САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Приглашаю на занятия по биологии и генетике. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052
САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Приглашаю на занятия по биологии и генетике. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052

Митоз и мейоз в помощь к сдаче ЕГЭ

Главная - Е. Единый Государственный Экзамен (ЕГЭ) - Митоз и мейоз в помощь к сдаче ЕГЭ

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

В последние два года в вариантах тестовых заданий   ЕГЭ по биологии стало появляться все больше вопросов по способам размножения организмов, чередованию поколений, способам деления клеток,  отличиям разных стадий митоза и мейоза, наборам хромосом (n) и содержанию ДНК (с)  в различных стадиях жизни клеток.

Я согласен с авторами заданий.  Чтобы хорошо вникнуть в суть процессов митоза и мейоза надо не только в целом понимать, чем они отличаются друг от друга, но и знать  как меняется набор хромосом (n), а, главное, их качество  (с), на различных стадиях этих процессов.

Помним, конечно, что митоз и мейоз — это различные способы деления ядра клеток, а не  деление самих клеток (цитокинез).

Помним и то, что благодаря митозу происходит размножение диплоидных (2n) соматических клеток и обеспечивается бесполое размножение, а мейоз обеспечивает образование гаплоидных (n) половых клеток (гамет) у животных или гаплоидных (n) спор у растений.

Для удобства восприятия информации

на рисунке ниже  митоз и мейоз изображены вместе. Как мы видим,  эта схема не включает  жизненный цикл клетки, в ней нет и полного описания того, что происходит в клетках при митозе или мейозе. Цель данной статьи и этого рисунка обратить ваше внимание только на те изменения, которые происходят с самими хромосомами на разных стадиях митоза и мейоза. Именно на это делается упор в новых тестовых заданиях ЕГЭ.

Чтобы не перегружать рисунки, диплоидный кариотип в ядрах клеток представлен всего двумя парами гомологичных хромосом (то есть n = 2).  Первая пара  — более крупные хромосомы (красная и оранжевая). Вторая пара — более мелкие (синяя и зеленая). Если бы мы изображали конкретно, например, кариотип человека (n = 23), пришлось бы рисовать  46 хромосом.

Так каков был набор хромосом и их качество до начала деления в интерфазной клетке в период G1? Конечно он был 2n2c. Клеток с таким набором хромосом мы на этом рисунке не видим. Так как после S периода интерфазы (после репликации ДНК) количество хромосом, хотя и остается прежним (2n), но, так как каждая из хромосом теперь состоит  из двух сестринских хроматид, то формула кариотипа клетки будет записываться уже так: 2n4c. И вот  клетки с такими двойными хромосомами, готовые  уже  приступить к митозу или мейозу, и изображены на рисунке.

Данный рисунок  позволяет нам ответить на следующие  вопросы тестовых заданий

— Чем отличается профаза митоза от профазы I мейоза? В профазе I мейоза хромосомы не свободно распределены по всему объему бывшего клеточного ядра (ядерная оболочка в профазе растворяется), как в профазе митоза, а гомологи объединяются и коньюгируют (переплетаются) друг с другом. Это может привести к кроссинговеру: обмену некоторыми идентичными участками сестринских хроматид у гомологов.

— Чем отличается метафаза митоза от метафазы I мейоза? В метафазу I мейоза по экватору клетки выстраиваются не отдельные двухроматидные хромосомы как в метафазе митоза, в биваленты (по два гомолога вместе) или тетрады (тетра — четыре, по числу задействованных в коньюгации сестринских хроматид).

— Чем отличается анафаза митоза от анафазы I мейоза? В анафазу митоза  нитями веретена деления к полюсам клетки растаскиваются  сестринские хроматиды (которые в это время уже следует называть однохроматидными хромосомами). Обратите внимание, что в это время, поскольку из каждой двухроматидной хромосомы образовалось две однохроматидные хромосомы, а два новых ядра еще не образовались, то хромосомная формула таких клеток будет иметь вид 4n4c. В анафазу I мейоза   нитями веретена деления к полюсам клетки растаскиваются двухроматидные гомологи. Кстати, на рисунке в анафазу I мы видим, что одна из сестринских хроматид оранжевой хромосомы имеет участки из красной хроматиды (и, соответственно, наоборот), а одна из сестринских хроматид зеленой хромосомы имеет участки из синей хроматиды (и, соответственно, наоборот). Поэтому мы можем утверждать, что в профазу I мейоза между гомологичными хромосомами происходила не только коньюгация, но и кроссинговер.

— Чем отличается телофаза митоза от телофазы I мейоза? В телофазу митоза в двух новых образовавшихся ядрах (двух клеток еще нет, они образуются в результате цитокинеза) будет содержаться диплоидный набор однохроматидных хромосом — 2n2c.  В телофазу I мейоза в двух образующихся ядрах будет находиться гаплоидный набор двухроматидных хромосом — 1n2c. Таким образом, мы видим, что  мейоз  I уже обеспечил редукционное деление (количество хромосом снизилось вдвое).

