Сравнительная характеристика митоза и мейоза. Разница между митозом и мейозом

При сравнении митоза и мейоза выявляются, с одной стороны, сходства этих процессов, а с другой – различия. Оба процесса являются механизмами деления клеток эукариот и приводят к увеличению количества клеток. Однако митоз служит для размножения соматических клеток, т. е. клеток тела самого организма, в то время как мейоз лежит в основе формирования половых клеток. В первом случае происходит рост самого организма, во втором – обеспечивается возможность полового размножения.

Клетки, вступающие как в митотическое, так и в мейотическое деление, по количеству наследственной информации одинаковы. В обоих случаях содержится диплоидный набор хромосом, а каждая хромосома состоит из двух хроматид. Другими словами, в клетках содержится 2n 4с (пары гомологичных хромосом или тетрады гомологичных хроматид). Интерфаза перед мейозом и митозом примерно одинаковы.

Самым главным отличием мейоза является уменьшение количества хромосом в дочерних клетках в два раза. В связи с этим мейоз также называют редукционным делением. В случае митоза количество генетической информации в дочерних клетках остается таким же как в материнской.

Мейоз протекает в два деления. После первого деления образуются две клетки. Количество наследственной информации в них сокращается до 1n 2c. То есть гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки, но продолжают состоять из двух хроматид. Эти две дочерние клетки вступают во второе деление, в результате чего образуются четыре клетки, хромосомы которых не имеют гомологичных напарниц и состоят только из одной хроматиды (1n 1c).

Митоз протекает в одно деление. Его результатом являются две клетки с количеством генетической информации равным 2n 2c, т. е. у каждой хромосомы есть гомологичная ей, но все хромосомы состоят из одной хроматиды.

Митоз порождает генетически идентичные клетки. В отличие от него, в результате мейоза образуются четыре генетически не идентичные клетки. Во время первого мейотического деления происходит кроссинговер, т. е. обмен участками, между гомологичными хромосомами. В результате чего гены перекомбинируются. Также происходит независимое друг от друга расхождение хромосом и хроматид в обоих делениях. Это значит, что каждая хромосома или хроматида может попасть в одну клетку в разных комбинациях с другими.

Второе мейотическое деление по механизму протекания сходно с единственным митотическим делением. В обоих случаях к полюсам расходятся хроматиды хромосом, которые разделяются в период анафазы.

Фазы как митоза так и мейоза имеют одинаковые названия (профаза, метафаза, анафаза, телофаза), во многом сходны протекающие в них процессы. У мейоза в связи с двумя делениями выделяют профазу I, метафазу I и т. д, после чего профазу II и т. д. Между двумя делениями есть короткая интерфаза, которую называют интеркинезом. Профаза I может быть очень длительной, в это время протекают конъюгация и кроссинговер хромосом. Поэтому мейоз продолжительнее по времени, чем митоз.

Обобщающий урок

Цель: выявить признаки сходства и различия в процессах митоза и мейоза; сделать вывод об их биологическом значении.

Задачи:

Образовательные:

Актуализировать знания учащихся о разных видах деления клетки (митозе, амитозе, мейозе);

Сформировать представление о главных чертах сходства и различия между процессами митоза и мейоза, их биологической сущности.

Развивающая:

Продолжить работу над развитием навыков анализировать и сравнивать процессы деления клетки.

Воспитательная:

Развивать познавательный интерес к информации из разных областей науки.

Оборудование: компьютер с мультимедийным проектором, видеоролик «мейоз» .

План урока:

1. Организационный момент (1,5 мин)

2. Актуализация знаний, основных терминов, связанных с процессами деления клетки (7 мин)

3. Обобщение знаний о процессах митоза и мейоза (10 мин)

4. Практическая работа «Черты сходства и различия между митозом и мейозом» (11 мин)

5. Закрепление знаний (10 мин)

6. Домашнее задание (2 мин)

7. Подведение итогов (2 мин)

Ход урока

Организационный момент

Пояснение цели урока, задач урока, особенности проведения урока

2. Актуализация знаний, основных терминов, понятий, связанных с процессами деления клетки: (ученики дают определение терминам)

Митоз;

Мейоз;

Половые, соматические клетки;

Гаплоидный, диплоидный набор хромосом;

Редукционное деление;

Конъюгация хромосом;

Кроссинговер

3. Обобщение знаний о процессах митоза и мейоза

А) Пользуясь схемой на слайде, ученики рассказывают название каждой фазы митоза(поясняя основные процессы в каждой фазе).

