Зміст
- Як працює ДНК?
- Що таке гомологічні хромосоми?
- Розуміння наборів хромосом
- Що означають гаплоїди та диплоїди?
- Чому важливі дипломні клітини?
- Чому важливі гаплоїдні клітини?
- Диплоїдні проти триплоїдні організми
- Чергування поколінь у рослинах
- Етапи клітинного відділення
- Помилки клітинного відділу
Деоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) - це синє життя. Всередині ядра мікроскопічної еукаріотичної клітини хромосомна ДНК зберігає всі інструкції, необхідні для створення повноцінного організму дорослого.
Ядерна ДНК організована в хромосоми; людина має 46 на одну клітину. Гаплоїд vs. диплоїдний відноситься до кількості хромосом і хромосомних наборів, присутніх у клітині.
Як працює ДНК?
ДНК складається з чотирьох хімічних основ: аденіну (А), гуаніну (Г), цитозину (С) та тиміну (Т). Пари аденину з тиміном (A-T) і цитозинові пари з гуаніном (C-G). Основи прикріплюються до молекули цукру і фосфату, утворюючи нуклеотиди, розташовані в молекулі ДНК з дволанцюговою спіраллю. Послідовність нуклеотидів підказує клітинам, що робити.
Кожна нитка ДНК копіює себе під час поділу клітин. Ядро не дасть сигнал ділитися, поки генетичний матеріал не буде важким хроматин закінчив реплікацію. Сестринські хроматиди конденсуються і вишикуються в середині клітини. Веретенові волокна розтягують хромосоми, і дві дочірні клітини є результатом процесу мітоз.
Що таке гомологічні хромосоми?
Гомологічні хромосоми - це хромосомні пари, однакові за розміром і формою; один набір успадковується від матері, а інший - від батька.
Ці гомологи мають однакові гени в одному місці, хоча алелі генів на хромосомах незначно відрізняються. Заміна генів відбувається при мейозі, завдяки чому у сестер може бути різний колір очей і волосся.
Розуміння наборів хромосом
Вивчення визначення слів у вступній біології клітин дає міцну основу для розуміння більш досконалої генетики. Термінологія здається трохи заплутаною спочатку, але має більше сенсу, коли ти бачиш, як все це поєднується. Незвичайні слова, такі як «примхливість», - це хороший вихідний момент при зануренні в вивчення ДНК і життєвого циклу клітини.
Плоїди відноситься до кількості хромосом, присутніх у клітині. Прості організми, як бактерії, мають лише кільце ДНК замість лінійних хромосом. Багатоклітинні життєві форми мають набори гомологічних хромосом, які розмножуються в ядрі, спарюються та діляться під час мітозу та мейозу.
Гаплоїд клітини, символізовані змінною n, мають один набір хромосом. Гамети, або статеві клітини, є гаплоїдними. Бактерії можуть бути гаплоїдними організмами. Хромосоми в гаплоїдних клітинах містять один алель гена (копію) для певної ознаки.
Диплоїдний клітини, символізовані 2n, мають два набори хромосом. Соматичні (тілесні) клітини диплоїдні. Хромосоми містять два генові алелі (копії) для спадкових ознак. Дві гаплоїдні гамети призводять до диплоїдної зиготи.
Ви також прочитали про поліплоїдний клітини, які є іншими плоїдами, такими як триплоїд (3n) та гексаплоїд (6n) у рослин і тварин. Наприклад, певні види вирощуваної пшениці мають три набори хромосом (3n) або навіть шість наборів хромосом (6n). Додаткові копії хромосом є корисними для деяких організмів, але можуть бути смертельними для інших, залежно від впливу регуляторних генів.
Що означають гаплоїди та диплоїди?
Життєві стадії клітини включають інтерфазу, поділ клітин, цитокінез та смерть. У рамках життєвого циклу клітина може ділитися асексуально мітозом або статевим шляхом через мейоз. Найпростіший тип поділу клітин - мітоз, який не передбачає рекомбінації генів.
Диплоїдні клітини мають два набори хромосом (2n). Це означає, що в кожній клітині є дві гомологічні хромосоми. Більшість соматичних клітин в організмі є диплоїдними. Диференційовані соматичні клітини (2n) ростуть і діляться шляхом мітозу на дочірні клітини (2n).
Гаплоїдні клітини мають один набір хромосом (n), тобто немає гомологічних хромосом. Лише один набір присутній. Репродуктивні клітини є гаплоїдними і несуть половину кількості хромосом у вигляді соматичних диплоїдних клітин. Коли дві гаплоїдні гамети збираються разом, вони утворюють диплоїдну клітку, яка може рости мітозом.
