Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называется хромосомным набором . Число хромосом в клетке и их форма постоянны для каждого вида живых организмов.

Число (диплоидный набор) хромосом у некоторых видов растений и животных

Соматические клетки обычно диплоидны (содержат двойной набор хромосом - 2n). В этих клетках хромосомы представлены парами. Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, размером и формой хромосом, называют кариотипом . Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными. Одна из них унаследована от отцовского организма, другая - от материнского. Хромосомы разных пар называются негомологичными . Они отличаются друг от друга размерами, формой, местами расположения первичных и вторичных перетяжек. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называются аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называются половыми, или гетерохромосомами . В клетке человека содержится 46 хромосом или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X- и Y-хромосомы. Женщины имеют две X-хромосомы, а мужчины одну Х- и одну Y-хромосому.
Половые клетки гаплоидны (содержат одинарный набор хромосом - n). В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Деление клеток

Хромосомный набор

Хромосомный набор - совокупность хромосом, содержащихся в ядре. В зависимости от хромосомного набора клетки бывают соматическими и половыми.

Соматические и половые клетки

Клеточный цикл

Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) - существование клетки от момента её возникновения в результате деления материнской клетки до её собственного деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки, её функционального состояния и условий среды. Клеточный цикл включает митотический цикл и период покоя.
В период покоя (G 0) клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу - погибает либо возвращается в митотический цикл. В непрерывно размножающихся клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом, а период покоя отсутствует.
Митотический цикл состоит из четырёх периодов: пресинтетического (постмитотического) - G 1 , синтетического - S, постсинтетического (премитотического) - G 2 , митоза - М. Первые три периода - это подготовка клетки к делению (интерфаза ), четвёртый период - само деление (митоз).

Интерфаза - подготовка клетки к делению - состоит из трёх периодов.

Периоды интерфазы

Деление эукариотических клеток

Основой размножения и индивидуального развития организмов является деление клетки.
Эукариотические клетки имеют три способа деления:

• амитоз (прямое деление),
• митоз (непрямое деление),
• мейоз (редукционное деление).

Амитоз - редкий способ деления клетки, характерный для стареющих или опухолевых клеток. При амитозе ядро делится путём перетяжки и равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. После амитоза клетка не способна вступать в митотическое деление.

Митоз

Митоз - тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке. В результате митоза из одной диплоидной клетки образуется две диплоидные, генетически идентичные материнской.

Митоз состоит из четырёх фаз.

Фазы митоза

Фазы	Число хромосом и хроматид	Процессы
Профаза	2n4c	Хромосомы спирализуются, центриоли (у животных клеток) расходятся к полюсам клетки, распадается ядерная оболочка, исчезают ядрышки, и начинает формироваться веретено деления.
Метафаза	2n4c	Хромосомы, состоящие из двух хроматид, прикрепляются своими центромерами (первичными перетяжками) к нитям веретена деления. При этом все они располагаются в экваториальной плоскости. Эта структура называется метафазной пластинкой .
Анафаза	2n2c	Центромеры делятся, и нити веретена деления растягивают отделившиеся друг от друга хроматиды к противоположным полюсам. Теперь разделённые хроматиды называются дочерними хромосомами .
Телофаза	2n2c	Дочерние хромосомы достигают полюсов клетки, деспирализуются, нити веретена деления разрушаются, вокруг хромосом образуется ядерная оболочка, ядрышки восстанавливаются. Два образовавшихся ядра генетически идентичны. После этого следует цитокинез (деление цитоплазмы), в результате которого образуются две дочерние клетки . Органоиды распределяются между ними более или менее равномерно.

Биологическое значение митоза:

• достигается генетическая стабильность;
• увеличивается число клеток в организме;
• происходит рост организма;
• возможны явления регенерации и бесполого размножения у некоторых организмов.

Мейоз

Мейоз - тип клеточного деления, сопровождающийся редукцией числа хромосом. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, генетически отличающиеся от материнской. В ходе мейоза происходит два клеточных деления (первое и второе мейотические деления), причём удвоение числа хромосом происходит только перед первым делением.

Как и митоз, каждое из мейотических делений состоит из четырёх фаз.