Б) Обьясняют, результат митоза.

В) Работа с микроскопом - рассмотреть микропрепарат «Митоз корешка лука» выявить фазу митоза, которую учащиеся увидели под микроскопом.

Г) Беседа о результатах митоза

Д) Беседа о биологическом значении митоза

А) Просмотр фрагмента учебного фильма «Сущность мейоза»

Б) Беседа о результатах мейоза

Д) Беседа о биологическом значении мейоза

3. Практическая работа «Черты сходства и различия между митозом и мейозом» с использованием мультимедийной презентации «Сравнение митоза и мейоза» (Приложение № 2)

Учащиеся самостоятельно заполняют таблицу Черты сходства и различия между митозом и мейозом

Таблица «Сравнение митоза и мейоза»

Правильность заполнения таблицы проверяется с помощью слайдов презентации

6. Закрепление знаний

Выполнение теста (два варианта) (Приложение № 3)

7. Домашнее задание

Повторить параграф

8. Подведение итогов.

Оценка работы класса и отдельных учащихся. Аргументация выставленных оценок, замечания по уроку, предложения о возможных изменениях на последующих уроках.

Методическая литература:

А.А.Каменский, Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник. Общая биология, 10-11 классы. М., «Дрофа», 2009

Биология, 10 класс. Поурочные планы. Издательство «Учитель - АСТ», 2005

А.В.Кулев. Общая биология, 11 класс. Методическое пособие. Санкт-Петербург, «Паритет», 2001

О.А.Пепеляева, И.В.Сунцова. Универсальные поурочные разработки по общей биологии. Москва, «ВАКО», 2006

С.С.Красновидова. Дидактические материалы по общей биологии, 10-11 классы. Москва, «Просвещение», 2000

Уроки биологии Кирилла и Мефодия. Общая биология, 10 класс (СD - ROM for Windows )

Установите последовательность стадии митоза.

Ответ_______________________________2,1,4,3

Приложение № 1.

Ответ: 4, 5,9,7,1,3,2,8,6

Соотнесите отличительные признаки и типы деления клетки:

(1 вариант - для митоза; 2 вариант - для мейоза)

Отличительные признаки

1. Происходит одно деление

2. Гомологичные удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору парами (бивалентами)

3. Нет конъюгации

4. Поддерживает постоянное число хромосом вида из поколения в поколение

5. Два последовательных деления

6. Удвоение молекул ДНК происходит в интерфазе, разделяющее два деления

7. Образуются четыре гаплоидные клетки (половые клетки)

8. Между первым и вторым делением нет интерфазы, и не происходит удвоения молекул ДНК

9. Есть конъюгация

10. Образуются две диплоидные клетки (соматические клетки)

11. В метафазе по экватору выстраиваются все удвоенные хромосомы раздельно

12. Обеспечивает бесполое размножение, регенерацию утраченных частей, замещение клеток у многоклеточных организмов

13. Обеспечивает стабильность кариотипа соматических клеток в течение всей жизни

14.Является одним из механизмов возникновения наследственной изменчивости (комбинативной изменчивости)

Типы деления клеток:

А) митоз

В) мейоз

Ответы: 1-1,3,6,10,11,12,13 2-2,4,5,7,8,9,14

Мейоз (от греч. meiosis – уменьшение) - это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния 2n в гаплоидное n. Этот вид деления был впервые описан В. Флемингом в 1882 г. у животных и Э. Страсбургером в 1888 г. у растений. Мейоз включает два последовательных деления: первое (редукционное) и второе (эквационное). В каждом делении выделяют 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Все фазы первого мейотического деления обозначают цифрой I, а все фазы второго деления - цифрой II. Мейозу предшествует интерфаза, в процессе которой происходит удвоение ДНК и клетки вступают в мейоз с хромосомным набором 2n4с (n - хромосомы, с - хроматиды).

Профаза I мейоза отличается значительной продолжительностью и сложностью. Ее условно разделяют на пять последовательных стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез. Каждая из этих стадий обладает своими отличительными особенностями.

Лептотена (стадия тонких нитей). Для этой стадии характерно наличие тонких и длинных хромосомных нитей. Число хромосомных нитей соответствует диплоидному числу хромосом. Каждая хромосомная нить состоит из двух хроматид, соединенных общим участком - центромерой. Хроматиды очень близко сближены, и поэтому каждая хромосома кажется одиночной.