Чому важливі дипломні клітини?
Більшість клітин в організмі диплоїдні. У людей це означає, що вони мають два набори з 23 хромосом у ядрі клітини. Нерепродуктивні клітини, які також називаються соматичними клітинами, містять всю вашу хромосомну генетичну інформацію - не лише половину її. Диплоїдні клітини виконують більшість функцій організму.
Диплоїдні клітини розмножуються мітозом, створюючи дві однакові дочірні клітини. Мітоз - це засіб швидкого та ефективного несексуального поділу клітин. Мітоз особливо важливий для росту клітин і загоєння тканин. Клітини епітелію постійно проливаються і замінюються завдяки мітозу.
Чому важливі гаплоїдні клітини?
Гаплоїдні клітини важливі для статевого розмноження. Живі організми адаптували ряд розумних способів забезпечити виживання виду навіть у найсуворіших умовах. Гаплоїдні організми мають один набір хромосом і розмножуються лише безстатевим шляхом. Люди мають гаплоїдні репродуктивні клітини.
Гаплоїдні клітини продукуються мейозом і містять лише один набір хромосом. Під час розмноження дві гаплоїдні клітини (яйцеклітина та сперма) зливаються. Кожна забезпечує один набір хромосом для створення диплоїдної клітини. Розвиток ембріона відбувається в умовах, що сприяють зростанню.
Геном людини складається з 46 хромосом; 23 хромосоми, що походять від матері та 23 від батька. Статеве розмноження за допомогою мейозу породжує зміни в популяції, що робить деякі організми більш придатними, ніж інші, для обміну сформованими умовами. Якби гени не рекомбінували при мейозі, нова рослина чи тварина були б клоном себе.
Диплоїдні проти триплоїдні організми
Багато триплоїдні організми можуть досить добре існувати із зайвими хромосомами. Лосось, саламандра та золота рибка - серед триплоїдних видів тварин, що мають три набори хромосом. Устриці, що продаються як їжа, мають два-три набори хромосом.
Триплоїдні устриці особливо смачні, швидкозростаючі та стійкі до хвороб. Однак вони також стерильні.
Рибальство спочатку спричиняло триплоїдію через вплив хімічних речовин, тепла чи тиску. Потім вчені з Рутгерс розробили тетраплоїдні устриці, які могли запліднити диплоїдні яйця устриць для отримання більш бажаних у продажу триплоїдних устриць. Процес не містить хімічних речовин і не включає модифікацію генів.
Чергування поколінь у рослинах
Життєві цикли рослин можуть включати як гаплоїдну, так і диплоїдну стадію. Наприклад, диплоїдні папороті, що ростуть у лісі, вивільняють у повітря гаплоїдні спори з нижньої сторони лани. Спори розвиваються в рослинах гаметофітів з репродуктивними частинами, які виробляють гаплоїдну сперму та яйця.
За наявності вологи для рухливості сперма запліднює яйцеклітину, а зигота (диплоїдна клітина) переростає мітозом у новий папороть.
Етапи клітинного відділення
Організми можна широко віднести до категорії еукаріотичних або прокаріотичних, в основному залежно від того, чи є ядро, що містить ДНК. У еукаріотичних організмах ДНК та гістонів (білки) обмотуються разом, утворюючи хромосоми.
Кожна хромосома в диплоїдній клітині є частиною гомологічної пари. Репродуктивні статеві клітини є диплоїдними, як соматичні клітини, поки вони не піддаються редукціоністському процесу мейозу, утворюючи сперму та яйцеклітину.
Хромосоми розмножуються на першій стадії мейозу і стають сестринськими хроматидами, об'єднаними разом при центромер. Далі, сестринські хроматиди знаходять свого гомологічного аналога та обмінюються шматочками ДНК, перш ніж батьківська клітина розділиться на дві гаплоїдні дочірні клітини. На другій стадії мейозу хромосоми в дочірніх клітинах діляться, даючи чотири гаплоїдні клітини.
Помилки клітинного відділу
Хоча помилки в хромосомній реплікації та поділі, як правило, виправляються у контрольних точках поділу клітин, все ж можуть виникати серйозні помилки, спричиняючи мутації, пухлини або порушення генів.
Коли хромосоми не відокремлюються правильно, одна клітина може закінчитися додатковою хромосомою. Це може спричинити генетичні порушення. Наприклад, якщо у вас є додаткова копія хромосоми 21, у вас є те, що називається синдромом Дауна.
Організми, які успадковують хромосоми двох різних видів, зазвичай мають нетипове число наборів хромосом і можуть бути стерильними.