Фазы мейоза

Фазы	Число хромосом и хроматид	Процессы
Профаза I	2n4c	Происходят процессы, аналогичные процессам профазы митоза. Кроме того, гомологичные хромосомы, представленные двумя хроматидами, сближаются и «слипаются» друг с другом. Этот процесс называется конъюгацией . При этом происходит обмен участков гомологичных хромосом - кроссинговер (перекрест хромосом), то есть обмен наследственной информацией. После конъюгации гомологичные хромосомы отделяются друг от друга.
Метафаза I	2n4c	Происходят процессы, аналогичные процессам метафазы митоза.
Анафаза I	1n2c	В отличие от анафазы митоза, центромеры не делятся и к полюсам клетки отходит не по одной хроматиде от каждой хромосомы, а по одной хромосоме, состоящей из двух хроматид и скреплённой общей центромерой.
Телофаза I	1n2c	Образуются две клетки с гаплоидным набором.
Интерфаза	1n2c	Короткая. Репликации (удвоения) ДНК не происходит и, следовательно, диплоидность не восстанавливается.
Профаза II	1n2c
Метафаза II	1n2c	Аналогичны процессам во время митоза.
Анафаза II	1n1c	Аналогичны процессам во время митоза.
Телофаза II	1n1c	Аналогичны процессам во время митоза.

Биологическое значение мейоза:

• основа полового размножения;
• основа комбинативной изменчивости.

Деление прокариотических клеток

У прокариот митоза и мейоза нет. Бактерии размножаются бесполым путём - делением клетки при помощи перетяжек или перегородок, реже почкованием . Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.
Кроме того, для бактерий характерен половой процесс - конъюгация . При конъюгации по специальному каналу, образующемуся между двумя клетками, фрагмент ДНК одной клетки передаётся другой клетке, то есть изменяется наследственная информация, содержащаяся в ДНК обоих клеток. Поскольку количество бактерий при этом не увеличивается, для корректности используют понятие «половой процесс», но не «половое размножение».

Цели занятия:

• повторение и обобщение материала по темам “Митоз, мейоз”;
• обучение решению задач 2 части ЕГЭ задание №39 по темам митоз и мейоз.

Форма занятия: лекционно-практическая.

Оборудование: проектор, слайды, набор карточек с задачами.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализации знаний.

Фронтальный опрос (на слайдах рисунки фаз митоза и мейоза, конспект из приложения):

1. Дайте определение терминам митоз, мейоз.
2. Перечислите последовательно фазы митоза и мейоза.
3. Дайте характеристику процессов, происходящих в разные фазы митоза, 1 и 2 деления мейоза.
4. Назовите отличия митоза и мейоза.

III. Работа с тестом.

Вопросы по темам митоз и мейоз встречаются в задания ЕГЭ в первой и во второй частях.

В первой части это вопросы с выбором одного ответа . Задания выбором нескольких ответов . Задания на установления соответствия. Задания на установление последовательности.

Ребятам необходимо выполнить тест.

1. В интерфазе перед митозом в клетке

1. хромосомы выстраиваются в плоскости экватора
2. хромосомы расходятся к полюсам клетки
3. количество молекул ДНК уменьшается вдвое
4. количество молекул ДНК удваивается

2 . При делении клетки происходит формирование веретена деления в

1. профазе
2. телофазе
3. метафазе
4. анафазе

3 . Какие процессы происходят в клетке в период интерфазы?

1. синтез белков в цитоплазме
2. спирализация хромосом
3. синтез иРНК в ядре
4. редупликация молекул ДНК
5. растворение ядерной оболочки
6. образование клеточного центра

4 . Установите соответствие между особенностями клеточного деления и его видом.

5. Установите, в какой последовательности происходят процессы митоза.

1. Расхождение сестринских хроматид.
2. Удвоение молекулы ДНК.
3. Расположение хромосом на экваторе
4. Деление цитоплазмы.

6. Установите последовательность процессов, происходящих в ходе мейоза.

1. расположение пар гомологичных хромосом в экваториальной плоскости
2. конъюгация, кроссинговер гомологичных хромосом
3. расположение в плоскости экватора и расхождение сестринских хромосом
4. образование четырёх гаплоидных ядер
5. расхождение гомологичных хромосом

Ключ

1 − 4

2 − 1

3 − 134

4 − 212112

5 − 2314

6 − 21534

IV. Новая тема.

Кроме заданий в первой части, во второй части Кима ЕГЭ в 39 задании, есть задачи по темам митоз, мейоз. При решении данных задач необходимо знать последовательность фаз митоза и мейоза, процессы, происходящие в каждой фазе, Обязательно пояснять все этапы решения задач, давать четкие ответы на вопросы в задаче.