Зиготена (стадия соединения нитей). Моментом перехода лептотены в зиготену считают начало синапса. Синапс – процесс тесной конъюгации двух гомологичных хромосом. Подобная конъюгация отличается высокой точностью. Конъюгация часто начинается с того, что гомологичные концы двух хромосом сближаются на ядерной мембране, а затем процесс соединения гомологов распространяется вдоль хромосом от обоих концов. В других случаях синапс может начаться во внутренних участках хромосом и продолжаться по направлению к их концам. В результате каждый ген входит с соприкосновение с гомологичным ему геном той же хромосомы. Такой тесный контакт между гомологичными участками хроматид обеспечивается благодаря специализированной структуре – синаптонемальному комплексу. Синаптонемальный комплекс представляет собой длинное белковое образование, напоминающее веревочную лестницу, к противоположным сторонам которого плотно прилегают два гомолога.

Пахитена (стадия толстых нитей). Как только завершается синапс по всей длине хромосом, клетки вступают в стадию пахитены, на которой они могут оставаться несколько суток. Соединение гомологов становится столь тесным, что уже трудно отличить две отдельные хромосомы. Однако это пары хромосом, которые называют бивалентами. В этой стадии происходит кроссинговер, или перекрест хромосом.

Кроссинговер (от англ. crossingover - пересечение, скрещивание) - взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. В результате кроссинговера хромосомы несут комбинации генов в новом сочетании. Например, ребенок родителей, один из которых имеет темные волосы и карие глаза, а другой - светловолосый и голубоглазый, может иметь карие глаза и светлые волосы.

Диплотена (стадия двойных нитей). Стадия диплотены начинается с разделения конъюгировавших хромосом. Процесс отталкивания начинается в области центромеры и распространяется к концам. В это время хорошо видно, что бивалент состоит из двух хромосом (откуда и название стадии «двойные нити»), и что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Всего в биваленте структурно обособлены четыре хроматиды, поэтому бивалент называют тетрадой. В это же время становится видно, что тела двух гомологичных хромосом переплетаются. Фигуры перекрещенных хромосом напоминают греческую букву «хи» (χ), поэтому места перекреста назвали хиазмами. Наличие хиазм связано с произошедшим кроссинговером. По мере прохождения этой стадии хромосомы как бы раскручиваются, происходит перемещение хиазм от центра к концам хромосом (терминализация хиазм). Это обеспечивает возможность движения хромосом к полюсам в анафазе.

Диакинез. Диплотена незаметно переходит в диакинез, завершающую стадию профазы I. На этой стадии биваленты, которые заполняли весь объем ядра, начинают перемещаться ближе к ядерной оболочке. К концу диакинеза контакт между хроматидами сохраняется на одном или обоих концах. Исчезновение оболочки ядра и ядрышек, а также окончательное формирование веретена деления завершают профазу I.

Метафаза I. В метафазе I биваленты располагаются в экваториальной плоскости клетки. Нити веретена прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом.

Анафаза I. В анафазе I к полюсам отходят не хроматиды, как при митозе, а гомологичные хромосомы из каждого бивалента. В этом принципиальное отличие мейоза от митоза. При этом расхождение гомологичных хромосом носит случайный характер.

Телофаза I очень короткая, в процессе ее идет формирование новых ядер. Хромосомы деконденсируются и деспирализуются. Так заканчивается редукционное деление, и клетка переходит в короткую интерфазу, после которой наступает второе мейотическое деление. От обычной интерфазы эта интерфаза отличается тем, что в ней не происходит синтеза ДНК и дупликации хромосом, хотя синтез РНК, белка и других веществ может происходить.

Цитокинез у многих организмов происходит не сразу после деления ядер, так что в одной клетке лежат два ядра более мелких, чем исходное.

Затем наступает второе деление мейоза, сходное с обычным митозом.

Профаза II очень короткая. Она характеризуется спирализацией хромосом, исчезновением ядерной оболочки, ядрышка, формированием веретена деления.

Метафаза II. Хромосомы располагаютсяв экваториальной плоскости. Центромеры, соединяющие пары хроматид, делятся (в первый и единственный раз в течение мейоза), что свидетельствует о начале анафазы II.

В анафазе II хроматиды расходятся и быстро увлекаются нитями веретена от плоскости экватора к противоположным полюсам.

