Митоз и мейоз, как не путать процессы на ЕГЭ по биологии

Лист бумаги, ручка, скомканные листки

Черновик выглядит так: два столбика цифр, между ними стрелка, и все зачеркнуто до середины страницы. Ломается счет обычно в одном месте, в анафазе первого деления мейоза, где к полюсам расходятся целые хромосомы, а центромеры не делятся. Число хромосом в этот момент не меняется, набор делится пополам только между будущими клетками, и заготовка «в анафазе число всегда удваивается» дает неверный ответ.

Зачеркнутый столбик и то, что в нем не сошлось

капли воды на стекле
Pexels

Разберем эту точку подробно, потому что через нее проходит половина ошибок в задаче под номером 27.

Клетка вошла в первое деление мейоза с 46 хромосомами. Каждая уже удвоена, то есть состоит из двух сестринских хроматид, и молекул ДНК в клетке 92. Гомологи нашли друг друга и легли парами. В анафазе эти пары расходятся к разным полюсам: слева оказывается 23 хромосомы, справа 23, и каждая по-прежнему двухроматидная. Молекул ДНК по 46 в каждой половине.

Центромера остается целой. Именно поэтому счет и не сходится у тех, кто помнит одну картинку из учебника, где в анафазе половинки хромосомы разъезжаются в стороны. Такая картинка относится к митозу и ко второму делению мейоза, а к первому нет.

Набор в этот момент уже одинарный, хотя ни одна хромосома еще не потеряла ни одной хроматиды. Формулировка звучит противоречиво, пока не проговорите ее вслух дважды.

И тут же лежит вторая половина ответа на задачу. Какая хромосома из пары уедет вправо, а какая влево, решается случайно, и решается независимо для каждой из 23 пар. Отсюда берется огромное число возможных комбинаций в гаметах одного человека, и на этом же построен вопрос из задания по генетике, где спрашивают про независимое наследование.

Верхняя строка, где записано условие

тетрадь в клетку и ручка крупным планом
Pexels

Условие в задаче обычно короткое: дан хромосомный набор соматической клетки некоего организма, требуется определить набор и число молекул ДНК на нескольких стадиях и объяснить процессы.

Читать его правильнее с конца. Сначала выясняют, о какой клетке речь, диплоидной или гаплоидной. Потом определяют стадию. Числа считают в последнюю очередь. Обратный порядок, когда выпускник сразу хватается за цифры, дает ошибку чаще всего остального.

У человека в соматической клетке 46 хромосом, 23 пары, по одной хромосоме из каждой пары от матери и от отца. Эта картина держится в клетках кожи, печени, костного мозга, где угодно. И держится она благодаря митозу, который копирует набор без изменений.

Половые клетки устроены иначе, и причина арифметическая. Сложите 46 и 46, у ребенка выйдет 92, у внука 184. Через пять поколений число ушло бы за тысячу, и ядро такого не выдержало бы. Гаметы поэтому несут 23 хромосомы, а при оплодотворении набор собирается обратно.

Оговорка, которая в школьных конспектах теряется. У животных мейозом получаются именно гаметы, а у растений мейоз дает споры, и уже из них вырастает гаплоидный гаметофит, который производит гаметы обычным митозом. В задачах про мхи и папоротники эта развилка встречается регулярно, и заученное «гаметы всегда мейозом» там подводит.

Приписка на полях про интерфазу

клетки под микроскопом крупным планом
Pexels

Перед любым делением есть период, о котором в задачах спрашивают чаще, чем о самих фазах.

В синтетическом периоде интерфазы ДНК реплицируется. Хромосом остается 46, а молекул ДНК становится 92, потому что каждая хромосома теперь двойная. Хромосомы считают по центромерам, а не по хроматидам, и эта разница решает половину подсчетов. Пресинтетический и постсинтетический периоды встречаются в заданиях на последовательность, знать их названия стоит.

Дальше вся арифметика обеих схем деления вырастает из одного вопроса, который выпускник задает себе на каждой стадии: делилась ли уже центромера. Если нет, хромосома двухроматидная и молекул ДНК вдвое больше числа хромосом. Если да, числа сравнялись.

