Mitos dan Meiosis ialah dua cara pembahagian sel. Mitos menghasilkan dua sel dengan bilangan kromosom yang sama seperti sel induk: ia bertanggungjawab untuk pertumbuhan organisma dan pemulihan tisu. Meiosis ialah dua pembahagian berturut-turut, selepas itu empat sel dihasilkan dengan bilangan yang separuh: ini adalah cara sel seks terbentuk. Halaman ini merangkumi fasa mitosis dan meiosis mengikut urutan, bilangan kromosom dan DNA dalam setiap fasa, pindah silang dan konjugasi, jadual perbezaan mitosis daripada meiosis, dan simulator untuk ujian kendiri.
Kitar Hidup Sel dan Interfasa
Sel tidak membahagi secara berterusan. Kitar hidupnya ialah masa dari kemunculan sel hingga pembahagiannya sendiri, dan ia terdiri daripada dua bahagian yang tidak sama: interfasa yang panjang (persediaan) dan pembahagian yang pendek.
Interfasa dibahagikan kepada tiga tempoh:
- G1, pra-sintetik — sel membesar, mensintesis protein, menambah jumlah sitoplasma dan organel;
- S, sintetik — replikasi DNA berlaku: setiap kromosom membina satu lagi kromatid;
- G2, pasca-sintetik — sel menyimpan tenaga, menggandakan sentriol, menyediakan protein untuk gelendong pembahagian.
Perkara utama yang perlu diingat ialah: penggandaan DNA berlaku semasa interfasa, sebelum pembahagian bermula. Kedua-dua mitosis dan meiosis bermula dengan bahan yang telah digandakan — dengan set 2n4c. Interfasa itu sendiri tidak dianggap sebagai fasa mitosis mahupun fasa meiosis.
Semasa interfasa, kromosom tidak kelihatan walaupun di bawah mikroskop: ia tidak berpilin dan berada di dalam nukleus sebagai kromatin. Struktur nukleus, kromosom, dan pusat sel, dari mana gentian gelendong tumbuh, dibincangkan secara terperinci dalam bahan mengenai struktur sel tumbuhan dan haiwan.
Apa Maksud 2n2c: Cara Mengira Kromosom dan DNA
Dalam notasi seperti 2n4c, huruf n mewakili bilangan kromosom, dan huruf c mewakili kuantiti DNA (lebih tepatnya, bilangan kromatid). Set haploid ialah n, diploid ialah 2n. Notasi 2n2c dibaca sebagai 'set diploid kromosom, setiap kromosom terdiri daripada satu kromatid', dan 2n4c — 'set diploid, setiap kromosom terdiri daripada dua kromatid'.
Kesilapan paling kerap ialah mengira kromosom mengikut kromatid. Selepas penggandaan, kromosom kelihatan seperti dua batang, tetapi ia adalah satu kromosom: kedua-dua kromatid dipegang oleh satu sentromer. Bilangan kromosom sama dengan bilangan sentromer.
Manusia mempunyai 2n = 46. Ini bermakna, dalam tempoh G1, sel mempunyai 46 kromosom dan 46 molekul DNA (2n2c). Selepas tempoh S, masih ada 46 kromosom, tetapi bilangan molekul DNA telah menjadi 92 (2n4c). Dan hanya dalam anafasa mitosis, apabila sentromer terbahagi, bilangan kromosom akan menjadi 92 — 46 di setiap kutub.
Fasa Mitosis: Profasa, Metafasa, Anafasa, Telofasa
Empat fasa mitosis langkah demi langkah, dengan bilangan kromosom dan DNA dalam setiap fasa, ditunjukkan dalam rajah di bawah. Di sini kita akan membincangkan tiga soalan yang paling kerap menimbulkan kekeliruan.
Mengapa bilangan menjadi 4n4c dalam anafasa. Selagi sel utuh, ia mempunyai dua kali ganda bilangan kromosom berbanding sel anak yang akan terhasil: sentromer telah terbahagi, dan setiap kromatid telah menjadi kromosom bebas. Walau bagaimanapun, bilangan dikira untuk keseluruhan sel (4n4c) dan untuk setiap kutub (2n2c) — dalam tugasan, sentiasa perhatikan apa yang ditanya.
