Виды плоидности и терминология

  • Гаплоидные клетки — содержат одинарный набор непарных хромосом (половые клетки, прокариоты).
  • Диплоидные клетки — содержат парное количество хромосом. Большая часть организмов, размножающихся половым путём, диплоидны, т. е. содержат в соматических клетках тела по одному набору хромосом от каждой из гамет (гаплоидных половых клеток).
  • Полиплоидные клетки — содержат более чем две пары хромосом (до двенадцати пар). В зависимости от того, сколько раз в ядре клетки повторяется гаплоидный набор, их соответственно называют три-, тетра-, гексаплоидными и т. д. Полиплоидия возникает вследствие нарушения хода митоза или мейоза (значительно реже) под воздействием мутагенов: при разрушении веретена деления удвоившиеся хромосомы не расходятся, а остаются внутри неразделившейся клетки (так возникают гаметы с двукратным числом хромосом — 2n). При слиянии такой гаметы с нормальной (n) потомок будет иметь тройной набор хромосом и т.д. Полиплоидия имеет две разновидности:
    • Автополиплоидия — результат кратного увеличения гаплоидного набора хромосом одного вида.
    • Аллополиплоидия — результат объединения наборов хромосом разных видов после образования межвидовых гибридов.

  • Анеуплоидные клетки — непропорциональное (не кратное гаплоидному) удвоение или утрата отдельных хромосом. В зависимости от того, произошло уменьшение или увеличение хромосом, используют соответственно приставки гипо- и гипер-. Например, гипердиплоиды — трисомики (2n +1) и тетрасомики (2n + 2), гиподиплоиды — моносомики (2n — 1) и нуллисомики (2n — 2). Анеуплоидия как правило появляется из-за влияния мутагенов.

Иногда термин «плоидность» применяют не только к эукариотам, но и в отношении безядерных прокариотов, которые как правило гаплоидны, однако иногда встречаются диплоидные и полиплоидные бактерии.

Полиплоидию не следует путать с увеличением количества ядер в клетке и увеличением числа молекул ДНК (политенизацией) в хромососоме.

Гаплоидная и диплоидная фазы в жизненном цикле

У раздельнополых организмов в жизненном цикле происходит как правило нормальное чередование гаплоидной и диплоидной фаз. При мейозе образуются гаплоидные клетки в результате разделения диплоидной (у некоторых растений и грибов затем может происходить размножение путём митоза с образованием гаплоидного многоклеточного тела или нескольких поколений гаплоидных клеток-потомков). В результате полового процесса хромосомы двух гаплоидных клеток объединяются в одной диплоидной (зиготе), после чего могут размножаться при помощи митоза (у растений и животных) с образованием диплоидного многоклеточного тела или диплоидных клеток-потомков.

Полиплоидия у растений


Термин полиплоидия был предложен в 1916 году немецким ученым Винклером, изучавшим образцы аномальных (химерных) тканей у паслена.

Естественная полиплоидность в природе распространена достаточно широко. До 75% арктический флоры – полиплоиды, так же велик процент полиплоидов в пустынных и высокогорных регионах, где выживают растения, устойчивые к экстремальным условиям обитания.

Человеком полиплоидия используется издавна. Сначала просто размножали самые крупные экземпляры, дающие много зерна или же хорошие плоды. С развитием генетики выяснилось, что такие гиганты – отобранные природные полиплоиды. В настоящее время на основе искусственной автополиплоидии синтезированы высокоурожайные формы и сорта пшеницы, ржи, гречихи, кукурузы, картофеля, хлопчатника, сахарной свеклы, сахарного тростника и других культурных растений. Растения-полиплоиды как правило характеризуются более крупными размерами, повышенным содержанием ряда веществ, устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды, отличными от исходных форм сроками цветения и плодоношения. Искусственная полиплоидия вызывается ядами, разрушающими веретено деления, такими как алкалоид колхицин.


