Как найти диплоидный набор хромосом

Гаплоидный и диплоидный набор хромосом

Особенности строения хромосом

Гаплоидный набор хромосом и диплоидный набор хромосом представляют собой определенные хромосомные комплекты, которые свойственны для определенной разновидности клеток.

Механизм формирования гаплоидного и диплоидного хромосомных наборов становится понятен после детального рассмотрения особенностей строения самой хромосомы.

Перед тем как погрузиться и рассмотреть, что такое диплоидный набор, и чем он отличается от гаплоидного набора, дадим определение хромосоме.

Хромосома является нуклеопротеидной структурой, которая представляет собой одну из составляющих ядер эукариотических клеток.

Хромосома является хранительницей ДНК.

Хромосома в клетке играет важную роль: она хранит, передает и реализует наследственную информацию. В клетке хромосомы легко различимы при помощи микроскопа, но с при одном условии: в момент мейотического и митотического деления.

Совокупность хромосом образуют кариотип.

Что такое кариотип? Дадим определение.

Кариотип — совокупность хромосом, находящихся в клетке.

Кариотип — это видоспецифичный признак, не испытывающий на себе влияния индивидуальной изменчивости. В хромосомах есть ДНК, а сами хромосомы содержатся в ядре, пластидах и митохондриях. ДНК в прокариотических клетках хранится свободно в толще цитоплазмы.

Хромосомы вирусов — ДНК и РНК молекулы, находящиеся в капсиде.

Открытие хромосом пришлось на 1882 год: его совершил В. Флемминг. Ученый упорядочил и систематизировал информацию, которой на то время располагала наука об этих системах.

С открытием законов Менделя связано понимание важной генетической роли хромосом. Позже появились различные хромосомные теории: Т. Моргана, К. Бриджеса, Г. Меллера. К слову, Морган удостоился Нобелевской премии за исследования в этой области.

Особенности диплоидного и гаплоидного набора хромосом

«Набор хромосом» и «плоидность» — два взаимосвязанных понятия.

Под плоидностью понимают общее количество одинаковых хромосом в кариотипе.

Есть несколько форм плоидности или наборов хромосом:

• это гаплоидный — гаплоидность или одинарный набор хромосом;
• это диплоидный — диплоидность или двойной набор хромосом (диплоидные клетки).

Диплоидный набор хромосом — это такой набор, который свойственен соматическим клеткам.

Гаплоидный набор хромосом — это такой набор, который характерен для половых клеток.

Половое размножение подразумевает в процессе оплодотворения объединение геномов двух родительских половых клеток — так происходит образование генотипа нового организма.

Для соматических клеток животного характерен диплоидный набор хромосом: гены получены им от двух родителей в виде определенных аллелей. Из этого следует, что генотип является генетической конституцией организма и совокупность всех наследственных задатков его клеток (они заключены в хромосомном наборе-кариотипе).

Что такое гаплоидный набор хромосом? Гаплоидный набор хромосом имеют водоросли, грибы и растения. За ним скрывается набор совершенно разных хромосом. Это значит, что гаплоидный организм содержит несколько нуклеопротеидных структур: они не похожи друг на друга и не имеют пар.

Диплоидный набор — это такое собрание хромосом, в котором у каждой хромосомы есть двойник, а расположение нуклеопротеидных структур является попарным. Диплоидный набор встречается у всех животных, а также у человека и является парным.

Сколько хромосом у человека? Здоровый человек имеет 46 хромосом, то есть 23 пары. Половые хромосомы X и Y отвечают за пол человека. Их наличие и расположение можно определить еще в эмбриональном периоде.

Хромосомная схема XX говорит о появлении на свет девочки, а хромосомная схема XY — о появлении мальчика. Пол определяется случайным образом в процессе оплодотворения.

Плоидность может нарушаться и приводить к различным негативным последствиям, затрагивающим состояние человеческого здоровья. Широко известно такое нарушение диплоидного набора хромосом как синдром Дауна. Это связано с появлением лишней, 47-й хромосомы в 21-й паре хромосом. Еще можно назвать синдром Кляйнфельтера, при котором возникает лишняя половая X-хромосома.

Все эти отклонения носят генетический характер, поэтому об излечении говорить не приходится. Дети с такими нарушениями не способны вести полноценный образ жизни, и только в некоторых случаях могут доживать до взрослого возраста.

Для каждого вида растения и животного характерен определенный наследственный набор хромосом, которые различаются по форме и размерам. Количество хромосом и их морфологическое разнообразие — характерный видовой признак. Эта особенность получила название постоянства числа хромосом.

Количество хромосом не связано с уровнем филогенетического развития организма. Сколько хромосом у гриба? Ответ такой: от 2 до 28. У водоросли спирогиры и сосны 24 хромосомы, у человека — 46. Сколько хромосом у гориллы? У этого животного их 48, что очень близко к человеку.

При последовательном сохранении поколений организмов сохраняются и их индивидуальные особенности. Это достигается за счет деления хромосом с воспроизведением себе подобных — процесс носит название авторепродукция. Именно этот процесс определяет правило преемственности хромосомного набора.

Хромосомы — важная часть генетического аппарата организма. У разных организмов насчитывается разное количество хромосом и разные виды плоидности.

Можно выделить следующие последствия изменений в генетическом наборе:

• отклонения интеллектуального характера. К ним относят плохую память, ослабленное внимание, потеря концентрации, неспособность мыслить логически и др;
• заторможенность роста. Она проявляется в несоответствии роста органов и тканей показателям нормы, нарушении физиологии и пр;
• отклонение в развитии половых органов. Это наиболее частая причина невозможности репродукции следующих поколений.

Причины генетического сбоя бывают разные:

• плохая экология;
• нехорошая наследственность;
• неправильный образ жизни;
• недостаток сна;
• стрессовые ситуации;
• наличие вредных привычек.

Стоит отметить, что даже у тех родителей, которые ведут здоровый образ жизни и живут в хорошей экологии, нет 100-процентной гарантии рождения здорового ребенка. Мутационный фактор также влияет на изменения хромосомного набора.

Строение хромосом и их роль в реализации наследственного аппарата клетки

Для того, чтобы понять механизм формирования гаплоидного и диплоидного набора хромосом необходимо вспомнить строение самой хромосомы.

Хромосома необходима клетке для того, чтобы хранить, передавать и реализовать наследственную информацию. Хромосомы в клетке различаются с помощью микроскопа, но только в тот момент, когда происходит ее митотическое и мейтотическое деление.

Все хромосомы в совокупности образуют кариотип.

Кариотип является видрспецифичным признаком, который фактически не испытывает на себе индивидуальной изменчивости. Хромосомы содержат ДНК, и имеются в митохондриях, пластидах, ядре. У прокариотических клеток хранение ДНК происходит свободно в толще цитоплазмы. Хромосомами вирусов являются ДНК и РНК молекулы, которые располагаются в капсиде.

Считается, что хромосомы были открыты в 1882 году В. Флеммингом, который упорядочил и систематизировал всю информацию, которая имелась о данных структурах на тот момент времени. После открытия законов Менделя была доказана важнейшая генетическая роль хромосом. В дальнейшем появлялись различные хромосомные теории (Т. Моргана, К. Бриджеса, Г. Меллера). Морагн даже заслужил нобелевскую премию, за исследования в данной области.

Особенности гаплоидного и диплоидного хромосомного набора

С набором хромосом неразрывно связано понятие «плоидность».

Выделяют следующие формы плоидности:

• гаплоидность (одинарный набор хромосом);
• диплоидность (двойной набор хромосом).

Диплоидный набор характерен для соматических клеток, гаплоидным набором обладают половые клетки. При половом размножении в процессе оплодотворения объединяются геномы двух родительских половых клеток, образуя генотип нового организма. Все соматические клетки такого организма обладают двойным набором генов, полученных от обоих родителей в виде определенных аллелей. Таким образом, генотип – это генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе – кариотипе.

Гаплоидный набор хромосом характерен для водорослей, грибов и растений. Он представляет собой набор совершенно разных хромосом. Другими словами, в гаплоидном организме присутствует несколько нуклеопротеидных структур, которые не похожи друг на друга и не имеют пар.

Что касается диплоидного набора хромосом, то он является таким собранием хромосом, при котором у каждой из них имеется двойник, а нуклеопротеидные структуры расположены попарно. Диплоидный набор хромосом характерен для всех животных организмов, а также человека. Он является парным.

У здорового человека 46 хромосом или 23 пары хромосом. Пол человека определяют половые хромосомы Х и Y. Их наличие и расположение определяется еще в эмбриональном периоде. Если схема таких хромосом представлена, как XX, то на свет появляется девочка, если же схема выглядит как XY, то рождается мальчик. При каждом оплодотворении пол определяется случайным образом.

Зачастую нарушается плоидность, что ведет к разнообразным негативным изменениям и усугубляет состояние здоровья человека. Например, существует нарушения диплоидного набора хромосом, которые именуются синдромом Дауна. При этом появляется лишняя 47 хромосома в 21 – ой паре хромосом.

