Какой набор хромосом содержится в ядре одной клетки
Рекомендации подготовлены методистами по биологии ГМЦ ДОгМ Миловзоровой А.М. и Кулягиной Г.П. по материалам пособий, рекомендованных ФИПИ для подготовки к ЕГЭ по биологии.
Биологическое значение мейоза: благодаря мейозу происходит редукция числа хромосом. Из одной диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных.
Благодаря мейозу образуются генетически различные клетки (в том числе гаметы), т. к. в процессе мейоза трижды происходит перекомбинация генетического материала:
1) за счёт кроссинговера;
2) за счёт случайного и независимого расхождения гомологичных хромосом;
3) за счёт случайного и независимого расхождения кроссоверных хроматид.
Первое и второе деление мейоза складываются из тех же фаз, что и митоз, но сущность изменений в наследственном аппарате другая.
Профаза 1. (2n4с) Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Состоит из ряда последовательных стадий. Гомологичные хромосомы начинают притягиваться друг к другу сходными участками и конъюгируют.
Конъюгацией называют процесс тесного сближения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих хромосом называют бивалентом. Биваленты продолжают укорачиваться и утолщаться. Каждый бивалент образован четырьмя хроматидами. Поэтому его называют тетрадой.
Важнейшим событием является кроссинговер – обмен участками хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов.
В конце профазы 1 формируется веретено деления, исчезает ядерная оболочка. Биваленты перемещаются в экваториальную плоскость.
Метафаза 1. (2n; 4с) Заканчивается формирование веретена деления. Спирализация хромосом максимальна. Биваленты располагаются в плоскости экватора. Причем центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки. Расположение бивалентов в экваториальной плоскости равновероятное и случайное, то есть каждая из отцовских и материнских хромосом может быть повернута в сторону того или другого полюса. Это создает предпосылки для второй за время мейоза рекомбинации генов.
Анафаза 1. (2n; 4с) К полюсам расходятся целые хромосомы, а не хроматиды, как при митозе. У каждого полюса оказывается половина хромосомного набора. Причем пары хромосом расходятся так, как они располагались в плоскости экватора во время метафазы. В результате возникают самые разнообразные сочетания отцовских и материнских хромосом, происходит вторая рекомбинация генетического материала.
Телофаза 1. (1n; 2с) У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются, вокруг них формируется ядерная оболочка. Затем происходит деление цитоплазмы (у животных) или образуется разделяющая клеточная стенка (у растений). У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.
Второе деление мейоза
Интерфаза 2. (1n; 2с) Характерна только для животных клеток. Репликация ДНК не происходит. Вторая стадия мейоза включает также профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Профаза 2. (1n; 2с) Хромосомы спирализуются, ядерная мембрана и ядрышки разрушаются, центриоли, если они есть, перемещаются к полюсам клетки, формируется веретено деления.
Метафаза 2. (1n; 2с) Формируются метафазная пластинка и веретено деления, нити веретена деления прикрепляются к центромерам.
Анафаза 2. (2n; 2с) Центромеры хромосом делятся, хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и нити веретена деления растягивают их к полюсам клетки. Число хромосом в клетке становится диплоидным, но на каждом полюсе формируется гаплоидный набор. Поскольку в метафазе 2 хроматиды хромосом располагаются в плоскости экватора случайно, в анафазе происходит третья рекомбинация генетического материала клетки.
Телофаза 2. (1n; 1с) Нити веретена деления исчезают, хромосомы деспирализуются, вокруг них восстанавливается ядерная оболочка, делится цитоплазма.
Таким образом, в результате двух последовательных делений мейоза диплоидная клетка дает начало четырём дочерним, генетически различным клеткам с гаплоидным набором хромосом.
Задача 1.
Хромосомный набор соматических клеток цветкового растения N равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в метафазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом.
Решение: В соматических клетках 28 хромосом, что соответствует 28 ДНК.
Фазы мейоза | Число хромосом | Количество ДНК |
Интерфаза 1 (2п4с) | 28 | 56 |
Профаза 1 (2n4с) | 28 | 56 |
Метафаза 1 (2n4с) | 28 | 56 |
Анафаза 1 (2n4с) | 28 | 56 |
Телофаза 1 (1n2с) | 14 | 28 |
Интерфаза 2 (1n2с) | 14 | 28 |
Профаза 2 (1n2с) | 14 | 28 |
Метафаза 2 (1n2с) | 14 | 28 |
Анафаза 2 (2n2с) | 28 | 28 |
Телофаза 2 (1n1с) | 14 | 14 |
- Перед началом мейоза количество ДНК – 56, так как оно удвоилось, а число хромосом не изменилось – их 28.
