Čo sú haploidné bunky?



haploidnú bunku je tá bunka, ktorá má genóm tvorený jednou základnou súpravou chromozómov. Haploidné bunky majú preto genomický obsah, ktorý nazývame 'n' základný náboj. Tento základný súbor chromozómov je typický pre každý druh.

Haploidný stav nesúvisí s počtom chromozómov, ale s počtom súborov chromozómov, ktoré predstavujú genóm tohto druhu. To znamená, že jeho zaťaženie alebo základné číslo.

Inými slovami, ak je počet chromozómov, ktoré tvoria genóm druhu, dvanásť, je to jeho základné číslo. Ak bunky tohto hypotetického organizmu majú dvanásť chromozómov (tj so základným číslom jedného), táto bunka je haploidná.

Ak má dve kompletné množiny (tj 2 x 12), je diploidná. Ak máte tri, je to triploidná bunka, ktorá by mala obsahovať asi 36 celkových chromozómov odvodených z 3 kompletných súborov.

Vo väčšine, ak nie všetkých, prokaryotických bunkách je genóm reprezentovaný jednou molekulou DNA. Hoci replikácia s oneskoreným delením môže viesť k čiastočnej diploidii, prokaryoty sú jednobunkové a haploidné.

Všeobecne sú tiež unimolekulárnym genómom. To znamená, že genóm predstavuje jedna molekula DNA. Niektoré eukaryotické organizmy sú tiež genómy jednej molekuly, aj keď môžu byť tiež diploidné.

Väčšina však má genóm rozdelený na rôzne molekuly DNA (chromozómy). Kompletný súbor jeho chromozómov obsahuje súhrn jeho genómu.

index

  • 1 Haploidy v eukaryotoch
  • 2 Prípad mnohých rastlín
  • 3 Prípad mnohých zvierat
  • 4 Je výhodné byť haploidný?
  • 5 Referencie

Haploidy v eukaryotoch

V eukaryotických organizmoch môžeme nájsť rôznorodejšie a zložitejšie situácie z hľadiska ich ploidie. V závislosti na životnom cykle organizmu sa dostávame do prípadov, kde napríklad mnohobunkové eukaryoty môžu byť naraz vo svojom diploidnom živote a na inom haploide..

V rámci toho istého druhu to môže byť aj to, že niektorí jedinci sú diploidní, zatiaľ čo iní sú haploidní. Nakoniec, najbežnejším prípadom je, že ten istý organizmus produkuje diploidné bunky aj haploidné bunky.

Haploidné bunky vznikajú mitózou alebo meiózou, ale môžu sa vyskytnúť len mitózy. To znamená, že 'n' haploidnú bunku možno rozdeliť tak, aby vznikli dve 'n' haploidné bunky (mitóza).

Na druhej strane, aj '2n' diploidné bunky môžu spôsobiť vznik štyroch 'n' haploidných buniek (meióza). Ale nikdy nebude možné, aby sa haploidná bunka delila meiózou, pretože podľa biologickej definície meióza znamená delenie so znížením základného počtu chromozómov.

Bunka so základným číslom jedna (tj haploidná) nemôže pociťovať redukčné delenie, pretože neexistuje taká vec ako bunky s čiastočnými zlomkami genómu.

Prípad mnohých rastlín

Väčšina rastlín má životný cyklus charakterizovaný tým, čo sa nazýva striedavé generácie. Tieto generácie, ktoré sa striedajú v živote rastliny, sú generáciou sporofytov (2n) a generovaním gametofytov (n)..

Keď dôjde k fúzii gamét 'n', čo vedie k vzniku '2n' diploidnej zygoty, produkuje sa prvá bunka sporofytov. To bude postupne rozdelené mitózou, kým rastlina nedosiahne reprodukčnú fázu.

Meiotické delenie určitej skupiny buniek „2n“ tu bude viesť k množstvu „n“ haploidných buniek, ktoré budú tvoriť takzvaný gametofyt, muž alebo žena.

