenie 4 Ćwiczenie 2 Przyporządkuj wymienionym modyfikacjom cyklu komórkowego odpowiadające im opisy. amplifikacja proces, w którym po duplikacji materiału genetycznego powielane są jedynie fragmenty DNA niezbędne do przeżycia komórki niepełna replikacja proces, w trakcie którego nie dochodzi do rozdzielenia chromatyd, za to powstają chromosomy o większych rozmiarach endomitoza rodzaj endoreplikacji, w której po duplikacji chromosomy zostają rozdzielone na pojedyncze chromatydy politenia proces replikacji DNA, w którym pomijane są niektóre geny endoreduplikacja proces, w którym powstają chromosomy olbrzymie o znacznie zwiększonej ploidalności Ćwiczenie 3 Uzupełnij tekst, zaznaczając prawidłowe sformułowania spośród podanych propozycji. Amitoza to proces, który występuje najczęściej w komórkach młodychstarzejących sięmacierzystych. Wymaga ona dużegomałego wydatku energetycznego. W jej trakcie powstają dwatrzycztery jądra potomne, które zawierają taką samąróżną ilość chromatyny. U człowieka, proces ten zachodzi w niektórych komórkach wątroby, mięśnia sercowego, szyszynki czy układu nerwowego. Źródło: EnglishSquare.pl Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0. 輸 輸 醙 Ćwiczenie 5 Z poniższych etapów kariokinezy wybierz te, które są charakterystyczne dla pierwszego podziału mejotycznego. rozdzielenie chromatyd siostrzanych w anafazie przyłączanie się w anafazie włókien wrzeciona kariokinetycznego w liczbie jedno włókno na chromosom rozpad biwalentów w anafazie przyłączanie się w anafazie włókien wrzeciona kariokinetycznego do kinetochoru znajdującego się na każdej z siostrzanych chromatyd crossing-over zachodzące w profazie Ćwiczenie 6 Przyporządkuj podane etapy do procesu, w którym zachodzą. Amitoza Endoreplikacja brak kariokinezy losowe rozdzielanie nici DNA brak duplikacji materiału genetycznego wytworzenie dwóch jąder potomnych niemających pełnego garnituru chromosomowego kondensacja chromatyny zwielokrotnienie materiału genetycznego      醙 醙 Ćwiczenie 7 (…) Podsumujmy krótko: mitoza zachodzi w komórkach somatycznych i jest podziałem z doreplikowaniem DNA, by nowa komórka miała pełen (2n) zestaw chromosomów. Mejoza ma miejsce w spermatocytach i oocytach i prowadzi do pozbycia się połowy DNA, tak aby gotowa do stworzenia zarodka komórka płciowa miała tylko jeden zestaw chromosomów. Po połączeniu się męskiego i żeńskiego DNA, zygota staje się „z powrotem” komórką somatyczną. Mejozę można więc w pewnym sensie uznać za swego rodzaju międzypokoleniową mitozę… Ciekawe, prawda? Źródło: Ta straszna mitoza i mejoza, Łukasz Sakowski, hps://www.totylkoteoria.pl/2016/08/mitoza-mejoza.html. Wyjaśnij, dlaczego mejoza, będąca modyfikacją cyklu komórkowego, jest niezbędna do powstania prawidłowego zarodka człowieka. Swoją odpowiedź uzasadnij. 難 ćwiczenia interaktywne; analiza animacji; mapa myśli; gra dydaktyczna; analiza tekstu źródłowego. Formy pracy: praca indywidualna; praca w parach; praca w grupach; praca całego zespołu klasowego. Środki dydaktyczne: komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda; arkusze papieru, flamastry. Przed lekcją: 1. Uczniowie zapoznają się z treścią w sekcji „Przeczytaj”. Przebieg lekcji Faza wstępna: 1. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji oraz cele zajęć, omawiając lub ustalając razem z uczniami kryteria sukcesu. 2. Odwołanie do wcześniejszej wiedzy. Nauczyciel prosi o przypomnienie, jak przebiega cykl komórkowy. Faza realizacyjna: 1. Praca z animacją pt. „Chromosomy politeniczne”. Nauczyciel wyświetla na tablicy interaktywnej lub za pomocą rzutnika multimedium zawarte w sekcji „Animacja”. Uczniowie wykonują w parach polecenia nr 1 i 2: charakteryzują chromosomy politeniczne, wskazują, w jakich występują komórkach, i wyjaśniają, jaką mogą pełnić w nich funkcję. Następnie dzielą się swoimi odpowiedziami na forum klasy. 2. Praca w grupach z treścią e‐materiału. Nauczyciel dzieli klasę na trzy grupy. Każda z grup opracowuje jedno zagadnienie na podstawie informacji zawartych w e‐materiale. Grupa I – mejoza; grupa II – amitoza; grupa III – endoreplikacja. Po opracowaniu zagadnień przez każdą z grup nauczyciel miesza uczniów tak, aby w każdym z nowych zespołów było przynajmniej dwóch przedstawicieli ze starej grupy. Każdy z uczniów przedstawia kolegom partię materiału, którą opracował wcześniej (uczenie się przez nauczanie innych). Nauczyciel prosi o wypisanie na małych kartkach pojęć, jakie uczniowie zapamiętali na dany temat. Grupy porządkują kartki w zbiory, wyszukując połączenia pomiędzy zapisanymi pojęciami. Grupy przyklejają kartki na arkuszu papieru A1, łączą strzałkami, rysują linie i dopisują nowe hasła, tworząc mapę myśli. Przedstawiciele grup omawiają swoje mapy myśli. Nauczyciel weryfikuje informacje, w razie potrzeby uzupełnia. 3. Utrwalenie wiedzy i umiejętności. Uczniowie samodzielnie wykonują ćwiczenie nr 7 (w którym mają za zadanie wyjaśnić – na podstawie tekstu źródłowego – dlaczego mejoza, będąca modyfikacją cyklu komórkowego, jest niezbędna do powstania prawidłowego zarodka) z sekcji „Sprawdź się”. Następnie w 4‐osobowych grupach omawiają prawidłowe rozwiązanie. Po upływie wyznaczonego czasu wskazany przez nauczyciela przedstawiciel grupy prezentuje odpowiedź wraz z jej uzasadnieniem. Klasa ustosunkowuje się do niej. Nauczyciel udziela uczniom informacji zwrotnej. Faza podsumowująca: 1. Nauczyciel dzieli klasę na 4‐osobowe grupy. Uczniowie rozwiązują ćwiczenia interaktywne od 1 do 6 z sekcji „Sprawdź się”, od najłatwiejszego do najtrudniejszego. Grupa, która poprawnie rozwiąże zadania jako pierwsza, wygrywa, a nauczyciel może nagrodzić uczniów ocenami za aktywność. Praca domowa: 1. Wykonaj ćwiczenie nr 8 z sekcji „Sprawdź się”. Materiały pomocnicze: Neil A. Campbell i in., „Biologia Campbella”, tłum. K. Stobrawa i in., Rebis, Poznań 2019. „Encyklopedia szkolna. Biologia”, red. Marta Stęplewska, Robert Mitoraj, Wydawnictwo Zielona Sowa, Kraków 2006. Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania animacji: Uczniowie zapoznają się z animacją i przygotowują do niej pytania. Następnie zadają je sobie nawzajem, sprawdzając stopień przyswojenia treści.