"Биология (базовый уровень)", Сухорукова Л.Н., Кучменко В.С., Иванова Т.В.
Деление клетки обеспечивает рост организма, обновление тканей и размножение. Перед делением клетка проходит интерфазу и удваивает ДНК, а затем распределяет наследственный материал между дочерними клетками. При митозе образуются две генетически сходные клетки с прежним числом хромосом. Мейоз включает два деления, уменьшает набор хромосом вдвое и создаёт наследственное разнообразие.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Клеточный цикл — периоды жизни клетки от её образования до следующего деления или гибели. Он включает интерфазу и собственно деление. Интерфаза подготавливает клетку к делению, а деление распределяет наследственный материал и цитоплазму между дочерними клетками.
Митоз — деление, при котором из одной клетки образуются две генетически сходные клетки с тем же числом хромосом. Сначала удвоенные хромосомы выстраиваются и разделяются, затем делится цитоплазма. Благодаря митозу организм растёт и заменяет повреждённые клетки.
Мейоз — деление, в результате которого число хромосом уменьшается вдвое и образуются клетки с гаплоидным набором. Он состоит из двух последовательных делений после одного удвоения ДНК. Мейоз необходим для образования половых клеток и поддержания постоянного числа хромосом вида.
Кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами. Он происходит во время первого деления мейоза и изменяет сочетания генов в хромосомах. Поэтому потомки получают новые комбинации наследственных признаков.
В интерфазе клетка увеличивается, синтезирует вещества и выполняет обычные функции. Затем ДНК удваивается, чтобы каждая будущая дочерняя клетка получила полный набор наследственной информации. Поэтому к началу деления каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых центромерой.
При митозе хромосомы спирализуются и становятся хорошо различимыми. Они выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, после чего сестринские хроматиды отделяются и движутся к противоположным полюсам. Такое расхождение нужно для равномерного распределения копий ДНК: каждый полюс получает по одной хроматиде каждой хромосомы.
После завершения митоза вокруг наборов хромосом формируются ядра, а цитоплазма разделяется. Так возникают две дочерние клетки, обычно одинаковые по наследственной информации и имеющие тот же набор хромосом, что и исходная клетка. Митоз обеспечивает рост многоклеточного организма, обновление и регенерацию тканей, а у некоторых одноклеточных служит способом бесполого размножения.
Мейоз включает два деления подряд, но ДНК удваивается только перед первым. В первом делении пары гомологичных хромосом расходятся к разным полюсам, поэтому число хромосом уменьшается вдвое. Во втором делении, похожем на митоз, разделяются сестринские хроматиды.
В профазе I гомологичные хромосомы сближаются, и между ними может происходить кроссинговер. Кроме обмена участками, пары хромосом распределяются по дочерним клеткам независимо друг от друга. Эти процессы создают разные сочетания генов, а гаплоидный набор позволяет при слиянии гамет восстановить диплоидное число хромосом.
| Свойство | Митоз | Мейоз |
|---|---|---|
| Число делений | Одно | Два |
| Число дочерних клеток | Две | Четыре |
| Число хромосом в дочерних клетках относительно исходной клетки | Сохраняется: 2n → 2n | Уменьшается вдвое: 2n → n |
| Сходство дочерних клеток между собой и с исходной | Обычно генетически сходны | Генетически различаются |
| Расхождение хромосом | Сестринские хроматиды | Сначала гомологичные хромосомы, затем сестринские хроматиды |
| Биологическое значение | Рост, обновление тканей, бесполое размножение | Образование гамет и наследственное разнообразие |
Сначала определите, сколько раз делится клетка и что именно расходится на каждом этапе. Затем сравните число хромосом в исходной и дочерних клетках. Если нужно объяснить значение процесса, свяжите митоз с сохранением набора, а мейоз — с образованием гаплоидных клеток и разнообразием.
Обозначение 2n используют для диплоидного набора, содержащего пары гомологичных хромосом. Обозначение n означает гаплоидный набор, в котором по одной хромосоме из каждой пары. Переход 2n → n характерен для мейоза, но не для митоза.