- В метафазе мейоза I количество ДНК – 56, число хромосом – 28, гомологичные хромосомы попарно располагаются над и под плоскостью экватора, веретено деления сформировано.
- В метафазе мейоза II количество ДНК – 28, хромосом – 14, так как после редукционного деления мейоза I число хромосом и ДНК уменьшилось в 2 раза, хромосомы располагаются в плоскости экватора, веретено деления сформировано.
Задача 2.
Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменения числа ДНК и хромосом.
Задача 3.
Для соматической клетки животного характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (n) и число молекул ДНК (с) в клетке в профазе мейоза I и метафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.
Задача 4.
Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетке семязачатка в конце мейоза I и мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.
Задача 5.
Хромосомный набор соматических клеток крыжовника равен 16. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в телофазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.
Задача 6.
В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазе и в конце телофазы мейоза I.
Задача 7.
Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и мейоза II. Объясните результаты в каждом случае.
Задача 8.
Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и в метафазе мейоза I. Объясните результаты в каждом случае.
Задача 9.
В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазу и в конце телофазы мейоза I. Объясните, как образуется такое число хромосом и молекул ДНК.
1. Перед началом деления число хромосом = 8, число молекул ДНК = 16 (2n4с); в конце телофазы мейоза I число хромосом = 4, число молекул ДНК = 8.
2. Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, но число хромосом не изменяется, потому что каждая хромосома становится двухроматидной (состоит из двух сестринских хроматид).
3. Мейоз – редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается вдвое.
Задача 10.
У крупного рогатого скота в соматических клетках 60 хромосом. Каково будет число хромосом и молекул ДНК в клетках семенников в интерфазе перед началом деления и после деления мейоза I?
1. В интерфазе перед началом деления: хромосом – 60, молекул ДНК – 120; после мейоза I: хромосом – 30, ДНК – 60.
2. Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, их число увеличивается, а число хромосом не изменяется – 60, каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.
3) Мейоз I – редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается в 2 раза.
Задача 11.
Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.
1. Клетки пыльцевого зерна сосны и спермии имеют гаплоидный набор хромосом – n.
2. Клетки пыльцевого зерна сосны развиваются из гаплоидных спор МИТОЗОМ.
3. Спермии сосны развиваются из пыльцевого зерна (генеративной клетки) МИТОЗОМ.
Вообще, ученые с этим пока не совсем разобрались. Уже где-то к 70-м годам накопились данные о том, что количество ДНК в ядре не очень-то отражает эволюционное положение вида. Это так называемый С-парадокс (С — количество ДНК в гаплоидном ядре, то есть одинарный набор хромосом). Он заключается в следующем, если упростить:
Количество хромосом весьма условно связано с систематическим положением организма.
«Много хромосом ≠ эволюционно продвинутый вид», вопреки распространенному представлению.
Дело в том, что ДНК, из которой хромосомы сделаны, это не сплошь структурные гены, кодирующие белки. До 80-90% ДНК может состоять из некодирующей части, раньше она называлась мусорной. Она представляет собой коротенькие «бессмысленные» последовательности, которые расположены блоками и повторены сотни тысяч раз (в последнее время понемножку становится понятнее, зачем они нужны, но сейчас не об этом). Количество этой странной информации сильно влияет на общее число пар нуклеотидов.
Помимо этого, хромосомы неодинаковы по массе. У разных видов в хромосомы «расфасован» разный объем ДНК, соответственно, при одинаковом числе пар нуклеотидов число хромосом может отличаться.
В определенной степени количество ДНК все же соответствует сложности организмов. Например, у вирусов геном варьирует в пределах 1,3–20*10^3, у бактерий 9*10^5–10^6 пар нуклеотидов. В эволюции позвоночных тоже прослеживается тенденция наращивания количества ДНК: у оболочников и ланцетников размер генома составляет соответственно 6 и 17% от размера генома плацентарных млекопитающих. При этом у некоторых рыб и хвостатых земноводных в 25 раз больше ДНК, чем у любого из видов млекопитающих. В общем, всё довольно запутанно.
Отдельно стоит сказать о растениях.