Mengapa kromosom dikira dalam metafasa. Di sinilah ia paling berpilin dan tersusun dalam satu barisan — ia boleh dilihat dan dikira. Oleh itu, kariotip dikaji berdasarkan plat metafasa.
Bagaimana pembahagian berakhir. Pembahagian sitoplasma dipanggil sitokinesis, dan ia berlaku secara berbeza dalam sel tumbuhan berbanding sel haiwan: dinding pemisah tumbuh dari dalam, dari pusat ke tepi, kerana dinding sel yang tegar menghalang sel daripada terbahagi dua.
Meiosis I: Konjugasi, Pindah Silang dan Pemisahan Homolog
Meiosis ialah dua pembahagian berturut-turut selepas satu penggandaan DNA sahaja. Pembahagian pertama dipanggil pembahagian reduksi: inilah yang mengurangkan bilangan kromosom sebanyak separuh. Urutan fasa dan set bilangan ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Mengapa bilangan berkurangan di sini. Kromatid tidak berpisah dalam anafasa I — kromosom utuh yang berpisah, jadi setiap kutub mendapat set haploid kromosom dwi-kromatid: n2c, bukan nc. Ia hanya akan menjadi mono-kromatid selepas pembahagian kedua.
Mengapa konjugasi dan pindah silang diperlukan. Sepasang homolog yang rapat (bivalen) terdiri daripada dua kromosom dan empat kromatid. Pertukaran segmen antara kromatid bukan saudara mengacaukan gen ibu dan bapa di dalam satu kromosom — dari sinilah variasi keturunan timbul.
Kebetulan yang menentukan banyak perkara. Setiap pasangan homolog menghala ke kutub secara bebas daripada yang lain. Bagi manusia, ini menghasilkan 2²³ ≈ 8.4 juta variasi set, walaupun sebelum sebarang pindah silang.
Antara pembahagian, terdapat interkinesis yang singkat — dan ia tidak mempunyai tempoh sintetik: DNA tidak berganda dua kali.
Meiosis II: Pemisahan Kromatid
Pembahagian kedua meiosis dipanggil pembahagian ekwasi — ia berlaku mengikut peraturan mitosis, tetapi dalam sel haploid. Fasa dengan set bilangan ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Apa yang penting untuk difahami di sini. Kromosom individu, bukan bivalen, tersusun di khatulistiwa: homolog tiada rakan untuk konjugasi, mereka telah berpisah dalam pembahagian sebelumnya. Kali ini, sentromer terbahagi — kromatid saudara berpisah.
Mengapa kesemua empat sel berbeza. Pertama, pindah silang menukar segmen antara kromatid bukan saudara bagi dua homolog, dan kemudian homolog itu sendiri berpisah ke dalam sel dalam kombinasi rawak. Oleh itu, meiosis tidak menghasilkan salinan, tetapi set gen baharu setiap kali — inilah yang menyumbang kepada kepelbagaian zuriat.
Bilangan Kromosom dan DNA mengikut Fasa Mitosis dan Meiosis
Tugasan 'berapa banyak kromosom dan molekul DNA dalam fasa tertentu' diselesaikan secara mekanikal jika anda ingat dua peraturan sahaja: bilangan DNA meningkat hanya dalam tempoh S, dan bilangan kromosom berubah hanya di mana kromatid berpisah. Di bawah ialah bilangan bagi setiap fasa.
| Fasa | Kromosom & DNA |
|---|---|
| Interfasa | |
| Tempoh Pra-sintetik (G1) | 2n2ckromosom mono-kromatid |
| Tempoh Sintetik (S) | 2n4cDNA berganda dua |
| Tempoh Pasca-sintetik (G2) | 2n4cpersediaan untuk pembahagian |
| Mitosis | |
| Profasa | 2n4c |
| Metafasa | 2n4ckromosom di khatulistiwa |
| Anafasa | 4n4ckromatid berpisah, 2n2c di kutub |
| Telofasa | 2n2cdalam setiap dua sel |
| Meiosis I | |
| Profasa I | 2n4ckonjugasi dan pindah silang |
| Metafasa I | 2n4cbivalen di khatulistiwa |
| Anafasa I | 2n4chomolog berpisah, n2c di kutub |
| Telofasa I | n2cdalam setiap dua sel |
| Meiosis II | |
| Profasa II | n2c |
| Metafasa II | n2ckromosom individu di khatulistiwa |
| Anafasa II | 2n2ckromatid berpisah, nc di kutub |
| Telofasa II | ncdalam setiap empat sel |
Perbezaan Mitosis daripada Meiosis: Jadual Perbandingan
Kedua-dua pembahagian mempunyai banyak persamaan: kedua-duanya berlaku selepas penggandaan DNA semasa interfasa, kedua-duanya mempunyai nama fasa yang sama, kedua-duanya menggunakan gelendong pembahagian dan berakhir dengan pembahagian sitoplasma. Oleh itu, adalah berguna untuk menyatakan persamaan terlebih dahulu, dan kemudian perbezaan mengikut item dalam jadual.
