Мейоз в ЕГЭ по биологии: задания и теория

15.12.2020 276
Людмила Микушева
Людмила Микушева
Влюблена в биологию, пишет учебники для ОГЭ и ЕГЭ

Продолжаем разбираться с делением клетки! Эта тема не ограничивается митозом, о котором я рассказала в прошлый раз. В этой статье я расскажу про мейоз в ЕГЭ по биологии — второй, но не менее важный способ деления. Вас ждет необходимая теория и разбор нескольких заданий!

мейоз ЕГЭ

Что такое мейоз?

Мейоз — это деление, при котором образуются половые клетки: яйцеклетки у самок и сперматозоиды у самцов. В мейоз вступают клетки с набором 2n2c, поэтому я предостерегаю вас от использования формулировки «деление половых клеток». Правильнее будет охарактеризовать его как деление, в результате которого образуются половые клетки. Чтобы решать задания на мейоз в ЕГЭ по биологии, нужно разобраться в его процессе и фазах — этим мы сейчас и займемся.

Напомню, что буквой n принято обозначать количество хромосом в клетке, а с – количество ДНК.  Причем n и  c – это количество наборов, а не штук. Например, в соматической клетке человека набор 2n2с – 46 хромосом, в каждой из которых по 1 молекуле ДНК (тоже 46), а в соматической клетке собаки 2n2c – 78 хромосом и 78 молекул ДНК.

Интерфаза

Как и в митозе, перед делением проходит подготовительная стадия – интерфаза. В ней запускаются важнейшие процессы для того, чтобы клетка могла начать клеточное деление. Клетка синтезирует органические вещества и молекулы АТФ, чтобы во время мейоза ей хватило энергии и строительного материала, удваивает некоторые органоиды и молекулы ДНК.

Вот что именно происходит во время интерфазы.

  • Синтез АТФ. Энергии должно хватить на весь процесс деления, а он непростой и достаточно долгий.
  • Ускорение метаболизма — синтез и накопление органических веществ, будущего строительного материала для новых клеток
  • Репликация ДНК. Образование двух молекул ДНК из одной,  каждая из этих молекул потом уйдет в дочернюю клетку. Удвоение ДНК – центральный процесс интерфазы, теперь в каждой хромосоме располагается по две молекулы, а набор становится 2n4c.
  • Удвоение органоидов. После деления каждая клетка должна получить полный набор органоидов для оптимального функционирования.

После того, как клетка совершит все ритуалы для подготовки, она может приступать к мейозу.

Если хотите лучше понять клеточную теорию и изучить не только мейоз для ЕГЭ по биологии, но и остальные темы, приходите учиться в MAXIMUM! Записывайтесь на консультацию — вы сможете пройти диагностику по выбранным предметам ЕГЭ, поставить цели и составить стратегию подготовки, чтобы получить на экзамене высокие баллы. Все это абсолютно бесплатно!

Первое деление

Чем мейоз функционально отличается от митоза? Дело в том, что в мейозе происходит не одно деление, а два. Их так и называют: первое и второе деление мейоза. В каждом делении по 4 фазы. Тут нам повезлоЕ называются эти фазы так же, как и фазы митоза, поэтому сложностей с ними обычно не возникает. Между делениями не проходит интерфаза, клетка может немного «отдохнуть», но удвоения ДНК не происходит. 

Рассмотрим фазы каждого деления подробнее.

Профаза первого деления

Начинается мейоз практически так же, как и митоз. Хромосомы спирализуются, ядро и ядерная оболочка распадается, центриоли клеточного центра расходятся к полюсам и начинают формировать веретено деления. А вот дальше начинается самое интересное – хромосомы встречают свою гомологичную пару.

Что же такое гомологичные хромосомы? Все мы знаем, что половину хромосом при оплодотворении получаем от материнского организма, а другую половину от отцовского. Так вот, гомологичные хромосомы сходны по строению, размеру и несут одинаковый набор генов (но, возможно, разные аллели). Одну из таких хромосом организм получает от матери, а вторую от отца. Такие хромосомы подходят близко друг к другу, это называется конъюгация, и могут даже обменяться участками – это кроссинговер.

После этого хромосомы хаотично располагаются в цитоплазме. При этом набор хромосом и ДНК по сравнению с интерфазой не меняется (меняется только генетическая информация), а остается таким же, как в интерфазе – 2n4c.

Метафаза первого деления

Помните, что метафаза — самая статичная и красивая из всех фаз? Хромосомы выстраиваются по экватору гомологичными парами, друг напротив друга. Нити веретена деления прикрепляются к центромере хромосомы, которая расположена ближе к тому полюсу, где находится центриоль. Таким образом, каждую хромосому нить фиксирует только  одной стороны. Набор остается 2n4c.

Анафаза первого деления

Нити веретена деления сокращаются и растаскивают к полюсам по одной из пары гомологичных двухроматидных хромосом. Хромосомы расходятся к полюсам, а набор в клетке не меняется, так и остается 2n4c.

Телофаза первого деления

Дальше клетка действует, как будто по инерции. Она продолжает работать по тому же алгоритму, что и в митозе. Поэтому в первой телофазе хромосомы деконденсируются, формируются ядра и ядерные оболочки, клетка делится на две, при этом набор в каждой из новых клеток тоже делится пополам и становится 1n2c. С этим набором клетка переходит во второе деление.

Второе деление

Хочу обратить ваше внимание на то, что дальше процессы деления будут проходить в двух получившихся клетках параллельно. Мы, конечно, будем говорить только про одну из них, но в голове держите обе. Второе деление мейоза очень напоминает митоз (можно даже сказать о том, что оно его повторяет). Разница только в наборах и в том, что в профазе 1 между хромосомами произошел обмен генетической информацией.