Решение задач из карточки, в объяснении использовать конспект из Приложения.

Данные задачи можно разделить на несколько типов:

Определение массы ДНК в разных фазах митоза или мейоза.

1. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6·10 -9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядре при овогенезе перед началом деления, в конце телофазы мейоза I и мейоза II. Объясните полученные результаты.

Ответ: масса ДНК перед делением − 12·10 -9 мг, т. к. ДНК удвоилась в конце телофазы мейоза I − 6·10 -9 мг, т. к. образовалось 2 гаплоидные клетки в конце телофазы мейоза II − 3·10 -9 мг. Т. к. образовалось 4 гаплоидные клетки.

2. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6·10 -9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядре при овогенезе перед началом мейоза, в анафазе мейоза I и мейоза II. Объясните полученные результаты.

Ответ: масса ДНК перед делением -12·10 -9 мг, т. к. ДНК удвоилась в анафазе мейоза I − 12·10 -9 мг, т. к. количество и масса не изменились в анафазе мейоза II − 6·10 -9 мг. т. к. после первого деления образовалось 2 гаплоидные клетки и масса ДНК уменьшилась.

Определение хромосомного набора и число молекул ДНК в клетках при митозе.

3. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках кончика корня перед началом митоза и в анафазе митоза. Поясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.

Ответ: хромосомный набор и число молекул ДНК перед началом митоза 2n4c, т. к. ДНК удвоилась, в анафазе митоза 4n4c , т. к. хроматиды разошлись к разным полюсам клетки

4. Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках кончика корня в профазе и конце телофазы митоза. Объясните полученные результаты в каждой фазе.

Ответ: хромосомный набор и число молекул ДНК в профазе митоза 28n 56cт. к. перед началом митоза ДНК удвоилась, конце телофазы митоза 28n 28c , т.к. образовалось 2 диплоидные клетки.

Определение хромосомного набора и число молекул ДНК в клетках при мейозе.

5. Хромосомный набор соматических клеток дрозофилы равен 8. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК при гаметогенезе перед началом деления и конце телофазы мейоза II. Объясните полученные результаты в каждом случае.

Ответ: хромосомный набор и число молекул ДНК перед делением − 8n 16c, т. к. ДНК удвоилась в конце телофазы мейоза II − 4n 4c т. к. образовались 4 гаплоидные клетки.

6. Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в ядре семязачатка перед началом мейоза 1 и мейоза 2. Объясните полученные результаты.

Ответ: хромосомный набор и число молекул ДНК перед началом мейоза 1 − 28n 56c, т. к. ДНК удвоилась перед началом мейоза 2 − 14n 28c т. к. образовались 2 гаплоидные клетки.

V. Закрепление.

Решение задач №1, 3, 5, используя конспект из Приложения.

VI. Домашнее задание .

решить задачи №2, 4, 6.

Используемые источники:

1. Сайт Решу ЕГЭ.
2. Задания из сборника Полное издание типовых вариантов ЕГЭ, 2013. Биология Е.А. Никишова, С. П. Шаталова − М. : Астрель, 158 с.

При решении задач на определение хромосомного набора и способа образование клеток растений следует помнить:

3) Гаметы у растений образуются в результате митоза на гаметофите.

4) В жизненном цикле зеленых водорослей и мхов преобладает гаметофит (n), у остальных растений спорофит (2n).

5) У семенных растений, микроспора образуется из 2n клетки в результате мейоза (у голосеменных на чешуях мужских шишек, у покрытосеменных в пыльниках тычинок). Результатом микроспорогенеза является образование пыльцевого зерна из микроспоры митозом .

6) Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток. Генеративная клетка делится митозом, образуя два спермия.

7) У семенных растений, макроспоры (мегаспоры) образуются в результате мейоза из 2n клетки семязачатка. Клетки зародышевого мешка образуются митозом из макроспоры (n).

8) При двойном оплодотворении у покрытосеменных, образуется зигота 2n и эндосперм 3n.

10) Зигота (2n) делится митозом и дает начало всем тканям и органам растения.

1. Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев цветкового растения. Объясните результат в каждом случае.

