Какой набор хромосом содержится в спермиях
Способность к передаче генетической информации является очень важной для продолжения рода. Особенности хромосомного набора мужской половой клетки в дальнейшем после зачатия обуславливают наследование тех или иных признаков. Эта статья расскажет о том, сколько же хромосом содержит ядро сперматозоида.
Особенности строения мужской половой клетки
Генетическая информация, которая наследуется по роду, зашифрована в отдельных генах, находящихся в хромосомах.
Самые первые представления ученых о хромосомах, которые находятся внутри человеческих клеток, появились в 70-е годы XIX века. На сегодняшний день научный мир так и не пришел к единому мнению о том, кто же из исследователей открыл хромосомы. В разное время это открытие «присваивалось» И. Д. Чистякову, А. Шнайдеру и многим другим ученым. Однако сам термин «хромосома» предложил впервые немецкий гистолог Г. Вальдейер в 1888 году. Дословный перевод обозначает «окрашенное тело», так как эти элементы довольно хорошо окрашиваются основными красителями при проведении исследований.
Большинство научных экспериментов, которые внесли ясность в определение строения хромосом, были проведены в основном в XX веке. Современные исследователи продолжают научные эксперименты, направленные на точную расшифровку генетической информации, которая содержится в хромосомах.
Для лучшего и простого понимания того, как формируется хромосомный набор мужской половой клетки, немного коснемся биологии. Каждый сперматозоид состоит из головки, средней части (тела) и хвостика. В среднем, длина мужской клетки до хвостика составляет 55 мкм.
Головка сперматозоида имеет эллипсовидную форму. Практически все ее внутреннее пространство заполняет особое анатомическое образование, которое называется ядром. В нем и находятся хромосомы – основные структуры клетки, несущие генетическую информацию.
Каждая из них содержит различное количество генов. Так, существуют более и менее богатые генами участки. В настоящее время ученые проводят эксперименты, направленные на изучение этой интересной особенности.
Основная составляющая каждой хромосомы – ДНК. Именно в ней и хранится основная генетическая информация, наследуемая от родителей их детьми. В каждой из таких молекул находится определенная последовательность генов, обуславливающих развитие разнообразных признаков.
Цепь ДНК довольно длинная. Для того чтобы хромосомы имели микроскопичный размер, цепочки ДНК сильно скручиваются. Последние проведенные генетические исследования определили, что для скручивания молекул ДНК необходимы и специальные белки – гистоны, которые также находятся в ядре половой клетки.
Более детальное изучение строения хромосом показало, что, помимо молекул ДНК, они также состоят из белка. Такая комбинация называется хроматином.
В середине каждой хромосомы есть центромера – это небольшой участок, который делит ее на два участка. Такое деление обуславливает наличие у каждой хромосомы длинного и короткого плеча. Таким образом, при изучении в микроскопе она имеет исчерченный вид. Каждая хромосома также имеет свой порядковый номер.
Общий хромосомный набор живого организма называется кариотипом. У человека он составляет 46 хромосом, а, например, у плодовой мухи дрозофилы всего 8. Особенности строения кариотипа и определяют наследование определенной совокупности различных признаков.
Интересно, что формирование половых хромосом происходит еще в период внутриутробного развития. У плода, находящегося еще в материнской утробе, уже формируются половые клетки, которые в будущем ему понадобятся.
Приобретают свою активность сперматозоиды гораздо позже – во время полового созревания (пубертата). В это время они становятся уже достаточно подвижными и способными к осуществлению оплодотворения яйцеклеток.
Гаплоидный набор – что это такое?
Для начала следует понимать, что же специалисты подразумевают под «плоидностью». Более простыми словами, этот термин означает кратность. Под плоидностью хромосомного набора ученые имеют в виду общее количество таких наборов в конкретной клетке.
Говоря о данном понятии, специалисты используют термин «гаплоидный» или «одинарный». То есть, ядро сперматозоида содержит 22 одинарных хромосомы и 1 половую. Каждая хромосома при этом не является парной.
Гаплоидный набор является отличительной особенностью именно половых клеток. Он задуман природой не случайно. Во время оплодотворения часть наследуемой генетической информации передается от отцовских хромосом, а часть от материнских. Таким образом, зигота, получившаяся в процессе слияния половых клеток, имеет полноценный (диплоидный) набор хромосом, в количестве 46 штук.
Еще одной интересной особенностью гаплоидного набора сперматозоида является наличие в нем половой хромосомы. Она может быть двух видов: X или Y. Каждая из них определяет в дальнейшем пол будущего ребенка.
