Zawartość
- Jak działa DNA?
- Co to są chromosomy homologiczne?
- Zrozumienie zestawów chromosomów
- Co oznaczają Haploid i Diploid?
- Dlaczego komórki diploidalne są ważne?
- Dlaczego komórki haploidalne są ważne?
- Diploidalne kontra organizmy triploidalne
- Przemienne pokolenia w roślinach
- Etapy w podziale komórek
- Nieprawidłowe podziały komórek
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) jest niebieski na całe życie. W jądrze mikroskopijnej komórki eukariotycznej chromosomalny DNA przechowuje wszystkie instrukcje potrzebne do stworzenia pełnoprawnego dorosłego organizmu.
Jądrowy DNA jest zorganizowany w chromosomy; ludzie mają 46 komórek na komórkę. Haploidalne vs. diploidalny odnosi się do liczby chromosomów i zestawów chromosomów obecnych w komórce.
Jak działa DNA?
DNA składa się z czterech zasad chemicznych: adeniny (A), guaniny (G), cytozyny (C) i tyminy (T). Pary adeniny z tyminą (A-T) i pary cytozyny z guaniną (C-G). Zasady przyłączają się do cząsteczki cukru i fosforanu, tworząc nukleotydy ułożone w dwuniciowej cząsteczce helisy DNA. Sekwencja nukleotydów mówi komórkom, co robić.
Każda nić DNA kopiuje się sama podczas podziału komórki. Jądro nie da sygnału do podziału, dopóki materiał genetyczny nie zostanie rozciągnięty chromatyna zakończył replikację. Chromatydy siostrzane skondensuj i ustaw w linii na środku komórki. Włókna wrzeciona odrywają chromosomy, a dwie komórki potomne powstają w wyniku procesu mitoza.
Co to są chromosomy homologiczne?
Chromosomy homologiczne to pary chromosomów, które są podobne pod względem wielkości i kształtu; jeden zestaw jest dziedziczony od matki, a drugi od ojca.
Te homologi mają te same geny w tej samej lokalizacji, chociaż allele genów na chromosomach różnią się nieznacznie. Zamiana genów ma miejsce w mejozie, czyli rodzeństwie może mieć inny kolor oczu i włosów.
Zrozumienie zestawów chromosomów
Uczenie się definicji słów we wprowadzającej biologii komórki stanowi solidny fundament dla zrozumienia bardziej zaawansowanej genetyki. Początkowo terminologia wydaje się nieco myląca, ale ma sens, gdy zobaczysz, jak wszystko do siebie pasuje. Niezwykłe słowa, takie jak „ploidia”, są dobrym punktem wyjścia podczas nurkowania w badaniu DNA komórki i cyklu życia.
Ploidia odnosi się do liczby chromosomów obecnych w komórce. Proste organizmy, takie jak bakterie, mają tylko pierścień DNA zamiast liniowych chromosomów. Wielokomórkowe formy życia mają zestawy homologicznych chromosomów, które replikują się w jądrze, łączą się w pary i dzielą podczas mitozy i mejozy.
Haploidalne komórki symbolizowane przez zmienną n posiadają jeden zestaw chromosomów. Gamety lub komórki płciowe są haploidalne. Bakterie mogą być organizmami haploidalnymi. Chromosomy w komórkach haploidalnych zawierają jeden allel genu (kopia) dla określonej cechy.
Diploidalne komórki symbolizowane przez 2n posiadają dwa zestawy chromosomów. Komórki somatyczne (ciała) są diploidalne. Chromosomy zawierają dwa allele genowe (kopie) dla cech dziedzicznych. Dwie haploidalne gamety dają diploidalną zygotę.
Przeczytasz także o poliploid komórki, które są innymi ploidami, takimi jak triploid (3n) i heksaploidalny (6n) u roślin i zwierząt. Na przykład niektóre gatunki uprawianej pszenicy mają trzy zestawy chromosomów (3n) lub nawet sześć zestawów chromosomów (6n). Dodatkowe kopie chromosomów są korzystne dla niektórych organizmów, ale potencjalnie mogą być śmiertelne dla innych, w zależności od wpływu genów regulacyjnych.
Co oznaczają Haploid i Diploid?
Etapy życia komórki obejmują fazę, podział komórki, cytokinezę i śmierć. W ramach cyklu życia komórka może dzielić się bezpłciowo przez mitozę lub płciowo przez mejozę. Prostszym rodzajem podziału komórek jest mitoza, która nie wymaga rekombinacji genów.
Komórki diploidalne mają dwa zestawy chromosomów (2n). Oznacza to, że w każdej komórce są dwa homologiczne chromosomy. Większość komórek somatycznych w ciele jest diploidalna. Zróżnicowane komórki somatyczne (2n) rosną i dzielą się przez mitozę na komórki potomne (2n).
Komórki haploidalne mają jeden zestaw chromosomów (n), co oznacza, że nie ma homologicznych chromosomów. Obecny jest tylko jeden zestaw. Komórki rozrodcze są haploidalne i niosą połowę liczby chromosomów jako komórki diploidalne somatyczne. Kiedy dwie haploidalne gamety łączą się, tworzą one diploidalną komórkę, która może rosnąć przez mitozę.