Профаза второго деления

Хромосомы спирализуются, растворяются ядро и ядерная оболочка. Так как хромосомы больше ничто не удерживает на месте, они хаотично располагаются по всей клетке. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам и начинают формировать нити веретена деления. Набор при этом остается таким же, как в телофазе 1 – n2c.

Метафаза второго деления

Хромосомы выстраиваются по экватору, они потеряли свои гомологичные пары в первом делении, поэтому теперь выстраиваются в линию — как в митозе. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом с каждого полюса, выходит так, что каждую хромосому с двух сторон фиксирует веретено деления. События, происходящие в эту фазу, не приводят к изменению хромосомного набора, он остается n2c.

Анафаза второго деления

Нити веретена деления сокращаются и разрывают двухроматидные хромосомы на две однохроматидные сестринские хромосомы, каждая из которых несет по одной молекуле ДНК.  Потом эти хромосомы  растаскивают по полюсам. Таким образом, из каждой хромосомы образуется две новые, количество ДНК при этом не меняется. Просто раньше в каждой из хромосом было по две молекулы ДНК, а теперь по одной. Набор 2n2c.

Телофаза второго деления

Хорошо, что в телофазах события всегда одинаковые: деспирализация хромосом, формирование ядер и деление клетки на две дочерние. Но мы помним, что во второе деление вступило две клетки, каждая из которых поделилась еще на две. Так что в процессе мейоза образуется 4 гаплоидные клетки с набором nc, причем эти клетки генетически отличаются друг от друга и от вступившей в деление материнской клетки.

Зачем нужен мейоз?

Теперь, когда мы вспомнили, как именно проходит процесс мейоза, пришло время ответить еще на один вопрос. Зачем он проходит? Это важно понимать, чтобы лучше справляться с заданиями на мейоз в ЕГЭ.

  • В результате мейоза образуются половые клетки, а, следовательно, основное значение мейоза – это половое размножение.
  • Мейоз – редукционное деление, при этом клетки уменьшают свой набор хромосом вдвое. Благодаря редукции поддерживается постоянство числа хромосом в поколениях. Только представьте, если бы этот процесс проходил иначе или не проходил вовсе, набор хромосом из поколения в поколение увеличивался бы вдвое. Например, у человека при оплодотворении сперматозоид, имеющий 46 хромосом, сливался бы с яйцеклеткой с таким же набором. Зародыш получил бы 92 хромосомы, а это только первое поколение! 
  • В профазе первого деления мейоза происходит кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом, после этого каждая из хромосом несет уникальную генетическую информацию. Это приводит к увеличению генетического разнообразия и комбинативной изменчивости.

Задания на мейоз в ЕГЭ по биологии

В экзамене достаточно много вопросов о делении клетки, они встречаются и в первой, и во второй части. Каждое из них может принести от одного до трех первичных баллов.

Пример 1

В ядрах клеток слизистой оболочки кишечника позвоночного животного 36 хромосом. Определите число молекул ДНК в анафазе второго деления мейоза при образовании гамет? В ответ запишите только соответствующее число.

Решение. В анафазе второго деления клетки диплоидный набор  хромосом и ДНК – 2n2c, так как к полюсам расходятся двухроматидные хромосомы. В клетках слизистой оболочки набор тоже диплоидный, клетка соматическая. Число молекул ДНК совпадает с диплоидным набором и равняется 36.

Ответ: 36.

Пример 2

Установите последовательность процессов, происходящих в ходе мейоза.

  1. расположение пар гомологичных хромосом по экватору
  2. расхождение гомологичных хромосом
  3. расхождение сестринских хроматид
  4. образование гаплоидных ядер с однохроматидными хромосомами
  5. конъюгация

Решение. Один из вариантов решения, разобрать в какой из стадий происходит каждый из процессов, а потом расставить фазы деления по местам.

  • Гомологичные хромосомы располагаются парами по экватору в первую метафазу и образуют экваториальную пластинку.
  • Расхождение гомологичных, а значит двухроматидных хромосом, к полюсам происходит в анафазу первого деления.
  • Сестринские хроматиды, а значит однохроматидные, расходятся к полюсам в анафазу второго деления.
  • Гаплоидные ядра с однохроматидными хромосомами имеют набор nc, перед нами телофаза 2.
  • Последний вариант «конъюгация» — это сближение гомологичных хромосом с образованием бивалента и происходит этот процесс в профазе первого деления.

Дальше вспоминаем последовательность фаз, для этого можно использовать слово «ПРИМАТ». Буквы в нем расположены в том же порядке, как и названия фаз во время деления.

Ответ: 51234.

Пример 3

Соматические клетки козы содержат 60 хромосом. 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.

Решение. 

  1. В соматических клетках набор 2n2c- 60 хромосом и 60 молекул ДНК.
  2. В интерфазе, перед началом деления проходит репликация ДНК, набор 2n4с- 60 хромосом и 120 молекул ДНК
  3. В конце телофазы мейоза I набор 1n2c- 30 хромосом и 60 молекул ДНК, так как в анафазе I к полюсам расходятся двухроматидные хромосомы, а в телофазе I клетка делится на две клетки с гаплоидным набором двухроматидных хромосом.

Как видите, задания на мейоз в ЕГЭ по биологии вполне реально решить! Немного практики — и заветные баллы у вас в кармане. Если хотите разобраться в остальных темах, обязательно обратите внимание на курсы MAXIMUM. Приходите к нам на бесплатную консультацию по подготовке к ЕГЭ — чем раньше приступите к подготовке, тем больше будет времени, чтобы найти все слабые места и проработать их. Записывайтесь и начните путь к высоким баллам ЕГЭ уже сейчас!

Поделиться
2
0

Комментарии

guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments