KAJ SO HAPLOIDNE CELICE? - BIOLOGIJA - 2026

Haploidno celica je celica, ki ima genom sestavljen iz enega samega osnovnega nabora kromosomov. Haploidne celice imajo torej gensko vsebino, ki ji rečemo osnovni naboj 'n'. Ta osnovni sklop kromosomov je značilen za vsako vrsto.

Haploidno stanje ni povezano s številom kromosomov, temveč s številom nabora kromosomov, ki predstavlja genom vrste. To je njegova osnovna obremenitev ali število.

Z drugimi besedami, če je število kromosomov, ki sestavljajo genom vrste, dvanajst, je to njeno osnovno število. Če imajo celice tega hipotetičnega organizma dvanajst kromosomov (torej z osnovnim številom ena), je ta celica haploidna.

Če ima dva popolna niza (torej 2 X 12), je diploiden. Če jih imate tri, je to triploidna celica, ki bi morala vsebovati približno 36 kromosomov, pridobljenih iz treh celotnih sklopov teh.

V večini, če ne vseh, prokariotskih celicah, je genom predstavljen z eno samo molekulo DNK. Čeprav lahko razmnoževanje z zapoznelo delitvijo vodi do delne diploidije, so prokarioti enocelični in haploidni.

Na splošno gre tudi za unimolekularni genom. Se pravi z genomom, ki ga predstavlja ena sama molekula DNK. Nekateri evkariontski organizmi so tudi eno molekularni genomi, čeprav so lahko tudi diploidni.

Večina pa ima genom, razdeljen na različne molekule DNK (kromosome). Celoten sklop vaših kromosomov vsebuje celoto vašega genoma.

Haploidija v evkariontih

V evkariontskih organizmih lahko najdemo bolj raznolike in zapletene situacije glede na njihovo plodnost. Glede na življenjski cikel organizma na primer naletimo na primere, ko so lahko večcelični evkarionti diploidni v enem trenutku svojega življenja, haploidni pa v drugem.

Znotraj iste vrste je lahko tudi, da so nekateri posamezniki diploidni, drugi pa haploidni. Nazadnje je najpogostejši primer, da isti organizem proizvaja tako diploidne kot haploidne celice.

Haploidne celice nastanejo z mitozo ali z mejozo, vendar se lahko podvržejo samo mitozi. To pomeni, da se lahko ena haploidna 'n' celica razdeli, da nastaneta dve haploidni 'n' celici (mitoza).

Po drugi strani pa lahko diploidne '2n' celice povzročijo tudi štiri haploidne 'n' celice (mejoza). Toda haploidne celice nikoli ne bo mogoče deliti z mejozo, saj po biološki definiciji mejoza pomeni delitev z zmanjšanjem osnovnega števila kromosomov.

Očitno celica z osnovnim številom ena (tj. Haploidna) ne more biti podvržena redukcijskim delitvam, saj ni celic z delnimi frakcijami genoma.

Primer številnih rastlin

Večina rastlin ima življenjski cikel, za katerega je značilno, da se imenuje izmenjava generacij. Te generacije, ki se v življenju rastline izmenjujejo, so gene sporofitov ('2n') in geneta gametofitov ('n').

Ko pride do zlitja 'n' gamete, ki povzroči diploidno '2n' zigoto, nastane prva celica sporofita. To bomo delili zaporedno z mitozo, dokler rastlina ne doseže stopnje razmnoževanja.

Tukaj bo mejotska delitev določene skupine '2n' celic povzročila nabor haploidnih 'n' celic, ki bodo tvorile tako imenovane gametofite, moške ali ženske.

Haploidne celice gametofitov niso gamete. Nasprotno, pozneje se bodo razdelili, da bodo nastali ustrezni moški ali ženski gameti, vendar z mitozo.

Primer mnogih živali

Pri živalih velja pravilo, da je mejoza geticna. Se pravi, da gamete nastajajo z mejozo. Organizem, na splošno diploidni, bo ustvaril nabor specializiranih celic, ki bodo namesto delitve z mitozo to storile z mejozo in na koncu.

To pomeni, da dobljeni gameti predstavljajo končni cilj te celične rodu. Seveda obstajajo izjeme.

Na primer, pri mnogih žuželkah so samci vrste haploidni, ker so produkt razvoja z mitotično rastjo neplodnih jajčec. Ko bodo odrasli, bodo proizvajali tudi gamete, vendar z mitozo.

Je koristno biti haploiden?

Haploidne celice, ki delujejo kot gamete, so materialna podlaga za nastanek spremenljivosti z segregacijo in rekombinacijo.

Če pa ne bi bilo, ker zlitje dveh haploidnih celic omogoča obstoj tistih, ki tega ne storijo (diploidi), bi verjeli, da so gamete samo instrument in ne cilj same po sebi.

Vendar pa obstaja veliko organizmov, ki so haploidni in se ne zavedajo evolucijskega ali ekološkega uspeha.

Bakterije in arheje

Bakterije in arheje so na primer že dolgo, dolgo pred diploidnimi organizmi, vključno z večceličnimi.

Zagotovo se veliko bolj zanašajo na mutacijo kot na druge procese za ustvarjanje spremenljivosti. Toda ta spremenljivost je v osnovi presnovna.

Mutacije

V haploidni celici bomo rezultat vpliva mutacije opazili v eni generaciji. Zato lahko poljubno mutacijo za ali proti izberete zelo hitro.

To veliko prispeva k učinkoviti prilagodljivosti teh organizmov. Tako se lahko tisto, kar za organizem ni koristno, izkaže za koristno za raziskovalca, saj je z haploidnimi organizmi veliko lažje narediti genetiko.

Dejansko je pri haploidih fenotip lahko neposredno povezan z genotipom, lažje je ustvariti čiste črte in lažje prepoznati učinek spontanih in induciranih mutacij.

Evkarioti in diploidi

Po drugi strani je haploidija v organizmih, ki so evkariontski in diploidni, popolno orožje za preizkušanje manj uporabnih mutacij. Če ustvarijo haploidni gametofit, bodo te celice izrazile le ekvivalent ene same genomske vsebnosti.

To pomeni, da bodo celice hemisizne za vse gene. Če celična smrt izhaja iz tega stanja, ta rod ne bo prispeval gamete zaradi mitoze, kar deluje kot filter za nezaželene mutacije.

Podobno sklepanje se lahko uporabi pri samcih, da so haploidni pri nekaterih vrstah živali. Hemizigoti so tudi za vse gene, ki jih nosijo.

Če ne preživijo in ne dosežejo reproduktivne starosti, ne bodo mogle te genetske informacije posredovati prihodnjim generacijam. Z drugimi besedami, lažje je odpraviti manj funkcionalne genome.

Reference

1. Alberts, B. Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molekularna Biologija celice (6 ^th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, ZDA.
2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Evolucijska prednost haploidnih pred diploidnimi mikrobi v okolju, ki ni dovolj s hranili. Časopis za teoretsko biologijo, 383: 116–329.
3. Brooker, RJ (2017). Genetika: analiza in načela. McGraw-Hill High Education, New York, NY, ZDA.
4. Goodenough, UW (1984) Genetika. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, ZDA.
5. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Uvod v genetsko analizo (11 ^th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, ZDA.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Vsestransko genetsko orodje: haploidne celice. Raziskave in terapija z matičnimi celicami, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.