Haploidné bunky gametofytov nie sú gamétami. Naopak, neskôr budú rozdelené tak, aby poskytli pôvod príslušným mužským alebo ženským gamétám, ale mitózou.

Prípad mnohých zvierat

U zvierat je pravidlom, že meióza je gamética. To znamená, že gaméty sú produkované meiózou. Organizmus, všeobecne diploidný, vytvorí množinu špecializovaných buniek, ktoré namiesto delenia mitózou tak urobia meiózou a terminálne.

To znamená, že výsledné gamety sú konečným cieľom tejto bunkovej línie. Samozrejme, existujú výnimky.

U mnohých druhov hmyzu sú napríklad samci tohto druhu haploidní, pretože sú produktom vývoja mitotického rastu neoplodnených vajíčok. Keď dosiahnu dospelosť, budú tiež produkovať gaméty, ale mitózou.

Je výhodné byť haploidný?

Haploidné bunky, ktoré fungujú ako gamety, sú materiálnym základom tvorby variability prostredníctvom segregácie a rekombinácie.

Ak by to však nebolo preto, že fúzia dvoch haploidných buniek umožňuje existenciu tých, ktoré nie sú (diploidy), veríme, že gaméty sú len nástrojom a nie cieľom samým osebe..

Existuje však mnoho organizmov, ktoré sú haploidné a neignorujú evolučný alebo ekologický úspech.

Baktérie a archaea

Baktérie a archaea sú tu napríklad už dlhú dobu, dlho pred diploidnými organizmami vrátane mnohobunkových organizmov..

Určite sa spoliehajú oveľa viac na mutáciu ako na iné procesy na vytvorenie variability. Ale táto variabilita je v podstate metabolická.

mutácie

V haploidnej bunke bude výsledok vplyvu akejkoľvek mutácie pozorovaný v jednej generácii. Preto môžete vybrať ľubovoľnú mutáciu pre alebo proti veľmi rýchlo.

To výrazne prispieva k účinnej prispôsobivosti týchto organizmov. To, čo nie je pre organizmus prospešné, sa môže ukázať ako prospešné pre výskumníka, pretože je oveľa ľahšie robiť genetiku s haploidnými organizmami..

V skutočnosti, v haploidoch môže byť fenotyp priamo spojený s genotypom, je ľahšie vytvárať čisté línie a je ľahšie identifikovať účinok spontánnych a indukovaných mutácií.

Eukaryoty a diploidy

Na druhej strane, v organizmoch, ktoré sú eukaryotické a diploidné, predstavuje haploidia dokonalú zbraň na skúšku nevyužitých mutácií. Keď sa vytvorí haploid gametofytu, tieto bunky budú exprimovať len ekvivalent jediného genómového obsahu.

To znamená, že bunky budú hemicigoty pre všetky gény. Ak bunková smrť vyplýva z tohto stavu, táto línia nebude prispievať k gametám mitózou, čím bude mať filtračnú úlohu pre nežiaduce mutácie..

Podobné zdôvodnenie sa môže použiť u samcov, ktorí sú haploidní u niektorých živočíšnych druhov. Sú tiež hemizygotní pre všetky gény, ktoré nesú.

Ak neprežijú a nedosiahnu reprodukčný vek, nebudú mať možnosť odovzdať túto genetickú informáciu budúcim generáciám. Inými slovami, je ľahšie eliminovať menej funkčné genómy.

referencie

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6)th Vydanie). W. W. Norton & Company, New York, NY, USA.
  2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Evolučná výhoda haploidných versus diploidných mikróbov v prostredí chudobnom na živiny. Journal of Theoretical Biology, 383: 116-329.
  3. Brooker, R. J. (2017). Genetika: analýza a zásady. McGraw-Hill Vyššie vzdelávanie, 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 genetickej analýzy (11. \ Tth ed.). New York: W. H. Freeman, New York, NY, USA.
  6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Univerzálny genetický nástroj: haploidné bunky. Výskum a liečba kmeňových buniek, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.