Чем делятся гаплоидные клетки
Что такое гаплоидные клетки?
гаплоидная клетка это та клетка, у которой геном состоит из одного базового набора хромосом. Следовательно, гаплоидные клетки имеют геномное содержание, которое мы называем базовым зарядом «n». Этот базовый набор хромосом типичен для каждого вида.
Гаплоидное состояние не связано с количеством хромосом, но с количеством хромосом, которые представляют геном вида. То есть его загрузка или основной номер.
Другими словами, если число хромосом, составляющих геном вида, равно двенадцати, это его основное число. Если клетки этого гипотетического организма обладают двенадцатью хромосомами (то есть с основным числом один), эта клетка является гаплоидной.
Если он имеет два полных набора (то есть 2 X 12), он является диплоидным. Если у вас их три, это триплоидная клетка, которая должна содержать около 36 полных хромосом, полученных из 3 полных наборов этих.
В большинстве, если не во всех прокариотических клетках, геном представлен одной молекулой ДНК. Хотя репликация с отсроченным делением может привести к частичной диплоидии, прокариоты одноклеточные и гаплоидные.
Как правило, они также имеют мономолекулярный геном. То есть с геномом, представленным одной молекулой ДНК. Некоторые эукариотические организмы также являются геномами одной молекулы, хотя они также могут быть диплоидными.
Большинство, однако, имеют геном, разделенный на разные молекулы ДНК (хромосомы). Полный набор его хромосом содержит всю совокупность его конкретного генома.
Гаплоидия у эукариот
Внутри одного и того же вида может быть так, что некоторые особи диплоидны, а другие гаплоидны. Наконец, наиболее распространенным случаем является то, что один и тот же организм продуцирует как диплоидные, так и гаплоидные клетки..
Гаплоидные клетки возникают в результате митоза или мейоза, но они могут испытывать только митоз. Таким образом, n-гаплоидная клетка может быть разделена для получения двух n-гаплоидных клеток (митоз)..
С другой стороны, также «2n» диплоидных клеток могут давать четыре «n» гаплоидных клетки (мейоз). Но гаплоидной клетке никогда не удастся разделить по мейозу, поскольку по биологическому определению мейоз подразумевает деление с уменьшением основного числа хромосом..
Очевидно, что клетка с основным числом, равным единице (т. Е. Гаплоид), не может испытывать редуктивных делений, поскольку не существует такой вещи, как клетки с частичными фракциями генома..
Случай многих растений
У большинства растений жизненный цикл характеризуется чередованием поколений. Этими поколениями, чередующимися в жизни растения, являются поколение спорофитов (‘2n’) и поколение гаметофитов (‘n’).
Когда происходит слияние гамет ‘n’ с образованием диплоидной зиготы ‘2n’, образуется первая клетка спорофита. Это будет делиться последовательно по митозу, пока растение не достигнет репродуктивной стадии.
Здесь, мейотическое деление определенной группы ‘2n’ клеток приведет к набору ‘n’ гаплоидных клеток, которые сформируют так называемый гаметофит, мужской или женский.
Гаплоидные клетки гаметофитов не являются гаметами. Напротив, позже они будут разделены, чтобы дать начало соответствующим мужским или женским гаметам, но посредством митоза.
Случай многих животных
Таким образом, полученные гаметы являются конечным пунктом назначения этой клеточной линии. Есть исключения, конечно.
Например, у многих насекомых самцы этого вида являются гаплоидными, потому что они являются продуктом развития при митотическом росте неоплодотворенных яиц. Когда они достигают зрелого возраста, они также производят гаметы, но путем митоза.
Выгодно ли быть гаплоидным?
Гаплоидные клетки, которые функционируют как гамет, являются материальной основой генерации изменчивости путем сегрегации и рекомбинации..
Но если бы это было не потому, что слияние двух гаплоидных клеток делает возможным существование тех, которые этого не делают (диплоиды), мы бы полагали, что гаметы являются лишь инструментом, а не самоцелью..
Тем не менее, есть много организмов, которые являются гаплоидными и не игнорируют эволюционный или экологический успех.
Бактерии и археи
Например, бактерии и археи были здесь долгое время, задолго до появления диплоидных организмов, в том числе многоклеточных..
