Περιεχόμενο
- Πώς λειτουργεί το DNA;
- Τι είναι τα ομόλογα χρωμοσώματα;
- Κατανόηση των συνόλων χρωμοσωμάτων
- Τι σημαίνει Haploid και Diploid;
- Γιατί είναι σημαντικά διλιπιδαιμικά κύτταρα;
- Γιατί είναι σημαντικά τα κύτταρα των χαλωδών;
- Διπλοειδείς έναντι τριπλοειδών οργανισμών
- Εναλλασσόμενες γενιές σε φυτά
- Στάδια στην κυτταρική διαίρεση
- Κυτταρική διαίρεση Missteps
Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) είναι το μπλε για τη ζωή. Μέσα στον πυρήνα ενός μικροσκοπικού ευκαρυωτικού κυττάρου, το χρωμοσωματικό ϋΝΑ αποθηκεύει όλες τις οδηγίες που απαιτούνται για τη δημιουργία ενός πλήρους ενήλικου οργανισμού.
Το πυρηνικό DNA οργανώνεται σε χρωμοσώματα. οι άνθρωποι έχουν 46 συνολικά ανά κύτταρο. Haploid vs. διπλοειδές αναφέρεται στον αριθμό των χρωμοσωμάτων και των χρωμοσωμάτων που υπάρχουν στο κύτταρο.
Πώς λειτουργεί το DNA;
Το DNA αποτελείται από τέσσερις χημικές βάσεις: αδενίνη (Α), γουανίνη (G), κυτοσίνη (C) και θυμίνη (Τ). Τα αδενίνη ζεύγη με θυμίνη (Α-Τ) και ζεύγη κυτοσίνης με γουανίνη (C-G). Οι βάσεις συνδέονται με ένα μόριο σακχάρου και φωσφορικού, σχηματίζοντας νουκλεοτίδια διατεταγμένα σε ένα μόριο διπλής έλικας έλικας του DNA. Η αλληλουχία των νουκλεοτιδίων λέει στα κύτταρα τι πρέπει να κάνουν.
Κάθε κλώνος DNA αντιγράφεται κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Ο πυρήνας δεν θα δώσει το σήμα να χωρίσει μέχρι να γεννηθεί το γενετικό υλικό χρωματίνη έχει τελειώσει την αναπαραγωγή. Χρωματικά αδέρφια συμπυκνώνουν και ευθυγραμμίζονται στη μέση της κυψέλης. Οι ίνες της ατράκτου αφαιρούν τα χρωμοσώματα και δύο θυγατρικά κύτταρα προκύπτουν από τη διαδικασία του μίτωσις.
Τι είναι τα ομόλογα χρωμοσώματα;
Τα ομόλογα χρωμοσώματα είναι ζεύγη χρωμοσωμάτων που είναι ομοειδή σε μέγεθος και σχήμα. ένα σετ κληρονομείται από τη μητέρα και το άλλο σύνολο από τον πατέρα.
Αυτά τα ομόλογα έχουν τα ίδια γονίδια στην ίδια θέση, αν και τα γονιδιακά αλληλόμορφα στα χρωμοσώματα διαφέρουν ελαφρώς. Η ανταλλαγή γονιδίων συμβαίνει στη μείωση, η οποία είναι το πώς τα αδέλφια μπορεί να έχουν διαφορετικό χρώμα ματιών και μαλλιών.
Κατανόηση των συνόλων χρωμοσωμάτων
Η εκμάθηση ορισμών λέξεων στην εισαγωγική κυτταρική βιολογία παρέχει μια σταθερή βάση για την κατανόηση της πιο προηγμένης γενετικής. Η ορολογία φαίνεται αρχικά λίγο συγκεχυμένη, αλλά έχει περισσότερη νόημα όταν βλέπετε πώς όλοι ταιριάζουν μαζί. Οι ασυνήθιστες λέξεις όπως η «ploidy» είναι ένα καλό σημείο εκκίνησης κατά την κατάδυση στη μελέτη του DNA και του κύκλου ζωής ενός κυττάρου.
