Подготовка к ЕГЭ "Решение задач по теме "МИТОЗ , МЕЙОЗ"

Мастер-класс по решению задач раздела

 «Биология индивидуального развития».

Панкратова Светлана Владимировна,

учитель биологии МБОУ «СОШ №55»

 Теоретические сведения

Способы деления эукариотических клеток: митоз, мейоз, амитоз

(http://licey.net/free/6-biologiya)

Митотический цикл. Митоз

Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.

Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, или интерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл. Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла.

Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G₁, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G₂.

Пресинтетический период (2n 2c, где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду.

Синтетический период (2n 4c) — репликация ДНК.

Постсинтетический период (2n 4c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей.

Профаза (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.

Метафаза (2n 4c) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза (4n 4c) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).

Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.

Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др.

Мейоз

Мейоз — это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК.

Первое мейотическое деление (мейоз 1) называется редукционным, поскольку именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом вдвое: из одной диплоидной клетки (2n 4c) образуются две гаплоидные (1n 2c).

Интерфаза 1 (в начале — 2n 2c, в конце — 2n 4c) — синтез и накопление веществ и энергии, необходимых для осуществления обоих делений, увеличение размеров клетки и числа органоидов, удвоение центриолей, репликация ДНК, которая завершается в профазе 1.

Профаза 1 (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Конъюгация — процесс сближения и переплетения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют бивалентом. Кроссинговер — процесс обмена гомологичными участками между гомологичными хромосомами.

Профаза 1 подразделяется на стадии: лептотена (завершение репликации ДНК), зиготена (конъюгация гомологичных хромосом, образование бивалентов), пахитена (кроссинговер, перекомбинация генов), диплотена (выявление хиазм, 1 блок овогенеза у человека), диакинез (терминализация хиазм).

Метафаза 1 (2n 4c) — выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза 1 (2n 4c) — случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая — к другому), перекомбинация хромосом.

Телофаза 1 (1n 2c в каждой клетке) — образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы. У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.

Второе мейотическое деление (мейоз 2) называется эквационным.

Интерфаза 2, или интеркинез (1n 2c), представляет собой короткий перерыв между первым и вторым мейотическими делениями, во время которого не происходит репликация ДНК. Характерна для животных клеток.

Профаза 2 (1n 2c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.

Метафаза 2 (1n 2c) — выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом; 2 блок овогенеза у человека.

Анафаза 2 (2n 2с) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.

Телофаза 2 (1n 1c в каждой клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием в итоге четырех гаплоидных клеток.

Биологическое значение мейоза. Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет.

Амитоз

Амитоз — прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не способна вернуться в нормальный митотический цикл.

Клеточный цикл

Клеточный цикл — жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти. Обязательным компонентом клеточного цикла является митотический цикл, который включает в себя период подготовки к делению и собственно митоз. Кроме этого, в жизненном цикле имеются периоды покоя, во время которых клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу: гибель или возврат в митотический цикл.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Митотический цикл. Митоз

(n — число хромосом , с — число молекул ДНК)

Интерфаза 

Пресинтетический период (2n 2c)

Синтетический период (2n 4c)

Постсинтетический период (2n 4c)

Митоз

Профаза (2n 4c)

Метафаза (2n 4c)

Анафаза (4n 4c)

Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Мейоз

Первое мейотическое деление (мейоз 1) 

Интерфаза 1 (в начале — 2n 2c, в конце — 2n 4c)

Профаза 1 (2n 4c)

Метафаза 1 (2n 4c)

Анафаза 1 (2n 4c)

Телофаза 1 (1n 2c в каждой клетке)

Второе мейотическое деление (мейоз 2) 

Интерфаза 2 (1n 2c

Профаза 2 (1n 2c)

Метафаза 2 (1n 2c)

Анафаза 2 (2n 2с)

Телофаза 2 (1n 1c в каждой клетке)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Решение задач по теме

Деление клеток

Митоз, мейоз

I тип задач

     1. Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток семязачатка 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.