Хромосомы и молекулы ДНК по стадиям, расчет для клетки человека
СтадияХромосомМолекул ДНКЧто происходит
Митоз
Интерфаза до репликации4646Хромосомы однохроматидные
Интерфаза после репликации4692Каждая хромосома стала двухроматидной
Профаза и метафаза4692Спирализация, выход хромосом на экватор поодиночке
Анафаза9292Центромеры разделились, хроматиды стали самостоятельными хромосомами
Итог, каждая из двух клеток4646Копии исходной клетки
Мейоз
Профаза и метафаза первого деления4692Конъюгация, кроссинговер, биваленты на экваторе
Анафаза первого деления, у каждого полюса2346Расходятся целые хромосомы, центромеры не делятся
После первого деления и в интеркинезе2346Репликации нет
Анафаза второго деления, у каждого полюса2323Центромеры разделились
Итог, каждая из четырех клеток2323Все четыре различаются по комбинации генов

В строке анафазы первого деления мейоза числа даны для одного полюса, в целой клетке их вдвое больше. В строке анафазы митоза числа даны для всей клетки.

Числа в блоке даны для человека. Для другого организма меняется только исходное число, логика подсчета остается прежней.

Соседняя страница, где расписан митоз

рука рисует схему в тетради
Pexels

Митоз проще, и разбирают его обычно первым, что создает ложное ощущение, будто мейоз к нему пристраивается.

Профаза, метафаза, анафаза, телофаза идут в привычном порядке. Хромосомы спирализуются, ядерная оболочка распадается, формируется веретено деления, хромосомы выстраиваются по экватору поодиночке. Гомологи при этом друг с другом не взаимодействуют вообще, они просто соседи в общем наборе.

Ключевой остается все та же стадия, анафаза. Центромеры делятся, сестринские хроматиды разъезжаются к полюсам, и каждая с этого момента считается самостоятельной хромосомой. Хромосом в клетке становится 92, молекул ДНК по-прежнему 92, репликации тут нет. Момент этот неудобен для запоминания, потому что число хромосом временно удваивается внутри одной клетки, и выпускник, привыкший, что удвоение бывает только в интерфазе, начинает искать ошибку там, где ее нет.

К концу телофазы получаются две клетки, в каждой 46 хромосом и 46 молекул ДНК, обе идентичны исходной. Рост тела, заживление ссадины, замена клеток кишечного эпителия каждые несколько дней работают на этом.

Митоз и мейоз по признакам
ПризнакМитозМейоз
Число деленийОдноДва подряд, репликация только перед первым
Число дочерних клетокДвеЧетыре
Набор в дочерних клеткахТакой же, как в исходнойВдвое меньше исходного
Поведение гомологовНе взаимодействуют, идут на экватор поодиночкеКонъюгируют, образуют биваленты
КроссинговерНетЕсть, в профазе первого деления
Что расходится в анафазеСестринские хроматидыВ первом делении целые хромосомы, во втором хроматиды
Генетический результатКлетки идентичны исходнойВсе клетки различны между собой и с исходной
Где происходитВ клетках телаВ половых железах животных, при образовании спор у растений
Биологическая рольРост, регенерация, бесполое размножениеПостоянство числа хромосом в поколениях, комбинативная изменчивость

У растений мейозом образуются споры, а гаметы гаплоидного гаметофита получаются митозом.

Второй столбик, где мейоз идет заново

нити и узел крупным планом
Pexels

Вернемся к тому, что осталось за зачеркнутой частью черновика.

Между двумя делениями лежит интеркинез, и ДНК в нем не удваивается. Запомнить это стоит отдельной строкой, потому что подсчет ломается здесь у тех, кто уже разобрался с анафазой.

Второе деление внешне копирует митоз. Хромосомы встают по экватору, центромеры делятся, хроматиды расходятся. Разница в том, что делится клетка с одинарным набором, и на выходе получаются четыре клетки, в каждой 23 хромосомы и 23 молекулы ДНК.

