Czym są komórki haploidalne?

Jeden komórka haploidalna czy ta komórka ma genom złożony z pojedynczego podstawowego zestawu chromosomów. Komórki haploidalne mają zatem zawartość genomiczną, którą nazywamy podstawowym ładunkiem „n”. Ten podstawowy zestaw chromosomów jest typowy dla każdego gatunku.

Stan haploidalny nie jest związany z liczbą chromosomów, ale z liczbą zestawów chromosomów reprezentujących genom gatunku. To jest jego ładunek lub podstawowy numer.

Innymi słowy, jeśli liczba chromosomów składających się na genom gatunku wynosi dwanaście, jest to jego podstawowa liczba. Jeśli komórki tego hipotetycznego organizmu posiadają dwanaście chromosomów (czyli podstawową liczbę jeden), ta komórka jest haploidalna.

Jeśli ma dwa komplety (czyli 2 X 12), jest diploidalny. Jeśli masz trzy, jest to komórka triploidalna, która powinna zawierać około 36 chromosomów całkowitych pochodzących z 3 kompletów tych komórek.

W większości, jeśli nie we wszystkich, komórkach prokariotycznych, genom jest reprezentowany przez pojedynczą cząsteczkę DNA. Chociaż replikacja z opóźnionym podziałem może prowadzić do częściowej diploidii, prokarioty są jednokomórkowe i haploidalne.

Ogólnie są one również z jednocząsteczkowego genomu. To znaczy, z genomem reprezentowanym przez pojedynczą cząsteczkę DNA. Niektóre organizmy eukariotyczne są również genomami pojedynczej cząsteczki, chociaż mogą być również diploidalne.

Większość jednak ma genom podzielony na różne cząsteczki DNA (chromosomy). Kompletny zestaw jego chromosomów zawiera całość swojego genomu.

Indeks

• 1 Haploidy u eukariontów
• 2 Przypadek wielu roślin
• 3 Przypadek wielu zwierząt
• 4 Czy korzystne jest bycie haploidem?
• 5 referencji

Haploidy u eukariontów

W organizmach eukariotycznych możemy znaleźć bardziej zróżnicowane i złożone sytuacje pod względem ich ploidalności. W zależności od cyklu życia organizmu spotykamy się na przykład z przypadkami, w których wielokomórkowe eukarionty mogą być kiedyś w swoim życiu diploidalnym, aw innym haploidzie.

W obrębie tego samego gatunku może być również tak, że niektóre osobniki są diploidalne, podczas gdy inne są haploidalne. Wreszcie najczęstszym przypadkiem jest to, że ten sam organizm wytwarza zarówno komórki diploidalne, jak i komórki haploidalne.

Komórki haploidalne powstają w wyniku mitozy lub mejozy, ale mogą jedynie doświadczyć mitozy. Oznacza to, że komórka haploidalna „n” może zostać podzielona, ​​aby uzyskać dwie „n” komórki haploidalne (mitoza).

Z drugiej strony, również komórki diploidalne „2n” mogą powodować powstanie czterech „n” komórek haploidalnych (mejozy). Ale haploidalna komórka nigdy nie będzie mogła dzielić się przez mejozę, ponieważ według definicji biologicznej mejoza implikuje podział z redukcją podstawowej liczby chromosomów.

Oczywiście komórka o podstawowej liczbie jeden (tj. Haploid) nie może doświadczyć podziałów redukcyjnych, ponieważ nie ma czegoś takiego jak komórki z częściowymi frakcjami genomu.

Przypadek wielu roślin

Większość roślin ma cykl życiowy charakteryzujący się przemianą pokoleń. Te generacje, które występują na przemian w życiu rośliny, to wytwarzanie sporofitu („2n”) i wytwarzanie gametofitu („n”).

Gdy następuje fuzja gamet „n” w celu uzyskania diploidalnej zygoty „2n”, powstaje pierwsza komórka sporofitu. Zostanie to podzielone sukcesywnie przez mitozę, aż roślina osiągnie stadium reprodukcyjne.

Tutaj mejotyczny podział konkretnej grupy komórek „2n” spowoduje powstanie zestawu „n” haploidalnych komórek, które utworzą tak zwany gametofit, mężczyzna lub kobieta.