Dlaczego komórki diploidalne są ważne?
Większość komórek w ciele jest diploidalna. U ludzi oznacza to, że mają dwa zestawy 23 chromosomów w jądrze komórki. Komórki niereprodukcyjne, zwane także komórkami somatycznymi, zawierają wszystkie chromosomalne informacje genetyczne - a nie tylko połowę. Komórki diploidalne pełnią większość funkcji organizmu.
Komórki diploidalne rozmnażają się przez mitozę, tworząc dwie identyczne komórki potomne. Mitoza jest sposobem na szybki i skuteczny nieseksualny podział komórek. Mitoza jest szczególnie ważna dla wzrostu komórek i gojenia się tkanek. Komórki nabłonkowe są stale zrzucane i zastępowane dzięki mitozie.
Dlaczego komórki haploidalne są ważne?
Komórki haploidalne są ważne dla rozmnażania płciowego. Organizmy żywe dostosowały wiele sprytnych sposobów zapewnienia przetrwania gatunku nawet w najtrudniejszych warunkach. Organizmy haploidalne mają jeden zestaw chromosomów i rozmnażają się bezpłciowo. Ludzie mają haploidalne komórki rozrodcze.
Komórki haploidalne są wytwarzane przez mejozę i zawierają tylko jeden zestaw chromosomów. Podczas reprodukcji łączą się dwie komórki haploidalne (komórka jajowa i nasienie). Każdy zapewnia jeden zestaw chromosomów do utworzenia komórki diploidalnej. Rozwój zarodka przebiega w warunkach sprzyjających wzrostowi.
Ludzki genom składa się z 46 chromosomów; 23 chromosomy pochodzące od matki i 23 od ojca. Rozmnażanie płciowe poprzez mejozę powoduje różnice w populacji, które sprawiają, że niektóre organizmy są bardziej przystosowane niż inne do radzenia sobie z panującymi warunkami. Gdyby geny nie rekombinowały w mejozie, nowa roślina lub zwierzę byłyby klonem samego siebie.
Diploidalne kontra organizmy triploidalne
Wiele organizmów triploidalnych może istnieć całkiem dobrze z dodatkowymi chromosomami. Łosoś, salamandra i złota rybka należą do triploidalnych gatunków zwierząt posiadających trzy zestawy chromosomów. Ostrygi sprzedawane jako żywność mają dwa lub trzy zestawy chromosomów.
Ostrygi triploidalne są szczególnie smaczne, szybko rosnące i odporne na choroby. Są jednak również sterylne.
Rybołówstwo początkowo wywołało triploidię poprzez narażenie chemiczne, ciepło lub ciśnienie. Naukowcy z Rutgers opracowali następnie ostrygi tetraploidalne, które mogą nawozić diploidalne jaja ostrygowe w celu wytworzenia bardziej pożądanych handlowo ostryg triploidalnych. Proces jest wolny od chemikaliów i nie wymaga modyfikacji genów.
Przemienne pokolenia w roślinach
Cykle życia roślin mogą obejmować zarówno etap haploidalny, jak i diploidalny. Na przykład paprocie diploidalne rosnące w lesie uwalniają zarodniki haploidalne do powietrza ze spodu liści. Zarodniki przekształcają się w rośliny gametofitów z częściami rozrodczymi, które wytwarzają haploidalne plemniki i jaja.
W obecności wilgoci dla ruchliwości plemnik zapładnia jajo, a zygota (komórka diploidalna) rośnie przez mitozę do nowej paproci.
Etapy w podziale komórek
Organizmy można ogólnie podzielić na eukariotyczne lub prokariotyczne, w dużej mierze na podstawie obecności jądra zawierającego DNA. W organizmach eukariotycznych DNA i histony (białka) zwijają się razem, tworząc chromosomy.
Każdy chromosom w diploidalnej komórce jest częścią homologicznej pary. Rozmnażające się komórki rozrodcze są diploidalne jak komórki somatyczne, dopóki nie przejdą redukcjonistycznego procesu mejozy w celu wytworzenia nasienia i komórki jajowej.
Chromosomy replikują się w pierwszym etapie mejozy i stają się chromatydami siostrzanymi połączonymi razem w centromer. Następnie chromatydy siostrzane znajdują swój homologiczny odpowiednik i wymieniają fragmenty DNA, zanim komórka macierzysta podzieli się na dwie haploidalne komórki potomne. W drugim etapie mejozy chromosomy w komórkach potomnych dzielą się, powodując powstanie czterech komórek haploidalnych.
Nieprawidłowe podziały komórek
Chociaż błędy w replikacji i separacji chromosomów są na ogół korygowane w punktach kontrolnych podziału komórki, mogą nadal występować poważne błędy, powodujące mutacje, guzy lub upośledzenie genów.
Gdy chromosomy nie rozdzielają się prawidłowo, jedna komórka może mieć dodatkowy chromosom. Może to powodować zaburzenia genetyczne. Na przykład, jeśli masz dodatkową kopię chromosomu 21, masz tzw. Zespół Downa.
Organizmy dziedziczące chromosomy z dwóch różnych gatunków zwykle mają nietypową liczbę zestawów chromosomów i mogą być sterylne.