| Ciri | Mitosis | Meiosis |
|---|---|---|
| Bilangan Pembahagian | Mitosis: satu | Meiosis: dua berturut-turut — meiosis I dan meiosis II |
| Bilangan Sel Anak Dihasilkan | Mitosis: dua | Meiosis: empat |
| Set Bilangan Sel Anak | Mitosis: 2n — sama seperti sel induk | Meiosis: n — separuh, haploid |
| Konjugasi dan Pindah Silang | Mitosis: tiada | Meiosis: ada, dalam profasa I |
| Apa yang Berada di Khatulistiwa dalam Metafasa | Mitosis: kromosom individu dalam satu barisan | Meiosis: dalam metafasa I — bivalen dalam dua barisan, dalam metafasa II — kromosom individu |
| Apa yang Berpisah dalam Anafasa | Mitosis: kromatid saudara | Meiosis: dalam anafasa I — kromosom homolog utuh, dalam anafasa II — kromatid |
| Profasa | Mitosis: singkat dan mudah | Meiosis: profasa I panjang dan kompleks |
| Hasil Genetik | Mitosis: sel dengan set gen yang sama seperti sel induk | Meiosis: sel dengan kombinasi gen baharu, semuanya berbeza |
| Di Mana Berlaku | Mitosis: dalam sel soma: pertumbuhan, pembaharuan dan pemulihan tisu, pembiakan aseksual | Meiosis: semasa pembentukan sel seks pada haiwan dan spora pada tumbuhan |
Kepentingan Biologi Mitosis dan Meiosis
Kepentingan Mitosis — dalam ketepatan. Sel anak menerima bilangan kromosom dan gen yang sama seperti sel induk, oleh itu mitosis memastikan:
- pertumbuhan organisma dan peningkatan bilangan sel;
- pembaharuan tisu dan penyembuhan kecederaan (regenerasi);
- pembelahan zigot selepas persenyawaan;
- pembiakan aseksual dan vegetatif — dari pembahagian ameba hingga pembiakan tumbuhan melalui keratan.
Kepentingan Meiosis — dalam dua perkara sekaligus.
Pertama: kestabilan bilangan kromosom spesies. Jika sel seks adalah diploid, bilangan kromosom akan berganda dua kali ganda setiap kali persenyawaan. Meiosis mengurangkan set sebanyak separuh, dan apabila gamet bergabung (n + n), zigot sekali lagi menerima set diploid 2n.
Kedua: variasi kombinatorial. Kombinasi gen baharu timbul tiga kali: semasa pindah silang dalam profasa I, semasa pemisahan homolog rawak dan bebas dalam anafasa I, dan semasa pertemuan gamet rawak semasa persenyawaan. Hanya melalui pemisahan bebas, manusia boleh menghasilkan 2 kuasa 23 — lebih daripada lapan juta — gamet yang berbeza dari segi set kromosom. Kepelbagaian inilah yang menyediakan bahan untuk pemilihan semula jadi.
Pada haiwan, meiosis berlaku semasa pembentukan sel seks dalam kelenjar seks, pada tumbuhan — semasa pembentukan spora.
Penerangan Tugasan
Contoh 1. Bilangan Kromosom dan DNA dalam Fasa Mitosis yang Berbeza
Tugasan: Bagi lalat buah, 2n = 8. Tentukan bilangan kromosom dan molekul DNA dalam profasa, anafasa, dan telofasa mitosis.
Langkah 1. Titik Permulaan. Sebelum pembahagian, dalam tempoh G1, set ialah 2n2c: 8 kromosom dan 8 molekul DNA. Dalam tempoh S, DNA berganda dua, menjadi 2n4c — masih ada 8 kromosom, dan 16 molekul DNA.
