Vsebina
- Kako deluje DNK?
- Kaj so homologni kromosomi?
- Razumevanje naborov kromosomov
- Kaj pomeni Haploid in Diploid?
- Zakaj so pomembne diploidne celice?
- Zakaj so pomembne haploidne celice?
- Diploidni organizmi proti triploidnim organizmom
- Izmenjava generacij v rastlinah
- Faze v celični diviziji
- Pogreški oddelki celic
Deoksiribonukleinska kislina (DNK) je modrost za življenje. V jedru mikroskopske evkariontske celice kromosomska DNK hrani vsa navodila, potrebna za izdelavo polnopravnega odraslega organizma.
Jedrska DNK je organizirana v kromosome; človek ima 46 na celico. Haploidno vs. diploidno se nanaša na število kromosomov in kromosomskih serij, ki so prisotni v celici.
Kako deluje DNK?
DNK je sestavljen iz štirih kemijskih baz: adenina (A), gvanina (G), citozina (C) in timina (T). Adeninski pari s timinom (A-T) in pari citozina z gvaninom (C-G). Baze se pritrdijo na molekulo sladkorja in fosfata, pri čemer tvorijo nukleotide, razporejene v dvojno vezani molekuli DNA. Zaporedje nukleotidov celicam pove, kaj naj počnejo.
Vsak niz DNK se med delitvijo celic sam kopira. Jedro ne bo dalo signala za delitev, dokler genskega materiala ne bo kromatin je končal s podvajanjem. Sestrske kromatide kondenzirajo in se vrstijo na sredini celice. Vretenasta vlakna ločijo kromosome in dve hčerinski celici sta posledica procesa mitoza.
Kaj so homologni kromosomi?
Homologni kromosomi so kromosomski pari, ki so si po velikosti in obliki podobni; en sklop je podedoval od matere, drugi pa od očeta.
Ti homologi imajo enake gene na isti lokaciji, čeprav se genski aleli na kromosomih nekoliko razlikujejo. Zamenjava genov se pojavlja v mejozi, zato imajo lahko bratje in sestre drugačno barvo oči in las.
Razumevanje naborov kromosomov
Definicije besed v uvodni celični biologiji so trden temelj za razumevanje naprednejše genetike. Terminologija se na začetku zdi nekoliko zmedena, vendar je bolj smiselno, ko vidite, kako vse skupaj ustreza. Nenavadne besede, kot je "plaidy", so dobro izhodišče za potapljanje v preučevanje celice DNK in življenjskega cikla.
Ploidy se nanaša na število kromosomov, prisotnih v celici. Preprosti organizmi, kot so bakterije, imajo namesto linearnih kromosomov le obroč DNK. Večcelične življenjske oblike imajo sklope homolognih kromosomov, ki se med mitozo in mejozo razmnožujejo v jedru, se parijo in delijo.
Haploidno celice, ki jih simbolizira spremenljivka n, imajo en sklop kromosomov. Gamete ali spolne celice so haploidne. Bakterije so lahko haploidni organizmi. Hromosomi v haploidnih celicah vsebujejo en genski alel (kopijo) za določeno lastnost.
Diploid celice, ki jih simbolizira 2n, imajo dva niza kromosomov. Somatske (telesne) celice so diploidne. Kromosomi vsebujejo dva genska alela (kopije) za dedne lastnosti. Dve haploidni gameti imata za posledico diploidno zigoto.
Prebrali boste tudi o poliploidni celice, ki so druge ploidne snovi, kot sta triploid (3n) in heksaploid (6n) pri rastlinah in živalih. Na primer, nekatere vrste gojene pšenice imajo tri sklope kromosomov (3n) ali celo šest sklopov kromosomov (6n). Dodatne kopije kromosomov so koristne za nekatere organizme, za druge pa so lahko smrtne, odvisno od tega, kako vplivajo na regulativne gene.
Kaj pomeni Haploid in Diploid?
Življenjske faze celice vključujejo interfazo, celično delitev, citokinezo in smrt. Kot del življenjskega cikla se celica lahko razdeli aseksualno z mitozo ali spolno skozi mejozo. Enostavnejša vrsta delitve celic je mitoza, ki ne vključuje genske rekombinacije.
Diploidne celice imajo dva niza kromosomov (2n). To pomeni, da sta v vsaki celici prisotna dva homologna kromosoma. Večina somatskih celic v telesu je diploidnih. Diferencirane somatske celice (2n) z mitozo rastejo in se delijo na hčerinske celice (2n).
Haploidne celice imajo en sklop kromosomov (n), kar pomeni, da ni homolognih kromosomov. Prisoten je samo en komplet. Reproduktivne celice so haploidne in nosijo polovico števila kromosomov kot somatske diploidne celice. Ko se dve haploidni gameti združita, tvorita diploidno celico, ki lahko raste z mitozo.
