Что такое n и c в митозе

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

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

Лекция № 13. Способы деления эукариотических клеток: митоз, мейоз, амитоз

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.

Митотический цикл, митоз: 1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза.

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).

Мейоз: 1 — лептотена; 2 — зиготена; 3 — пахитена; 4 — диплотена; 5 — диакинез; 6 — метафаза 1; 7 — анафаза 1; 8 — телофаза 1;
9 — профаза 2; 10 — метафаза 2; 11 — анафаза 2; 12 — телофаза 2.

Купить проверочные работы
и тесты по биологии

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.

Перейти к лекции №12 «Фотосинтез. Хемосинтез»

Перейти к лекции №14 «Размножение организмов»

Смотреть оглавление (лекции №1-25)

Источник