Телофаза II. Для этой стадии характерно деспирализация хромосом, образование ядер, цитокинез. В итоге из двух клеток мейоза I в телофазе II образуются четыре клетки с гаплоидным числом хромосом. Описанный процесс типичен для образования мужских половых клеток. Образование женских половых клеток идет аналогично, но при овогенезе развивается лишь одна яйцеклетка, а три мелких направительных (редукционных) тельца впоследствии отмирают. Направительные тельца несут полноценные хромосомные наборы, но практически лишены цитоплазмы и вскоре погибают. Биологический смысл образования этих телец заключается в необходимости сохранения в цитоплазме яйцеклетки максимального количества желтка, потребного для развития будущего зародыша.

Таким образом, для мейоза характерно два деления: в ходе первого расходятся хромосомы, в ходе второго - хроматиды.

Разновидности мейоза. В зависимости от места в жизненном цикле организма выделяют три основных типа мейоза: зиготный, или начальный, споровый, или промежуточный, гаметный, или конечный. Зиготный тип происходит в зиготе сразу после оплодотворения и приводит к образованию гаплоидного мицелия или таллома, а затем спор и гамет. Этот тип характерен для многих грибов и водорослей. У высших растений наблюдается споровый тип мейоза, который проходит перед цветением и приводит к образованию гаплоидного гаметофита. Позднее в гаметофите образуются гаметы. Для всех многоклеточных животных и ряда низших растений свойственен гаметный, или конечный, тип мейоза. Протекает он в половых органах и приводит к образованию гамет.

Биологическое значение мейоза заключается в том, что:

· поддерживается постоянный кариотип в ряду поколений организмов, размножающихся половым путем (после оплодотворения образуется зигота, содержащая характерный для данного вида набор хромосом).

· обеспечивается перекомбинация генетического материала как на уровне целых хромосом (новые комбинации хромосом), так и на уровне участков хромосом.

Все живые организмы состоят из клеток, которые живут своей жизнью, делятся и развиваются. Процесс деления может происходить двумя совершенно противоположными способами, которые имеют одинаковые этапы: мейоз и митоз.

Для живых организмов, клетки которых содержат ядро свойствен преимущественно животные, растения и грибы. В науке данный способ деления принято называть вегетативным размножением. Мейоз также является способом деления, однако его особенность - сокращение в два раза количества хромосом.

Разберемся, чем отличается митоз от мейоза. Каждый процесс проходит аналогичные стадии, однако для каждого из них свойственны особенности, которые и являются основными отличиями.

Первый этап - это процесс деления. Процесс митоза предполагает деление хромосом. Каждая из них образует две новые, которые распределяются между двумя появившимися клетками. Наука доказала, что дальнейшая судьба новых клеток может иметь совершенно разный исход. Так, к примеру, они могут далее делиться, либо деление будет продолжать одна клетка. Возможно прекращение процесса деления одновременно в двух клетках.

Процесс мейоза проходит немного иначе. В его основе заложено два деления. Первое сопровождается уменьшением количества хромосом ровно в два раза. Диплоидная клетка распадается на две гаплоидные. Для каждой хромосомы характерно наличие двух хроматид. Второе деление не предполагает уменьшение количества хромосом. В результате второго деления образовываются четыре новые клетки. В каждой клетке локализируется одна хромосома и одна хроматида. Мейоз и митоз, несмотря на свою схожесть, имеют отличия уже на первой стадии.

Второй этап - конъюгация. Первое в процессе мейоза предполагает объединение гомологических хромосом. Процесс митоза отличается полным отсутствием любого вида спаривания. Далее следует выстраивание хромосом. Митоз характеризируется наличием парных хромосом, однако их равномерное распределение по экватору происходит не парами, а по раздельности. При этом процесс мейоза предполагает совершенно другой эффект. Тут выстраивание вдоль экватора проходит попарно.

Сравнение процессов митоза и мейоза показало, что различия появляются не только в процессе деления, но и в конечном итоге. Митоз становится основой для образования пары соматических и диплоидных клеток. При этом стоит обратить внимание, что на протяжении всего процесса сохраняются наследственные факторы. В итоге протекания мейоза, образуются две пары гаплоидного характера. Что касается вопроса наследственности, то она не сохраняется и в конечном итоге полностью изменена.

Однако самое главное отличие кроется в характере процесса размножения. Мейоз - это процесс полового размножения, который, как правило, протекает исключительно в половых клетках на стадии созревания. Митоз лежит в основе клеток соматического характера. К тому же, именно митоз является единственным способом для восстановиться.