Конечно, они в большей степени полагаются на мутации, чем на другие процессы, чтобы генерировать изменчивость. Но эта изменчивость в основном метаболическая.
мутации
В гаплоидной клетке результат воздействия любой мутации будет наблюдаться в одном поколении. Поэтому вы можете очень быстро выбрать любую мутацию за или против.
Это вносит огромный вклад в эффективную адаптацию этих организмов. Таким образом, то, что не полезно для организма, может оказаться полезным для исследователя, так как с гаплоидными организмами гораздо проще составить генетику.
На самом деле, в гаплоидах фенотип может быть непосредственно связан с генотипом, легче генерировать чистые линии и легче идентифицировать эффект спонтанных и индуцированных мутаций..
Эукариоты и диплоиды
То есть клетки будут полусиготами для всех генов. Если в результате этого состояния происходит гибель клетки, то эта линия не будет способствовать развитию гамет митозом, таким образом, выполняя роль фильтра для нежелательных мутаций..
Аналогичные рассуждения могут быть применены к самцам, которые являются гаплоидными у некоторых видов животных. Они также hemizygous для всех генов, которые они несут.
Если они не выживут и не достигнут репродуктивного возраста, у них не будет возможности передать эту генетическую информацию будущим поколениям. Другими словами, становится проще устранить менее функциональные геномы.
Митоз и мейоз
Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)
С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.
Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.
Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.
ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).
Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).
Мейоз
В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).
Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.
Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.
Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.
Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).
Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.
Бинарное деление надвое
При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.
Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Гаплоидная клетка
Вы будете перенаправлены на Автор24
Гаплоидная клетка – это структура, ядро которой имеет одинарный набор хромосом.
Типы гаплоидных клеток
В основном гаплоидные клетки называют гаметами или клетками, через которые осуществляется процесс полового размножения. Кроме того, гаплоидный набор хромосом характерен для прокариотических (безъядерных) организмов. Все соматические клетки эукариот (ядерных) организмов имеют диплоидный набор хромосом.
Гаплоидная прокариотическая клетка обладает следующими особенностями:
Также прокариотические клетки могут образовывать капсулы для того, чтобы пережить неблагоприятные условия окружающей среды и сохранить после этого жизнеспособность. Хромосомы прокариотических клеток свободно плавают в цитоплазме и не защищаются никакими структурами. Чаще всего наследственный материал прокариот находится в виде одной кольцевой ДНК или нуклеоида.
Прокариотические клетки чаще всего проявляют свои свойства в полной мере, попадая в организм хозяина и реализуя свой обмен веществ внутри обмена веществ другого организма.
Прокариотические клетки размножаются простым делением пополам, что позволяет им размножаться достаточно быстро и эффективно. Клетки эукариот также могут обладать одинарным набором хромосом. Эти клетки отличаются от соматических и реализуют процесс полового размножения. Половое размножение может происходит только при слиянии двух гамет, которые синтезируются особями одного и того же вида, но противоположного пола. После слияния двух половых клеток в процессе оплодотворения образуется зигота, которая уже будет обладать двойным набором хромосом. Половые клетки эукариот называются яйцеклетками и сперматозоидами.
Функции гаплоидных клеток эукариот
Яйцеклетки – это женские гаметы, несущие информацию о материнском организме.
Сперматозоиды – это мужские гаметы, несущие информацию об отцовском организме.
Готовые работы на аналогичную тему
Рисунок 1. Сперматозоид. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Яйцеклетки вырабатываются в организме самок в яичниках. Сперматозоиды продуцируются организмом самцов в семенниках. Что касается женских половых клеток, то они неподвижны и обладают большими размерами, по сравнению с мужскими половыми клетками. Основная задача половой клетки женского типа заключается в обеспечении будущей зиготы питательными веществами на раннем этапе развития. В состав яйцеклеток входят:
Кроме того, внутри яйцеклеток присутствуют кортикальные гранулы, содержащие ферменты, которые не дают сперматозоидами попадать в яйцеклетку уже после оплодотворения. Это необходимо потому, что в противном случае может произойти полиплоидия и увеличиться количество мутаций. Яйцеклетки сохраняют питательные вещества и дают возможность обеспечить будущее полноценное развитие дочернего организма, особенно в эмбриональном периоде онтогенеза.
