Aice Biology Nuclear Division

11/9/2011 AICE  Biology Ch  6  Jones;  Ch  10  RavenContent †¢Ã‚  Replication  and  division  of  nuclei  and  cells †¢Ã‚  Understanding  of  chromosome  behavior  in  mitosis Learning  Outcomes Candidates  should  be  able  to: (a)  explain  the  importance  of  mitosis  in  the  production  of  genetically   identical  cells,  growth,  repair  and  asexual  reproduction; (b)  [PA]  describe,  with  the  aid  of  diagrams,  the  behavior  of   ( )[ ] chromosomes  during  the  mitotic  cell  cycle  and  the  associated   behavior  of  the  nuclear  envelope,  cell  membrane,  centrioles and   spindle  (names  of  the  main  stages  are  expected); (c)  explain  how  uncontrolled  cell  division  can  result  in  cancer  and   identify  factors  that  can  increase  the  chances  of  cancerou s  growth; (d)  explain  the  meanings  of  the  terms  haploid  and  diploid  and  the  need  for   a  reduction  division  (meiosis)  prior  to  fertilization  in  sexual   reproduction; (e)  use  the  knowledge  gained  in  this  section  in  new  situations  or  to  solve   related  problems. ? Multicellular organisms  begin  as  a  single  cell ? Mitosis ? Cell  division ? Also  used  in  repair ? Asexual  reproduction p Cell Size ? Bacteria ? E. Coli  doubles  every  30  minutes ? Heart  &  nervous  system  cells  rarely  divide,  if  at  all ? Skin  cells  and  digestive  tract  cells  divide  throughout  life ? Some  every  6  hours ? Grow  to  a  certain  size  and  stop ? Controls  are  turned  on  and  off ? During  injury,  cells  are  stimulated  and  rapidly  divide  and  grow   †“ produces  new  cells,  Ã‚  . i. e. ealing ? After  healing,  cell  growth  slows  and  returns  to  normal ? Uncontrolled  cell  growth  results  in  cancer Surface Area (length x width x 6) Volume (length x width x height) Ratio of Surface Area to Volume ? Surface  area  and  volume  do  not  increase  at  the  same  rate ? Larger  cells  have  difficulty  exchanging  oxygen  and  waste  in and  out  of  the  cell ? Before  cell  becomes  too  large  it  undergoes  cellular  division   and  forms  2  daughter  cells 1 11/9/2011 Cell Cycle includes G1 phase Two  G  phases   and  S  phase   make  up   Interphase Interphase M phase (Mitosis) M phase S  phase is divided into is divided into G1 phase S phase G2 phase Prophase MetaphaseAnaphase Telophase G2 phase The  cell  has  several  systems  for  interrupting  the  cell  cycle   if  someth ing  goes  wrong†¦ ? Check  point  at  end  of  S  phase ? Monitor  for  presence  of  Okazaki  fragments  on  lagging  strand during  replication ? Cell  is  not  permitted  to  proceed  in  the  cell  cycle  until  fragments ? DNA  Overload ? must  be  enough  DNA  material  in  the  nucleus ? Larger  the  cell  =  information  crisis ? Materials  must  be  able  to  pass  through  the are  gone cytoplasm  quickly ? Speed  is  determined  by  size  of  cell ? Rate  at  which  food  and  oxygen  are  used  is ? DNA  Damage  checkpoints ? Sense  DNA  damage  before  cell  enters  S  phase  (G1 checkpoint) ? During  S  phase ? Read also Lab 2 BiologyAfter  DNA  replication  at  G2 checkpoint ? Spindle  Checkpoints ? Detect  any  failure  of  spindle  fibers ? Detect  improper  alignment  of  spindle  itself  and  block   cytokinesis ? Trigger  apoptosis  if  damage  is  irreparable determined  by  volume ? Volume  increases  faster  than  surface  area  as cell’s  size  increases ? Cell’s  DNA  no  longer  able  to  serve  the  increasing needs  of  the  growing  cell ? Cells  constantly divide ? Dead  cells  replaced   by  new  cells ? Cancer ? mistake  in  cell   cycle ? cancerous  cells   form  tumors   (masses  of  tissue) ? tumors  deprive   normal  cells  of   nutrients 2 11/9/2011 ? Mutagen ? A  factor  that  brings  about  a  mutation ? Genetic ? Mutations ? Oncogene Carcinogen ? Any  agent  that  causes  cancer ? Some  factors  whic h  can  increase  mutation  rates,  thus promoting  cancer ? Ionizing  Radiation:  Ã‚  Xrays,  gamma  rays  particles  from ? Environmental ? cigarette  smoke ? air  and  water  pollution ? UV  radiation  from  the  sun ? viral  infections ? Carcinogen ? Any  substance  that  can  induce  or  promote  cancer ? Most  carcinogens  are  mutagens  (change  in  genes) radioactive  decay? breakdown  of  DNA  strands ? Chemicals:  tobacco  smoke,  certain  dyes ? Virus  Infection:  Lymphoma,  Papilloma viruses ? Hereditary  