2. Какой хромосомный набор характерен для клеток эндосперма семени и листьев цветкового растения. Объясните полученные результаты.

3. Какой хромосомный набор характерен для ядер клеток эпидермиса листа и восьмиядерного зародышевого мешка семязачатка цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деленияобразуются эти клетки.

4. У хламидомонады преобладающим поколением является гаметофит . Определите хромосомный набор споры и гамет хламидомонады. Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки при половом размножении.

5. Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

6. Какой хромосомный набор характерен для мякоти иголок и спермиев сосны. Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

7. Определите хромосомный набор основной ткани и спермиев цветкового растения. В результате, какого типа деления, и из каких клеток образуются эти хромосомные наборы?

8. Определите хромосомный набор в клетках взрослого растения и спорах кукушкиного льна. В результате, какого типа деления, и из каких клеток образуются эти хромосомные наборы?

9. Определите хромосомный набор в клетках заростка и взрослого растения папоротника. В результате, какого типа деления, и из каких клеток образуются эти хромосомные наборы?

10. Какой хромосомный набор характерен для спор и гамет сфагнума? В результате, какого типа деления, и из каких клеток образуются эти хромосомные наборы?

При решении задач на определение числа хромосом и числа молекул ДНК в мейозе нужно помнить:

1) До начала мейоза в интерфазе происходит удвоение ДНК , поэтому число хромосом 2n, число ДНК-4с.

2) В профазе, метафазе 1, анафазе 1 - 2n 4с - так как деления клетки не происходит.

3) в телофазе - остается n2с, так как после расхождения гомологичных хромосом в клетках остается гаплоидный набор, но хромосомы двухроматидные.

4) В профазе 2, метафазе 2 так же как и телофазе1 - n2с.

5) Особое внимание обратить на анафазу 2, так как после расхождения хроматид число хромосом увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке) 2n2с.

6) в телофазе 2 - nс (в клетках остаются однохроматидные хромосомы).

11. Хромосомный набор соматических клеток речного рака равен 116. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток в профазе митоза, в метафазе митоза и телофазе митоза. Поясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.

12. Общая масса молекул ДНК в 46 хромосомах ядра соматической клетки человека составляет 6.10 -9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядрах в конце интерфазы, конце телофазы мейоза I и телофазы мейоза II. Ответ поясните.

13. Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в конце телофазы мейоза 1 и телофазы мейоза 2. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом.

14. В клетках одного из видов пшеницы содержится 28 хромосом. Определите число хромосом и молекул ДНК при образовании пыльце в тычинке на стадиях профазы мейоза I , профазыII и телофазы мейозаII. Объясните полученные результаты.

15. Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.

16. В клетках эндосперма семян лилии 21 хромосома. Как изменится число хромосом и молекул ДНК в конце телофазы мейоза1 и мейоза2 по сравнению с интерфазой у этого организма? Ответ поясните.

17. В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите,какое количество хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе вядрах перед делением в интерфазе и в конце телофазы мейоза I. Объясните,как образуется такое число хромосом и молекул ДНК.

18. Укажите число хромосом и количество молекул ДНК в профазе первого и второго мейотического деления клетки. Какое событие происходит с хромосомами в профазе первого деления?

Мишнина Лидия Александровна
учитель биологии
МБОУ СОШ №3 п. Акбулак
Класс 11

Подготовка к ЕГЭ: решение задач по цитологии

В методических рекомендациях по совершенствованию преподавания биологии, разработанных на основе анализа затруднений выпускников на ЕГЭ 2014 года, авторами Г.С. Калиновой, Р.А. Петросовой, отмечается низкий уровень выполнения заданий на определение числа хромосом и ДНК в разных фазах митоза или мейоза.

Задания на самом деле не настолько сложны, чтобы вызывать серьезные затруднения. Что нужно учитывать при подготовке выпускников по данному вопросу?

Решение цитологических задач предполагает знания не только по вопросам митоза и мейоза, их фаз и событий, происходящих в них, но и обязательное владение информацией о строении и функциях хромосом, количестве генетического материала в клетке.

Поэтому подготовку начинаем с повторения материала о хромосомах. Акцентируем внимание на то, что хромосомы — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки.