— Что обеспечивает мейоз II ? Мейозом II называется эквационное (уравнительное) деление, в результате которого в четырех образовавшихся клетках будет находиться гаплоидный набор нормальных однохроматидных хромосом  — 1n1c.

— Чем отличается профаза i от профазы II ? В профазу II ядра клеток не содержат гомологичных хромосом, как в профазу I, поэтому не  происходит объединения гомологов.

— Чем отличается метафаза митоза от метафазы II мейоза?  Очень «коварный» вопрос, так как из любого учебника вы запомните, что мейоз II в целом  протекает как митоз.  Но, обратите внимание,  в метафазу митоза по экватору клетки выстраиваются двухроматидные хромосомы и у каждой хромосомы есть её гомолог. В метафазе II мейоза по экватору тоже выстраиваются двухроматидные хромосомы, но нет гомологичных. На цветном рисунке, как в этой статье выше, это хорошо видно, но на экзамене рисунки  черно-белые. На этом черно-белом рисунке одного из тестовых заданий изображена метафаза митоза, так как здесь есть  гомологичные хромосомы (большая черная и большая белая — одна пара; маленькая черная и маленькая белая — другая пара).

— Может быть и аналогичный вопрос по анафазе митоза и анафазе II мейоза.

— Чем отличается телофаза I мейоза от телофазы II ? Хотя набор хромосом в обоих случаях гаплоидный, но во время телофазы I хромосомы двухроматидные, а во время телофазы II  они однохроматидные.

Когда писал на этом блоге подобную статью о митозе и мейозе  никак не думал, что за три года содержание тестов так сильно изменится. Очевидно, из-за сложностей создавать  все новые и новые тесты, опираясь на школьную программу по биологии, авторы-составители уже не имеют возможности «копать вширь» (всё уже давно «вскопано») и они вынуждены «копать вглубь».

*******************************************
У кого будут вопросы по статье к репетитору биологии по Скайпу, прошу обращаться в комментариях.

Репетитор по биологии Садыков Борис Фагимович, 1956 г. рождения. Кандидат биологических наук, доцент. Живу в замечательном городе Уфе. Преподавательский стаж с 1980 года. Репетитор биологии по Скайпу.
Е. Единый Государственный Экзамен (ЕГЭ) | гомологичные хромосомыконьюгациякроссинговермейозМитозрепетитор ЕГЭ по биологии по Скайпусестринские хроматидыфазы мейозафазы митоза | Отзывов (12)
Отзывов (12)
  1. Ольга

    Здравствуйте, Борис Фагимович. Я активно пользуюсь всеми вашими темами блога, и Вашей книгой с задачами по генетике (отдельное спасибо), но первый же запрос в гугл
    https://www.google.ru/search?client=ubuntu&channel=fs&q=vtqjp&ie=utf-8&oe=utf-8&gfe_rd=cr&ei=tkFnVt3QPMGAsAGR56u4CQ
    выдает, что мейоз — разновидность митоза. Это дезинформация или что?

    Ответить
    • Борис Садыков

      Здравствуйте, Ольга!
      Недаром же говорят об интернете, что это «всемирная помойка». У Окуджавы песня есть: «Каждый пишет, что оно слышит…» Ну нажал я на Вашу ссылку: вывалился какой-то сайт по биологии с огромным количеством рекламы от Гугла, Яндекса и тизеры всякие. Не читайте Вы никакие сайты, состряпанные для заработка с них на рекламе дорогостоящих переходов. Вообще-то любую дисциплину надо учить по учебникам, а в интернете можно читать Википедию и специальные научные или учебные сайты, не созданные для заработка с них на посторонней не тематической рекламе.
      Что «мейоз — разновидность митоза», конечно же, безобразнейшая ошибка. Это два совершенно различных способа деления клеток. Митоз — способ размножения всех соматических диплоидных клеток организма. Мейоз (у животных) — способ образования половых гаплоидных клеток, протекающий в специализированных железах — гонадах.
      Я же пишу, что лишь для удобства восприятия информации второе деление мейоза (его четыре стадии) сопоставляют с фазами митоза, так как есть сходство. Именно сходство, а не тождество.

      Ответить
      • Ольга

        Спасибо, Борис Фагимович.