Аллополиплоидия (межвидовое скрещивание) обычно возникает от удвоения хромосом гибрида двух видов, что приводит к его плодовитости (амфиплоидия). Пример природной аллополиплоидии – алыча, гибрид терна и дикой сливы, полученный тысячелетия назад в результате естественной гибридизации. Искусственный гибрид получен в 1928 году русским цитогенетиком Карпеченко, который скрестил редьку с капустой. Полученый «амфидиплоид» получил научное название Paphanobrassica. У этого растения листья были как у редьки, а корни напоминали капустные. Хотя экономической ценностью полученный гибрид не обладает, зато позиционируется эволюционистами в качестве доказательства реальности биологической эволюции. В этом случае стоит отметить, что Paphanobrassica имела признаки обеих видов-прародителей, но не обладало принципиально новыми признаками, которые бы указывали на возможность прогрессивных макроэволюционных изменений.

Полиплоидия у животных

В животном мире полиплоиды встречаются среди нематод, аскарид, пиявок, земноводных. У многих млекопитающих полиплоидные клетки встречаются в отдельных органах (печень, и др.), но пример полной полиплоидии известен лишь один – южноамериканский грызун Tympanoctomys barrerae (вид, родственный морским свинкам и шиншиллам).

Нарушения плоидности у человека

У человека большая часть клеток диплоидны. Гаплоидны только зрелые половые клетки (гаметы). Другие варианты плоидности — несут лишь отрицательное воздействие.

iv>

Примеры анеуплоидии у человека: синдром Дауна (21-я хромосома представлена тремя копиями), синдром Кляйнфельтера — избыточная X хромосома (XXY), синдром Тернера — отсутствие одной из половых хромосом (X0). Описаны также примеры утроения X хромосомы и некоторые другие аномалии.

Примерами полиплоидии являются абортивные триплоидные зародыши и триплоидные новорождённые (срок их жизни при этом не превышает нескольких дней), а также диплоидно-триплоидные мозаики.

Полиплодия в теории креационизма

Казалось бы, примеры с удачными гибридами неоспоримо доказывают, что увеличение числа хромосом — путь к эволюционному прогрессу. Однако наблюдение полиплоидии в природе приводит к интересным, а иногда — и к противоположным выводам. В частности Кент Ховант в своих лекциях (1999 г.) любил приводить факты о количестве хромосом в соматических клетках разных организмов. Если бы количество хромосом имело смысл в эволюции, тогда по правилу элементарной логики, чем больше хромосом, тем дальше живое существо взобралось по древу эволюции. Но это не так.


Царство растений число хромосом Животные и человек число хромосом
Помидор 12 Домашняя муха 12
Горох 14 Опоссум 22
Капуста 18 Лягушка 26
Морковь 20 Летучая мышь 44
Бобы 22 Человек 46
Секвойя 22 Шимпанзе 48
Лук 32 Амёба 50
Соя 40 Собака 78
Табак 48 Курица 78
Папоротник 480 Карп 100

Таким образом полиплоидия ещё ждёт своего научного осмысления.

Источник: www.creationwiki.org

У организмов, размножающихся бесполым путем, новое поколение появляется из неспециализированных в отношении генеративной функции клеток тела. В основе их самовоспроизведения лежит митоз, обеспечивающий таким образом сохранение постоянной структуры наследственного материала в ряду поколений не только клеток, но и организмов.

Сравнение первого мейотического (редукционного) деления с митозом

Сравнение первого мейотического (редукционного) деления с митозом:

  • профаза — спирализация хромосом, начало формирования веретена деления; в мейозе, кроме того, происходит конъюгация гомологичных хромосом с образованием бивалентов;
  • >
  • метафаза — в митозе в экваториальной плоскости веретена деления располагаются отдельные хромосомы числом 2n, в мейоэе в плоскости экватора выстраивается n бивалеитов;
  • анафаза —в митозе в результате расщепления центромер дочерние хромосомы (бывшие сестринские хроматиды) расходятся к разным полюсам (по 2n к каждому полюсу), в мейозе разрушаются бивалеиты и гомологи расходятся к разным полюсам (по одному из каждой лары); формируется гаплоидный набор хромосом;
  • телофаза—в митозе формируются ядра дочерних клеток, в мейозе телофаза сокращена во времени, так как не происходит полной деспирализации хромосом и клетки сразу переходят ко второму делению.

Результаты митоза — сохранение в дочерних клетках диплоидного набора хромосом (2n2с); результаты первого мейотического деления—образование клеток с гаплоидным набором двунитчатых хромосом (п2с).

При половом размножении процесс воспроизведения организмов осуществляется с участием специализированных половых клеток — гамет, вступающих в оплодотворение. При оплодотворении наследственный материал двух родительских гамет сливается, образуя генотип организма нового поколения — зиготы. Чтобы потомки получили соответствующую программу для развития видовых и индивидуальных характеристик, они должны обладать кариотипом, которым располагало предыдущее поколение. В такой ситуации поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений организмов достигается предварительным уменьшением вдвое набора хромосом в гаметах, который восстанавливается до диплоидного при их оплодотворении: n + n = 2n.


Образование гаплоидных гамет осуществляется в ходе гаметогенеза путем особой формы клеточного деления — мейоза. При мейозе из клеток с диплоидным набором In образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом n. Такой результат достигается благодаря тому, что после однократного удвоения ДНК клетка делится дважды. В отличие от митоза в первом мейотическом делении в результате конъюгации гомологичные хромосомы объединяются в пары — биваленты. Последующее расхождение гомологов к разным полюсам веретена деления приводит к образованию клеток с гаплоидным набором хромосом: 2n4с → п2с. В ходе второго мейотического деления сестринские хроматиды каждой хромосомы, как и в митозе, распределяются между дочерними клетками с наследственным материалом nс.

Схема второго (эквационного) деления мейоза

Схема второго (эквационного) деления мейоза:

I — клетка, образованная в результате первого мейотического деления и несущая гаплоидный набор двунитчатых хромосом (n2c);


II — клетки, образующиеся после второго деления мейоза и несущие гаплоидный набор однонитчатых хромосом (nc)

Благодаря особенностям мейоза образуются клетки, несущие полноценный геном, в котором каждая группа сцепления представлена в единственном экземпляре (гаплоидный набор хромосом).

При самооплодотворении гаметы одного и того же родителя, а при перекрестном оплодотворении половые клетки разных организмов взаимодействуют друг с другом. Сперматозоиды, проникая в яйцеклетку, вводят в нее свой ядерный наследственный материал, заключенный в гаплоидном наборе хромосом. Ядра гамет сливаются и формируют диплоидное ядро зиготы, в котором каждая группа сцепления представлена в двойном экземпляре — отцовской и материнской хромосомами.

Таким образом, мейоз и последующее оплодотворение обеспечивают сохранение у нового поколения организмов диплоидного кариотипа, присущего всем особям данного вида.

Источник: vseobiology.ru

Содержание

  • 1 Гаплоиды
  • 2 Чередование гаплоидной и диплоидной фаз в жизненном цикле
  • 3 Полиплоидия
  • 4 Миксоплоидия
  • 5 Нарушения плоидности у человека
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки

Гаплоиды

Гаплоиды — ядро, клетка, организм, с одним набором хромосом, представляющим половину полного набора (n), свойственного исходной форме (виду) (2n).


Спонтанная гаплоидия — явление редкое, однако постоянно встречающееся у многих видов растений, в том числе и у древесных, например у сосны обыкновенной. Обычно частота гаплоидии не превышает 0,1%. Описаны миксоплоиды, содержащие, как диплоидные, так и гаплоидные клетки. Предполагается, что гаплоидные клетки возникают в результате соматической конъюгации хромосом, сопровождаемой «выпадением» их репликации в отдельных клеточных циклах.

В настоящее время, гаплоиды найдены у большинства культурных растений.