Животное справляется со многими проблемами, меняя условия среды. Жарко – лёг в тень, голодно – перешел на новый источник пищи и всё такое. У растений нет возможности встать и уйти, поэтому большинство задач решается на химическом уровне. Жарко – синтезируешь воск на поверхности листьев, чтобы вода не испарялась. Голодно – договариваешься с азотфиксирующими бактериями, чтобы поделились азотом. В таком духе (это метафора, на самом деле на подобные адаптации уходят тысячи тысяч поколений и заранее неизвестно, что получится). Естественно, чем больше разнообразных циклов и синтезов «умеет» осуществлять растение, тем больше нужно ферментов для работы этих метаболических путей. У растений относительно много структурных генов, в них записаны все эти необходимые белки. Метаболизм животных устроен проще.
А еще для растений характерна такая интересная вещь, как полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом. То есть жил-был геном, а потом однажды взял – и умножился на 2, 3, 10 и так далее. И всё нормально, бывает что даже очень хорошо – удваиваются (утраиваются, удесятеряются) элементы цветка, размер плодов, общая биомасса растения. Процесс может запуститься случайно, но селекционеры давно приспособились его провоцировать для получения культурных сортов.
Для большинства животных такая ситуация очень неполезна, у нас любые резкие отступления от стандартного набора хромосом ведут к уродствам. Суть в том, что число хромосом у растений может в разы отличаться даже внутри семейства. Конечно, всё имеет свою цену – чем больше хромосом, тем больше вероятность что какие-то из них при делении неправильно разойдутся. И меньше вероятность, что найдется другой такой же полиплоид в качестве партнера для размножения. Из-за этого полиплоиды временами оказываются бесплодны. Эволюционный процесс отбраковывает такие, а мы их размножаем вегетативно у себя на клумбах. Но иногда бывает, что всё складывается очень удачно, и образуется целый новый вид. Яркий пример — семейство Ужовниковые (это папоротники). В среднем у разных видов ужовников по 120 пар хромосом, но абсолютный рекордсмен — маленький Ophioglossum reticulatum с диплоидным набором в 631 пару хромосом на клетку (по другим данным, 720). Зачем ему столько и как он весь этот ворох ДНК организует, не ясно. Но раз он всё еще существует как вид, значит, это сработало.
Резюмируя: не завидуйте картошке. Не стоит упрекать её в том, что ей досталось на две хромосомы больше. Это не хорошо и не плохо, не много и не мало, не прогрессивно и не убого. В этом вопросе больше не значит лучше. Просто так сложились обстоятельства.
- Главная
- Вопросы & Ответы
- Вопрос 6895439
Гость:
9 лет назад
39
1
Лучший ответ:
Гость:
Набор хромосом содержится в ядре одной клетки в конце телофазы мейоза II — 1n1c = 8
10 Ноября в 20:51
Ваш ответ (не менее 20 символов):
Ваше имя (не менее 2 символов):
Лучшее из галереи:
Другие вопросы:
Гость:
Найдите число, 20% которого равны 40. Найдите число, 20% которого равны 40.
9 лет назад
Смотреть ответ
15
1
Гость:
Ученик прочитал в первый день 3/4 книги и ещё 12 страниц, а во второй день 1/3 оставшейся части книги и последние 14 страниц. Сколько страниц в книге? Ученик прочитал в первый день 3/4 книги и ещё 12 страниц, а во второй день 1/3 оставшейся части книги и последние 14 страниц. Сколько страниц в книге…
9 лет назад
Смотреть ответ
9
1
Гость:
Скорость теплохода по течению реки 13 1/3 м/с, а против течения 12 2/9 м/с. Во сколько раз скорость теплохода больше скорости реки? Скорость теплохода по течению реки 13 1/3 м/с, а против течения 12 2/9 м/с. Во сколько раз скорость теплохода больше скорости реки?
9 лет назад
Смотреть ответ
17
1
Гость:
Мотоциклист проезжает расстояние между двумя пунктами за 3 ч 24 мин. Во сколько раз он должен увеличить скорость, чтобы проехать Мотоциклист проезжает расстояние между двумя пунктами за 3 ч 24 мин. Во сколько раз он должен увеличить скорость, чтобы проехать это расстояние за 1 ч 42 мин?
9 лет назад
Смотреть ответ
7
1
Гость:
Верёвку, длина которой равна 25 м, разрезали на 3 равные части. Найдите длину одной части. Верёвку, длина которой равна 25 м, разрезали на 3 равные части. Найдите длину одной части.
9 лет назад
Смотреть ответ
10
1
Задача 1.