В каждом сперматозоиде содержится только одна половая хромосома. Она может быть либо X, либо Y. Яйцеклетка же имеет только одну X-хромосому. При слиянии половых клеток и объединении хромосомного набора, возможны различные комбинации.
- XY. В этом случае Y – хромосома наследуется от отца, а X – от матери. При такой комбинации половых клеток формируется мужской организм, то есть у влюбленной пары скоро появится на свет наследник.
- XX. В этом случае ребенок «получает» X-хромосому от отца и аналогичную от матери. Такая комбинация обеспечивает формирование женского организма, то есть появление в дальнейшем на свет маленькой девочки.
К сожалению, не всегда процесс наследования генетической информации происходит физиологично. Довольно редко, но встречаются определенные патологии. Это происходит, когда в сформированной после оплодотворения зиготе присутствует только одна X-хромосома (моносомия) или же, наоборот, происходит увеличение их количества (трисомия). В таких случаях у детей развиваются довольно тяжелые патологии, которые в дальнейшем существенно ухудшают качество их жизни.
Болезнь Дауна является одним из клинических примеров патологий, связанных с нарушением наследования хромосомного набора. В этом случае происходит определенный «сбой» в 21 паре хромосом, когда к ним прибавляется такая же третья.
Изменение хромосомного набора в этой ситуации способствует и изменению наследуемых признаков. В этом случае у малыша появляются определенные дефекты развития, и изменяется внешний вид.
Геном человека
Для осуществления нормальной жизнедеятельности каждой соматической клетке нашего организма необходимы 23 пары хромосом, полученных ей после слияния генетического материала материнской и отцовской клеток. Всю совокупность такого приобретенного генетического материала ученые-генетики называют геномом человека.
Изучение генома позволило специалистам определить, что хромосомный набор человека включает в себя последовательность более чем 30 000 разнообразных генов. Каждый из генов ответственен за развитие у человека какого-либо определенного признака.
Определенная последовательность генов, таким образом, может определять форму глаз или носа, цвет волос, длину пальцев и многие другие признаки.
О том, что передается человеку с генами, смотрите в следующем видео.
Источник
Рекомендации подготовлены методистами по биологии ГМЦ ДОгМ Миловзоровой А.М. и Кулягиной Г.П. по материалам пособий, рекомендованных ФИПИ для подготовки к ЕГЭ по биологии.
Задание 1.
Определите хромосомный набор в клетках заростка и клетках взрослого растения папоротника. В результате какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?
1) Хромосомный набор в клетках заростка гаплоидный (n).
2) Хромосомный набор в клетках взрослого растения диплоидный (2n).
3) Заросток образуется из гаплоидной споры, которая делится МИТОЗОМ; взрослое растение образуется из диплоидной зиготы, которая делится МИТОЗОМ.
Задание 2.
Определите хромосомный набор в клетках взрослого растения и спорах кукушкина льна. В результате какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?
1) Хромосомный набор в клетках взрослого растения гаплоидный (n).
2) Хромосомный набор в спорах гаплоидный (n).
3) Взрослое растение из гаплоидной споры, которая делится МИТОЗОМ, образуя предзародыш (протонему), а затем взрослое растение.
4) Спора образуется в результате МЕЙОЗА из материнских клеток спор в спорангиях.
Задание 3.
Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор растения мха кукушкина льна? Объясните из каких клеток и, в результате какого деления, они образуются.
Задание 4.
Определите хромосомный набор клеток восьмиядерного зародышевого мешка и клеток покровной ткани цветкового растения. В результате какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?
1) Хромосомный набор клеток восьмиядерного зародышевого мешка цветкового растения – гаплоидный (n).
2) Хромосомный набор клеток покровной ткани цветкового растения – диплоидный (2n).
3) Клетки восьмиядерного зародышевого мешка образуются из гаплоидной мегаспоры, которая ТРИЖДЫ ДЕЛИТСЯ МИТОЗОМ.
Клетки покровной ткани формируются из образовательной ткани, клетки ее диплоидные (2n) и делятся МИТОЗОМ.
Задание 5.
Определите хромосомный набор клеток основной ткани и спермиев цветкового растения. В результате, какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?
1) Хромосомный набор клеток основной ткани – диплоидный (2n).
2) Хромосомный набор спермиев – гаплоидный (n).
3) Клетки основной ткани формируются из образовательной ткани, диплоидные клетки которой делятся митозом.
Спермии образуются из гаплоидной генеративной клетки, которая делится МИТОЗОМ.
Задание 6.
Какой набор хромосом содержится в спермиях и в клетке основной ткани листа огурца? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются спермии и клетки основной ткани.