Langkah 2. Profasa. Tiada apa-apa yang berpisah, set adalah sama: 8 kromosom, 16 molekul DNA (2n4c).
Langkah 3. Anafasa. Sentromer terbahagi, setiap kromatid menjadi kromosom bebas: bilangan kromosom menjadi 16, dan molekul DNA juga 16 (4n4c). Setiap kutub mempunyai 8 kromosom.
Langkah 4. Telofasa. Sitoplasma membahagi, dan setiap dua sel muda menerima 8 kromosom dan 8 molekul DNA (2n2c).
Semakan Logik: bilangan molekul DNA tidak pernah meningkat semasa mitosis itu sendiri — ia hanya dibahagikan separuh antara sel.
Contoh 2. Set Bilangan dalam Fasa Meiosis
Tugasan: Bagi jagung, 2n = 20. Berapa banyak kromosom dan molekul DNA dalam sel pada akhir telofasa I dan pada akhir keseluruhan meiosis?
Langkah 1. Sebelum meiosis, DNA berganda dua: 20 kromosom dan 40 molekul DNA (2n4c).
Langkah 2. Anafasa I. Kromosom homolog utuh berpisah ke kutub, sentromer tidak terbahagi. Setiap kutub mengumpul 10 kromosom, setiap satu dengan dua kromatid.
Langkah 3. Akhir Telofasa I. Dalam setiap dua sel, terdapat 10 kromosom dan 20 molekul DNA (n2c).
Langkah 4. Meiosis II. Tiada penggandaan DNA, jadi dalam anafasa II, kromatid hanya berpisah. Pada akhir meiosis, empat sel terbentuk, setiap satu dengan 10 kromosom dan 10 molekul DNA (nc).
Jawapan: selepas pembahagian pertama, 10 kromosom dan 20 molekul DNA; selepas pembahagian kedua — 10 kromosom dan 10 molekul DNA.
Contoh 3. Tentukan Pembahagian Mengikut Penerangan
Tugasan: 'Dalam sel, terdapat 12 struktur, setiap satu terdiri daripada empat kromatid. Ia tersusun di khatulistiwa dalam dua barisan.' Pembahagian apa ini dan fasa apa? Apakah set awal sel?
Langkah 1. Struktur dengan empat kromatid ialah bivalen, iaitu sepasang kromosom homolog yang rapat. Bivalen hanya wujud dalam meiosis: konjugasi berlaku dalam profasa I.
Langkah 2. Bivalen berada di khatulistiwa dalam dua barisan — ini bermakna fasa itu ialah metafasa I.
Langkah 3. Satu bivalen terdiri daripada dua kromosom. Terdapat 12 bivalen, jadi bilangan kromosom ialah 24, dan set awal sel ialah 2n = 24. Bilangan molekul DNA dalam fasa ini ialah 48 (2n4c).
Jawapan: metafasa meiosis I, 2n = 24, set sel ialah 2n4c.
Cara Elak Kesilapan: jika kromosom individu dwi-kromatid tersusun di khatulistiwa dalam satu barisan, ia akan menjadi metafasa mitosis (dengan 2n) atau metafasa II (dengan set haploid).
Kesilapan Lazim
-
Mengira DNA berganda dua dalam profasa, sebelum pembahagian.
Penggandaan (replikasi) DNA berlaku dalam tempoh S interfasa, jauh sebelum profasa. Kedua-dua mitosis dan meiosis bermula dengan set 2n4c.
-
Mengira kromosom mengikut kromatid: melihat 46 kromosom dwi-kromatid dan menulis '92 kromosom'.
Bilangan kromosom sama dengan bilangan sentromer. Selagi kromatid disambungkan oleh satu sentromer, ia adalah satu kromosom: 46 kromosom dan 92 molekul DNA. Bilangan kromosom akan menjadi 92 hanya dalam anafasa, apabila sentromer terbahagi.
-
Menulis bahawa homolog berpisah dalam anafasa mitosis.
Dalam anafasa mitosis, kromatid saudara bagi kromosom yang sama berpisah. Kromosom homolog hanya berpisah sekali sepanjang pembahagian — dalam anafasa I meiosis.
-
Berfikir bahawa DNA berganda dua sekali lagi sebelum pembahagian kedua meiosis.
