WAS SIND HAPLOIDE ZELLEN? - BIOLOGIE - 2025

Eine haploide Zelle ist eine Zelle, deren Genom aus einem einzigen Grundsatz von Chromosomen besteht. Haploide Zellen haben daher einen genomischen Gehalt, den wir als Grundladung 'n' bezeichnen. Dieser Grundsatz von Chromosomen ist typisch für jede Art.

Der haploide Zustand hängt nicht mit der Anzahl der Chromosomen zusammen, sondern mit der Anzahl der Chromosomensätze, die das Genom der Spezies darstellen. Das heißt, seine Grundlast oder Anzahl.

Mit anderen Worten, wenn die Anzahl der Chromosomen, aus denen das Genom einer Art besteht, zwölf beträgt, ist dies ihre Grundzahl. Wenn die Zellen dieses hypothetischen Organismus zwölf Chromosomen haben (dh mit einer Basennummer von eins), ist diese Zelle haploide.

Wenn es zwei vollständige Sätze hat (dh 2 x 12), ist es diploid. Wenn Sie drei haben, handelt es sich um eine triploide Zelle, die insgesamt etwa 36 Chromosomen enthalten sollte, die aus 3 vollständigen Sätzen davon stammen.

In den meisten, wenn nicht allen prokaryotischen Zellen wird das Genom durch ein einzelnes DNA-Molekül dargestellt. Obwohl eine Replikation mit verzögerter Teilung zu einer partiellen Diploidie führen kann, sind Prokaryoten einzellig und haploide.

Im Allgemeinen sind sie auch unimolekulares Genom. Das heißt, mit einem Genom, das durch ein einzelnes DNA-Molekül dargestellt wird. Einige eukaryotische Organismen sind auch Einzelmolekülgenome, obwohl sie auch diploid sein können.

Die meisten haben jedoch ein Genom, das in verschiedene DNA-Moleküle (Chromosomen) unterteilt ist. Der vollständige Satz Ihrer Chromosomen enthält die Gesamtheit Ihres speziellen Genoms.

Haploidie bei Eukaryoten

In eukaryotischen Organismen finden wir vielfältigere und komplexere Situationen hinsichtlich ihrer Ploidie. Abhängig vom Lebenszyklus des Organismus stoßen wir beispielsweise auf Fälle, in denen mehrzellige Eukaryoten an einem Punkt ihres Lebens diploid und an einem anderen haploide sein können.

Innerhalb derselben Art kann es auch sein, dass einige Individuen diploid sind, während andere haploide sind. Schließlich ist der häufigste Fall, dass derselbe Organismus sowohl diploide als auch haploide Zellen produziert.

Haploide Zellen entstehen durch Mitose oder Meiose, können sich aber nur einer Mitose unterziehen. Das heißt, eine haploide 'n' Zelle kann sich teilen, wodurch zwei haploide 'n' Zellen entstehen (Mitose).

Andererseits können diploide '2n'-Zellen auch vier haploide' n 'Zellen (Meiose) hervorrufen. Es wird jedoch niemals möglich sein, dass sich eine haploide Zelle durch Meiose teilt, da eine Meiose nach biologischer Definition eine Teilung mit einer Verringerung der Grundzahl der Chromosomen impliziert.

Offensichtlich kann eine Zelle mit einer Basennummer von eins (d. H. Haploide) keine reduktiven Teilungen erfahren, da es keine Zellen mit partiellen Genomfraktionen gibt.

Der Fall vieler Pflanzen

Die meisten Pflanzen haben einen Lebenszyklus, der durch einen sogenannten Generationswechsel gekennzeichnet ist. Diese Generationen, die sich im Leben einer Pflanze abwechseln, sind die Sporophytengeneration ('2n') und die Gametophytengeneration ('n').

Wenn die Fusion von 'n' Gameten auftritt, um eine diploide '2n' Zygote zu erzeugen, wird die erste Sporophytenzelle produziert. Dies wird sukzessive durch Mitose aufgeteilt, bis die Pflanze das Fortpflanzungsstadium erreicht.

Hier führt die meiotische Teilung einer bestimmten Gruppe von '2n'-Zellen zu einer Reihe von haploiden' n 'Zellen, die den sogenannten Gametophyten bilden, männlich oder weiblich.