Кроме этого, мейоз и митоз имеют значительные отличия в характере своего предназначения. Мейоз сопутствует поддержанию постоянного количества хромосом и стимулирует появление новых. Они имеют в своем составе наследственные задатки. Митоз основан на удвоении хромосом. Оно проходит на основе продольного деления. Далее образовавшиеся хромосомы расходятся по дочерним клеткам. Исходная информации передается в полном объеме и не меняется. Именно процесс митоза заложен в основе развития организмов, состоящих из множества клеток. Можно сделать вывод, что мейоз и митоз, хоть и следуют одной цели, имеют огромное количество отличий и противоположностей.

В многогранной науке биологии есть множество интересных и в то же время немного запутанных тем, и одной из них без сомнения являются способы деления клетки: митоз и мейоз. На первый взгляд налицо сходства митоза и мейоза – и там и там происходит деление клеток, но в тоже время между ними есть и значительные отличия. Но для начала разберем с вами, что такое митоз, что такое мейоз и каково их биологическое значение.

Что такое митоз

Митозом в биологии принято называть самый распространенный способ деления всех соматических клеток (клеток тела) любого живого существа. При нем из исходной материнской клетки образуются две дочерние, которые являются абсолютно одинаковыми по свойствам, как друг с другом, так и с материнской клеткой. Митоз наиболее распространен в природе, ведь именно он лежит в основе деления всех неполовых клеток (нервных, костных, мышечных и т. д.).

Фазы митоза

Деление клетки через митоз состоит из четырех фаз:

• интерфаза – период жизни клетки между двумя митозами, именно в это время происходит ряд важных процессов, предшествующих делению клетки: синтезируются белки и молекулы АТФ, каждая удваивается, образуя по две сестринские хромосомы, которые скрепляются одной центромерой. По сути, интерфазу можно назвать подготовительным этапом к митозу, по времени она в десятки раз продолжительнее самого митоза.
• профаза – в ней происходит утолщение хромосом, состоящих из двух сестринских хроматид, которые скреплены вместе центромерой. Под конец этой фазы ядрышки и ядерная исчезают, хромосомы разбегаются по всей клетки.
• метафаза – при ней происходит дальнейшая спирилизация хромосом, которые в это время очень удобно наблюдать через .
• анафаза – в этой фазе происходит деление центромер, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и отходят к противоположным концам клетки.
• телофаза – последняя фаза митоза, при которой происходит деление . Хромосомы раскручиваются и снова образуют ядрышки и ядерные мембраны. И таким вот образом из одной клетки получается две.

Суть митоза на картинке.

Что такой мейоз

А что же мейоз? И в чем различия митоза и мейоза? Итак, мейозом принято называть тип репродуктивного деления клетки, приводящий к образованию из одной клетки аж целых четырех. Но новообразованные клетки обладают лишь половинным гаплоидным набором хромосом. Что же это значит? А то, что, по мнению некоторых биологов, мейоз даже не является, строго говоря, размножением клетки, так как это способ образования гаплоидных клеток, то бишь спор (у растений) и гамет (у животных). Сами гаметы только после оплодотворения, которое и будет в нашем случае половым размножение, послужат образованию нового организма.

Суть мейоза на картинке.

Фазы мейоза

И, разумеется, фазы мейоза отличаются от аналогичных, у митоза. Профаза в мейозе в разы длиннее, так как в ней происходит коньюгация – соединение гомологичных хромосом и обмен генетической информацией. В анафазе центромеры не делятся. Интерфаза очень короткая и ДНК в ней не синтезируется. Клетки, образованные в результате двух мейотических делений содержат одинарный набор хромосом. И только при слиянии двух клеток: материнской и отцовской, восстанавливается диплоидность. Также помимо всего прочего мейоз протекает в два этапа, известные как мейоз І и мейоз ІІ.

Опять-таки наглядное сравнение митоза и мейоза и их фаз вы можете увидеть на картинке.

Биологическое значение митоза и мейоза

Теперь же попробуем объяснить максимально просто не только в чем отличие митоза от мейоза но и каково их биологическое значение. Посредством митоза размножаются все неполовые клетки организма, а мейоз – всего лишь способ образования именно половых клеток, но только у животных организмов, у растений же благодаря мейотическому делению размножаются споры, а затем из этих спор уже путем митоза образуются половые клетки растений – гаметы.