ЩО ТАКЕ ГАПЛОЇДНІ КЛІТИНИ? - БІОЛОГІЯ - 2025

Гаплоїдні клітини є клітина , яка має геном, що складається з одного основного набору хромосом. Отже, гаплоїдні клітини мають геномний вміст, який ми називаємо базовим зарядом 'n'. Цей основний набір хромосом типовий для кожного виду.

Гаплоїдна умова пов'язана не з кількістю хромосом, а з кількістю набору хромосом, що представляє геном виду. Тобто його основне навантаження чи кількість.

Іншими словами, якщо кількість хромосом, що складають геном виду, становить дванадцять, це його основне число. Якщо клітини цього гіпотетичного організму мають дванадцять хромосом (тобто з базовим номером одна), ця клітина є гаплоїдною.

Якщо він має два повних множини (тобто 2 X 12), це диплоїд. Якщо у вас є три, це триплоїдна клітина, яка повинна містити приблизно 36 хромосом, отриманих з трьох повних наборів цих.

У більшості, якщо не у всіх, прокаріотичних клітинах, геном представлений однією молекулою ДНК. Хоча реплікація із затримкою ділення може призвести до часткової диплоїдії, прокаріоти є одноклітинними та гаплоїдними.

Як правило, вони також є одномолекулярним геномом. Тобто з геном, представленим однією молекулою ДНК. Деякі еукаріотичні організми також є одномолекулярними геномами, хоча вони також можуть бути диплоїдними.

Однак більшість мають геном, поділений на різні молекули ДНК (хромосоми). Повний набір ваших хромосом містить всю вашу геном.

Гаплоїдія в еукаріотів

У еукаріотичних організмах ми можемо знайти більш різноманітні та складні ситуації з точки зору їх виразності. Залежно від життєвого циклу організму, ми стикаємося, наприклад, коли багатоклітинні еукаріоти можуть бути диплоїдними в один момент свого життя, а гаплоїдні в іншому.

У межах одного виду також може бути, що деякі особи є диплоїдними, а інші - гаплоїдними. Нарешті, найпоширеніший випадок полягає в тому, що один і той же організм продукує і диплоїдні клітини, і гаплоїдні клітини.

Гаплоїдні клітини виникають мітозом або мейозом, але можуть зазнавати лише мітоз. Тобто, одна гаплоїдна 'n' клітина може ділитися, щоб породжувати дві гаплоїдні 'n' клітини (мітоз).

З іншого боку, диплоїдні '2n' клітини також можуть породжувати чотири гаплоїдні 'n' клітини (мейоз). Але гаплоїдна клітина ніколи не зможе ділитися за мейозом, оскільки, за біологічним визначенням, мейоз передбачає поділ зі зменшенням основної кількості хромосом.

Очевидно, що клітина з базовим номером один (тобто гаплоїдний) не може зазнати редуктивного поділу, оскільки немає такого поняття, як клітини з частковими частками геному.

Справа багатьох рослин

Більшість рослин мають життєвий цикл, який характеризується тим, що називається чергуванням поколінь. Ці покоління, що чергуються в житті рослини, - це покоління спорофітів ('2n') і покоління гаметофітів ('n').

Коли відбувається злиття 'n' гамет, що призводить до появи диплоїдної зиготи '2n', утворюється перша клітина спорофіту. Це ділиться послідовно мітозом, поки рослина не досягне стадії розмноження.

Тут мейотичний поділ певної групи клітин «2n» породжує набір гаплоїдних «n» клітин, які формуватимуть так званий гаметофіт, чоловічий чи жіночий.

Гаплоїдні клітини гаметофітів не є гаметами. Навпаки, пізніше вони поділяться, щоб породити відповідні чоловічі чи жіночі гамети, але мітозом.

Справа багатьох тварин

У тварин діє правило, що мейоз є гаметичним. Тобто, що гамети продукуються мейозом. Організм, як правило, диплоїдний, генерує набір спеціалізованих клітин, які замість поділу мітозом будуть робити це шляхом мейозу, і термінально.

Тобто отримані гамети становлять кінцеве призначення цієї клітинної лінії. Звичайно, є винятки.

У багатьох комах, наприклад, самці виду є гаплоїдними, оскільки вони є продуктом розвитку шляхом мітотичного зростання незапліднених яєць. Досягнувши повноліття, вони також будуть виробляти гамети, але мітозом.

Чи вигідно бути гаплоїдним?

Гаплоїдні клітини, які функціонують як гамети, є матеріальним фундаментом для генерації мінливості шляхом сегрегації та рекомбінації.

Але якби не те, що злиття двох гаплоїдних клітин дає можливість існування тих, яких немає (диплоїди), ми б вважали, що гамети - це лише інструмент, а не мета в собі.

Однак існує багато організмів, які є гаплоїдними і не знають про еволюційний чи екологічний успіх.

Бактерії та археї

Наприклад, бактерії та археї існують тут вже давно, задовго до диплоїдних організмів, включаючи багатоклітинні.

Вони, звичайно, покладаються набагато більше на мутацію, ніж інші процеси, щоб створити мінливість. Але ця мінливість в основному метаболічна.

Мутації

У гаплоїдній клітині результат впливу будь-якої мутації буде спостерігатися за одне покоління. Тому будь-яку мутацію «за» або «проти» можна вибрати дуже швидко.

Це значною мірою сприяє ефективній адаптивності цих організмів. Таким чином, те, що не є корисним для організму, може виявитися корисним для дослідника, оскільки зробити генетику гаплоїдними організмами набагато простіше.

Насправді у гаплоїдів фенотип може бути безпосередньо пов'язаний з генотипом, легше генерувати чисті лінії і легше виявити ефект спонтанних та індукованих мутацій.

Еукаріоти та диплоїди

З іншого боку, в організмах, які є еукаріотичними та диплоїдними, гаплоїдія є ідеальною зброєю для перевірки на менш корисні мутації. Утворюючи гаплоїдний гаметофіт, ці клітини будуть виражати лише еквівалент одного геномного вмісту.

Тобто клітини будуть гемізиготними для всіх генів. Якщо загибель клітин випливає з цього стану, то цей походження не сприятиме гаметам через мітоз, таким чином виконуючи роль фільтра для небажаних мутацій.

Подібні міркування можна застосувати і до самців про те, що вони гаплоїдні у деяких видів тварин. Вони також гемізиготні для всіх генів, які вони несуть.

Якщо вони не виживуть і не досягнуть репродуктивного віку, вони не матимуть можливості передавати цю генетичну інформацію наступним поколінням. Іншими словами, стає легше усунути менш функціональні геноми.

Список літератури

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of Cell (6- ^е видання). WW Norton & Company, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Еволюційна перевага гаплоїдів проти диплоїдних мікробів у бідних живильними середовищами середовищах. Журнал теоретичної біології, 383: 116-329.
3. Брукер, RJ (2017). Генетика: аналіз та принципи. Вища освіта McGraw-Hill, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
4. Goodenough, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Філадельфія, штат Пенсільванія, США.
5. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Вступ до генетичного аналізу (11- ^е видання). Нью-Йорк: WH Freeman, New York, NY, США.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Універсальний генетичний інструмент: гаплоїдні клітини. Дослідження та терапія стовбурових клітин, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.