Сперматозоиды в свою очередь сперматозоид сохраняет и передает наследственный материал от отцовского источника. Подобная гаплоидная клетка обладает минимальными размерами, и не содержит питательных веществ, но имеет гаплоидное ядро. Сперматозоид состоит из: хвоста, головки, и промежуточного между ними отдела. Хвостик состоит из микротрубочек и встроенных в них белков. Благодаря такому строению, сперматозоид может весьма быстро достигать собственной цели. Ядро находится в головке сперматозоида. На внешней стороне этой части мужской половой клетки находится аутосома.
Гаплоидные клетки растений также делятся на две части и называются яйцеклетками и сперматозоидами (спермиями). Яйцеклетки находятся в завязи пестика, а спермии в тычинках или пыльце. При попадании пыльце на рыльце пестика происходит процесс оплодотворения и образуется плод и семена. Низшие растения, а также высшие споровые растения обладают таким свойством как чередование поколений. Одно поколение размножается бесполым путем, а другое половым. Первое поколение именую спорофитом, а второе называют гаметофитом. Для папоротников спорофит представлен растением с большими листьями, а гаметофит представлен небольшим растением в форме сердца.
Гаплоидное число хромосом для каждой клетки может быть своеобразным. У человека гаплоидный набор хромосом равен 23. К неполовым хромосомам относят 22 аутосомы и половые хромосомы.
Гаплоидные клетки образуются в процессе мейоза. В мейозе диплоидная клетки меняется дважды, чтобы образовать четыре гаплоидных дочерних клетки. Перед началом мейотического цикла клетка удваивает собственный набор ДНК, увеличивает массу и количество органелл. Подобная стадия подготовки более известна как интерфаза.
Когда клетка пройдет подготовительную фазу, она вступает в два деления (мейоз I и мейоз II). Каждое деление имеет несколько фаз6 профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Первое деление называется редукционным и в конце такого деления образуется две гаплоидные клетки. После этого клетки входят в мейоз II и снова делятся, но уже по типу митоза. В конце второго деления сестринские хроматиды отделяют каждую из четырех клеток с половиной числа хромосом относительно родительской (исходной) клетки.
При половом размножении гаплоидные половые клетки объединяются и становятся диплоидными. Иногда гаплоидные клетки растений, водорослей, грибов реализуют половое размножение. Такими клетками являются споры. Такие организмы, как уже отмечалось ранее, обладают способностью к чередованию поколений. В растениях и водорослях гаплоидные споры развиваются в гаметофитные структуры без оплодотворения.
Гаметофит образует гаметы и его называют гаплоидной фазой жизненного цикла. Диплоидная фаза зависит от образования спорофита.
Таким образом, гаплоидные клетки имеют определенные свойства и помогают создать диплоидный организм, который содержит в себе рекомбинацию генетической информации родителей.
Гаплоидные клетки и их особенности: типы и основные функции гаплоидных клеток эукариот
Гаплоидные клетки и их особенности
Типы гаплоидных клеток
Что из себя представляет гаплоидная клетка?
Гаплоидная клетка — это определенная структура с ядром в виде одинарного набора хромосом.
Также под гаплоидом или гаплоидными клетками подразумевают гаметы или клетки, с помощью которых происходит процесс полового размножения. Гаплоидный набор хромосом — отличительная черта прокариотических или безъядерных организмов. В отличие от них, соматические клетки эукариот (то есть, ядерных), характеризуются наличием диплоидного набора хромосом.
Есть некоторые особенности гаплоидной прокариотической клетки:
Для прокариотических клеток характерно образование капсул — они используются при неблагоприятных условиях среды и способны сохранять после этого жизнеспособность. Что касается хромосом прокариотических клеток, то они беспрепятственно плавают в цитоплазме и не имеют защиты в виде каких-либо структур.
Наследственный материал прокариот обычно представлен одной кольцевой ДНК или нуклеоидом.
Когда прокариотические клетки попадают в организм хозяина и реализуют в нем свой обмен веществ, то, таким образом они в полной мере проявляют свои свойства.
Размножение прокариотических клеток происходит простым делением пополам. Такой способ размножения является очень быстрым и эффективным. Для клеток эукариот тоже характерен одинарный набор хромосом. От соматических клеток они заметно отличаются и отвечают за половое размножение.