В них сосредоточено около 99% всей ДНК клетки, остальная часть ДНК находится в других клеточных органоидах, определяя цитоплазматическую наследственность. ДНК в хромосомах эукариот находится в комплексе с основными белками - гистонами и с негистоновыми белками, которые обеспечивают сложную упаковку ДНК в хромосомах и регуляцию её способности к синтезу рибонуклеиновых кислот (РНК) - транскрипции.

Внешний вид хромосом существенно меняется на разных стадиях клеточного цикла и как компактные образования с характерной морфологией хромосомы четко различимы в световом микроскопе лишь в период клеточного деления.

На стадии метафазы митоза и мейоза хромосомы состоят из двух продольных копий, которые называются сестринскими хроматидами и которые образуются при репликации ДНК в S-период интерфазы. У метафазных хромосом сестринские хроматиды соединены в районе первичной перетяжки, называемой центромерой. Центромера отвечает за расхождение сестринских хроматид в дочерние клетки при делении

Полный набор хромосом в клетке, характерный для данного организма, называется кариотипом. В любой клетке тела большинства животных и растений каждая хромосома представлена дважды: одна из них получена от отца, другая - от матери при слиянии ядер половых клеток в процессе оплодотворения. Такие хромосомы называются гомологичными, набор гомологичных хромосом - диплоидным.

Теперь можно повторять материал о делении клеток.

Из событий интерфазы рассматриваем только синтетический период, чтобы не распылять внимание школьников, а сосредоточиться только на поведении хромосом.

Вспоминаем: в синтетический (S) период происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК. Она происходит полуконсервативным способом, когда двойная спираль молекулы ДНК расходится на две цепи и на каждой из них синтезируется комплементарная цепочка.

В итоге образуются две идентичные двойные спирали ДНК, каждая из которых состоит из одной новой и старой цепи ДНК. Количество наследственного материала удваивается, но количество хромосом остается прежним - хромосома становится двухроматидной (2п4с).

Рассматриваем поведение хромосом во время митоза:

1. В профазе, метафазе - 2п 4с - так как деления клетки не происходит;
2. В анафазу происходит расхождения хроматид, число хромосом увеличивается в два раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке) 4n 4с;
3. в телофазе 2п2с (в клетках остаются однохроматидные хромосомы).

Повторяем мейоз:

1. В профазе1, метафазе 1, анафазе 1 - 2п 4с - так как деления клетки не происходит;
2. в телофазе - остается п2с, так как после расхождения гомологичных хромосом в клетках остается гаплоидный набор, но хромосомы двухроматидные;
3. В профазе 2, метафазе 2 так же как и телофазе 1 - п2с;
4. Особое внимание обратить на анафазу 2, так как после расхождения хроматид число хромосом увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке) 2n 2с;
5. в телофазе 2 - пс (в клетках остаются однохроматидные хромосомы.

Только теперь, когда дети теоретически подготовлены, можно переходить к решению задач.

Типичная ошибка в подготовке выпускников: стараемся сразу решать задачи, не повторив материала. Что происходит: дети с учителем решают, но решение идет на уровне механического запоминания, без осмысления. Поэтому, когда им на экзамене досталась подобная задача, они с ней не справляются. Повторюсь: не было осмысления в решении задач.

Переходим к практике.

Используем подборку задач сайта «Решу ЕГЭ» Дмитрия Гущина. Чем привлекателен этот ресурс - практически нет ошибок, грамотно расписаны эталоны ответов.

Разберем задачу C 6 № 12018.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28.

Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза 1 и в анафазе мейоза 2. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.

Элементы ответа:

Клетки семязачатка содержат диплоидный набор хромосом - 28 (2n2c).

Перед началом мейоза - (2n4c) 28 хр, 56 ДНК

В анафазе мейоза 1: (2n4c = n2c+n2c) - 28 хр, 56 ДНК.

В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (n2c) - 14 хромосом, 28ДНК.

В анафазе мейоза 2: (2n2с= nc+nc) - 28 хромосом, 28ДНК

Задача сложная, как же помочь выпускнику осмыслить ее решение.

Один из вариантов: рисуем фазы мейоза и показываем все манипуляции с хромосомами.

Алгоритм действия:

1. Внимательно прочитай задачу, определи задание, выпишите фазы, в которых нужно указать количество генетического материала

а) Перед началом мейоза

б) В анафазе мейоза 1

в) В анафазе мейоза 2

1. Сделай рисунки к каждой обозначенной фазе мейоза и поясни выполненное.