Задание 7.
Полипептид состоит из 20 аминокислот. Определите число нуклеотидов на участке гена, который кодирует первичную структуру этого полипептида, число кодонов на иРНК, соответствующее этим аминокислотам, число молекул тРНК, участвующих в биосинтезе полипептида. Ответ поясните.
1) Генетический код триплетен, поэтому участок гена ДНК, кодирующего 20 аминокислот, содержит 20х3=60 нуклеотидов.
2) Молекула иРНК содержит 20 кодонов – триплетов.
3) Для биосинтеза этого полипептида понадобятся 20 молекул тРНК.
Задание 8.
Фрагмент цепи ДНК содержит 15 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов в молекуле иРНК, число видов молекул тРНК, участвующих в синтезе белка, число аминокислотных остатков в белковой молекуле.
Задание 9.
Известно, что синтезирована белковая молекула, состоящая из 8 аминокислот. Определите, сколько видов тРНК участвовало в синтезе, число нуклеотидов на иРНК, число нуклеотидов на двойной цепи ДНК.
Задание 10.
Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6х10-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и соматической клетке перед началом митотического деления и после его окончания. Ответ поясните.
1) Перед началом деления в исходной клетке количество ДНК удваивается и ее масса равна 2х6х10-9 = 12х10-9 мг.
2) После окончания деления в соматической клетке количество ДНК остается таким же, как и в исходной клетке – 6х10-9 мг.
3) В половых клетках 23 хромосомы, т.е. количество ДНК в два раза меньше, чем в соматических и составляет 6х10-9 : 2 = 3х10-9 мг.
Задание 11.
Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев ячменя. Объясните результат в каждом случае.
1) В клетках зародыша семени набор 2n, так как зародыш развивается из зиготы.
2) В клетках эндосперма семени набор хромосом 3n, так как эндосперм образуется при слиянии ядер центральной клетки семязачатка ( 2n) и одного спермия (n).
3) Клетки листьев ячменя имеют набор хромосом 2n, как и все соматические клетки.
Задание 12.
Фрагмент молекулы иРНК содержит 12 нуклеотидов. Определите, сколько триплетов входит в состав матричной цепи ДНК. Установите, какой процент в молекуле ДНК составляют цитозиновые и гуаниновые нуклеотиды, если известно, что тимина 31%.
1) Триплеты ДНК – 4 (12:3).
2) Тимин комплементарен Аденину – 31% .
3) Цитозин и Гуанин составляют по 19 % (100 – 62 =38:2=19).
Задание 13.
В молекуле ДНК находится 110 нуклеотидов с Тимином, что составляет 10% от их общего числа. Определите, сколько нуклеотидов с Аденином (А), Гуанином (Г), Цитозином (Ц) содержится в молекуле ДНК и объясните полученный результат.
Задание 14.
Молекула иРНК содержит 24 нуклеотида. Определите общее число нуклеотидов на фрагменте двухцепочечной молекулы ДНК, число триплетов на матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех тРНК.
1) Двойная цепь ДНК содержит 48 нуклеотидов (24х2=48).
2) На матричной цепи ДНК 8 триплетов (48:2=24 24:3=8).
3) В антикодонах тРНК содержится 24 нуклеотида ( 8х3=24).
Задание 15.
В процессе трансляции участвовало 42 молекулы тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.
1) Одна тРНК переносит одну аминокислоту. 42 тРНК – 42 аминокислоты. Синтезируемый белок состоит из 42 аминокислот.
2) Одну аминокислоту кодирует один триплет нуклеотидов. 42 аминокислоты кодируют 42 триплета.
3) В каждом триплете – три нуклеотида. Ген, кодирующий белок из 42 аминокислот, включает 42х3=126 нуклеотидов.
Задание 16.
Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А). 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А,Т,Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.
1) Согласно принципу комплементарности во второй цепи ДНК содержится нуклеотидов: А – 100, Т – 300, Г – 200, Ц -150.
2) В двух цепях ДНК содержится нуклеотидов: А – 400, Т – 400, Г – 350, Ц – 350.
3) Информацию о структуре белка несет одна из двух цепей, число нуклеотидов в одной цепи ДНК = 300+100+150+200= 750, одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, поэтому в белке должно содержаться 750:3 = 250 аминокислот.
Задание 17.
Молекула иРНК содержит 42 нуклеотида. Определите общее число нуклеотидов в фрагменте двухцепочечной молекулы ДНК, число триплетов на матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех молекул тРНК.
1) Двухцепочечная цепь ДНК содержит 84 нуклеотидов.