Классификация гаплоидов
Общепринятой классификации гаплоидов не существует. Различными исследователями выделяются следующие группы:

  • Моноплоиды — гаплоидные потомки диплоидных родителей.
  • Полигаплоиды — гаплоидные потомки полиплоидных родителей.
  • Эугаплоиды — растения с нормальным для данного генома числом хромосом.
  • Анеугаплоиды — растения с числом хромосом, отклоняющимся от нормального для данного генома.
  • Псевдогаплоиды — гаплоиды, произошедшие от автополиплоидов.
  • Матроклинные гаплоиды — растения, произошедшие от яйцеклетки с редуцированным числом хромосом, или из клеток зародышевого мешка выполняющих функции яйцеклетки. К этому типу относят подавляющее большинство гаплоидов.
  • Андрогенные гаплоиды — гаплоидные растения, развивающиеся из яйцеклетки или клеток зародышевого мешка, хромосомы которых замещены хромосомами спермия. Этот вид гаплоидии известен у небольшого числа видов.

  • Андроклинные гаплоиды — гаплоидные растения, произошедшие из клеток мужского гаметофита – пыльцевых зерен. Получение андроклинных гаплоидов возможно только экспериментальным путём.
  • Моноплоиды, или моногаплоиды — гаплоиды, имеющие один геном.
  • Полигаплоиды — гаплоиды несущие два или более одинаковых – в случае автополигаплоидов, либо различных – в случае аллополигаплоидов, генома.

Чередование гаплоидной и диплоидной фаз в жизненном цикле

В норме у большинства организмов, для которых известен половой процесс, в жизненном цикле происходит правильное чередование гаплоидной и диплоидной фаз. Гаплоидные клетки образуются в результате мейотического деления диплоидных клеток, после чего у некоторых организмов (растения, водоросли, грибы) могут размножаться при помощи митотических делений с образованием гаплоидного многоклеточного тела или нескольких поколений гаплоидных клеток-потомков. Диплоидные клетки образуются из гаплоидных в результате полового процесса (слияния половых клеток, или гамет) с образованием зиготы, после чего могут размножаться при помощи митотических делений (у растений, водорослей и некоторых других протистов, животных) с образованием диплоидного многоклеточного тела или диплоидных клеток-потомков.

Полиплоидия

Образование автополиплоидов. В процессе неудачного мейоза диплоидной клетки образуются диплоидные гаметы, которые сливаются с образованием тетраплоидной зиготы.

Полиплоиди́ей (др.-греч. πολύς — многочисленный, πλοῦς — зд. попытка и εἶδος — вид) называют кратное увеличение количества хромосом в клетке эукариот.

Полиплоидия гораздо чаще встречается среди растений, нежели среди животных. Среди раздельнополых животных описана у нематод, в частности аскарид, а также у ряда представителей земноводных.. Так, для европейских съедобных лягушек P. esculentus, являющихся стабильным гемиклонально размножающимся межвидовым гибридом лягушек Р. ridibundus и Р. lessonae, типична триплоидия (3n = 36).

В растительном мире экологический успех во многих случаях обусловлен гибридизацией и появлением полиплоидных форм. В целом около 70% растений полиплоидны, при этом преобладает аллополиплоидия. У ряда видов описаны внутривидовые и даже внутрисортовые полиплоидные серии.

Искусственно полиплоидия вызывается ядами, разрушающими веретено деления, такими как колхицин.

Различают автополиплоидию и аллополиплоидию.

  • А́втополиплоиди́я — наследственное изменение, кратное увеличение числа наборов хромосом в клетках организма одного и того же биологического вида. На основе искусственной автополиплоидии синтезированы новые формы и сорта ржи, гречихи, сахарной свёклы и других растений.
  • А́ллополиплоиди́я — кратное увеличение количества хромосом у гибридных организмов. Возникает при межвидовой и межродовой гибридизации.

Миксоплоидия

Явление впервые описано в 1931 году Nemec B. у Allium coeruleum. В настоящее время это широко употребляемый термин, означающий наличие и сосуществование в одной ткани, помимо диплоидных, клеток других уровней плоидности, в частности полиплоидных. Для растений миксоплодия скорее правило, чем исключение.