Дано:                                                        Решение:

Сом. к-ка - 28Х                           гамета - 1n1с

Мейоз                                          соматическая клетка -   2n2с                                           

                                                     эндосперм -  3n3с      

                                                         n = с     

Найти: число n, c   в                 

                                                     1) Находим n.

              АI и  AII                         По условию дана соматическая клетка  ⇒

                                                         2n = 28

                                                         n = 14

                                                         с =14

                                                     2) В анафазе мейоза 1?

                                                     (2n 4c) — случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая — к другому), перекомбинация хромосом                  

                                                       2n = 2х14=28

                                                       4c = 4х14=56

                                                       28 хромосом, 56 ДНК

                                                      3) В анафазе мейоза 2?

                                                       (2n2с) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом

                                               2n = 2х14=28

                                                        2c = 2х14=28

                                                        28 хромосом, 28 ДНК

Ответ: в анафазе мейоза 1-28 хромосом, 56 ДНК, 2 анафазе мейоза 2 -28 хромосом, 528 ДНК

2. Яйцеклетка  кро­ли­ка со­дер­жат 2 хромосомы. Как из­ме­нит­ся число хро­мо­сом и мо­ле­кул ДНК в ядре при га­ме­то­ге­не­зе перед на­ча­лом де­ле­ния и в конце те­ло­фа­зы мей­о­за I? Объ­яс­ни­те ре­зуль­та­ты в каж­дом случае.

Дано:                                                        Решение:

Яйцеклетка - 22 Х                      гамета - 1n1с

Мейоз                                          соматическая клетка -   2n2с                                           

                                                     эндосперм -  3n3с      

                                                       n = с     

Найти: an, bc   в                        

                                                      1) Находим n?

 в конце интерфазы  и                   По условию дана гамета  ⇒

  _{в конце телофазы 1}                                       n = 22

                                                         с =22

                                                      2) В конце интерфазы?

                                                     Постсинтетический период (2n 4c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей

                                                 2n = 2х22=44

                                                         4c = 4 х 22=88

                                                         44 хромосомы, 88 ДНК

                                                      3) В конце те­ло­фа­зы мей­о­за I?

                                                       (1n 2c в каждой клетке) — образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы.

                                                         1n =  1х22=22

                                                         2c = 2х22=44

                                                         22 хромосомы, 44 ДНК

Ответ: в конце интерфазы - 44 хромосомы, 88 ДНК, в конце те­ло­фа­зы мей­о­за I - 22 хромосомы, 44 ДНК

3. Общая масса всех молекул ДНК в 46 соматических хромосомах одной соматической клетки человека составляет 6х10-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и в соматической клетке перед началом деления и после его окончания. Ответ поясните.

Дано:                                                        Решение:

m (46х) =  6х10-9 мг                   гамета - 1n1с

                                                     соматическая клетка -   2n2с                                           

                                                     эндосперм -  3n3с      

                                                       n = с     

Найти: m(an, bc)                         вес имеют нити ДНК (с)

 сперматозоида   и сом. к-ки        1) Находим n?

  в конце интерфазы  и                 По условию - сом. клетка ⇒

  и после деления                                        2n = 46

                                                         n = 23

                                                         с = 23

                                                                                   2) Находим m(1с) ?

                                                                                  соматическая клетка -2n2с   ⇒                             

                                                                                    m (2с) =  6х10-9 мг

                                                        m (1с) =  3х10-9 мг

                                                        гамета - 1n1с

                                                        m (1с) =  3х10-9 мг

                                                       2) В конце интерфазы?

                                                      Постсинтетический период (2n 4c) -и для митоза, и для мейоза                                                     

                                                m (4с) =  12х10-9 мг

                                                3) В конце те­ло­фа­зы мей­о­за(гамета)?

                                                 1n 1c в каждой клетке 

                                                         m (1с) =  3х10-9 мг

                                                4) В конце те­ло­фа­зы митоза (соматическая клетка)?

                                                (2n2c в каждой клетке)  

                                                       m (2с) =  6х10-9 мг

Ответ: 1) Перед началом деления (в интерфазе) - 12 х 10-9мг.

             2) Масса ДНК в сперматозоиде - 3х 10-9мг

             3) После митотического деления(соматическая клетка) -  6х 10-9 мг

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------