Также можно выделить синдром Кляйнфельтера – лишняя половая Х-хромосома. Эти и другие отклонения имеют генетический характер, излечить их не представляется возможным. Дети, у которых наблюдается подобные нарушения не могут вести полноценный образ жизни, но иногда доживают до взрослого возраста.

Следует отметить тот факт, что каждый вид растений и животных имеет строго определённый наследственный набор хромосом. Они могут различаться по форме и размеру. Можно сказать, что число хромосом и их морфологическое разнообразие являются характерным видовым признаком. Такую особенность называют постоянством числа хромосом. Число хромосом не зависит от уровня филогенетического развития организма. Например, у водоросли спирогиры и у сосны имеется по 24 хромосомы, у человека — 46, а у гориллы — 48.

Если поколения организмов последовательно сохраняются друг за другом, то сохраняются также и их индивидуальные особенности. Это возможно потому, что каждая хромосома при делении воспроизводит себе подобных. Такое явление называют авторепродукцией. В этом выражается правило преемственности хромосомного набора.

Изменения в генетическом наборе влекут за собой следующие последствия:

• отклонения в интеллектуальном развитии (плохая память, ослабленное внимание, отсутствие концентрации, неспособность к выполнению логических операций и пр.);
• заторможенность в росте (несоответствие роста органов и тканей нормативными показателем, нарушение физиологии и пр.);
• отклонения в развитии половых органов (что вызывает также невозможность репродукции следующих поколений).

Среди причин генетического сбоя выделяют различные экологические нарушения, плохую наследственность, неправильный образ жизни, дефицит сна, стрессы, вредные привычки. Врачи никогда не дают стопроцентной гарантии рождения здорового ребенка даже тем родителям, которые ведут исключительно правильный образ жизни и живут в экологически благополучных районах. Безусловно, на изменение хромосомного набора влияет также и мутационный фактор.

Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называется хромосомным набором. Число хромосом в клетке и их форма постоянны для каждого вида живых организмов.

Число (диплоидный набор) хромосом у некоторых видов растений и животных

Соматические клетки обычно диплоидны (содержат двойной набор хромосом — 2n). В этих клетках хромосомы представлены парами. Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, размером и формой хромосом, называют кариотипом. Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными. Одна из них унаследована от отцовского организма, другая — от материнского. Хромосомы разных пар называются негомологичными. Они отличаются друг от друга размерами, формой, местами расположения первичных и вторичных перетяжек. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называются аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называются половыми, или гетерохромосомами. В клетке человека содержится 46 хромосом или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X- и Y-хромосомы. Женщины имеют две X-хромосомы, а мужчины одну Х- и одну Y-хромосому.
Половые клетки гаплоидны (содержат одинарный набор хромосом — n). В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Деление клеток

Хромосомный набор

Хромосомный набор — совокупность хромосом, содержащихся в ядре. В зависимости от хромосомного набора клетки бывают соматическими и половыми.

Соматические и половые клетки

Клеточный цикл

Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) — существование клетки от момента её возникновения в результате деления материнской клетки до её собственного деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки, её функционального состояния и условий среды. Клеточный цикл включает митотический цикл и период покоя.
В период покоя (G₀) клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу — погибает либо возвращается в митотический цикл. В непрерывно размножающихся клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом, а период покоя отсутствует.
Митотический цикл состоит из четырёх периодов: пресинтетического (постмитотического) — G₁, синтетического — S, постсинтетического (премитотического) — G₂, митоза — М. Первые три периода — это подготовка клетки к делению (интерфаза), четвёртый период — само деление (митоз).

Интерфаза — подготовка клетки к делению — состоит из трёх периодов.

Периоды интерфазы

Деление эукариотических клеток

Основой размножения и индивидуального развития организмов является деление клетки.
Эукариотические клетки имеют три способа деления:

• амитоз (прямое деление),
• митоз (непрямое деление),
• мейоз (редукционное деление).

Амитоз — редкий способ деления клетки, характерный для стареющих или опухолевых клеток. При амитозе ядро делится путём перетяжки и равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. После амитоза клетка не способна вступать в митотическое деление.

Митоз

Митоз — тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке. В результате митоза из одной диплоидной клетки образуется две диплоидные, генетически идентичные материнской.

Митоз состоит из четырёх фаз.

Фазы митоза

Биологическое значение митоза:

• достигается генетическая стабильность;
• увеличивается число клеток в организме;
• происходит рост организма;
• возможны явления регенерации и бесполого размножения у некоторых организмов.