Осталось вернуться к самому началу мейоза, к профазе первого деления, пропущенной ради анафазы. Она самая длинная из всех фаз обоих делений и самая нагруженная событиями. Гомологичные хромосомы сближаются вплотную, это конъюгация. Сблизившаяся пара называется бивалентом. Такое название встречается и в формулировках заданий. Пока хромосомы лежат рядом, происходит кроссинговер, обмен соответствующими участками между гомологами. Материнская хромосома уносит участок отцовской, отцовская участок материнской. Обмениваются именно соответствующие участки, а не одинаковые по содержанию: гены там те же, а варианты этих генов разные, иначе обмен ничего бы не менял.

Четыре получившиеся клетки различаются между собой. Ни одна не повторяет исходную. На этом держатся и разнообразие потомства, и вопрос про сцепленное наследование в задании 28, где кроссинговер объясняет появление нетипичных сочетаний признаков.

Нижняя строка, за которую ставят баллы

подросток решает задачу за столом со спины
Pexels

Задача по цитологии стоит в работе под номером 27 и оценивается в 3 балла.

Баллы снимают за отсутствие объяснения. Фазы при этом чаще всего названы верно, и числа тоже стоят правильные, а элемента ответа нет, потому что не сказано, почему числа именно такие. Критерии требуют объяснить процессы: репликацию, расхождение гомологов, деление центромер. Голый столбик цифр без слов полного балла не получает, как бы аккуратно он ни был расписан.

Заданий в работе 28. Двадцать одно закрывается коротким ответом, семь последних, с 22 по 28, требуют развернутого решения. Времени дается 235 минут, то есть 3 часа 55 минут. Деление клетки встречается и в первой части, в заданиях на соответствие между особенностью деления и его видом, на последовательность фаз и в короткой задаче по цитологии.

В кодификатор заглянуть стоит по двум адресам, а не по одному. Клеточный цикл, интерфаза и митоз стоят в теме 2.6, мейоз со стадиями, поведением хромосом и кроссинговером в теме 3.3. Банки задач до сих пор подписывают эти задания старым номером темы, и на это лучше не ориентироваться.

Порог по биологии для подачи документов в вузы Минобрнауки 40 тестовых баллов, а ниже 36 результат не засчитывается для поступления нигде. На аттестат биология не влияет, он держится на русском языке и математике.

На вопрос, сколько задач надо решить, чтобы путаница ушла, честного общего ответа нет. Проверяется это не числом решенных задач, а способностью объяснить вслух, почему в анафазе первого деления центромеры остаются целыми. Пока объяснение не собирается своими словами, задачи можно решать бесконечно.

Куда двигаться дальше

Возьмите одну задачу из открытого банка ФИПИ и решите ее с проговариванием каждой стадии вслух, включая интерфазу. Место, где появляется пауза, и есть непонятое.

Когда тема не собирается даже после разбора задач, приходите на бесплатную консультацию с методистом школы «Классикум». На встрече видно, где именно рвется логика, в подсчете молекул ДНК или в понимании самих процессов, и оттуда собирается план по неделям. Занятия идут онлайн в малых группах, записаться можно на classicum.ru.

В каких клетках человека идет мейоз?
Только в половых железах, при образовании сперматозоидов и яйцеклеток. Все остальные клетки тела, включая активно делящиеся клетки красного костного мозга, делятся митозом.
Считается ли ошибкой путаница между хромосомой и хроматидой?
В развернутом ответе это биологическая неточность, и элемент не засчитывают. Проверяется различие одним вопросом: если центромера одна, перед вами одна хромосома, из скольких бы хроматид она ни состояла.
Нужно ли учить амитоз?
Отдельным заданием он почти не встречается, но упоминание прямого деления без образования веретена бывает в перечнях на соответствие. Достаточно знать определение.
Что делать, если в условии дано число молекул ДНК вместо числа хромосом?
Порядок разбора не меняется. Сначала определяют, диплоидная клетка или гаплоидная, потом стадию, и только после этого пересчитывают одно число в другое.
Помогает ли рисовать схемы вместо чтения таблицы?
Помогает, особенно на расхождении хромосом. Рисунок заставляет изобразить центромеру и решить, делится она или нет, а чтение готовой таблицы этот выбор скрывает.
Обязательно ли знать названия периодов интерфазы?
Синтетический период знать нужно, через него объясняется удвоение ДНК почти в каждой задаче. Два других периода нужны реже, но в заданиях на последовательность появляются.

1 comment
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Related Posts