что значит набор хромосом 2n4c

О хромосомной формуле (n и с)

В очередной раз убеждаюсь как некоторые вопросы учащихся в комментариях помогают направлять объяснение репетитором определенных вопросов в нужное русло.

В последние 2 года в заданиях ЕГЭ стало появляться всё больше и больше вопросов, связанных с определением хромосомной формулы в клетках различных организмов на разных этапах их деления (при митозе или мейозе).

Да, такие тестовые задания позволяют объективно выявлять полноту знаний учащимися процессов деления клетки. Вот только, к сожалению, сами составители таких заданий не всегда обладают этой полнотой знаний и указывают вместо правильных неверные ответы.

По вопросу Катерины в комментарии к статье «Митоз и мейоз» мне стало ясно, что она не правильно понимала вообще, что означают буквы «n» и «с» в хромосомной формуле.

1. Катерина: Ну вот, я просто в ступоре! Борис Фагимович, что же получается: в профазе митоза мы имеем набор 2n4c (то есть две хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид), но на рисунках в учебниках нам наглядно рисуют четыре самостоятельные хромосомы? Каждая из которых по две хроматиды? В метафазе набор не меняется. В анафазе в момент разъединения мы получаем 4n4c (в сумме), но ведь было только 2n, откуда же ещё две хромосомы берутся?

Б.Ф.: Обратите внимание, что обозначение 2n4c – это ни в коем случае не означает: “то есть две хромосомы…” Так вот, 2n – это не “две хромосомы”, это весь диплоидный набор хромосом какого-то вида организмов, а n – его гаплоидный набор.

Этот “набор” n может быть, например, 4 как у дрозофилы, или 23, как у человека. На подробных рисунках схем митоза (или мейоза) изображают, как правило, не 23 пары хромосомы и даже не 4 пары (чтобы не загромождать схему), а для удобства, для схематичности, всего 2 пары (одну тоже не изображают).

Таким образом, общим выражением 2n2c обозначают диплоидный набор хромосом (n) у любого вида организмов в интерфазной клетке (до репликации, до удвоения ДНК), указывая после “n” еще и букву “с” – количество хроматид в каждой хромосоме. То есть, если набор хромосом диплоидный 2n и все они однохроматидные, то при 2n рядом пишем, соответственно и 2с. Что тоже самое, что и 2(nс), но так не пишут.

При подготовке же клетки к делению, после того как осуществится процесс репликации ДНК в S периоде интерфазы, само количество будущих хромосом в клетке не меняется, но каждая хромосома становится двухроматидной. И в этом случае общее выражение набора хромосом в клетках любого вида организмов будет выглядеть 2n4c.

Выражением же 1n2c показывают набор и состав хромосом после первого редукционного деления мейоза: сам набор хромосом снизился в это время в два раза (но пока еще хромосомы ненормальные, а двухроматидные). После же второго эквационного мейотического деления хромосомы становятся 1n1c, то есть нормальными (однохроматидными) и набор их в каждой из четырех вновь возникших клеток будет гаплоидным (n).

Катерина: Ну вот, до таких очевидных вещей я не смогла докопаться…

Б.Ф.: Зато теперь, Катерина, после того, как Вы не постеснялись четко сформулировать, что Вам было непонятно, представьте, что еще кто-то сможет прояснить для себя этот вопрос. А кто-то и не “знал”, что он этого не знает!

Б.Ф.: Всю эту, как Вы пишите «галиматью», с «n и с» придумал не я. Уже более 30 лет такие буквенные обозначения количества хромосом (n) и количество ДНК в них (с) используются в школьных учебниках по Общей биологии для 10-11 классов. Вы, видимо, уж очень очень давно закончили школу? Теперь и в заданиях ЕГЭ в каждом контрольном варианте обязательно встречаются вопросы, когда от учащихся требуется расписывать хромосомную формулу (nc) на разных стадиях жизненного цикла клетки.
Текст в статье содержит всего две странички. Влад, прежде, чем писать откровенную чушь об увеличении числа хромосом вдвое после репликации ДНК (в S периоде интерфазы), прочтите ещё раз хоть один абзац статьи:
«В синтетический период интерфазы S, после удвоения каждой из хроматиновых нитей ДНК (или каждой из «хромосом»), их общий набор не меняется, он остается прежним диплоидным (2n), но они становятся двухроматидными — 2с (то есть после синтетического периода, имеем в 2n наборе «хромосом» уже не 2с, а 4с генетической информации)».
Если у Вашего гипотетического животного в G1 периоде интерфазы было 2n = 6 хромосом, то и после S периода, то есть после удвоения ДНК их останется 6, но они будут содержать уже не 6 ДНК, а 12 ДНК. Поэтому, Влад, уж извините, что на Вашу почтительную просьбу продолжить объяснение мейоза «без всякой n-c галиматьи» я не возьмусь.