Уточняю: не пользуемся рисунками, а сами их выполняем. Данная операция работает на осмысление (хотя в эстетике мы проигрываем, но выигрываем в результате!)

1. Перед началом мейоза

Поясняю: мейозу предшествует интерфаза, в интерфазе происходит удвоение ДНК, поэтому число хромосом 2п, число ДНК-4с.

2. В анафазе мейоза 1

Поясняю: в анафазе мейоза 1 к полюсам расходятся хромосомы, т.е. из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна. Хромосомный набор становится гаплоидным, однако каждая хромосома состоит из двух хроматид. Поскольку деления клетки еще не произошло и все хромосомы находятся в одной клетке, то хромосомную формулу можно записать как: 2n4c (n2c+n2c) 28 хр, 56 ДНК (14хр 28 ДНК +14хр28ДНК)

3) В анафазе мейоза 2

Анафаза мейоза 2 происходит после первого (редукционного) деления. Набор хромосом в клетке п2с. В анафазу мейоза 2 центромеры, соединяющие сестринские хроматиды, делятся и хроматиды, как и при митозе, становятся самостоятельными хромосомами. Число хромосом увеличивается и становится равным 2п2с. И опять -поскольку деления клетки еще не произошло и все хромосомы находятся в одной клетке, то хромосомный набор можно записать следующим образом: 2n2c (nc+nc) 28 хр, 28 ДНК (14хр 14 ДНК +14хр14ДНК).

1. Запиши ответ. (у нас он указан выше)

Подвожу итог: Решение задач данного типа не требует погони за количеством, здесь важно добиться понимания логики решения и знания о поведении хромосом на каждой фазе деления.

Используемые ресурсы:

1. ФИПИ «Методические рекомендации по некоторым аспектам совершенствования преподавания биологии» авт. Г.С. Калинова, Р.А. Петросова. Москва, 2014
2. Биология. Общие закономерности 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений/ В.Б.Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.И.Сонин - Москва: Изд-во Дрофа, 2011.
3. Решу ЕГЭ. http://bio.reshuege.ru/

Биологическое значение мейоза : благодаря мейозу про­исходит редукция числа хромосом. Из одной диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных.

Благодаря мейозу обра­зуются генетически различные клетки (в том числе гаметы) , т. к. в процессе мей­оза трижды происходит перекомбинация генетического материала:

1) за счёт кроссинговера;

2) за счёт случайного и независимо­го расхождения гомологичных хромосом;

3) за счёт случайного и независимо­го расхождения кроссоверных хроматид.

Первое и второе деление мейоза складываются из тех же фаз, что и митоз, но сущность изменений в наследственном аппарате другая.

Профаза 1 . (2n4с) Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Состоит из ряда последовательных стадий. Гомо­логичные хромосомы начинают притягиваться друг к другу сходными участками и конъюгируют.

Конъюгацией называют процесс тесного сближения гомологичных хромо­сом. Пару конъюгирующих хромосом называют бивален­том. Биваленты продолжают укорачиваться и утолщать­ся. Каждый бивалент образован четырьмя хроматидами. Поэтому его называют тетрадой.

Важнейшим событием является кроссинговер – обмен участками хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза реком­бинации генов.

В конце профазы 1 формируется веретено деления, исчезает ядерная оболочка. Биваленты перемещаются в экватори­альную плоскость.

Метафаза 1. (2n; 4с) Заканчивается формирование веретена деления. Спирализация хромосом максимальна. Биваленты располагаются в плоскости экватора. Причем центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки. Расположение бивалентов в экваториаль­ной плоскости равновероятное и случайное, то есть каждая из отцовских и материнских хромосом может быть повер­нута в сторону того или другого полюса. Это создает пред­посылки для второй за время мейоза рекомбинации генов.

Анафаза 1. (2n; 4с) К полюсам расходятся целые хро­мосомы, а не хроматиды, как при митозе. У каждого полюса оказывается половина хромосомного набора. Причем пары хромосом расходятся так, как они располагались в плоскости экватора во время метафазы. В результате возникают самые разнообразные сочетания от­цовских и материнских хромосом, происходит вторая рекомбинация генетического материала.

