Co jsou haploidní buňky?



Jeden haploidní buňka je buňka, která má genom tvořený jednou základní sadou chromozomů. Haploidní buňky mají proto genomický obsah, který nazýváme 'n' základní náboj. Tento základní soubor chromozomů je typický pro každý druh.

Haploidní stav nesouvisí s počtem chromozomů, ale s počtem sad chromozomů, které reprezentují genom tohoto druhu. To znamená jeho zatížení nebo základní číslo.

Jinými slovy, pokud je počet chromozomů, které tvoří genom druhu, dvanáct, je to jeho základní číslo. Pokud buňky tohoto hypotetického organismu mají dvanáct chromozomů (tj. Se základním číslem jednoho), je tato buňka haploidní.

Jestliže to má dva kompletní soubory (to je, 2 X 12), to je diploid. Pokud máte tři, jedná se o triploidní buňku, která by měla obsahovat asi 36 celkových chromozomů odvozených ze tří úplných sad těchto chromozomů.

Ve většině, ne-li všech, prokaryotických buňkách je genom reprezentován jednou molekulou DNA. Ačkoli replikace s opožděným dělením může vést k částečné diploidii, prokaryoty jsou jednobuněčné a haploidní.

Obecně jsou také unimolekulárním genomem. To znamená, že genom je jedna molekula DNA. Některé eukaryotické organismy jsou také genomy jediné molekuly, ačkoli oni mohou také být diploidní.

Většina však má genom rozdělený do různých molekul DNA (chromozomy). Kompletní sada jeho chromozomů obsahuje celek jeho konkrétního genomu.

Index

  • 1 Haploidy u eukaryot
  • 2 Případ mnoha rostlin
  • 3 Případ mnoha zvířat
  • 4 Je výhodné být haploidní?
  • 5 Odkazy

Haploidy u eukaryot

V eukaryotických organismech můžeme nalézt více různorodých a komplexnějších situací z hlediska jejich ploidie. V závislosti na životním cyklu organismu narazíme na případy, kdy například mnohobuněčné eukaryoty mohou být v diploidním životě najednou a na jiném haploidu..

V rámci stejného druhu může být také to, že někteří jedinci jsou diploidní, zatímco jiní jsou haploidní. Konečně, nejběžnějším případem je, že stejný organismus produkuje jak diploidní buňky, tak haploidní buňky.

Haploidní buňky vznikají mitózou nebo meiózou, ale mohou prožívat pouze mitózu. To je, 'n' haploid buňka může být rozdělena dát svah dva 'n' haploid buňky (mitosis) \ t.

Na druhé straně, také „2n“ diploidní buňky mohou vést ke vzniku čtyř 'n' haploidních buněk (meióza). Nikdy však nebude možné, aby se haploidní buňka dělila meiózou, protože podle biologické definice meióza znamená dělení se snížením základního počtu chromozomů.

Je zřejmé, že buňka se základním číslem jednoho (tj. Haploid) nemůže zažít redukční dělení, protože neexistuje taková věc jako buňky s částečnými zlomky genomu.

Případ mnoha rostlin

Většina rostlin má životní cyklus charakterizovaný tím, co se nazývá střídavými generacemi. Tyto generace, které se střídají v životě rostliny jsou generace sporophyte ('2n') a generace gametophyte ('n') \ t.

Když nastane fúze gamet 'n', která vede ke vzniku '2n' diploidní zygoty, vzniká první buňka sporofytů. To bude postupně rozděleno mitózou, dokud rostlina nedosáhne reprodukčního stadia.

Meiotické dělení určité skupiny buněk „2n“ zde bude mít za následek vznik sady „n“ haploidních buněk, které budou tvořit tzv. Gametofyt, muž nebo žena.

Haploidní buňky gametofytů nejsou gamety. Naopak, později budou rozděleny tak, aby vznikly příslušným mužským nebo ženským gametám, ale mitózou.

Případ mnoha zvířat

U zvířat je pravidlem, že meióza je gamética. To znamená, že gamety jsou produkovány meiózou. Organismus, obecně diploidní, bude tvořit soubor specializovaných buněk, které místo dělení mitózou tak učiní meiózou a terminálně.

To znamená, že výsledné gamety jsou konečným cílem této buněčné linie. Samozřejmě existují výjimky.

Například u mnoha druhů hmyzu jsou samci tohoto druhu haploidní, protože jsou výsledkem vývoje mitotického růstu neferilizovaných vajec. Když dospějí, budou také produkovat gamety, ale mitózou.

Je výhodné být haploidní?

Haploidní buňky, které fungují jako gamety, jsou základem vzniku variability segregací a rekombinací.

Ale kdyby tomu tak nebylo, protože fúze dvou haploidních buněk umožňuje existenci těch, které nejsou (diploidy), věříme, že gamety jsou pouze nástrojem a ne cílem samy o sobě..

Nicméně, tam je mnoho organismů, které jsou haploidní a neignorují evoluční nebo ekologický úspěch.

Bakterie a archaea

Například bakterie a archaea jsou zde již dlouho, dlouho před diploidními organismy, včetně mnohobuněčných organismů..

Jistě se mnohem více spoléhají na mutaci než na jiné procesy, aby generovaly variabilitu. Tato variabilita je však v podstatě metabolická.

Mutace

V haploidní buňce bude výsledek jedné mutace pozorován u jedné generace. Proto můžete vybrat libovolnou mutaci pro nebo proti velmi rychle.

To významně přispívá k účinné adaptabilitě těchto organismů. To, co není pro organismus prospěšné, se může ukázat jako prospěšné pro vědce, protože je mnohem snazší vytvořit genetiku s haploidními organismy.

Ve skutečnosti, v haploidech, fenotyp může být přímo příbuzný genotypu, to je snadnější vytvářet čisté linky a to je snadnější identifikovat účinek spontánních a indukovaných mutací.

Eukaryoty a diploidy

Na druhou stranu, v organismech, které jsou eukaryotické a diploidní, představuje haploidie ideální zbraň pro stanovení neužitečných mutací. Když je vytvořen haploid gametofytu, tyto buňky budou exprimovat pouze ekvivalent jednoho genomového obsahu.

To znamená, že buňky budou hemicigoty pro všechny geny. Jestliže buněčná smrt vyplývá z tohoto stavu, tato linie nebude přispívat k gametám mitózou, čímž bude mít filtrační úlohu pro nežádoucí mutace..

Podobné úvahy lze použít u samců, kteří jsou haploidní u některých živočišných druhů. Jsou také hemizygotní pro všechny geny, které nesou.

Pokud nepřežijí a nedosáhnou reprodukčního věku, nebudou mít možnost předávat tyto genetické informace budoucím generacím. Jinými slovy je snazší eliminovat méně funkční genomy.

Odkazy

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6)th Vydání). W. Norton & Company, New York, NY, USA.
  2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Evoluční výhoda haploidních versus diploidních mikrobů v prostředí chudém na živiny. Journal of Theoretical Biology, 383: 116-329.
  3. Brooker, R. J. (2017). Genetika: analýza a principy. McGraw-Hill vysokoškolské vzdělání, New York, NY, USA.
  4. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd., Philadelphia, PA, USA.
  5. Griffiths, A. J. F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Úvod do genetické analýzy (11th ed.). New York: W. H. Freeman, New York, NY, USA.
  6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Univerzální genetický nástroj: haploidní buňky. Výzkum a terapie kmenových buněk, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.