Replikacja, cykl komórkowy, mitoza i mejoza – zadania maturalne z biologii

Cykl komórkowy, mitoza i mejoza

Cykl komórkowy obejmuje interfazę (G1 – wzrost, S – replikacja DNA, G2 – przygotowanie do podziału) i podział. Replikacja jest semikonserwatywna: każda nowa cząsteczka DNA ma jedną nić starą i jedną nową. Mitoza daje dwie komórki potomne identyczne genetycznie z komórką macierzystą i służy wzrostowi, regeneracji i rozmnażaniu bezpłciowemu. Mejoza to dwa następujące po sobie podziały; z komórki diploidalnej powstają cztery haploidalne, zróżnicowane genetycznie. Zmienność daje crossing-over w profazie I oraz niezależna segregacja chromosomów homologicznych w anafazie I. W anafazie mitozy i anafazie II mejozy rozchodzą się chromatydy siostrzane.

Zapamiętaj

Faza S: ilość DNA podwaja się, liczba chromosomów nie.
Mitoza: 2n → 2n, dwie identyczne komórki.
Mejoza: 2n → 4 × n, komórki różne genetycznie.
Anafaza I – rozchodzą się chromosomy homologiczne, anafaza II – chromatydy.
Crossing-over zachodzi w profazie I między chromatydami niesiostrzanymi.

Typowe błędy

Mylenie chromatyd siostrzanych z chromosomami homologicznymi.
Twierdzenie, że crossing-over zachodzi w mitozie.
Liczenie chromosomów jako cząsteczek DNA po fazie S.

Wymagania podstawy programowej

IV.1 organizacja materiału genetycznego w komórce
IV.2 mechanizm replikacji DNA (helikaza, prymaza, polimeraza DNA, ligaza)
IV.3 cykl komórkowy i zmiany ilości DNA; konieczność replikacji przed podziałem
IV.4 przebieg kariokinezy w mitozie i mejozie
IV.5 rozpoznawanie etapów mitozy i mejozy
IV.6 znaczenie mitozy i mejozy
IV.7 crossing-over i niezależna segregacja chromosomów jako źródła zmienności rekombinacyjnej
IV.8 apoptoza

Przykładowe zadania

Zadanie 1

Komórka somatyczna człowieka zawiera 46 chromosomów (2n = 46).

1.1 Liczba chromosomów w każdej komórce potomnej po I podziale mejotycznym wynosi: (1 pkt)
- A. 92
- B. 46
- C. 23
- D. 12
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: C. 23
I podział mejotyczny jest podziałem redukcyjnym – chromosomy homologiczne rozchodzą się do różnych komórek. Każda komórka ma 23 chromosomy (każdy jeszcze z dwiema chromatydami).
1.2 Oceń, czy podane informacje są prawdziwe. (1 pkt)
- . W anafazie mitozy do biegunów komórki rozchodzą się chromatydy siostrzane.
- . Komórki potomne powstałe w mitozie komórki diploidalnej są haploidalne.
- . Crossing-over zachodzi w profazie I mejozy.
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: true, false, true
W anafazie mitozy rozdzielają się chromatydy siostrzane. Mitoza daje komórki o tej samej liczbie chromosomów co komórka macierzysta, czyli diploidalne. Crossing-over zachodzi między chromosomami homologicznymi w profazie I.
1.3 Wyjaśnij znaczenie mejozy dla utrzymania stałej liczby chromosomów w kolejnych pokoleniach organizmów rozmnażających się płciowo. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Mejoza zmniejsza liczbę chromosomów o połowę – gamety są haploidalne. Po zapłodnieniu połączenie dwóch gamet przywraca liczbę diploidalną, więc liczba chromosomów nie zwiększa się w kolejnych pokoleniach.
Gdyby gamety były diploidalne, liczba chromosomów podwajałaby się w każdym pokoleniu. Mejoza temu zapobiega.

Zadanie 2

Komórki somatyczne pewnego organizmu diploidalnego mają 8 chromosomów (2n = 8). W jądrze takiej komórki w fazie G1 cyklu komórkowego zawartość DNA wynosi 2c.

2.1 Określ zawartość DNA (w jednostkach c) oraz liczbę chromosomów w jądrze tej komórki: a) w fazie G2; b) w każdym z jąder potomnych po zakończeniu mitozy. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: a) G2: 4c, 8 chromosomów (dwuchromatydowych); b) po mitozie: 2c, 8 chromosomów (jednochromatydowych).
W fazie S DNA się replikuje, więc w G2 jest go dwa razy więcej (4c), ale liczba chromosomów się nie zmienia – każdy ma teraz dwie chromatydy. Po mitozie każde jądro potomne ma 2c i 8 chromosomów, jak komórka macierzysta w G1.
2.2 Uzasadnij, dlaczego replikacja DNA musi nastąpić przed podziałem mitotycznym komórki. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Dzięki replikacji przed podziałem każda z komórek potomnych otrzymuje pełną kopię informacji genetycznej identyczną z komórką macierzystą; bez replikacji ilość DNA w komórkach potomnych zmniejszyłaby się o połowę.
Mitoza ma dać dwie komórki z pełną, identyczną informacją genetyczną. Bez wcześniejszego podwojenia DNA każda komórka potomna dostałaby tylko połowę materiału.
2.3 Określ zawartość DNA (w jednostkach c) i liczbę chromosomów w jądrze komórki powstałej w wyniku mejozy z komórki tego organizmu. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: 1c i 4 chromosomy (n = 4).
Mejoza to jedna replikacja i dwa podziały. Z komórki 2n = 8 (2c w G1) powstają cztery komórki haploidalne, każda z n = 4 chromosomami i zawartością DNA 1c.
2.4 Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących podziałów komórkowych. (1 pkt)
- . W anafazie mitozy do przeciwległych biegunów komórki wędrują chromatydy siostrzane.
- . W profazie I mejozy zachodzi koniugacja chromosomów homologicznych.
- . W wyniku mitozy liczba chromosomów w komórkach potomnych zmniejsza się o połowę.
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: true, true, false
Mitoza zachowuje liczbę chromosomów – redukcję o połowę daje mejoza (w podziale I). Koniugacja homologów i tworzenie biwalentów zachodzą w profazie I mejozy.

Ćwicz ten dział z oceną odpowiedzi Sprawdź swój poziom za darmo