Митоз и мейоз: как разобраться в этапах и не путать набор хромосом

Митоз обычно сохраняет набор хромосом дочерних клеток, а мейоз уменьшает число наборов вдвое. В типичной школьной модели из одной диплоидной клетки после митотического деления получаются две диплоидные, после двух делений мейоза — четыре гаплоидные. Чтобы понимать задачи, нужно различать хромосомы, хроматиды и количество ДНК.

Что означают n и c

Буквой n обозначают число хромосом в одном гаплоидном наборе, а c — количество ДНК в таком наборе из однохроматидных хромосом. Запись 2n2c описывает диплоидную клетку до удвоения ДНК. После репликации запись меняется на 2n4c: количество ДНК удвоилось, число хромосом пока осталось прежним.

В школьных задачах хромосомы считают по центромерам. После репликации одна хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Когда сестринские хроматиды расходятся и становятся самостоятельными дочерними хромосомами, подсчёт меняется. Поэтому всегда уточняйте стадию и объект: вся клетка, один полюс или уже отдельная дочерняя клетка.

Что происходит при митозе

После подготовки и удвоения ДНК хромосомы распределяются между двумя дочерними клетками. Ключевой момент — расхождение сестринских хроматид. При нормальном ходе деления исходной диплоидной клетки дочерние клетки получают тот же набор: 2n2c каждая.

Митоз связан с ростом, обновлением тканей и многими вариантами бесполого размножения. Само слово не означает, что делиться могут только диплоидные клетки: митоз встречается и в гаплоидных стадиях жизненных циклов. Для начальной задачи используем диплоидную модель, но не превращаем её в правило обо всех организмах.

Чем отличаются два деления мейоза

В первом делении расходятся гомологичные хромосомы, а сестринские хроматиды ещё остаются вместе. После распределения и разделения исходной клетки получаются клетки n2c. Во втором делении расходятся сестринские хроматиды; итог типичной схемы — n1c в каждой из четырёх клеток.

Между первым и вторым делением повторного удвоения ДНК нет. Если вставить его в схему по аналогии с обычным клеточным циклом, расчёт станет неверным. Важны также сближение гомологов и кроссинговер в профазе I: это отличает мейоз от стандартного описания митоза.

Задача с небольшими числами

Пусть исходная клетка имеет 2n = 4. До репликации у неё четыре хромосомы и четыре молекулы ДНК. После репликации — четыре двуххроматидные хромосомы и восемь молекул ДНК. После завершённого митоза каждая дочь имеет четыре хромосомы и четыре молекулы ДНК.

После первого деления мейоза каждая клетка имеет две двуххроматидные хромосомы и четыре молекулы ДНК. После второго — две однохроматидные хромосомы и две молекулы ДНК. Подсчёт относится к каждой клетке отдельно. Суммирование по всем дочерним клеткам отвечает на другой вопрос и не заменяет нужный набор.

Как избежать типичных ошибок

Подпишите исходный набор. Отдельно отметьте репликацию, первое расхождение и второе расхождение. Рядом записывайте, что именно расходится. Если задача спрашивает анафазу, не подставляйте автоматически итог после завершения деления: границы клетки и положение центромер в этот момент особенно важны.

Для закрепления повторите расчёт при 2n = 6 и проверьте: после мейоза II каждая клетка должна иметь три хромосомы и три молекулы ДНК. На занятиях с репетитором по биологии для 5–11 классов можно разобрать такие схемы и связать их с наследованием, размножением и конкретными требованиями школьной программы.

По теме: Как подготовиться к ЕГЭ по биологии с нуля в 10 классе: раздел «Человек» первым.

Материалы для проверки и продолжения: OpenStax: процесс мейоза.

Для следующего шага по теме: Фотосинтез для школьника: схема процесса и задачи для самопроверки.