Хромосомный набор соматических клеток цветкового растения N равен 28.
Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках семязачатка
перед началом мейоза, в метафазе мейоза 1 и метафазе мейоза 2.
Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на
изменения числа ДНК и хромосом.
Решение: В соматических клетках 28 хромосом, что соответствует 28 ДНК .
Фазы мейоза | Число хромосом | Количество ДНК |
интерфаза 1 (2п4с) | 28 | 56 |
Профаза 1 (2n4с) | 28 | 56 |
Метафаза 1 (2n4с) | 28 | 56 |
Анафаза 1 (2n4с) | 28 | 56 |
Телофаза 1 (1n2с) | 14 | 28 |
Интерфаза 2 (1n2с) | 14 | 28 |
Профаза 2 (1n2с) | 14 | 28 |
Метафаза 2 (1n2с) | 14 | 28 |
Анафаза 2 (2n2с) | 28 | 28 |
Телофаза 2 (1n1с) | 14 | 14 |
- Перед началом мейоза количество ДНК 56, так как оно удвоилось, а число хромосом не изменилось их 28.
- В метафазе мейоза 1 количество ДНК 56, число хромосом 28,
гомологичные хромосомы попарно располагаются над и под плоскостью
экватора, веретено деления сформировано. - В метафазе мейоза 2 количество ДНК 28, хромосом 14, так как после
редукционного деления мейоза 1 число хромосом и ДНК уменьшилось в 2
раза, хромосомы располагаются в плоскости экватора, веретено деления
сформировано.
Задача 2.
Хромосомный набор соматических клеток
пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в
клетках семязачатка перед началом мейоза, в анафазе мейоза 1 и анафазе
мейоза 2. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они
влияют на изменения числа ДНК и хромосом.
Задача 3.
Для соматической клетки животного
характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (n) и
число молекул ДНК (с) в клетке в профазе мейоза I и метафазе мейоза II.
Объясните результаты в каждом случае.
Задача 4.
Хромосомный набор соматических клеток
пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в
клетке семязачатка в конце мейоза I и мейоза II. Объясните результаты в
каждом случае.
Задача 5.
Хромосомный набор соматических клеток
крыжовника равен 16. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в
телофазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните результаты в каждом
случае.
Задача 6.
В соматических клетках дрозофилы
содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК
содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазе и в конце
телофазы мейоза I.
Задача 7.
Хромосомный набор соматических клеток
пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в
ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и мейоза II. Объясните
результаты в каждом случае.
Задача 8.
Хромосомный набор соматических клеток
пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в
ядре (клетке) семязачатка перед началом мейоза I и в метафазе мейоза I.
Объясните результаты в каждом случае.
Задача 9.
В соматических клетках дрозофилы
содержится 8 хромосом. Определите, какое число хромосом и молекул ДНК
содержится при гаметогенезе в ядрах перед делением в интерфазу и в конце
телофазы мейоза I. Объясните, как образуется такое число хромосом и
молекул ДНК.
1) Перед началом деления — число
хромосом = 8, число молекул ДНК = 16 (2n4с); в конце телофазы мейоза I —
число хромосом = 4, число молекул ДНК = 8.
2) Перед началом деления молекулы ДНК
удваиваются, но число хромосом не изменяется, потому что каждая
хромосома становится двухроматидной (состоит из двух сестринских
хроматид).
3) Мейоз — редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается вдвое.
Задача 10.
У крупного рогатого скота в соматических
клетках 60 хромосом. Каково будет число хромосом и молекул ДНК в
клетках семенников в интерфазе перед началом деления и после деления
мейоза I.
1) В интерфазе перед началом деления: хромосом — 60, молекул ДНК — 120; после мейоза I — хромосом — 30, ДНК — 60.
2) Перед началом деления молекулы ДНК удваиваются, их число
увеличивается, а число хромосом не изменяется — 60, каждая хромосома
состоит из двух сестринских хром атид.
3) Мейоз I — редукционное деление, поэтому число хромосом и молекул ДНК уменьшается в 2 раза.
Задача 11.
Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и
спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате
какого деления образуются эти клетки.
1) клетки пыльцевого зерна сосны и спермии имеют гаплоидный набор хромосом — n.
2) клетки пыльцевого зерна сосны развиваются из гаплоидных спор МИТОЗОМ.
3) спермии сосны развиваются из пыльцевого зерна (генеративной клетки) МИТОЗОМ.