Мейоз

Мейоз — тип клеточного деления, сопровождающийся редукцией числа хромосом. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, генетически отличающиеся от материнской. В ходе мейоза происходит два клеточных деления (первое и второе мейотические деления), причём удвоение числа хромосом происходит только перед первым делением.

Как и митоз, каждое из мейотических делений состоит из четырёх фаз.

Фазы мейоза

Биологическое значение мейоза:

• основа полового размножения;
• основа комбинативной изменчивости.

Деление прокариотических клеток

У прокариот митоза и мейоза нет. Бактерии размножаются бесполым путём — делением клетки при помощи перетяжек или перегородок, реже почкованием. Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.
Кроме того, для бактерий характерен половой процесс — конъюгация. При конъюгации по специальному каналу, образующемуся между двумя клетками, фрагмент ДНК одной клетки передаётся другой клетке, то есть изменяется наследственная информация, содержащаяся в ДНК обоих клеток. Поскольку количество бактерий при этом не увеличивается, для корректности используют понятие «половой процесс», но не «половое размножение».

В биологии изучение того, что такое гаплоид и диплоид, является важной темой.

Согласно различным источникам, термин «Плоидность» относится к числу наборов хромосом, присутствующих в ядре.

Существуют различные типы плоидности, и два наиболее заметных типа плоидности — гаплоидный и диплоидный. Гаплоидные клетки содержат один набор хромосом. С другой стороны, диплоидные клетки содержат два набора хромосом. Следует отметить, что у диплоидов оба набора хромосом принадлежат родителям, по одному от каждого. Кроме того, если для всех клеток имеется более двух наборов хромосом, то это состояние известно, как полиплоидия. В случае полиплоидии наборы хромосом могут варьироваться от трех, которые известны как триплоидные, до 64, которые известны как тетрагексаплоидные. Вы также можете быть шокированы, обнаружив, что у шелкопряда обнаружено 10 48 576 плоидов!

Значение гаплоидных и диплоидных

Гаплоидные клетки

Теперь давайте посмотрим, что такое гаплоидные клетки. Как упоминалось выше, гаплоидные клетки имеют только один набор хромосом. Наиболее распространенным типом гаплоидных клеток являются половые клетки или гаметы. Эти клетки образуются в результате мейоза и довольно разнообразны с точки зрения генетики.

Когда гаплоидные клетки как мужской, так и женской гамет сливаются во время оплодотворения, образуются диплоидные клетки.

Количество хромосом, присутствующих в гаметах, составляет половину числа хромосом, присутствующих в соматических клетках. Мужская гамета несла отцовский набор хромосом. С другой стороны, женская гамета несет материнский набор хромосом.

Гаметы важны, потому что эти клетки помогают поддерживать постоянное количество хромосом в организмах, которые размножаются половым путем. Количество хромосом в половых клетках человека равно 23 хромосомам.

Диплоидные Клетки

В диплоидных клетках есть два набора хромосом. Диплоидные клетки образуются в результате слияния двух гаплоидных клеток. Большинство млекопитающих диплоидны. Это означает, что у млекопитающих в клетках есть две гомологичные копии каждой хромосомы. Эти клетки образуются в результате митоза.

Все соматические клетки человека являются диплоидными клетками. Следует отметить, что каждая клетка, за исключением пролиферирующих клеток репродуктивной системы, относится к категории соматических клеток. Один набор хромосом наследуется от отца, в то время как другой набор хромосом наследуется от матери.

Вероятность спонтанных мутаций также выше в соматических клетках, чем в гаплоидных клетках. У человека также существует около 220 типов соматических клеток. Следовательно, природа и содержание Клеток у человека зависят от типа соматических клеток. Кроме того, общее количество хромосом в соматических клетках человека составляет 46.

В этом разделе обсуждается разница между диплоидными и гаплоидными клетками. Эти различия указаны в таблице ниже.

Таблица различий гаплоидных и диплоидных клеток

Мейоз

В этом процессе дочерние клетки являются гаплоидными. Гаметы создаются в процессе мейоза. Другими словами, это форма деления ядерных клеток, при которой образуются дочерние клетки, имеющие половину числа хромосом в качестве исходной клетки.

Когда мейоз возникает у диплоидных организмов, результатом являются гаплоидные клетки. Все дочерние клетки получают 1 полный набор хромосом, который включает каждую гомологичную пару хромосом. У людей это число хромосом уменьшается с 46 до 23.

Клетки, которые испытывают мейоз, становятся сперматозоидами или яйцеклетками. Позже, во время оплодотворения у людей, слияние сперматозоида и яйцеклетки снова возвращает количество хромосом к 46.

Особенности мейоза

Стадии мейоза II