Гаплоидная клетка: характеристика, деление, размножение. Гаплоидные клетки: процесс образование и количество хромосом Гаплоидные ядра

В биологии термин "плоидность" используется для определения количества наборов , содержащихся в . У разных организмов разное количество хромосом. Двумя типами клеток являются и диплоидные клетки, основное отличие которых заключается в количестве наборов хромосом в их ядрах.

Диплоидные клетки представляют собой клетки с двумя наборами хромосом. В диплоидных организмах каждый родитель передает один набор хромосом, которые объединяются в два набора у потомства. Большинство млекопитающих являются диплоидными организмами, что означает наличие двух гомологичных копий каждой хромосомы в клетках. У людей 46 хромосом. большинства диплоидных организмов, за исключением () являются диплоидными и содержат два набора хромосом.

Диплоидные клетки делятся с помощью , в результате которого образовывается полностью идентичная копия клетки. У людей соматические клетки (или неполовые клетки) - все диплоидные клетки. К ним относятся клетки, которые составляют органы, мышцы, кости, кожу, волосы и любую другую часть тела, кроме яйцеклеток (у женщин) или сперматозоидов (у мужчин).

Диплоидное число

Диплоидным числом клетки является количество хромосом в ядре клетки. Это число обычно обозначается как 2n , где n равно количеству хромосом. Для человека это уравнение имеет следующий вид 2n=46 . У людей есть 2 набора из 23 хромосом, в общей сложности 46 хромосом:

Неполовые хромосомы: 22 пары аутосом.

Половые хромосомы: 1 пара гоносом.

Различие между гаплоидными и диплоидными клетками

Основное различие между гаплоидной и диплоидной клетками - это количество наборов хромосом, содержащихся в ядре. Плоидность - биологический термин, который характеризует число хромосом в клетке. Поэтому клетки с двумя наборами диплоидны, а клетки с одним набором гаплоидны.

В диплоидных организмах, таких как люди, гаплоидные клетки используются только для размножения, тогда как остальные клетки диплоидны. Другое различие между гаплоидной и диплоидной клетками заключается в том, как они делятся. Гаплоидные клетки воспроизводятся с помощью , тогда как диплоидные клетки проходят через митоз.

ГАПЛОИДНЫЙ , диплоидный (от греч. haploos-простой.и diploos-двойной), термины, обозначающие числовые отношения хромосом в ядре (введены Strassburger "ом в 1907 г.). В гаплоидном ядре имеется по одной хромосоме каждого типа, в диплоидном-по паре. Г. число хромосом имеется в половых клетках после редукционного деления (см.)-в «зрелых» половых клетках. Диплоидные ядра получаются в результате оплодотворения, после слияния двух Г. (мужского и женского) ядер, и встречаются как правило во всех соматических клетках. В некоторых случаях при партеногенетич. размножении мы находим Г. число хромосом и в соматических клетках (трутень). Правило, что диплоидное число=удвоенному гаплоидному, безусловно действительно только в тех случаях, когда у обоих полов хромосомы по числу и форме одинаковы. Если же имеются половые хромосомы, это правило действительно только для одного пола (в большинстве случаев-женского), где в гаплоидном ядре половые хромосомы (ж-хро-мосомы) имеются в одиночном числе, а в диплоидном - в двойном. У другого пола все хромосомы, кроме половых, представлены в гаплоидном ядре в одиночном числе, в диплоидном - в двойном. Что же касается половых хромосом, то в одних случаях в диплоидных клетках имеется одна непарная половая хромосома (ш-хромосома); в других случаях имеются две непарные половые хромосомы (ж и 1/). Гаплоидные ядра в таких случаях бывают двух типов: в 1-м случае- с ж-хромосомой и без нее, во 2-м-одни ядра с ж-хромосомой, другие-с «/-хромосомой. Таким образом, число хромосом в диплоидном ядре для пола с разными гаплоидными ядрами можно представить в следующем виде: 2п+х+у (если у имеется), где п-число аутосом; гаплоидное число в одних клетках п+х. в других п+у. Для другого пола диплоидное число 2п+2ж, Г. число п +х во всех клетках. При наличии нескольких ж-хромосом двойное отношение между числом хромосом Г. и диплоидного ядра еще более нарушается. Тогда это отношение можно представить в след. виде: для одного пола с разными Г. ядрами диплоидное число = 2п + ах + у (если у есть), где а - число ж-хромосом; гаплоидное=п+аж и п +у. Для другого пола диплоидное 2п + +2аж, гаплоидное n+аж. Напр., у клопа Gelastocoris oculatus у мужского пола Г. число 16 = 15+2/ и 19 = 15+4ж, диплоидное 35=30 +4х+у; у женского пола Г.-19= = 15+4ж, диплоидное 38=30+8ж; у другого клопа Syromastes margmatus, у которого нет ^/-хромосомы, у самцов Г. число 10 и 12 = 10 +2х, диплоидное 22 = 20+2ж; у самок Г. число 12 = 10 +2ж, диплоидное 24=20+4ж. У женщины гаплоидное число хромосом 24=23 +ж, а у мужчины или тоже 24 = 23 +х или же 24=23 +у (по другим авторам 23, у нет).п. Косминсвий. У животных Г. ядра имеются только в половых клетках, а все тело является диплоидным. У растений имеются более сложные отношения, т. к. и Г. и диплоидное состояния могут разрастаться до размеров самостоятельных особей, правильно чередующихся в цикле развития (смена генераций). В частности, у семенных растений преобладает диплоидное состояние, а Г. представлено только пыльцевой трубкой и зародышевым мешком, состоящими из немногих клеток и не имеющими самостоятельного существования. У папоротников и то и другое состояния существуют самостоятельно, хотя и здесь Г. состояние (заросток) уступает в размерах и сложности организации диплоидному (собственно папоротник). У нек-рых морских бурых и красных водорослей оба состояния развиты в общем одинаково и часто неотличимы по внешности, но отличаются тем, что Г. состояние развивает половые органы (половая генерация), а диплоидное-органы бесполого размножения (бесполая генерация). У зеленых водорослей как правило все тело является Г., и диплоидное ядро содержится только в зиготе. При ее прорастании происходит редукционное деление. Наконец, у высших грибов (см. Грибы) чередующееся с гаплоидным диплоидное состояние содержит в своих клетках Г. ядра, но сближенные попарно и делящиеся одновременно. Каждая такая пара Г. ядер соответствует одному диплоидному. Лит.: Wilson, The cell in development ant) heredity, N. Y., 1928 (там же лит.). Л. Курсанов.

При половом размножении потомство получается в результате слияния генетического материала гаплоидных ядер. Обычно эти ядра содержатся в специализированных половых клетках-гаметах ; при оплодотворении гаметы сливаются, образуя диплоидную зиготу , из которой в процессе развития получается зрелый организм. Гаметы гаплоидны - они содержат один набор хромосом, полученный в результате мейоза; они служат связующим звеном между данным поколением и следующим (при половом размножении цветковых растений сливаются не клетки, а ядра, но обычно эти ядра тоже называют гаметами.)

Мейоз - важный этап жизненных циклов, включающих половое размножение, так как он ведет к уменьшению количества генетического материала вдвое. Благодаря этому в ряду поколений, размножающихся половым путем, это количество остается постоянным, хотя при оплодотворении оно каждый раз удваивается. Во время мейоза в результате случайного расхождения хромосом (независимое распределение ) и обмена генетическим материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер ) возникают новые комбинации генов, попавших в одну гамету, и такая перетасовка повышает генетическое разнообразие (см. разд. 22.3). Слияние содержащихся в гаметах гаплоидных ядер называют оплодотворением или сингамией ; оно приводит к образованию диплоидной зиготы, т. е. клетки, содержащей по одному хромосомному набору от каждого из родителей. Это объединение в зиготе двух наборов хромосом (генетическая рекомбинация ) представляет собой генетическую основу внутривидовой изменчивости. Зигота растет и развивается в зрелый организм следующего поколения. Таким образом, при половом размножении в жизненном цикле происходит чередование диплоидной и гаплоидной фаз, причем у разных организмов эти фазы принимают различные формы (см. рис. 20.13).

Гаметы обычно бывают двух типов - мужские и женские, но некоторые примитивные организмы производят гаметы только одного типа (см. в разд. 20.2 об изогамии, анизогамии и оогамии). У организмов, образующих гаметы двух типов, их могут производить соответственно мужские и женские родительские особи, а может быть и так, что у одной и той же особи имеются и мужские, и женские половые органы. Виды, у которых существуют отдельные мужские и женские особи, называются раздельнополыми ; таковы большинство животных и человек. Среди цветковых растений тоже есть раздельнополые виды; если у однодомных видов мужские и женские цветки образуются на одном и том же растении, как, например, у огурца (Cucumis ) и лещины (Corylus ), то у двудомных одни растения несут только мужские, а другие - только женские цветки, как у остролиста (Ilex ) или у тиса (Taxus ).

Гермофродитизм

Партеногенез

Партеногенез - одна из модификаций полового размножения, при которой женская гамета развивается в новую особь без оплодотворения мужской гаметой. Партеногенетическое размножение встречается как в царстве животных, так и в царстве растений, и преимущество его состоит в том, что в некоторых случаях оно повышает скорость размножения.

Существует два вида партеногенеза - гаплоидный и диплоидный, в зависимости от числа хромосом в женской гамете. У многих насекомых, в том числе у муравьев, пчел и ос, в результате гаплоидного партеногенеза в пределах данного сообщества возникают различные касты организмов. У этих видов происходит мейоз и образуются гаплоидные гаметы. Некоторые яйцеклетки оплодотворяются, и из них развиваются диплоидные самки, тогда как из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются фертильные гаплоидные самцы. Например, у медоносной пчелы (Apis mellifera ) матка откладывает оплодотворенные яйца (2n = 32), которые, развиваясь, дают самок (маток или рабочих особей), и неоплодотворенные яйца (n = 16), которые дают самцов (трутней), производящих спермии путем митоза, а не мейоза. Развитие особей этих трех типов у медоносной пчелы схематически представлено на рис. 20.12. Такой механизм размножения у общественных насекомых имеет адаптивное значение, так как позволяет регулировать численность потомков каждого типа.

У тлей происходит диплоидный партеногенез , при котором ооциты самки претерпевают особую форму мейоза без расхождения хромосом (см. разд. 22.3) - все хромосомы переходят в яйцеклетку, а полярные тельца не получают ни одной хромосомы. Яйцеклетки развиваются в материнском организме, так что молодые самки рождаются вполне сформировавшимися, а не вылупляются из яиц. Такой процесс называется живорождением . Он может про-должаться в течение нескольких поколений, особенно летом, до тех пор пока в одной из клеток не произойдет почти полное нерасхождение, в результате чего получается клетка, содержащая все пары аутосом и одну Х-хромосому. Из этой клетки партеногенетически развивается самец. Эти осенние самцы и партеногенетические самки производят в результате мейоза гаплоидные гаметы, участвующие в половом размножении. Оплодотворенные самки откладывают диплоидные яйца, которые перезимовывают, а весной из них вылупляются самки, размножающиеся партеногенетически и рождающие живых потомков. Несколько партеногенетических поколений сменяются поколением, возникающим в результате нормального полового размножения, что вносит в популяцию генетическое разнообразие в результате рекомбинации. Главное преимущество, которое дает тлям партеногенез,- это быстрый рост численности популяции, так как при этом все ее половозрелые члены способны к откладке яиц. Это особенно важно в периоды, когда условия среды благоприятны для существования большой популяции, т.е. в летние месяцы.

Партеногенез широко распространен у растений, где он принимает различные формы. Одна из них - апомиксис - представляет собой партеногенез, имитирующий половое размножение. Апомиксис наблюдается у некоторых цветковых растений, у которых диплоидная клетка семязачатка - либо клетка нуцеллуса, либо мегаспора - развивается в функциональный зародыш без участия мужской гаметы. Из остального семязачатка образуется семя, а из завязи развивается плод. В других случаях требуется присутствие пыльцевого зерна, которое стимулирует партеногенез, хотя и не прорастает; пыльцевое зерно индуцирует гормональные изменения, необходимые для развития зародыша, и на практике такие случаи трудно отличить от настоящего полового размножения.

Гаплоидная клетка представляет собой клетку, которая содержит одинарный набор , к примеру, (половые клетки) являются гаплоидными клетками, образованные делением посредством мейоза.

Гаплоидное число

Гаплоидное число - это количество хромосом в ядре , которое составляет один набор хромосом. Это число обычно обозначается как n, где n равняется количеству хромосом. Для разных организмов, гаплоидное число будет отличатся. У людей гаплоидное число выражается как n=23.

Гаплоидные клетки человека имеют 1 набор из 23 хромосом:

Неполовые хромосомы: 22 аутосомы.
Половые хромосомы: 1 гоносома.

Диплоидные клетки людей содержат 23 пары или 46 хромосом:

Неполовые хромосомы: 22 пары, состоящие из 44 аутосом.
Половые хромосомы: 1 пара, включающая 2 гоносомы.

Репродукция гаплоидной клетки

Гаплоидные клетки продуцируются в процессе мейоза. В мейозе делится дважды, чтобы образовать четыре гаплоидных дочерних клетки. До начала мейотического цикла, клетка реплицирует ДНК, увеличивает свою массу и количество в стадии, известной как интерфаза.

Когда клетка делится посредством мейоза, она проходит два этапа (мейоз I и мейоз II) профазы, метафазы, анафазы и телофазы. В конце мейоза I клетка делится на две. разделены, однако остаются вместе. Затем клетки входят в мейоз II и снова делятся.

В конце мейоза II сестринские хроматиды отделяют каждую из четырех клеток с половиной числа хромосом относительно родительской (исходной) клетки. В процессе полового размножения гаплоидные объединяются при оплодотворении и становятся диплоидными клетками.

В организмах, таких как растения, водоросли и грибы, бесполое размножение осуществляется при помощи продуцирования гаплоидных спор.

Эти организмы имеют жизненные циклы, которые могут чередоваться между гаплоидной и диплоидной фазами. Такой тип жизненного цикла известен как . В растениях и водорослях гаплоидные в гаметофитные структуры без оплодотворения.

Гаметофит производит гаметы и считается гаплоидной фазой в жизненном цикле. Диплоидная фаза цикла состоит в образовании спорофитов. Спорофиты - диплоидные структуры, которые развиваются из оплодотворенных половых клеток.