Кариотип — это совокупность хромосом, которая характерна для организма и каждой из его соматических клеток.
Всего у человека 46 хромосом. 2 половые хромосомы и 44 не половые хромосомы (аутосомы). Каждая хромосома имеет двойника — гомологичную хромосому, как это видно на рисунке (поэтому часто говорят, что кариотип человека не 46 хромосом, а 23 пары хромосом). Дело в том, что при оплодотворении новый организм получает одну хромосому от мамы, а другую — от папы.
Каждая хромосома кодирует те же признаки, что и её гомологичная пара. Однако аллели генов могут разниться. Так, папина хромосома может нести доминантный (А) аллель гена (отсутствие альбинизма), а мама может нести рецессивный (а). Таким образом, ребенок получит генотип Aa и не станет альбиносом. Это явление называют комбинативной изменчивостью.
Надеюсь, нам удалось доступно объяснить, что такое гомологичные хромосомы. Однако мы не раз в этой статье повторимся, так что, если вы ничего не поняли —всё нормально.
Мейоз
Мейоз состоит из двух делений. Первое деление называют редукционным — число хромосом уменьшается вдвое.
1) Профаза I
Профаза мейоза I характеризуется разрушением ядерной оболочки, расхождением центриолей по полюсам клетки и началом синтеза веретена деления. Также происходит спирализация хромосом. Далее с ними происходят следующие вещи:
1) Конъюгация: сближение гомологичных хромосом. Гомологичные хромосомы — это одинаковые по строению хромосомы, несущие одинаковые гены. Одна хромосома — от папы, другая — от мамы. Сблизившиеся гомологичные хромосомы называются бивалентами.
2) Кроссинговер: обмен участками гомологичных хромосом. На рисунке это показано тем, что красная хромосома взяла на себя часть голубой и наоборот. Они обмениваются участками, чтобы у новой клетки было новое сочетание генов. Чуть-чуть генов от папы, чуть-чуть — от мамы.
Таким образом, набор клетки: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная, обе гомологичные хромосомы находятся в клетке.
- 4c - потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы перед мейозом произошла репликация ДНК.
2) Метафаза I
Метафаза мейоза I характеризуется прикреплением веретена деления к хромосомам и выстраиванием бивалентов вдоль экватора. Набор клетки: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная, обе гомологичные хромосомы находятся в клетке.
- 4c - потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
Сравните с метафазой митоза:
У митоза бивалентов нет, а нити веретена деления к каждой хромосоме прикрепляются с двух сторон. У мейоза же веретено деления к каждой хромосоме прикрепляется только с одной стороны.
3) Анафаза I
Как и в митозе, в анафазе мейоза I происходит сокращение веретена деления. Но к полюсам расходятся не сестринские хроматиды, а гомологичные хромосомы. Это происходит из-за того, что веретено деления прикрепилось только с одной стороны каждой хромосомы. Сравните с митозом. В результате количество хромосом осталось тем же: две двухроматидные хромосомы. Поэтому набор: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная, обе гомологичные хромосомы всё ещё находятся в клетке.
- 4c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК. Расхождения сестринских хроматид, как в митозе, не происходит, т.к. расходятся гомологичные хромосомы.
4) Телофаза I
Во время телофазы мейоза I происходит цитокинез (разделение цитоплазмы) и кариокинез (образование ядер). Также происходит деспирализация двухроматидных хромосом. Теперь набор у каждой образовавшейся новой клетки — n2c.
- n — потому что произошло редукционное деление, и клетка получила гаплоидный набор хромосом (в клетке находится лишь одна гомологичная хромосома из пары).
- 2с — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
В перерыве между редукционным и вторым делением мейоза интерфаза очень короткая, и репликация молекул ДНК не происходит, но удваиваются центриоли. Набор у клетки, вступающей во второй этап мейоза, — n2c.
5) Профаза II
Профаза мейоза II практически полностью идентична митозу. Единственное отличие: в клетке нет гомологичной хромосомы — она осталась во второй клетке. Поэтому набор: n2c. Профаза мейоза II характерна разрушением ядерной оболочки, спирализацией хромосом , расхождением центриолей к полюсам клетки и образованием веретена деления (фиолетовый).
- n — потому что перед мейозом II произошло редукционное деление, и клетка получила гаплоидный набор хромосом (в клетке находится лишь одна гомологичная хромосома из пары).
- 2c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы перед мейозом произошла репликация ДНК, а в анафазу I к полюсам разошлись гомологичные двухроматидные хромосомы.
6) Метафаза II
Во время метафазы мейоза II хромосомы выстраиваются по экватору, в то время как к их центромерам присоединяются нити веретена деления. Набор у каждой клетки: n2c. В отличие от метафазы редукционного деления, в данном случае веретено деление прикрепляется с обеих сторон.
- n — потому что произошло редукционное деление, и клетка получила гаплоидный набор хромосом (в клетке находится лишь одна гомологичная хромосома из пары).
- 2c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
7) Анафаза II
Во время анафазы мейоза II сокращается веретено деления и к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды. Образуется две однохроматидные хромосомы: набор 2n2c.
- 2n — потому что хромосомный набор временно удвоился, т.к. произошло расхождение сестринских хроматид. Сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. Однако первое деление мейоза было редукционным, а значит количество хромосом в анафазе мейоза II в 2 раза меньше, чем в митозе.
- 2c — потому что число молекул ДНК при расхождении сестринских хроматид в клетке не изменилось, поэтому число молекул ДНК временно равняется числу хромосом. Хромосомы однохроматидные.
8) Телофаза II
Во время телофазы мейоза II происходит цитокинез и кариокинез. Однохроматидные хромосомы деспирализуются. Набор в каждой клетке: 1n1c.
- n — потому что при цитокинезе сестринские хромосомы оказываются в разных дочерних клетках (их число уменьшается вдвое), однако только одна из двух гомологичных хромосом находится в клетке, т.к. произошло редукционное деление. Набор диплоидный.
- c — потому что число молекул ДНК при цитокинезе уменьшилось вдвое. Хромосомы однохроматидные.
Значение митоза и мейоза
1) Митоз — основа бесполого размножения. Рост и регенерация тканей происходит за счёт митоза. Митозом образуются половые клетки (гаметы) у растений.
2) Мейоз — основа полового размножения. Мейозом образуются гаметы у животных, а также споры у растений.
Основные различия между митозом и мейозом
1) Митоз — одно деление, мейоз — два деления.
2) В анафазе митоза расходятся сестринские хроматиды, в анафазе мейоза I расходятся гомологичные хромосомы.
3) Между митозами происходит удвоение ДНК, между делениями мейоза репликации нет.
4) В результате митоза образуется 2 клетки, в результате мейоза — 4.
5) Клетки, получившиеся митозом, полностью идентичны материнской.
6) Клетки, получившиеся мейозом, содержат ДНК в 2 раза меньше, чем материнская клетка.
Определение типа деления, фазы и хромосомного набора по картинке
Если вы видите одинаковые хромосомы, считайте набор по обеим. В данной клетке 2 хромосомы, каждая состоит из 2 хроматид. Значит набор тут: 2n4c.
Если вы видите близко расположенные друг к другу хромосомы (биваленты) — это профаза или метафаза мейоза I. Здесь нити веретена деления уже прикрепились к хромосомам, биваленты выстроены по экватору, а значит это — метафаза. Набор: 2n4c.
Если вы видите кроссинговер — это однозначно мейоз. В данном случае это анафаза мейоза I, так как происходит расхождение гомологичных хромосом. Набор — 2n4c.
Если вы видите разные по величине хромосомы, то набор считается исключительно по одинаковым хромосомам (допустим, только по чёрным). Так как они однохроматидные, набор — 2n2с. Перед нами анафаза мейоза II. (Потому что в анафазе митоза набор был бы 4n4c).
Здесь мы видим разные по размеру хромосомы, поэтому считаем набор только по одинаковым. Так как хромосомы однохроматидные и их 4 штуки: набор 4n4c. Очевидно, это анафаза митоза.