Ποπίντι αναφέρεται στον αριθμό των χρωμοσωμάτων που υπάρχουν στο κύτταρο. Απλοί οργανισμοί όπως τα βακτηρίδια έχουν μόνο ένα δακτύλιο DNA αντί για γραμμικά χρωμοσώματα. Οι πολυκυτταρικές μορφές ζωής έχουν σύνολα ομόλογων χρωμοσωμάτων που αναπαράγονται στον πυρήνα, ζευγαρώνουν και διαιρούνται κατά τη διάρκεια της μίτωσης και της μείωσης.
Haploid τα κύτταρα, που συμβολίζονται από τη μεταβλητή n, διαθέτουν ένα σύνολο χρωμοσωμάτων. Οι γαμετοί, ή τα σεξουαλικά κύτταρα, είναι απλοειδείς. Τα βακτήρια μπορεί να είναι απλοειδείς οργανισμοί. Τα χρωμοσώματα σε απλοειδή κύτταρα περιέχουν ένα γονιδιακό αλληλόμορφο (αντίγραφο) για ένα συγκεκριμένο γνώρισμα.
Διπλοειδές τα κύτταρα, που συμβολίζονται από το 2n, διαθέτουν δύο σειρές χρωμοσωμάτων. Τα σωματικά (σωματικά) κύτταρα είναι διπλοειδή. Τα χρωμοσώματα περιέχουν δύο γονιδιακά αλληλόμορφα (αντίγραφα) για κληρονομικά χαρακτηριστικά. Δύο απλοειδείς γαμέτες καταλήγουν σε ένα διπλοειδές ζύγω.
Μπορείτε επίσης να διαβάσετε πολυπλοειδές (3n) και hexaploid (6n) σε φυτά και ζώα. Για παράδειγμα, ορισμένα είδη καλλιεργημένου σίτου έχουν τρία σύνολα χρωμοσωμάτων (3n) ή ακόμη και έξι σειρές χρωμοσωμάτων (6n). Τα επιπλέον αντίγραφα των χρωμοσωμάτων είναι ευεργετικά για ορισμένους οργανισμούς αλλά δυνητικά θανατηφόρα για τους άλλους, ανάλογα με το πώς επηρεάζονται τα ρυθμιστικά γονίδια.
Τι σημαίνει Haploid και Diploid;
Τα στάδια ζωής ενός κυττάρου περιλαμβάνουν τη διαφασική, την κυτταρική διαίρεση, την κυτοκίνη και το θάνατο. Ως μέρος του κύκλου ζωής, το κύτταρο μπορεί να διαιρείται ασυμπτωματικά με μίτωση ή σεξουαλικά μέσω μείωσης. Ο απλούστερος τύπος κυτταρικής διαίρεσης είναι η μίτωση, η οποία δεν περιλαμβάνει γονιδιακό ανασυνδυασμό.
Τα διπλοειδή κύτταρα έχουν δύο σειρές χρωμοσωμάτων (2n). Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δύο ομόλογα χρωμοσώματα που υπάρχουν σε κάθε κύτταρο. Τα περισσότερα σωματικά κύτταρα στο σώμα είναι διπλοειδή. Τα διαφοροποιημένα σωματικά κύτταρα (2n) αναπτύσσονται και διαιρούνται με τη μίτωση στα θυγατρικά κύτταρα (2n).
Τα haploid κύτταρα έχουν ένα σύνολο χρωμοσωμάτων (n), που σημαίνει ότι δεν υπάρχουν ομόλογα χρωμοσώματα. Υπάρχει μόνο ένα σετ. Τα αναπαραγωγικά κύτταρα είναι απλοειδή και φέρουν το ήμισυ του αριθμού των χρωμοσωμάτων ως σωματικά διπλοειδή κύτταρα. Όταν δύο απλοειδείς γαμέτες συγκεντρώνονται σχηματίζουν ένα διπλοειδές κύτταρο που μπορεί να αναπτυχθεί με μίτωση.