Zakaj so pomembne diploidne celice?
Večina celic v telesu je diploidnih. Pri ljudeh to pomeni, da imajo v jedru celice dva niza 23 kromosomov. Neproduktivne celice, imenovane tudi somatske celice, vsebujejo vse vaše kromosomske genetske informacije - ne le polovice. Diploidne celice opravljajo večino telesnih funkcij.
Diploidne celice se razmnožujejo z mitozo in ustvarjajo dve enaki hčerinski celici. Mitoza je sredstvo za hitro in učinkovito nespolno delitev celic. Mitoza je še posebej pomembna za rast celic in celjenje tkiv. Epitelijske celice se nenehno izločajo in nadomeščajo zahvaljujoč mitozi.
Zakaj so pomembne haploidne celice?
Haploidne celice so pomembne za spolno razmnoževanje. Živi organizmi so prilagodili številne pametne načine za zagotovitev preživetja vrste tudi v najbolj suhih okoljih. Haploidni organizmi imajo en sklop kromosomov in se razmnožujejo le aseksualno. Ljudje so haploidne reproduktivne celice.
Haploidne celice nastajajo z mejozo in vsebujejo samo en sklop kromosomov. Med razmnoževanjem se spojijo dve haploidni celici (jajčna celica in sperma). Vsak ponuja en niz kromosomov, da ustvari diploidno celico. Razvoj zarodkov poteka pod pogoji, ki spodbujajo rast.
Človeški genom je sestavljen iz 46 kromosomov; 23 kromosomov, ki izvirajo iz matere in 23 od očeta. Spolna reprodukcija z mejozo povzroča razlike v populaciji, zaradi česar so nekateri organizmi primernejši za prevladujoče pogoje. Če se geni ne bi rekombinirali v mejozi, bi bila nova rastlina ali žival klon.
Diploidni organizmi proti triploidnim organizmom
Številni triploidni organizmi lahko precej dobro obstajajo z dodatnimi kromosomi. Losos, salamander in zlata ribica spadajo med triploidne živalske vrste, ki imajo tri sklope kromosomov. Ostrige, ki se prodajajo kot hrana, imajo dva ali tri komplete kromosomov.
Triploidne ostrige so še posebej okusne, hitro rastoče in odporne na bolezni. Vendar so tudi sterilne.
Ribištvo je prvotno povzročalo triploidijo s kemično izpostavljenostjo, vročino ali pritiskom. Znanstveniki iz Rutgersa so nato razvili tetraploidne ostrige, ki bi lahko oplodile diploidna jajčna ostriga, da bi ustvarili bolj tržno zaželene triploidne ostrige. Postopek je brez kemikalij in ne vključuje spreminjanja genov.
Izmenjava generacij v rastlinah
Življenjski cikli rastlin lahko vključujejo tako haploidni kot diploidni stadij. Na primer, diploidne praproti, ki rastejo v gozdu, sproščajo haploidne spore v zrak s spodnje strani listov. Spore se razvijejo v rastline gametophyte z reproduktivnimi deli, ki proizvajajo haploidno spermo in jajčeca.
Ob prisotnosti vlage za mobilnost sperma oplodi jajčece, zigota (diploidna celica) pa se z mitozo razraste v novo praprot.
Faze v celični diviziji
Organizme je mogoče na splošno kategorizirati kot evkariontske ali prokariotske, ki v veliki meri temeljijo na tem, ali je prisotno jedro, ki vsebuje DNK. V evkariontskih organizmih, DNK in histoni (beljakovine) se zvijajo skupaj, tvorijo kromosome.
Vsak kromosom v diploidni celici je del homolognega para. Razmnoževalne zarodne celice so diploidne kot somatske celice, dokler ne pridejo do redukcionističnega procesa mejoze, da tvorijo semenčice in jajčece.
Kromosomi se v prvi fazi mejoze razmnožujejo in postanejo sestrski kromatidi, združeni na centromere. Nato sestrinske kromatide najdejo svoje homologne sorodnike in si izmenjujejo koščke DNK, preden se matična celica razdeli na dve haploidni hčerinski celici. V drugi fazi mejoze se kromosomi v hčerinskih celicah razdelijo, kar povzroči štiri haploidne celice.
Pogreški oddelki celic
Čeprav se napake pri kromosomskem razmnoževanju in odvajanju običajno popravljajo na kontrolnih točkah celične delitve, se lahko še vedno pojavijo resne napake, ki povzročajo mutacije, tumorje ali okvaro genov.
Če se kromosomi ne ločijo pravilno, lahko ena celica konča z dodatnim kromosomom. To lahko povzroči genetske motnje. Na primer, če imate dodatno kopijo kromosoma 21, imate tako imenovan Downov sindrom.
Organizmi, ki dedujejo kromosome iz dveh različnih vrst, imajo običajno netipično število kromosomskih sklopov in so lahko sterilni.