        Ответить
  2. Ольга

    Здравствуйте, Борис Фагимович.
    Встречается информация, что мейоз — вариант митоза. Прокомментируйте, пожалуйста.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Здравствуйте, Ольга!
      Категорично, что «мейоз — вариант митоза», такой информации ни в науке, ни в учебной литературе не существует. А иногда говорится лишь, что этапы мейоза II протекают сходно с митозом. В профазу II мейоза как и в профазу митоза нет коньюгации гомологичных хромосом (а, значит, и не бывает кроссинговера). В метафазу II мейоза выстраиваются по экватору двухроматидные хромосомы, которые в анафазу II мейоза разделяются на однохроматидные хромосомы (то есть как и в метафазу и анафазу митоза). В телофазу II мейоза образуются ядра с «нормальныии» однохроматидными хромосомами как в телофазу митоза. Но, конечно, надо понимать, что при мейозе II (эквационном или уравнительном делении, когда хромосомы становятся нормальными однохроматидными), мы наблюдаем в клетке половинный набор хромосом, который образовался после мейоза I (то есть после редукционного, уменьшительного деления). Таким образом, мейоз II приводит к образованию nc клеток. При митозе же образуются 2n2c или что тоже самое 2(nc) клетки, поэтому и нельзя говорить, что «мейоз — вариант митоза».
      Ольга, в самой статье, изложенный выше, ведь специально дается подробная схема сравнения митоза и двух этапов мейоза.

      Ответить
  3. Ольга

    Здравствуйте, Борис Фагимович! Избавьте меня,пожалуйста, от ступора в следующем: мейозом делятся половые клетки, в мейозе происходит кроссинговер. Как могут обмениваться участками папины и мамины половые хромосомы, это же монстр получится? И вообще ведь половые хромосомы негомологичны?

    Ответить
    • Борис Садыков

      Здравствуйте, Ольга!
      Все соматические клетки многоклеточного организма диплоидны. Они имеют двойной набор 2n всех хромосом (и аутосом, и половых). У человека, например, 2n равно 46 — это 44 аутосомы и 2, так называемые, половые хромосомы. Оля, Вы, видимо, путаете названия «половые клетки» и «половые хромосомы»?
      Так вот, все наши соматические клетки тела изначально образуются митозами из единственной клетки зиготы (а что такое зигота? Это бывшая яйцеклетка с материнским набором хромосом, объединенным с отцовским набором хромосом). То есть в зиготе половина всех хромосом (22 аутосомы и 1 половая хромосома) мамины, а другая половина (22 аутосомы и 1 половая хромосома) папины. Аутосомы все парные (бывшие мамины и папины) — гомологичны друг другу. Пара половых хромосом ХХ в диплоидных клетках женского организма тоже гомологичны друг другу, а пара половых хромосом в диплоидных клетках мужского организма XY — негомологичны.
      В специализированных железах — гонадах (в яичниках у девочек с 3-х месяцев внутриутробного развития, в семенниках у мальчиков с 11 лет) такие обычные диплоидные клетки сначала просто размножаются митозами. Потом, в стадии созревания, они подвергаются редукционному делению или мейозу и становятся гаплоидными (с n набором хромосом, 23 хромосомы) яйцеклетками или сперматозоидами с 22 аутосомами и 1 половой хромосомой. Так вот, чем же кардинально сам процесс мейоза отличается от митоза (кроме того, что он приводит к уменьшению вдвое числа хромосом в образующихся клетках)? А именно, в профазу I мейоза все гомологичные хромосомы (а это и есть бывшие мамины из яйцеклетки и папины из сперматозоида, их еще рисуют на схемах разным цветом, красными и синими) сближаются попарно, коньюгируют (переплетаются), что может приводить (а может и не приводить) к взаимному обмену (кроссинговеру) некоторыми гомологичными участками сестринских хроматид у гомологичных пар.
      Оля, не знаю, помог ли Вам разобраться? В учебниках все это хорошо, подробно расписывается на множестве страницах…

      Ответить
  4. Sema

    Спасибо за статью! Очень полезна информация, но по рисунку на стадии анафазы(II) 2 мейотического деления хромосомная формула должна быть 2n 2c.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Здравствуйте, Семен! Огромное спасибо за замеченную ошибку, исправил.

      Ответить
  5. Юлия

    Здравствуйте, Борис Фагимович! В школе задали решать задачи на типы деления клеток (митоз и мейоз). Текст задачи: растение пшеница имеет 24 хромосомы. Какое количество хромосом и ДНК содержится в клетке по окончании телофазы мейоза 2. Я ответила, что 14 хромосом, так как образующаяся клетка гаплоидна, и 28 ДНК, так как одна хромосома состоит из двух нитей ДНК. В ответе к задаче написано: 14 хромосом, 14 ДНК. Разве возможно, чтобы хромосома состояла из одной нити ДНК? Буду очень Вам признательна, если поможете разобраться.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Юля, хорошо разберитесь. Вы не правы. Речь не идет об одноцепочечной ДНК (ДНК у эукариот всегда двухцепочечная). Речь идет о строении хроматид (хромосом). До синтетического периода интерфазы хроматиды (хромосомы) однохроматидные, а после репликации ДНК — они становятся двухроматидными (говорим при этом, что хромосомы теперь состоят из двух сестринских хроматид).

      Ответить
      • Юлия

        Аааааа! Я поняла, спасибо огромное!

        Ответить
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *