Sisu
- Kuidas DNA töötab?
- Mis on homoloogsed kromosoomid?
- Kromosoomikomplektide mõistmine
- Mida tähendavad haploid ja diploid?
- Miks on diploidsed rakud olulised?
- Miks on haploidsed rakud olulised?
- Diploidsed vs triploidsed organismid
- Taimede vahelduvad põlvkonnad
- Rakkude jagunemise etapid
- Rakkude jagunemine valesti
Deoksüribonukleiinhape (DNA) on kogu elu sinine. Mikroskoopilise eukarüootse raku tuumas hoiab kromosomaalne DNA kõiki juhiseid, mis on vajalikud täisväärtusliku täiskasvanud organismi valmistamiseks.
Tuuma DNA on jaotatud kromosoomideks; inimestel on raku kohta kokku 46. Haploid vs. diploidne "Kromosoom" viitab rakus olevate kromosoomide ja kromosoomikomplektide arvule.
Kuidas DNA töötab?
DNA koosneb neljast keemilisest alusest: adeniin (A), guaniin (G), tsütosiin (C) ja tümiin (T). Adeniini paarid tümiiniga (A-T) ja tsütosiini paarid guaniiniga (C-G). Alused kinnituvad suhkru ja fosfaadi molekulile, moodustades nukleotiidid, mis on paigutatud DNA kaheahelalise heeliksi molekuli. Nukleotiidide järjestus ütleb rakkudele, mida teha.
Iga DNA ahel kopeerib end raku jagunemise ajal. Tuum ei anna signaali jagunemiseks enne, kui geneetiline materjal on jahe kromatiin on replikatsiooni lõpetanud. Õde kromatiidid kondenseeruge ja joondage lahtri keskele. Spindli kiud tõmbavad kromosoomid laiali ja kaks tütarrakku tekivad protsessis mitoos.
Mis on homoloogsed kromosoomid?
Homoloogsed kromosoomid on sarnase suuruse ja kujuga kromosoomipaarid; üks komplekt on päritud emalt ja teine - isalt.
Nendel homoloogidel on samad geenid samas asukohas, ehkki geenide alleelid kromosoomides erinevad pisut. Geenivahetus toimub meioosi korral, mistõttu õdedel-vendadel võib olla erinev silmade ja juuste värv.
Kromosoomikomplektide mõistmine
Sõnamääratluste õppimine sissejuhatavas rakubioloogias loob tugeva aluse arenenuma geneetika mõistmiseks. Terminoloogia tundub alguses pisut segane, kuid see on mõttekam, kui näete, kuidas see kõik kokku sobib. Ebaharilikud sõnad, näiteks “ploidia”, on heaks lähtepunktiks, kui sukelduda raku DNA ja elutsükli uurimisele.
Ploidsus Termin "kromosoom" viitab rakus esinevate kromosoomide arvule. Lihtsatel organismidel, nagu bakteritel, on lineaarsete kromosoomide asemel ainult DNA ring. Mitmerakulistel eluvormidel on homoloogsete kromosoomide komplektid, mis reprodutseeruvad tuumas, paarituvad ja jagunevad mitoosi ja meioosi ajal.
Haploid Rakud, mida sümboliseerib muutuja n, omavad ühte kromosoomikomplekti. Sugurakud ehk sugurakud on haploidsed. Bakterid võivad olla haploidsed organismid. Haploidsed rakud sisaldavad kromosoome konkreetse tunnuse jaoks ühte geeni alleeli (koopiat).
Diploid Rakud, mida sümboliseerib 2n, omavad kahte komplekti kromosoome. Somaatilised (keha) rakud on diploidsed. Kromosoomid sisaldavad kahte pärilike tunnuste geeni alleeli (koopiaid). Kaks haploidset sugurakku annavad tulemuseks diploidse zigoodi.
Teil on ka lugeda polüploidne rakud, mis on taimedes ja loomades muud ploidid nagu triploid (3n) ja heksaaploid (6n). Näiteks on teatud kultiveeritud nisuliikidel kolm kromosoomikomplekti (3n) või isegi kuus kromosoomikomplekti (6n). Kromosoomide lisakoopiad on mõnedele organismidele kasulikud, kuid teistele võivad surmaga lõppeda, sõltuvalt sellest, kuidas mõjutavad regulatoorsed geenid.
Mida tähendavad haploid ja diploid?
Raku eluetapid hõlmavad faase, faasi jagunemist, tsütokineesi ja surma. Elutsükli osana võib rakk jaguneda mitoosi teel või meioosi kaudu seksuaalselt. Rakkude jagunemise lihtsam tüüp on mitoos, mis ei hõlma geenide rekombinatsiooni.
Diploidsetel rakkudel on kaks komplekti kromosoome (2n). See tähendab, et igas rakus on kaks homoloogset kromosoomi. Enamik keha somaatilisi rakke on diploidsed. Diferentseeritud somaatilised rakud (2n) kasvavad ja jagunevad mitoosi teel tütarrakkudeks (2n).
Haploidsetel rakkudel on üks komplekt kromosoome (n), mis tähendab, et homoloogseid kromosoome pole. Ainult üks komplekt on kohal. Reproduktiivrakud on haploidsed ja kannavad poole kromosoomide arvust somaatiliste diploidsete rakkudena. Kui kaks haploidset sugurakku kokku saavad, moodustavad nad diploidse raku, mis võib mitoosi teel kasvada.
Miks on diploidsed rakud olulised?
Enamik keha rakke on diploidsed. Inimestel tähendab see, et neil on raku tuumas kaks 23 kromosoomi komplekti. Mittesugulised rakud, mida nimetatakse ka somaatilisteks rakkudeks, sisaldavad kogu teie kromosoomide geneetilist teavet - mitte ainult seda. Diploidsed rakud täidavad enamiku keha funktsioonidest.
Diploidsed rakud paljunevad mitoosi teel, luues kaks identset tütarrakku. Mitoos on kiire ja tõhusa mitteseksuaalse rakkude jagunemise vahend. Mitoos on eriti oluline rakkude kasvu ja kudede paranemise jaoks. Epiteelirakud varjatakse ja asendatakse tänu mitoosile pidevalt.
Miks on haploidsed rakud olulised?
Haploidsed rakud on seksuaalse paljunemise jaoks olulised. Elusorganismid on kohandanud mitmeid nutikaid viise, et tagada liikide ellujäämine ka kõige karmimas keskkonnas. Haploidsetel organismidel on üks komplekt kromosoome ja nad paljunevad ainult aseksuaalselt. Inimestel on haploidsed reproduktiivrakud.
Haploidsed rakud toodetakse meioosi teel ja need sisaldavad vaid ühte komplekti kromosoome. Paljunemise ajal ühinevad kaks haploidset rakku (munarakk ja sperma). Igaüks neist sisaldab ühte komplekti kromosoome, et luua diploidne rakk. Embrüo areng toimub kasvu soodustavates tingimustes.
Inimese genoom koosneb 46 kromosoomist; Emalt pärinevad 23 ja isalt 23 kromosoomi. Seksuaalne reproduktsioon meioosi kaudu põhjustab populatsioonis varieerumist, mis muudab mõned organismid sobivaks kui teised valitsevate tingimustega toimetulemiseks. Kui geenid meioosis ei rekombineerunud, oleks uus taim või loom ise kloon.
Diploidsed vs triploidsed organismid
Paljud triploidsed organismid võivad ekstra kromosoomidega üsna hästi eksisteerida. Lõhe, salamandrid ja kuldkala kuuluvad kolme kromosoomi komplekti kuuluvate triploidsete loomaliikide hulka. Toiduna müüdavatel austritel on kaks või kolm kromosoomikomplekti.
Triploidsed austrid on eriti maitsvad, kiiresti kasvavad ja haiguskindlad. Kuid nad on ka steriilsed.
Kalandus põhjustas algselt triploidsuse keemilise kokkupuute, kuumuse või rõhu mõjul. Seejärel töötasid Rutgersi teadlased välja tetraploidsed austrid, mis võiksid väetada diploidseid austrimune, et saada kaubanduslikult soovitavamad triploidsed austrid. Protsess on kemikaalidevaba ega hõlma geenide muundamist.
Taimede vahelduvad põlvkonnad
Taimede elutsüklid võivad hõlmata nii haploidset kui ka diploidset staadiumi. Näiteks metsas kasvavad diploidsed sõnajalad vabastavad haploidsed spoorid õhku frontide alaosast. Eosed arenevad paljunevate osadega gametofüüttaimedeks, mis tekitavad haploidset spermat ja mune.
Liikuvuse jaoks vajaliku niiskuse olemasolul viljastab sperma munaraku ja zygote (diploidne rakk) kasvab mitoosi teel uude sõnajalale.
Rakkude jagunemise etapid
Organisme võib laias laastus liigitada eukarüootseteks või prokarüootilisteks, tuginedes suuresti sellele, kas leidub DNA-d sisaldavat tuuma. Eukarüootsetes organismides DNA ja histoonid (valgud) rullivad kokku, moodustades kromosoome.
Iga diploidses rakus olev kromosoom on osa homoloogilisest paarist. Reproduktiivsed sugurakud on diploidsed nagu somaatilised rakud, kuni nad läbivad meioosi reduktsionistliku protsessi, moodustades sperma ja munaraku.
Kromosoomid replitseeruvad meioosi esimeses staadiumis ja saavad õdekromatiidideks, mis ühendatakse tsentromeer. Järgmisena leiavad õdekromatiidid oma homoloogse vaste ja vahetavad DNA bitti, enne kui lähterakk jaguneb kaheks haploidseks tütarrakuks. Meioosi teises etapis jagunevad tütarrakkudes kromosoomid, moodustades neli haploidset rakku.
Rakkude jagunemine valesti
Ehkki kromosomaalse replikatsiooni ja eraldamise vigu parandatakse tavaliselt rakkude jagunemise kontrollpunktides, võib siiski esineda tõsiseid vigu, põhjustades mutatsioone, kasvajaid või geenide kahjustusi.
Kui kromosoomid ei eraldu õigesti, võib üks rakk saada täiendava kromosoomi. See võib põhjustada geneetilisi häireid. Näiteks kui teil on 21. kromosoomi lisaeksemplar, siis on teil seda nimetatud Downi sündroomiks.
Organismidel, mis pärivad kahe erineva liigi kromosoome, on tavaliselt ebatüüpiline arv kromosoomikomplekte ja need võivad olla steriilsed.