Половое размножение возможно только в случае слияния двух гамет, синтезируемые особями одного вида, но противоположного пола. В результате слияния двух половых клеток в процессе оплодотворения формируется зигота, обладающая двойным набором хромосом.
Половые клетки эукариот — яйцеклетки и сперматозоиды.
Основные функции гаплоидных клеток эукариот
Яйцеклетки — женские гаметы, обладающие информацией о материнском организме.
Сперматозоиды — мужские гаметы, имеющие информацию об отцовском организме.
Организм самок вырабатывает яйцеклетки — это происходит в яичниках. Организм самцов, соответственно, продуцирует сперматозоиды — это происходит в семенниках.
Женские половые клетки не отличаются подвижностью и имеют довольно большие размеры, в отличие от мужских половых клеток. Половая клетка женского типа имеет одну важную задачу: обеспечить будущую зиготу необходимыми питательными веществами на ранней стадии ее развития.
Яйцеклетка состоит из:
Внутри яйцеклетки есть также картикальные гранулы. Они содержат ферменты, которые препятствуют попаданию сперматозоидов в яйцеклетку после процесса оплодотворения. В случае такого проникновения может случиться полиплоидия и увеличение количества мутаций. Благодаря яйцеклеткам питательные вещества сохраняются, что обеспечивает полноценное будущее развитие дочернего организма, в частности, в эмбриональный период онтогенеза.
Функция сперматозоида — сохранение и передача наследственного материала от отцовского источника. У такой гаплоидной клетки минимальный размер. В ней нет питательных веществ, но есть гаплоидное ядро.
В состав сперматозоида входят:
В свою очередь хвост состоит из микротрубочек со встроенными в них белками. Такое строение дает возможность сперматозоиду достаточно быстро достигать своей цели. Расположение ядра — головка сперматозоида. На внешней стороне этой части мужской клетки располагается аутосома.
Что касается гаплоидных клеток растений, то для них тоже характерно деление на две категории: яйцеклетки и сперматозоиды (спермии). В завязи пестика располагаются яйцеклетки, а в тычинках или пыльце — спермии. Процесс оплодотворения происходит, когда пыльца попадает на рыльце пестика: так образуются плод и семена.
Чередование поколений характерно для низших растений и высших споровых растений. Одно поколение в этом случае размножается бесполым способом, а другое — половым. В первом случае речь идет о спорофите, а во втором — о гаметофите.
У папоротников спорофит представляют растения с большими листьями, а гаметофит — растения, имеющие форму сердца.
Для каждой клетки гаплоидное число хромосом может быть своим. Для человека гаплоидный набор хромосом составляет 23. Неполовыми хромосомами считаются 22 аутосомы и половые хромосомы.
Образование гаплоидных клеток происходит в результате мейоза (гаплоидной стадии). Диплоидные клетки в мейозе меняются два раза — таким образом формируются четыре гаплоидных дочерних клетки. До начала мейотического цикла клетка осуществляет удвоение собственного набора ДНК, увеличивает число органелл, а также увеличивается в размерах.
Такая стадия подготовки получила название интерфазы.
После подготовительной фазы клетка делится дважды — это мейоз I и мейоз II. Каждое из делений состоит из определенных фаз:
Первое деление — редукционное. В конце такого деления происходит образование двух гаплоидных клеток. Далее клетки входят во второй мейоз и опять делятся, однако по типу митоза. В конце второго деления каждая из четырех клеток отделяются сестринскими хроматидами — с половиной числа хромосом по отношению к родительской исходной клетке.
Гаплоидные половые клетки в случае полового размножения объединяются и становятся диплоидными. В некоторых случаях гаплоидные клетки растений, водорослей и грибов осуществляют половое размножение. В качестве этих клеток выступают споры. У таких организмов есть способность к чередованию поколений. В растениях и водорослях происходит развитие гаплоидных спор в гаметофитные структуры без оплодотворения.
Гаметофит образует гаметы. Это гаплоидная фаза жизненного цикла. Диплоидная фаза связана с образованием спорофита.
Гаплоидные клетки характеризуются особыми свойствами и участвуют в создании диплоидного организма, содержащего рекомбинацию генетической информации обоих родителей.