Телофаза 1. (1n; 2с) У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются, вокруг них формируется ядерная оболочка. Затем происходит деление цитоплазмы (у животных) или образуется разделяющая клеточная стен­ка (у растений). У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.

Второе деление мейоза

Интерфаза 2. (1n; 2с) Харак­терна только для животных клеток. Репликация ДНК не происходит. Вторая стадия мейоза включает также профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза 2. (1n; 2с) Хромосомы спирализуются, ядер­ная мембрана и ядрышки разрушаются, центриоли, если они есть, перемещаются к полюсам клетки, формируется веретено деления.

Метафаза 2. (1n; 2с) Формируются метафазная пластинка и веретено деления, нити веретена деления прикреп­ляются к центромерам.

Анафаза 2. (2n; 2с) Центромеры хромосом делятся, хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и нити веретена деления растягивают их к полюсам клетки. Число хромосом в клетке становится диплоидным, но на каждом полюсе формируется гаплоидный набор. Поскольку в метафазе 2 хроматиды хромосом располагаются в плоскости экватора случайно, в анафазе происходит третья рекомбинация генетического материала клетки.

Телофаза 2. (1n; 1с) Нити веретена деления исчезают, хромосомы деспирализуются, вокруг них восстанавливается ядерная оболочка, делится цитоплазма.

Таким образом, в результате двух последовательных делений мейоза диплоидная клетка дает начало четырём дочерним, генетически различным клеткам с гаплоидным набором хромосом.

Задача 1.

Хромосомный набор соматических клеток цветкового растения N равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в метафазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом.

Решение: В соматических клетках 28 хромосом, что соответствует 28 ДНК.

Фазы мейоза	Число хромосом	Количество ДНК
Ин­терфаза 1 (2п4с)
Профаза 1 (2n4с)
Метафаза 1 (2n4с)
Анафаза 1 (2n4с)
Телофаза 1 (1n2с)
Интерфаза 2 (1n2с)
Профаза 2 (1n2с)
Метафаза 2 (1n2с)
Анафаза 2 (2n2с)
Телофаза 2 (1n1с)

1. Перед началом мейоза количество ДНК – 56, так как оно удвоилось, а число хромосом не изменилось – их 28.
2. В метафазе мейоза I количество ДНК – 56, число хромосом – 28, гомологичные хромосомы попарно располагаются над и под плоскостью экватора, веретено деления сформировано.
3. В метафазе мейоза II количество ДНК – 28, хромосом – 14, так как после редукционного деления мейоза I число хромосом и ДНК уменьшилось в 2 раза, хромосомы располагаются в плоскости экватора, веретено деления сформировано.

Задача 2.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом.

Задача 3.

Для соматической клетки животного характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (n) и число молекул ДНК (с) в клетке в профазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 4.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетке семязачатка в конце мейоза I и мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 5.

Хромосомный набор соматических клеток крыжовника равен 16. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в телофазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 6.

В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазе и в конце телофазы мейоза I.

Задача 7.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 8.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и в метафазе мейоза I. Объясните результаты в каждом случае.

Задача 9.

В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазу и в конце телофазы мейоза I. Объясните, как образуется такое число хромосом и молекул ДНК.

1. Перед началом деления число хромосом = 8, число молекул ДНК = 16 (2n4с); в конце телофазы мейоза I число хромосом = 4, число молекул ДНК = 8.

2. Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, но число хромосом не изменяется, потому что каждая хромосома становится двухроматидной (состоит из двух сестринских хроматид).

3. Мейоз – редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается вдвое.

Задача 10.

У крупного рогатого скота в соматических клетках 60 хромосом. Каково будет число хромосом и молекул ДНК в клетках семенников в интерфазе перед началом деления и после деления мейоза I?

1. В интерфазе перед началом деления: хромосом – 60, молекул ДНК – 120; после мейоза I: хромосом – 30, ДНК – 60.

2. Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, их число увеличивается, а число хромосом не изменяется – 60, каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.

3) Мейоз I – редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается в 2 раза.

Задача 11.

Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

1. Клетки пыльцевого зерна сосны и спермии имеют гаплоидный набор хромосом – n.

2. Клетки пыльцевого зерна сосны развиваются из гаплоидных спор МИТОЗОМ.

3. Спермии сосны развиваются из пыльцевого зерна (генеративной клетки) МИТОЗОМ.