Нарушения плоидности у человека

У человека, как и у подавляющего большинства многоклеточных животных, большая часть клеток диплоидна. Гаплоидны только зрелые половые клетки, или гаметы. Нарушения плоидности (как анеуплоидия, так и более редкая полиплоидия) приводят к серьёзным болезненным изменениям. Примеры анеуплоидии у человека: синдром Дауна — трисомия по 21-й хромосоме (21-я хромосома представлена тремя копиями), синдром Клайнфельтера — избыточная X хромосома (XXY), синдром Тернера — моносомия по одной из половых хромосом (X0). Описаны также трисомия по X хромосоме и случаи трисомии по некоторым другим аутосомам (помимо 21-й). Примеры полиплоидии редки, однако известны как абортивные триплоидные зародыши, так и триплоидные новорождённые (срок их жизни при этом не превышает нескольких дней) и диплоидно-триплоидные мозаики.

Примечания

  1. Самигуллина Н. С. Практикум по селекции и сортоведению плодовых и ягодных культур: Учебное издание. — Мичуринск: Мичуринский государственный аграрный университет, 2006. — 197 с.
  2. Ляпустина Е.В. Словарь терминов. Биотехнология растений.. bio-x.ru/. Проверено 13 ноября 2012. Архивировано из первоисточника 18 апреля 2013.
  3. 1 2 3 Кунах В. А. Геномная изменчивость соматических клеток растений // Биополимеры и клетка. — 1995. — Т. 11. — № 6.
  4. Струнин Д.Е. Классификация гаплоидов. bio-x.ru/. Проверено 13 ноября 2012. Архивировано из первоисточника 18 апреля 2013.
  5. 1 2 Полиплоидия — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
  6. Евгений Писанец. Амфибии Украины. — Киев, 2007. — С. 258—265.
  7. Thompson J. D., Lumaret R. The evolutionary dynamics of polyploid plants : origins, establishment and persistence // Trends Ecol. Evol.. — 1992. — № 7. — С. 302-307.
  8. Автополиплоидия — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
  9. Nemec B. Mixoploidie u Allium coeruleum Pal. // Bull. Int. Acad. Sci. Boheme. — 1931. — Т. 1. — № 1. — С. 12.
  10. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. В 3-х т. Пер. с англ. — М. Мир, 1989.

Ссылки

  • Плоидность — статья из Большой советской энциклопедии

Плоидность Информацию О

Плоидность


Источник: www.turkaramamotoru.com

Гаплоидное числоГаплоидные клетки образуются путем» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/07/наборы-хромосом-в-гаплоидных-и-диплоидных-клетках-300×189.png» alt=»» width=»300″ height=»189″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/07/наборы-хромосом-в-гаплоидных-и-диплоидных-клетках-300×189.png 300w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/07/наборы-хромосом-в-гаплоидных-и-диплоидных-клетках.png 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/07/наборы-хромосом-в-гаплоидных-и-диплоидных-клетках-183×116.png 183w» sizes=»(max-width: 300px) 100vw, 300px» />

Гаплоидное число — это количество хромосом в ядре клетки, 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

Основная статья: Краткая характеристика и схемы фаз мейоза.

Гаплоидные клетки образуются путем» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/07/схема-телофазы-II-мейоза-277×300.jpg» alt=»» width=»277″ height=»300″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/07/схема-телофазы-II-мейоза-277×300.jpg 277w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/07/схема-телофазы-II-мейоза.jpg 300w» sizes=»(max-width: 277px) 100vw, 277px» />

Гаплоидные клетки продуцируются в процессе мейоза. В мейозе диплоидная клетка делится дважды, чтобы образовать четыре гаплоидных дочерних клетки. До начала мейотического цикла, клетка реплицирует ДНК, увеличивает свою массу и количество органелл 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. Гомологичные хромосомы разделены, однако сестринские хроматиды 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 половые клетки 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 чередование поколений. В растениях и водорослях гаплоидные споры развиваются 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.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: natworld.info