Задача 1. В клетке перед митозом 2n = 12. Определите число хромосом в каждой дочерней клетке после деления. Удвоение ДНК не меняет число хромосом, поскольку две хроматиды считаются одной хромосомой до их расхождения.
Ответ: в каждой дочерней клетке будет 12 хромосом. Число хромосом при митозе сохраняется, хотя перед делением количество молекул ДНК временно удваивается.
Задача 2. В исходной клетке 2n = 8. Определите число хромосом в клетках после завершения мейоза. Нужно учитывать не количество делений как простое уменьшение в четыре раза, а результат первого мейотического деления.
Ответ: после мейоза образуются клетки с 4 хромосомами. Обычно из одной исходной клетки формируются четыре такие гаплоидные клетки.
Задача 3. Объясните, почему гаметы одного организма могут различаться по наследственному материалу. Одного факта о мейозе недостаточно: нужно назвать два механизма, меняющих сочетания хромосом и генов.
Ответ: гаметы различаются из-за кроссинговера и независимого расхождения гомологичных хромосом. Эти процессы создают наследственное разнообразие потомства.
Ошибка 1. Считать, что перед каждым делением мейоза ДНК удваивается. Так думают из-за двух последовательных делений, но удвоение происходит только перед первым. Проверка: найдите одну интерфазу перед мейозом и вспомните, что второе деление начинается без новой репликации.
Ошибка 2. Путать гомологичные хромосомы и сестринские хроматиды. Гомологичные хромосомы образуют пару и несут гены одних признаков, а хроматиды являются копиями одной хромосомы. Проверка: в первом делении мейоза расходятся гомологичные хромосомы, во втором — хроматиды.
Ошибка 3. Считать, что митоз уменьшает число хромосом вдвое. При митозе каждая дочерняя клетка получает по одной сестринской хроматиде каждой хромосомы. Проверка: сравните наборы до и после процесса — формула остаётся 2n → 2n.
Ошибка 4. Называть клетки после мейоза полностью одинаковыми. Кроссинговер и независимое расхождение хромосом создают разные комбинации наследственного материала. Проверка: спросите себя, происходил ли обмен участками и случайно ли распределялись гомологичные хромосомы.
До изучения деления клетки нужно знать строение хромосомы, различать хромосому и хроматиду, а также понимать диплоидный и гаплоидный наборы. Без этого трудно определить, что именно расходится на этапах митоза и мейоза. Эти понятия служат основой для записи 2n и n.
Мейоз связан с образованием гамет, оплодотворением и наследованием признаков. При слиянии гаплоидных гамет восстанавливается диплоидный набор, а различия гамет влияют на комбинации признаков потомства. Поэтому мейоз нужен для понимания полового размножения.
Митоз объясняет рост и регенерацию организма, а также размножение одноклеточных организмов. Новые клетки получают тот же набор хромосом, что и исходная клетка. Это позволяет сохранять особенности тканей и организма.
Чем хромосома отличается от хроматиды?
Хромосома — структура из ДНК и белков, несущая наследственную информацию. После удвоения ДНК она состоит из двух сестринских хроматид, соединённых центромерой; до удвоения хромосома содержит одну хроматиду.
Почему после митоза дочерние клетки обычно имеют такое же число хромосом, как исходная?
Перед митозом ДНК удваивается, поэтому каждая хромосома получает две сестринские хроматиды. При делении хроматиды расходятся поровну, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии каждой хромосомы.
Почему перед вторым делением мейоза ДНК не удваивается?
ДНК удваивается только один раз — перед первым делением мейоза. Во втором делении нужно разделить уже имеющиеся сестринские хроматиды, иначе число хромосом не уменьшилось бы вдвое.
На каком этапе мейоза происходит кроссинговер?
Кроссинговер происходит в профазе I мейоза, когда гомологичные хромосомы сближаются и образуют пары. Их участки обмениваются, поэтому хромосомы получают новые сочетания генов.
Почему мейоз необходим для полового размножения?
Мейоз образует гаметы с гаплоидным набором хромосом. После оплодотворения две гаметы сливаются, и диплоидное число восстанавливается; кроме того, мейоз повышает генетическое разнообразие потомства.
12. Деление клетки. Митоз. Мейоз