predisposition  Ã¢â‚¬â€œ genetic  link ? Benign  Tumors  (tumours) ? Do  not  spread  from  their  site  of  origin  but  can  compress nd  displace  surrounding  tissues ? Warts,  ovarian  cysts,  some  brain  tumors ? Malignant ? Cancerous ? Dangerous  and  spread  throughout  the  body ? Invade  other  tissues  and  destroy  them ? Healthy ? Cancer  Ã¢â‚¬â€œ yellow  spots ? Staging  is  important  to  determine  if  the  patient  is potentially  in  a  curable  early  stage  or  otherwise: ? Stage  0  ? Cancer  in  Situ   ? Stage  I  ? Cancer  is  less  than  2  cm. ? Stage  II  ? Cancer  is  between  2  to  5  cm  with  or  without involvement  of  the  glands  in  the  armpit   i l    f   h    l d   i    h    i   ? Stage  III  ? Cancer  is  larger  than  5  cm  or  there  is  extensive involvement  of  the  glands  in  the  armpit ? Stage  IV  ? Cancer  has  spread  outside  the  breast  and nvolves  other  organs  in  the  body Cause  of  1  out  of  17  deaths  in  Britain  in  1990 1  in  13  deaths  in  men;  1  in  27  deaths  in  women ? Stage  I  &  II  are  consider ed  early  and  curable. ? Stage  IV  disease  is  not  curable. 3 11/9/2011 ? Chromosome ? two  identical  halves   connected  together  by  a   centromere ? Ch Chromatid tid ? half  of  one  chromosome ? Contains  one  complete  set   of  information ? Copies  itself  to  make  the   other  chromatid Centromere Two  chromatids,  each  made  of   identical  Ã‚  DNA  molecules ? The  karyotype of  a  normal human  female contains  23   pairs  of  homologous   chromosomes:   ? 22  pairs  of  autosomes ? 1  pair  of  X  chromosomes ? The  karyotype of  a  normal uman  male contains: ? the  same  22  pairs  of  autosomes ? Uncoiled  DNA  called  chromatin? between  cell  divisions ? Happens  during  cell  division ? DNA  wraps  tightly  around  proteins  called  histones ? one  X  chromosome   ? one  Y  chromosome 4 11/9/2011 Sex   chromosomes Spindle forming Centrioles Nuclear envelope Chromatin Centromere Chromosomes (paired chromatids) Centriole Interphase Cytokinesis Telophase Nuclear envelope reforming Prophase p Spindle Centriole Individual chromosomes Metaphase Anaphase ? Daughter  cells  genetically  identical  to  parent  nucleus ? Replacement  /  repair  of  tissues ? Skin ? Lining  of  gut A sample of cytoplasm is removed from a cell in mitosis.The sample is injected into a second cell in G2 of interphase. ? Basis  of  asexual reproduction As a result, the second cell enters mitosis. Cyclins  regulate  the  timing  of  the  cell  cycle  in  eukaryotic  cells 5 11/9/2011 Golgi apparatus produces vesicles ? haploid  (n)  and  diploid  (2n)  Ã‚  chromosomes Two  chromatids,  each  made  of   identical  Ã‚  DNA  molecules Centromere ? reduction  division  (meiosis)  prior  to  fertilization  in  sexual reproduc tion Chapter  Ã‚  17:  Ã‚  Meiosis,  genetics  and  gene  control  goes  into   more  detail Genetic  variation Crossing  over  in   Prophase  I 6 11/9/2011 Maternal set of chromosomes Possibility 1 Paternal set of chromosomes Possibility 2Two equally probable arrangements of chromosomes at metaphase I Metaphase II Prophase II Metaphase II Anaphase II Telophase II Meiosis II results in four haploid (N) daughter cells. Meiosis I results in two The chromosomes line up in a The sister chromatids haploid (N) daughter cells, similar way to the metaphase separate and move toward each with half the number of stage of mitosis. opposite ends of the cell. chromosomes as the original. Daughter cells Combination 1 Combination 2 Combination 3 Combination 4 Prophase I of meiosis Nonsister chromatids MITOSIS Parent cell (before chromosome replication) MEIOSIS Chiasma (site of crossing over) MEIOSIS I ProphaseProphase I Chromosome replication Chromosome replication 2n = 6 Tetrad Duplicated chromosome (two sister chromatids) Chiasma, site of crossing over Metaphase I Tetrad formed by synapsis of homologous chromosomes Metaphase Chromosomes positioned at the metaphase plate Tetrads positioned at the metaphase plate Metaphase I Metaphase II Anaphase Telophase Sister chromatids separate during anaphase Homologues separate during anaphase I; sister chromatids remain together Anaphase I Telophase I Haploid n=3 Daughter cells of meiosis I MEIOSIS II Daughter cells 2n Daughter cells of mitosis 2n n n n n Daughter cells of meiosis II Recombinant chromosomes Sister chromatids separate during anaphase IIGeneral Biology Ii Study Guide (Online Class)