Хромосомы и клеточный цикл
Хромосома перед делением состоит из двух сестринских хроматид, соединённых центромерой. Каждая хроматида — одна молекула ДНК. Гомологичные хромосомы — парные, одинаковые по форме и набору генов (одна от отца, другая от матери).
Чтобы считать хромосомы и ДНК, пользуются записью n c: n — гаплоидный набор хромосом, c — соответствующее ему количество ДНК. Соматическая клетка человека: 2n = 46.
| Период интерфазы | Что происходит | Набор |
|---|---|---|
| G1 (пресинтетический) | рост клетки, синтез белков и РНК | 2n2c |
| S (синтетический) | репликация ДНК — каждая хромосома становится двухроматидной | 2n2c → 2n4c |
| G2 (постсинтетический) | подготовка к делению, запасание АТФ | 2n4c |
Митоз
| Фаза | Главные события | Набор |
|---|---|---|
| Профаза | спирализация хромосом, распад ядерной оболочки, исчезновение ядрышка, образование веретена деления | 2n4c |
| Метафаза | хромосомы выстраиваются по экватору (метафазная пластинка); лучше всего видны — по ним изучают кариотип | 2n4c |
| Анафаза | сестринские хроматиды расходятся к полюсам и становятся самостоятельными хромосомами | 4n4c |
| Телофаза | деспирализация, образование ядерных оболочек, деление цитоплазмы | 2n2c в каждой клетке |
Проверь себя. В соматической клетке 2n = 20. Сколько молекул ДНК в клетке в метафазе митоза?
Ответ: 40
Мейоз
Мейоз — два деления подряд, между которыми нет репликации ДНК. Результат — четыре гаплоидные клетки.
| Фаза | События | Набор |
|---|---|---|
| Профаза I | конъюгация гомологичных хромосом (образуются биваленты) и кроссинговер — обмен участками | 2n4c |
| Метафаза I | биваленты выстраиваются по экватору | 2n4c |
| Анафаза I | к полюсам расходятся гомологичные хромосомы (двухроматидные) | 2n4c (по n2c у полюса) |
| Телофаза I | две клетки | n2c |
| Профаза II, метафаза II | как в митозе, но хромосом вдвое меньше | n2c |
| Анафаза II | расходятся сестринские хроматиды | 2n2c |
| Телофаза II | четыре клетки | nc |
Как решать задачу на хромосомы и ДНК
- Найдите n: если дано число хромосом соматической клетки — разделите на 2.
- Определите фазу и запишите формулу (например, метафаза I — 2n4c).
- Подставьте n и c = n, посчитайте.
- В развёрнутом ответе объясните, почему такой набор (репликация, расхождение гомологов или хроматид).
Пример. Соматические клетки животного содержат 16 хромосом. Определите число хромосом и молекул ДНК перед мейозом, в метафазе I и в метафазе II.
2n = 16, n = 8. Перед мейозом (после S-периода) — 2n4c: 16 хромосом, 32 ДНК, ДНК удвоилась при репликации. Метафаза I — 2n4c: 16 хромосом, 32 ДНК, биваленты на экваторе. Метафаза II — n2c: 8 хромосом, 16 ДНК, после редукционного деления набор гаплоидный, хромосомы двухроматидные.
Гаметогенез и жизненные циклы растений
Сперматогенез даёт из одной клетки 4 сперматозоида, овогенез — 1 яйцеклетку и 3 направительных (полярных) тельца. Зоны: размножения (митоз, 2n2c), роста (2n4c после репликации), созревания (мейоз), формирования (только у сперматогенеза).
| Группа | Преобладающее поколение | Наборы хромосом |
|---|---|---|
| Мхи | гаметофит (n) — зелёное растение | спорофит (коробочка на ножке) 2n; споры n образуются мейозом; гаметы n — митозом |
| Папоротники | спорофит (2n) | заросток (гаметофит) n; споры n — мейозом в спорангиях сорусов |
| Голосеменные (сосна) | спорофит (2n) | пыльцевое зерно n, спермии n, эндосперм n (это женский гаметофит) |
| Цветковые | спорофит (2n) | спермии n, яйцеклетка n, центральная клетка 2n, эндосперм 3n, зародыш 2n |