Interkinesis adalah singkat dan tiada tempoh sintetik. Satu penggandaan DNA — dua pembahagian: inilah sebabnya set akhirnya berkurangan separuh.
-
Mengaitkan pindah silang dengan mitosis atau metafasa I.
Pindah silang berlaku dalam profasa I, apabila homolog rapat dalam bivalen (konjugasi). Dalam mitosis, homolog tidak berkonjugasi, jadi tiada pindah silang berlaku.
-
Menulis bahawa meiosis menghasilkan empat sel yang sama, dan bilangan kromosom berkurangan separuh dalam setiap dua pembahagian.
Set berkurangan separuh hanya dalam pembahagian pertama — ia dipanggil pembahagian reduksi. Pembahagian kedua tidak mengurangkan bilangan kromosom dalam sel, ia memisahkan kromatid. Dan empat sel yang terhasil adalah berbeza secara genetik: pindah silang dan pemisahan homolog rawak memberikan mereka kombinasi gen yang berbeza.
-
Menyebut interfasa sebagai fasa pertama mitosis.
Interfasa ialah bahagian kitar hidup sel, bukan fasa pembahagian. Terdapat empat fasa mitosis: profasa, metafasa, anafasa, dan telofasa. Tetapi tugasan pengiraan kromosom tidak boleh diselesaikan tanpa interfasa: dalam tempoh S-nya, set menjadi 2n4c.
Soalan dan Jawapan
Bagaimana mitosis berbeza daripada meiosis, secara ringkas?
Mitosis ialah satu pembahagian, menghasilkan dua sel dengan set 2n yang sama dan set gen yang sama. Meiosis ialah dua pembahagian berturut-turut selepas satu penggandaan DNA, menghasilkan empat sel dengan set haploid n, dan kesemuanya berbeza dari segi kombinasi gen. Selain itu, hanya dalam meiosis terdapat konjugasi dan pindah silang, dan dalam anafasa I, kromosom homolog utuh berpisah, bukan kromatid.
Berapa banyak sel terhasil semasa mitosis dan meiosis?
Semasa mitosis — dua sel dengan set 2n2c. Semasa meiosis — empat sel dengan set nc. Dari sini timbul perbezaan dalam tujuan: mitosis meningkatkan bilangan sel yang sama, meiosis menyediakan sel seks.
Dalam fasa manakah pindah silang berlaku?
Dalam profasa pembahagian pertama meiosis. Pindah silang ialah pertukaran segmen yang sama antara kromatid bukan saudara bagi kromosom homolog. Ia hanya mungkin apabila homolog rapat dalam bivalen, iaitu selepas konjugasi.
Apakah konjugasi kromosom dan bivalen?
Konjugasi ialah perapatan kromosom homolog secara berpasangan di sepanjang panjangnya dalam profasa I meiosis. Pasangan yang terhasil dipanggil bivalen: ia mengandungi dua kromosom dan empat kromatid (oleh itu ia kadang-kadang dipanggil tetrad). Dalam metafasa I, bivalen, bukan kromosom individu, tersusun di khatulistiwa.
Mengapa set ditulis sebagai 4n4c dalam anafasa mitosis?
Kerana sentromer terbahagi, dan setiap kromatid bekas menjadi kromosom bebas. Bilangan molekul DNA kekal sama (4c), tetapi bilangan kromosom buat sementara waktu menjadi dua kali ganda — 4n. Sebaik sahaja sitoplasma terbahagi, setiap dua sel akan mempunyai set 2n2c yang biasa.
Di manakah mitosis berlaku dalam organisma, dan di manakah meiosis?
Mitosis berlaku dalam sel soma: di zon pertumbuhan, dalam kulit, dalam mukosa usus, dalam sumsum tulang, semasa penyembuhan luka. Meiosis pada haiwan berlaku dalam kelenjar seks semasa pembentukan sel seks, dan pada tumbuhan — semasa pembentukan spora.
Adakah interfasa termasuk dalam mitosis?
Tidak. Interfasa ialah persediaan untuk pembahagian dan sebahagian daripada kitar hidup sel. Mitosis mempunyai empat fasa: profasa, metafasa, anafasa, dan telofasa. Tetapi tugasan pengiraan kromosom tidak boleh diselesaikan tanpa interfasa: dalam tempoh S-nya, set menjadi 2n4c.