3. Анастасия: Недавно столкнулась с задачей и мне не понятен ответ. Не могли бы Вы помочь?
Диплоидный набор хромосом клетки равен 34. Необходимо определить количество молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза. Ответ дан 68, 34, 34, 17, соответственно.

Б.Ф.: Итак, для интерфазной клетки данного задания имеем: диплоидный набор хромосом 2n равен 34 и их качество, то есть количество молекул ДНК (2с) равно 34. После репликации (удвоения) ДНК в S периоде интерфазы перед митозом, формула примет вид 2n4с, то есть ДНК станет 68 молекул.

Митоз завершается образованием из одной материнской клетки двух клеток 2n2с (то есть ДНК в каждой клетке будет 34 молекулы). После первого деления мейоза, называемого редукционным (уменьшительным делением), количество хромосом уменьшается вдвое, но, так как они еще двухроматидные и формула имеет вид 1n2с, то ДНК будет 34 молекулы.

После второго деления мейоза, называемого эквационным делением (уравнительным делением) — хромосомы станут нормальными однохроматидными и хромосомная формула примет вид 1n1с, то есть ДНК будет 17 молекул. Анастасия, изучите еще повнимательнее мою статью и я надеюсь Вам будет всё понятно.

4. Елена: Подскажите, пожалуйста, какой же будет генетическая формула анафазы 2 мейоза: 2п4с или 1п2с?

Б.Ф.: И не так, и не так, а 2n2c. Прочтите внимательно мою статью на блоге.

Елена: Я опять все по тому же вопросу. Привожу ответ из досрочного ЕГЭ (ФИПИ) 2016 года на 39 вопрос: «В интерфазе I происходит репликация ДНК, количество хромосом постоянно, количество ДНК увеличивается в 2 раза — 48 хромосом, 96 ДНК. Хромосомный набор в профазе I равен интерфазе — 48 хромосом, 96 ДНК. В анафазе I к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид, количество хромосом уменьшается в 2 раза — 24 хромосомы, 48 ДНК». Из этого следует, что генетическая формула анафазы 1 — 1п2с. В Вашей таблице — 2п4с, я и сама так считала.

Б.Ф.: А кем составлен этот ответ? Почему Вы должны из-за него отказываться от своего правильного мнения? «В анафазе I к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид, количество хромосом уменьшается в 2 раза» — ну что за чушь! Да, количество хромосом снизится в два раза — в этом и суть первой фазы мейоза — редукционного деления. Но снизится то не в анафазу (когда все хромосомы ещё сидят в одной материнской клетке), а после телофазы. После телофазы 1 в каждой из дочерних клеток будет по 24 хромосомы. А если их уже в анафазу 24, то в телофазу, что же, их будет 12… Да, это что-то новенькое…

5. Ольга: Борис Фагимович, спасибо Вам за разъяснения, разбираюсь. Плохо получается, снова вопрос: в анафазе митоза по картинке 4n4c, то есть, 92 хромосомы 92 ДНК?

Б.Ф.: Ольга, да всё хорошо Вы разбираетесь (надо бы ещё уверенности побольше и «верить» своим глазам). Конечно, раз написано 4n4с — значит сколько хромосом, столько же и ДНК. На рисунке, для удобства восприятия, изображены всего две пары хромосом какой-то гипотетической клетки, то есть n = 2. (Представляете, что это была бы за схема, если бы все 23 пары человеческих хромосом попытались бы изобразить?! Тогда действительно в анафазе пришлось бы их рисовать все 92 штуки).

Здесь же показано, что эта диплоидная клетка до подготовки к делению имела всего 2n хромосом = 4 (и каждая хромосома была однохроматидная, сколько n столько и с). Раз клетка диплоидная, то есть 2(nc), что тоже самое, что и 2n2с, то и ДНК в ней было 4.

Перед митозом в S периоде интерфазы происходит удвоение генетического материала (репликация ДНК). При этом само количество хромосом не увеличивается их остается 2n=4, но они становятся иного качества — двухроматидные 4с, то есть ДНК будет уже 8. Поэтому в это время и пишем общую формулу 2n4с.

В профазу и метафазу митоза мы видим 4-ре двухроматидные хромосомы, то есть 8 ДНК. А в анафазу, количество хромосом в материнской клетке увеличивается вдвое за счет того, что они разделяются на отдельные хроматиды и формула приобретает вид 4(nc) или 4n4c.