Γιατί είναι σημαντικά διλιπιδαιμικά κύτταρα;
Τα περισσότερα κύτταρα στο σώμα είναι διπλοειδή. Στους ανθρώπους αυτό σημαίνει ότι έχουν δύο σειρές από 23 χρωμοσώματα στον πυρήνα του κυττάρου. Τα μη αναπαραγωγικά κύτταρα, που ονομάζονται επίσης σωματικά κύτταρα, περιέχουν όλες τις χρωμοσωμικές γενετικές πληροφορίες σας - όχι μόνο το μισό. Διπλοειδή κύτταρα εκτελούν τις περισσότερες λειτουργίες του σώματος.
Τα διπλοειδή κύτταρα αναπαράγονται με μίτωση, δημιουργώντας δύο ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα. Η μίτωση είναι ένας τρόπος γρήγορης και αποτελεσματικής μη σεξουαλικής διαίρεσης κυττάρων. Η μίτωση είναι ιδιαίτερα σημαντική για την κυτταρική ανάπτυξη και την επούλωση των ιστών. Τα επιθηλιακά κύτταρα συνεχώς ρίχνονται και αντικαθίστανται χάρη στη μίτωση.
Γιατί είναι σημαντικά τα κύτταρα των χαλωδών;
Τα κύτταρα haploid είναι σημαντικά για τη σεξουαλική αναπαραγωγή. Οι ζώντες οργανισμοί έχουν προσαρμόσει μια σειρά έξυπνων τρόπων για να εξασφαλίσουν την επιβίωση των ειδών ακόμη και στα πιο σκληρά περιβάλλοντα. Οι απλοειδείς οργανισμοί έχουν ένα σύνολο χρωμοσωμάτων και αναπαράγουν μόνο ασεξουαλικά. Οι άνθρωποι έχουν απλοειδή αναπαραγωγικά κύτταρα.
Τα κύτταρα haploid παράγονται με τη μείωση και περιέχουν μόνο ένα σύνολο χρωμοσωμάτων. Κατά την αναπαραγωγή, συγχωνεύονται δύο απλοειδή κύτταρα (ωάριο και σπέρμα). Κάθε μία παρέχει ένα σύνολο χρωμοσωμάτων για να δημιουργήσει ένα διπλοειδές κύτταρο. Η ανάπτυξη εμβρύων προχωρά υπό συνθήκες ευνοϊκές για την ανάπτυξη.
Το ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από 46 χρωμοσώματα. 23 χρωμοσώματα που προέρχονται από τη μητέρα και 23 από τον πατέρα. Η σεξουαλική αναπαραγωγή μέσω της μείωσης προκαλεί διακυμάνσεις εντός ενός πληθυσμού που καθιστά μερικούς οργανισμούς πιο κατάλληλους από άλλους για να χειριστούν τις επικρατούσες συνθήκες. Εάν τα γονίδια δεν ανασυνδυαστούν με τη μείωση, το νέο φυτό ή ζώο θα ήταν κλώνος του εαυτού του.
Διπλοειδείς έναντι τριπλοειδών οργανισμών
Πολλοί τριπλοειδείς οργανισμοί μπορούν να υπάρξουν αρκετά καλά με επιπλέον χρωμοσώματα. Ο σολομός, τα σαλαμάνδρα και τα χρυσόψαρα είναι από τα τριπλοειδή ζωικά είδη που διαθέτουν τρία σύνολα χρωμοσωμάτων. Τα στρείδια που πωλούνται ως τρόφιμα έχουν δύο ή τρία σύνολα χρωμοσωμάτων.
Τα τριφλοειδή στρειδια είναι ιδιαίτερα νόστιμα, αναπτύσσονται γρήγορα και είναι ανθεκτικά στις ασθένειες. Ωστόσο, είναι επίσης στείρα.
