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
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
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
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.
| Стадия | Хромосом | Молекул ДНК | Что происходит |
|---|---|---|---|
| Митоз | |||
| Интерфаза до репликации | 46 | 46 | Хромосомы однохроматидные |
| Интерфаза после репликации | 46 | 92 | Каждая хромосома стала двухроматидной |
| Профаза и метафаза | 46 | 92 | Спирализация, выход хромосом на экватор поодиночке |
| Анафаза | 92 | 92 | Центромеры разделились, хроматиды стали самостоятельными хромосомами |
| Итог, каждая из двух клеток | 46 | 46 | Копии исходной клетки |
| Мейоз | |||
| Профаза и метафаза первого деления | 46 | 92 | Конъюгация, кроссинговер, биваленты на экваторе |
| Анафаза первого деления, у каждого полюса | 23 | 46 | Расходятся целые хромосомы, центромеры не делятся |
| После первого деления и в интеркинезе | 23 | 46 | Репликации нет |
| Анафаза второго деления, у каждого полюса | 23 | 23 | Центромеры разделились |
| Итог, каждая из четырех клеток | 23 | 23 | Все 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
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.
| Признак | Митоз | Мейоз |
|---|---|---|
| Число делений | Одно | Два подряд, репликация только перед первым |
| Число дочерних клеток | Две | Четыре |
| Набор в дочерних клетках | Такой же, как в исходной | Вдвое меньше исходного |
| Поведение гомологов | Не взаимодействуют, идут на экватор поодиночке | Конъюгируют, образуют биваленты |
| Кроссинговер | Нет | Есть, в профазе первого деления |
| Что расходится в анафазе | Сестринские хроматиды | В первом делении целые хромосомы, во втором хроматиды |
| Генетический результат | Клетки идентичны исходной | Все клетки различны между собой и с исходной |
| Где происходит | В клетках тела | В половых железах животных, при образовании спор у растений |
| Биологическая роль | Рост, регенерация, бесполое размножение | Постоянство числа хромосом в поколениях, комбинативная изменчивость |
У растений мейозом образуются споры, а гаметы гаплоидного гаметофита получаются митозом.
Второй столбик, где мейоз идет заново
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
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.
1 comment