К концу митоза в телофазе в материнской клетке обособятся два новых ядра (с 4-мя нормальными однохроматидными хромосомами каждое, то есть будут ядра как ядро у исходной материнской клетки 2n2c). Это и позволит после цитокинеза (деления самой материнской клетки надвое) получить две полноценные дочерние клетки с диплоидным (2n) набором однохроматидных хромосом каждая (2n2с).

6. Анна: Подскажите пожалуйста ответ на вопрос.Какова биологическая роль эквационного деления?

Б.Ф.: Эквационным или уравнительным делением называют мейоз II. Суть мейоза вообще — это создание клеток с гаплоидным — n (половинным от диплоидного) набором хромосом. Таковыми клетки становятся уже после мейоза I. Но, как Вы знаете, «нормальные» хромосомы должны быть однохроматидными (то есть, сколько n столько и с), а после мейоза I они имеют иное качество, они «не нормальные», а двухроматидные (на n штук хромосом приходится 2с штук хроматид). Чтобы клетки стали c гаплоидным набором (n) «нормальных» по строению хромосом (с) и необходим мейоз II. Анна, если Вам осталось что-то непонятным, изучите еще мою статью: «Митоз и мейоз в помощь к сдаче ЕГЭ».

Анна: Спасибо большое, но мой преподаватель по генетике, сказал мне на ваш ответ следующее: «Да вы движетесь в правильном направлении, но вы описали сам процесс эквационного деления, а мне нужно почему он именно в биологическом смысле происходит» Мы всей группой ломаем голову над этим, вероятно у него какая- то своя теория))) Если у вас есть еще какие-то догадки по этому поводу поделитесь, я и моя группа будет вам благодарна за это.

Б.Ф.: Анна, «хоть убейте», но никакого отдельного смысла в плане биологического значения эквационное деление не имеет. Биологическое значение эквационного деления соответствует в целом ответу на вопрос о биологическом значении мейоза вообще. А биологическое значение мейоза у животных (у растений мейозом образуются споры): образование гаплоидных половых клеток, обеспечивающих при половом размножении (оплодотворении) образование диплоидной зиготы.

У кого будут вопросы к репетитору биологии по Скайпу, не стесняйтесь, обращайтесь в комментариях.

У меня на блоге вы можете приобрести ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Источник

Митоз и мейоз

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Бинарное деление надвое

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Жизненный цикл клетки. Хромосомный набор клетки. Деление клеток.

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 (G₀) 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) — G₁, синтетического — S, постсинтетического (премитотического) — G₂, 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 — 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

Биологическое значение митоза:

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

Биологическое значение мейоза:

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».

Источник

Как решать задания 27 ЕГЭ по биологии

Задания 27 проверяют умения применять знания по цитологии при решении задач с использованием таблицы генетического кода, определять хромосомный набор клеток гаметофита и спорофита у растений, число хромосом и молекул ДНК в разных фазах деления клетки. От выпускника требуется решать задачи на заданную тему, обосновывать ход решения и объяснять полученные результаты.

Для решения задач по цитологии необходимо очень хорошо понимать биологический смысл всех процессов, протекающих в клетке (метаболизм, деление), последовательность их этапов и фаз. А также знать особенности строения нуклеиновых кислот, их свойства и функции; свойства генетического кода, уметь пользоваться таблицей генетического кода. Ещё очень важно правильно оформлять решение задачи, отвечать на все вопросы и комментировать полученные результаты.

Задания 27 предполагают чёткую структуру ответа и оцениваются максимально в 3 балла при наличии трёх или четырёх элементов. Такие задания содержат закрытый ряд требований («Правильный ответ должен содержать следующие позиции»). Все приведённые в эталоне ответа элементы значимы и не имеют альтернативных вариантов. В листе ответа выпускник должен представить ход решения задачи с комментариями и объяснениями, без которых невозможно получить полный ответ.

Задание с тремя элементами ответа

Задание с четырьмя элементами ответа

Рассмотрим примеры решения задач по цитологии.

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):

5´ − АЦАТГЦЦАГГЦТАТТЦЦАГЦ −3´

3´ − ТГТАЦГГТЦЦГАТААГГТЦГ −5´

Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

По таблице генетического кода определяем аминокислотный состав белка, начиная с кодона АУГ.

Белок: Мет – Про – Гли – Тир – Сер – Сер.

Гаплоидный набор хромосом цесарки составляет 38. Сколько хромосом и молекул ДНК содержится в клетках кожи перед делением, в анафазе и телофазе митоза? Ответ поясните.

В задаче рассматривается непрямое деление клетки – митоз. Таким способом делятся соматические клетки, которые имеют диплоидный набор хромосом. Обязательно необходимо указать конкретное число хромосом и молекул ДНК!

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

Источник