Haploidalne komórki gametofitów nie są gametami. Przeciwnie, później zostaną podzielone, aby dać początek odpowiednim męskim lub żeńskim gametom, ale przez mitozę.

Przypadek wielu zwierząt

U zwierząt zasadą jest, że mejoza jest gamética. Oznacza to, że gamety są wytwarzane przez mejozę. Organizm, ogólnie diploidalny, wytworzy zbiór wyspecjalizowanych komórek, które zamiast dzielić się przez mitozę, zrobią to przez mejozę i ostatecznie.

Oznacza to, że powstałe gamety są ostatecznym celem tej linii komórkowej. Oczywiście są wyjątki.

Na przykład u wielu owadów samce tego gatunku są haploidalne, ponieważ są produktem rozwoju przez wzrost mitotyczny zapłodnionych jaj. Kiedy osiągną dorosłość, będą także wytwarzać gamety, ale przez mitozę.

Czy korzystne jest bycie haploidem?

Komórki haploidalne działające jako gamety są podstawą materialną generowania zmienności przez segregację i rekombinację.

Ale gdyby nie to, że połączenie dwóch haploidalnych komórek umożliwia istnienie tych, które nie (dyploidy), wierzymy, że gamety są tylko instrumentem, a nie celem samym w sobie..

Istnieje jednak wiele organizmów, które są haploidalne i nie ignorują ewolucyjnego lub ekologicznego sukcesu.

Bakterie i archeony

Bakterie i archeony, na przykład, są tu od dawna, na długo przed organizmami diploidalnymi, w tym organizmami wielokomórkowymi.

Z pewnością polegają one znacznie bardziej na mutacji niż na innych procesach, aby wygenerować zmienność. Ale ta zmienność jest zasadniczo metaboliczna.

Mutacje

W komórce haploidalnej wynik oddziaływania dowolnej mutacji będzie obserwowany w jednym pokoleniu. Dlatego możesz bardzo szybko wybrać dowolną mutację.

Przyczynia się to w ogromnym stopniu do wydajnej adaptacji tych organizmów. Zatem to, co nie jest korzystne dla organizmu, może okazać się korzystne dla badacza, ponieważ znacznie łatwiej jest tworzyć genetykę z organizmami haploidalnymi.

W rzeczywistości, w haploidach fenotyp może być bezpośrednio powiązany z genotypem, łatwiej jest wygenerować czyste linie i łatwiej jest zidentyfikować efekt spontanicznych i indukowanych mutacji.

Eukarionty i diploidy

Z drugiej strony, w organizmach, które są eukariotyczne i diploidalne, haploidia stanowi doskonałą broń do badania niepomyślnych mutacji. Gdy generowany jest gametofit, który jest haploidalny, komórki te będą wyrażać tylko ekwiwalent pojedynczej zawartości genomowej.

Oznacza to, że komórki będą hemicigotami dla wszystkich genów. Jeśli śmierć komórki wynika z tego warunku, ta linia nie przyczyni się do gamet przez mitozę, wywierając w ten sposób rolę filtrującą dla niepożądanych mutacji..

Podobne rozumowanie można zastosować do samców, które są haploidalne u niektórych gatunków zwierząt. Są również hemizygotyczne dla wszystkich przenoszonych przez nie genów.

Jeśli nie przeżyją i nie osiągną wieku reprodukcyjnego, nie będą mieli możliwości przekazania tej informacji genetycznej przyszłym pokoleniom. Innymi słowy, łatwiej jest wyeliminować mniej funkcjonalne genomy.

Referencje

1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6^th Wydanie). W. W. Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Ewolucyjna przewaga mikrobów haploidalnych i diploidalnych w środowiskach ubogich w składniki odżywcze. Journal of Theoretical Biology, 383: 116-329.
3. Brooker, R. J. (2017). Genetyka: analiza i zasady. McGraw-Hill Higher Education, Nowy Jork, NY, USA.
4. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
5. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Wprowadzenie do analizy genetycznej (11^th red.). Nowy Jork: W. H. Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Wszechstronne narzędzie genetyczne: komórki haploidalne. Badania nad komórkami macierzystymi i terapia, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.