Митоз и мейоз — разбор для ЕГЭ

Хромосомный набор и подготовка к делению

Деление клетки — один из самых частых разделов в линии заданий 27 и 28 ЕГЭ по биологии. Чтобы безошибочно определять число хромосом и молекул ДНК на каждом этапе, нужно освоить базовые обозначения. Буквой n обозначают количество наборов хромосом (гаплоидный набор — 1n, диплоидный — 2n), а буквой c — количество молекул ДНК (хроматид).

В соматических клетках человека содержится диплоидный набор: 46 хромосом (2n = 46, 2c = 46). Однако клетка не может разделиться без предварительной подготовки. Этот период называют интерфазой. Она занимает до 90% всего клеточного цикла и состоит из трех этапов:

Пресинтетический период (G1): активный рост, синтез белков и органелл — 2n2c
Синтетический период (S): репликация (удвоение) ДНК — 2n4c
Постсинтетический период (G2): накопление энергии АТФ, синтез тубулина — 2n4c

После репликации каждая хромосома состоит уже из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры. Если ты хочешь повторить органоиды, которые участвуют в синтезе веществ перед делением, загляни в статью про строение и химический состав клетки.

Митоз: четыре фазы точного клонирования

Митоз — это способ деления соматических клеток, при котором образуются две дочерние клетки с абсолютно идентичным генетическим материалом (2n2c). Благодаря митозу растут наши ткани, заживают ссадины на коже и происходит бесполое размножение одноклеточных эукариот. Процесс состоит из четырех последовательных фаз.

1. Профаза (2n4c). Хроматин спирализуется (скручивается в плотные хромосомы), ядерная оболочка и ядрышки распадаются. Центриоли клеточного центра расходятся к противоположным полюсам клетки и формируют нити веретена деления.

2. Метафаза (2n4c). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом. Двухроматидные хромосомы выстраиваются строго по экватору клетки, образуя так называемую метафазную пластинку. Это лучшая фаза для подсчета кариотипа под микроскопом.

3. Анафаза (4n4c). Нити веретена укорачиваются и разрывают центромеры. Сестринские хроматиды отделяются друг от друга и становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами. Они движутся к противоположным полюсам клетки. Число хромосом в клетке временно удваивается!

4. Телофаза (2n2c в каждой клетке). Хромосомы у полюсов деспирализуются (раскручиваются), восстанавливаются ядерные оболочки. Завершается цитокинез — деление цитоплазмы материнской клетки надвое.

Мейоз I: редукция и кроссинговер

Мейоз — это особое редукционное деление, состоящее из двух последовательных этапов. В результате из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные с уникальным набором генов. Именно мейоз лежит в основе созревания половых клеток (гамет у животных и спор у растений).

Первое деление (мейоз I) является редукционным, так как в нем число хромосом уменьшается в два раза. Самые важные события происходят в профазе I (2n4c):

1. Конъюгация — сближение и тесное прилегание гомологичных (парных) хромосом с образованием бивалентов (тетрад).
2. Кроссинговер — перекрест и взаимный обмен гомологичными участками между несестринскими хроматидами. Кроссинговер создает новые комбинации аллелей, что подробно рассматривают законы Менделя и генетика Моргана.

В метафазе I (2n4c) биваленты выстраиваются по экватору клетки в два ряда. В анафазе I (2n4c) к полюсам расходятся целые двухроматидные хромосомы, а не отдельные хроматиды! В телофазе I (1n2c в каждой клетке) образуются две клетки с уменьшенным вдвое числом хромосом, но каждая хромосома все еще состоит из двух нитей ДНК.

Мейоз II: второе деление и формирование гамет

Между первым и вторым делениями мейоза есть очень короткая пауза — интеркинез. Главная ее особенность для экзамена: репликация ДНК не происходит, потому что хромосомы уже двухроматидные. Мейоз II протекает точно так же, как обычный митоз, но для гаплоидных клеток.

Профаза II: конденсация хромосом, разрушение ядер — 1n2c
Метафаза II: хромосомы выстраиваются по экватору в один ряд — 1n2c
Анафаза II: расхождение сестринских хроматид к полюсам — 2n2c
Телофаза II: цитокинез, образование 4 гаплоидных клеток — 1n1c

В результате двух делений мейоза из одной исходной диплоидной клетки формируются четыре генетически разнородные клетки с гаплоидным набором (1n1c). У самцов млекопитающих все четыре клетки становятся сперматозоидами, а у самок формируется одна жизнеспособная яйцеклетка и три редукционных (направительных) тельца, которые впоследствии погибают.

Сравнение митоза и мейоза

Чтобы быстро сориентироваться в сравнительных таблицах КИМ ЕГЭ, сопоставим главные признаки двух типов деления клеток эукариот:

Параметр	Митоз	Мейоз
В каких клетках протекает	Соматические клетки	Созревающие половые клетки (гаметоциты)
Количество делений	Одно деление	Два последовательных деления
Конъюгация и кроссинговер	Отсутствуют	Происходят в профазе I
Итог деления	2 диплоидные клетки (2n2c)	4 гаплоидные клетки (1n1c)
Генетический состав клеток	Полные клоны материнской клетки	Уникальные комбинации генов

Биологическое значение делений и чек-лист для экзамена

Биологическое значение митоза заключается в поддержании генетической стабильности. Он обеспечивает точную передачу наследственной информации в ряду поколений клеток, отвечает за регенерацию поврежденных органов, эмбриональное развитие и рост многоклеточного организма от зиготы до взрослой особи.

Значение мейоза совсем другое:

1. Поддержание постоянства кариотипа вида: если бы гаметы оставались диплоидными, с каждым новым поколением число хромосом удваивалось бы.
2. Комбинативная изменчивость: благодаря случайному расхождению хромосом в анафазе I и кроссинговеру потомство получает уникальные сочетания признаков, что дает сырой материал для естественного отбора.

Что запомнить для решения задачи 27:
• До деления в интерфазе всегда набор 2n4c.
• В анафазе митоза набор хромосом удваивается: 4n4c.
• В телофазе I мейоза набор уменьшается: 1n2c.
• Итог мейоза — 4 клетки с набором 1n1c.