Η αλιεία αρχικά προκάλεσε τριπλοειδισμό μέσω χημικής έκθεσης, θερμότητας ή πίεσης. Οι επιστήμονες στο Rutgers αναπτύσσουν έπειτα τετραπλοειδή στρειδια που θα μπορούσαν να γονιμοποιήσουν τα διπλοειδή αυγά στρειδιών για να παράγουν τα πιό εμπορικά επιθυμητά τριποειδή στρειδη. Η διαδικασία είναι απαλλαγμένη από χημικά και δεν περιλαμβάνει τροποποίηση γονιδίων.
Εναλλασσόμενες γενιές σε φυτά
Οι κύκλοι ζωής των φυτών μπορούν να περιλαμβάνουν τόσο ένα απλοειδές όσο και ένα διπλοειδές στάδιο. Για παράδειγμα, οι διπλοειδείς φτέρες που αναπτύσσονται στο δάσος απελευθερώνουν απλοειδή σπόρια στον αέρα από την κάτω πλευρά των φύλλων. Τα σπόρια αναπτύσσονται σε φυτά γαμετόφυτα με αναπαραγωγικά μέρη που παράγουν απλοειδή σπέρμα και αυγά.
Με την παρουσία υγρασίας για κινητικότητα, ένα σπέρμα γονιμοποιεί ένα ωάριο και το ζυγωτό (διπλοειδές κύτταρο) μεγαλώνει με μίτωση σε μια νέα φτέρη.
Στάδια στην κυτταρική διαίρεση
Οι οργανισμοί μπορούν ευρέως να ταξινομηθούν ως ευκαρυωτικοί ή προκαρυωτικοί βασισμένοι σε μεγάλο βαθμό στο κατά πόσον υπάρχει ένας πυρήνας που περιέχει DNA. Στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, το DNA και το ιστόνες (πρωτεΐνες) μαζί, σχηματίζοντας χρωμοσώματα.
Κάθε χρωμόσωμα σε ένα διπλοειδές κύτταρο είναι μέρος ενός ομόλογου ζεύγους. Τα αναπαραγωγικά γεννητικά κύτταρα είναι διπλοειδή όπως τα σωματικά κύτταρα μέχρι να υποστούν την αναγωγική διαδικασία της μείωσης για να σχηματίσουν σπέρμα και ένα ωάριο.
Τα χρωμοσώματα αναδιπλασιάζονται στο πρώτο στάδιο της μείωσης και γίνονται αδελφοί χρωματοειδείς ενωμένοι μαζί στο centromere. Στη συνέχεια, οι χρωματιστές αδελφές βρίσκουν το ομόλογο τους και ανταλλάσσουν κομμάτια DNA πριν το γονικό κύτταρο χωριστεί σε δύο απλοειδή θυγατρικά κύτταρα. Στο δεύτερο στάδιο της μείωσης, τα χρωμοσώματα στα θυγατρικά κύτταρα διαιρούνται, δημιουργώντας τέσσερα απλοειδή κύτταρα.
Κυτταρική διαίρεση Missteps
Αν και τα λάθη στον χρωμοσωματικό αναδιπλασιασμό και τον διαχωρισμό γενικά διορθώνονται στα σημεία ελέγχου κυτταρικής διαίρεσης, μπορεί να εξακολουθούν να εμφανίζονται σοβαρά σφάλματα προκαλώντας μεταλλάξεις, όγκους ή γονιδιακή βλάβη.
Όταν τα χρωμοσώματα δεν διαχωρίζονται σωστά, ένα κύτταρο μπορεί να καταλήξει σε ένα επιπλέον χρωμόσωμα. Αυτό μπορεί να προκαλέσει γενετικές διαταραχές. Για παράδειγμα, αν έχετε ένα επιπλέον αντίγραφο του χρωμοσώματος 21, έχετε αυτό που αναφέρεται ως σύνδρομο Down.
Οι οργανισμοί που κληρονομούν τα χρωμοσώματα από δύο διαφορετικά είδη συνήθως έχουν έναν άτυπο αριθμό συνόλων χρωμοσώματος και μπορεί να είναι στείροι.