Die haploiden Zellen von Gametophyten sind keine Gameten. Im Gegenteil, später werden sie sich teilen, um die jeweiligen männlichen oder weiblichen Gameten hervorzubringen, jedoch durch Mitose.

Der Fall vieler Tiere

Bei Tieren ist die Regel, dass Meiose gametisch ist. Das heißt, dass Gameten durch Meiose produziert werden. Der Organismus, im Allgemeinen diploid, erzeugt eine Reihe spezialisierter Zellen, die sich nicht durch Mitose teilen, sondern durch Meiose und auf terminale Weise.

Das heißt, die resultierenden Gameten bilden das endgültige Ziel dieser Zelllinie. Es gibt natürlich Ausnahmen.

Beispielsweise sind bei vielen Insekten Männchen der Art haploide, weil sie das Produkt der Entwicklung durch mitotisches Wachstum unbefruchteter Eier sind. Mit Erreichen des Erwachsenenalters produzieren sie auch Gameten, jedoch durch Mitose.

Ist es vorteilhaft, haploide zu sein?

Haploide Zellen, die als Gameten fungieren, bilden die materielle Grundlage für die Erzeugung von Variabilität durch Segregation und Rekombination.

Aber wenn es nicht so wäre, weil die Fusion zweier haploider Zellen die Existenz derer ermöglicht, die dies nicht tun (Diploiden), würden wir glauben, dass Gameten nur ein Instrument und kein Selbstzweck sind.

Es gibt jedoch viele Organismen, die haploide sind und sich des evolutionären oder ökologischen Erfolgs nicht unbewusst sind.

Bakterien und Archaeen

Bakterien und Archaeen zum Beispiel sind schon lange hier, lange bevor diploide Organismen, einschließlich mehrzelliger, vorhanden waren.

Sie stützen sich sicherlich viel mehr auf Mutationen als andere Prozesse, um Variabilität zu erzeugen. Diese Variabilität ist jedoch grundsätzlich metabolisch.

Mutationen

In einer haploiden Zelle wird das Ergebnis des Einflusses einer Mutation in einer einzigen Generation beobachtet. Daher kann jede Mutation für oder gegen sehr schnell ausgewählt werden.

Dies trägt wesentlich zur effizienten Anpassungsfähigkeit dieser Organismen bei. Was für den Organismus nicht vorteilhaft ist, kann sich für den Forscher als vorteilhaft herausstellen, da es viel einfacher ist, mit haploiden Organismen Genetik zu betreiben.

Tatsächlich kann bei Haploiden der Phänotyp direkt mit dem Genotyp in Beziehung gesetzt werden, es ist einfacher, reine Linien zu erzeugen und die Wirkung spontaner und induzierter Mutationen leichter zu identifizieren.

Eukaryoten und Diploiden

Andererseits ist Haploidie in eukaryotischen und diploiden Organismen eine perfekte Waffe, um auf weniger nützliche Mutationen zu testen. Durch die Erzeugung eines haploiden Gametophyten exprimieren diese Zellen nur das Äquivalent eines einzelnen genomischen Inhalts.

Das heißt, die Zellen sind für alle Gene hemizygot. Wenn der Zelltod auf diesen Zustand zurückzuführen ist, trägt diese Linie aufgrund der Mitose nicht zu Gameten bei und wirkt somit als Filter für unerwünschte Mutationen.

Ähnliche Überlegungen können bei Männern angestellt werden, dass sie bei einigen Tierarten haploide sind. Sie sind auch hemizygot für alle Gene, die sie tragen.

Wenn sie nicht überleben und das reproduktive Alter nicht erreichen, haben sie nicht die Möglichkeit, diese genetische Information an zukünftige Generationen weiterzugeben. Mit anderen Worten, es wird einfacher, weniger funktionelle Genome zu eliminieren.

Verweise

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Robert, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Der evolutionäre Vorteil von haploiden gegenüber diploiden Mikroben in nährstoffarmen Umgebungen. Journal of Theoretical Biology, 383: 116 & ndash; 329.
3. Brooker, RJ (2017). Genetik: Analyse und Prinzipien. McGraw-Hill-Hochschulbildung, New York, NY, USA.
4. Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd., Philadelphia, PA, USA.
5. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Eine Einführung in der genetischen Analyse (11 ^th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Ein vielseitiges genetisches Werkzeug: haploide Zellen. Stammzellforschung & Therapie, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.