2) В матричной цепи ДНК 14 триплетов (42:3).
3) В антикодонах тРНК содержится 42 нуклеотида.
Задание 18.
В синтезе белка принимают участие 11 видов тРНК. Определите, сколько нуклеотидов содержит матричная цепь молекулы ДНК. Установите, какой процент в молекуле ДНК составляют тиминовые, цитозиновые и гуаниновые нуклеотиды, если аденина содержится 18%.
1) Цепь ДНК содержит 33 нуклеотида.
2) Тимин комплементарен Аденину и составляет 18%.
3) Цитозин и Гуанин составляют по 32% (100 – 36 = 64:2 =32).
Задание 19.
Фрагмент молекулы белка состоит из 30 разных аминокислот. Определите, сколько видов тРНК участвовало в синтезе фрагмента молекулы белка. Сколько нуклеотидов содержится в иРНК и одной цепи молекулы ДНК, участвующей в биосинтезе?
В биосинтезе участвует : 1) 30 молекул тРНК.
2) 90 нуклеотидов в иРНК.
3) 90 нуклеотидов в одной цепи ДНК.
Источник
Цыденова И.И.
Учитель биологии
МАОУ СОШ №19 г. Улан-Удэ
Подготовка к ЕГЭ. Жизненные циклы растений. Зад.27
1. Какой набор хромосом характерен для клеток слоевища улотрикса и для его гамет? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
2. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и коробочки на ножке кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.
3. Какой хромосомный набор характерен для гамет (яйцеклетки и сперматозоидов) и спор хвоща полевого? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются. Ответ обоснуйте.
4. Какой хромосомный набор характерен для клеток зоны деления корня и мегаспоры семязачатка цветкового растения, из которой развивается восьмиядерный зародышевый мешок? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.
5. Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки
6. Какой набор хромосом содержится в спермиях и в клетке основной ткани листа огурца? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются спермии и клетки основной ткани.
7.Какой хромосомный набор характерен для спермиев и клеток пыльцевого зерна семени сосны. Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
8.Какой хромосомный набор характерен для спермиев и клеток эндосперма семени цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
9. Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
10. Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.
Ответы
Зад.1
1.В клетках слоевища гаплоидный набор хромосом (n), они развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2.В гаметах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток слоевища с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Зад.2
1.В клетках слоевища гаплоидный набор хромосом (n), они развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
2.В гаметах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток слоевища с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Зад.3
1. в гаметах гаплоидный набор хромосом – n; 2. в спорах гаплоидный набор хромосом – n;
3. гаметы развиваются в результате митоза из клеток гаметофита (заростка);
4.споры образуются из клеток спорангия в результате мейоза.
Зад.4)
1)набор хромосом клетки зоны деления корня – 2n; мегаспоры семязачатка – n;
2) клетки корня развиваются из зародыша (зиготы) путём митоза;
3) мегаспора образуется в результате мейоза из клетки семязачатка в завязи пестика
Зад.5
1. В мегаспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток семязачатка (мегаспорангия) с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
2. В клетках эндосперма гаплоидный набор хромосом (n), так как эндосперм формируется из гаплоидных мегаспор (n) путём митоза.
Зад.6
1) набор хромосом в клетках основной ткани листьев огурца равно 2n (в процессе митоза не изменяется), спермии огурца образуются в результате мейоза, набор хромосом равен n;
2) взрослое растение огурца развивается из зиготы, значит равно 2n;
3) из пыльцевого зерна образуются два гаплоидных спермия, один из которых сливается с яйцеклеткой.
Зад.7
1.Спермии –п, в клетках пыльцевого зерна – п. 2.Спермии формируются из клеток пыльцевого зерна(генеративной клетки) в результате митоза.
3. Клетки пыльцевого зерна сосны развиваются из гаплоидных спор митозом
Зад.8
1.Спермии –п, в клетках эндосперма – 3п.
2. Спермии формируются из гаплоидной споры (генеративной клетки) в результате митоза,
3.эндосперм формируется при слиянии двух ядер центральной клетки зародышевого мешка (2п) и одного спермия (п)
Зад.9
1. В мегаспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток семязачатка (мегаспорангия) с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.
2. В клетках эндосперма гаплоидный набор хромосом (n), так как эндосперм формируется из гаплоидных мегаспор (n) путём митоза
Зад.10
1. В клетках пыльцевого зерна гаплоидный набор хромосом (n), так как оно образуется из гаплоидной микроспоры (n) путём митоза.
2. В спермиях гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из генеративной клетки пыльцевого зерна с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.
Источник