5 erinevust haploidsete ja diploidsete rakkude vahel

Rakk on elusolendi morfoloogiline ja funktsionaalne üksus. Igal elusolendil, alates kõige põhilisematest bakteritest kuni inimeseni, on vähemalt üks rakk, mis on võimeline ennast ise paljundama ja aineid keskkonnaga vahetama. Prokarüootsetel elusolenditel on ainult üks rakk, mis moodustab kogu keha, kuid eukarüootid saavad integreeruda miljardid neist meie kehas, igaüks ühikust palju suuremas süsteemis ja märkimisväärse funktsionaalsusega.

Nagu me oleme öelnud, on rakuline olemus samaväärne eluga. Ainsad selle eeldusega lähenevad organismid on viirused, viroidid ja prioonid, kuid harva peetakse neid elusolenditeks. Pigem moodustavad nad eraldi nakkusliku potentsiaaliga bioloogiliste patogeenide rühma. Ilma rakuta ei saavutata miinimumnõudeid, et elu saaks sellisena areneda.

Igal juhul tuleb märkida, et näiteks inimestel on 2 peamist rakutüüpi: haploidne ja diploidne. Järgmistes ridades ütleme teile haploidsete ja diploidsete rakkude erinevused ja selle evolutsiooniline tähendus.

• Seotud artikkel: "Mitoosi ja meioosi erinevused"

Mis on haploidsuse ja diploidsuse erinevused?

Looduses pole kohanemine juhuslikult välja kujunenud. Igal tunnusel on (või on olnud) roll liigi arenguloos, nii et Asjal, et ühes ja samas organismis on haploidseid ja diploidseid rakke, peab olema põhjus olla. Järgmistes punktides uurime seda.

1. Haploidsetes rakkudes on ainult üks kromosoomikomplekt, diploidsetes rakkudes kaks

See on peamine erinevus haploidsuse ja diploidsuse vahel. Diploidne rakk (2n) sisaldab oma tuumas paaritatud kromosoomide komplekti, milles leidub kogu geneetiline teave üksikisikust, pool isast ja pool emast. Inimeste puhul on 23 kromosoomipaari, 22 autosoomset ja üks suguline (XX ja XY), mis kõik hõlmavad umbes 25 000 erinevat geeni. Rakutuumas leiduvast 46 kromosoomist kokku 23 pärineb ühelt ja 23 teiselt vanemalt.

Teiselt poolt on haploidne rakk (n) see, mis sisaldab ainult ühte igat tüüpi kromosoomi. Inimese sugurakkude (munarakud ja sperma) korral sisaldab rakutuum ainult 23 kromosoomi. Seletus on lihtne; kui kõik sugurakud oleksid diploidsed, oleks sigootide moodustamisel ühendatud rakkudel üha rohkem kromosoome:

• Haploidne rakk (n) + haploidne rakk (n) = diploidne rakk (2n)
• Diploidne rakk (2n) + diploidne rakk (2n) = tetraploidne rakk (4n)
• Tetraploidne rakk (4n) + tetraploidne rakk (4n) = 8 kromosoomikomplektiga rakk (8n)

Seega, kui haploidrakke seksuaalse paljunemise ajal ei eksisteeriks, läheks inimene kõigest kolme põlvkonna jooksul 46 kromosoomist (23 x 2) 184-ni (23 x 8). Ühe kromosoomi dubleerimine, kui see ei puutu, võib juba surmaga lõppeda, seega oleks see geneetilise akumulatsiooni mehhanism eluga kokkusobimatu.

2. Diploidsed rakud jagunevad mitoosiga ja haploidsed rakud meioosiga

Nagu oleme juba kindlaks teinud, on somaatilises diploidses rakus (mis koosneb kudedest) mõlemast kromosoomist paar, iga kahe vanema liige.

Kuna need rakud ei osale paljunemises (need on mõeldud ainult säilitamiseks ja keha struktuuride parandamiseks), pole neil vaja oma geneetilist teavet jagada pool. Seetõttu jagunevad nad mitoosi abil, protsessiga, mille käigus tüvirakk tekitab kaks täpselt sama tütrerakku, kopeerides nende DNA ja tsütoplasma jagunemine.

Nagu võite arvata, on haploidsete rakkude juhtum täiesti erinev. Inimese kehas on need rakuüksused munarakud ja seemnerakud, need, kes vastutavad viljastamise eest. Diploidsuse püsimiseks sigoodis tuleb iga kromosoomipaar pooleks jagada ja kahest liikmest peab järele jääma vaid üks, nagu eelmises osas nägime.

Nii et haploidse raku moodustumisprotsess on palju keerukam kui diploidne (vähemalt diploidses organismis). Selle näitlikustamiseks näitame teile sperma sünteesiprotsessi:

• Proliferatiivne faas: diploidne idutüvirakk moodustab A- ja B-tüüpi spermatogoonia. Koguse suurendamiseks jagatakse A-d mitoosiga, kuid B-d mitte.
• Spermatogoonia diferentseerub primaarseks spermatotsüüdiks ja meioosi I abil tekivad sellest kaks sekundaarset spermatotsüüdi. Meioos II korral tekitab iga sekundaarne spermatotsüüt kaks haploidset spermatiidi.
• Seega, kus enne oli diploidne B spermatogoonia, on nüüd 4 haploidset spermatiidi, millel on pool geneetilisest teabest.
• Spermatiidid küpsevad funktsionaalseteks spermideks.

Seega Toodetakse 4 haploidset sugurakku seal, kus varem oli diploidne idutüvirakk. Lisaks on kogu selle protsessi vältel ristuvad ja kromosomaalsed permutatsioonid, mis muudavad vanemate teabe järglastel ühtemoodi olemata. Sel põhjusel peetakse seksuaalset paljunemist liikide geneetilise mitmekesisuse aluseks.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Inimkeha peamised rakutüübid"

3. Haploidsus ja diploidsus piirduvad erinevate rakurühmadega

Kõik meie keha moodustavad rakud on diploidsed, välja arvatud sugurakud (munarakud ja seemnerakud), mis sünteesitakse vastavalt munarakus ja munandis. Seega on üldistatud, et inimese somaatilised rakud on diploidsed ja sugurakud haploidsed.

Siiski pole see päris tõsi: näiteks enamik hepatotsüüte (maksarakud) on tetraploidsed, see tähendab, et need sisaldavad kaks korda rohkem geneetilist teavet kui tavalised somaatilised rakud. Reeglit tõestavad alati erandid.

4. Diploidsus võimaldab mõnel liigil sugu eristada

Eusotsiaalsete putukate, näiteks mesilaste, herilaste ja sipelgate (Hymenoptera) kolooniates on isased haploidsed (X) ja naised diploidsed (XX). See evolutsioonistrateegia järgib selget mustrit: isasloomad võivad sündida viljakale emasloomale, ilma et seda vaja oleks. on varem viljastatud, mis hõlbustab paljunemisperioodi samade kolooniate vahel elanikkonnast.

Nagu võite ette kujutada, pole see inimeste puhul üldse nii, kuna nii isased (XY) kui ka naised (XX) on diploidsed. Igatahes on seda huvitav teada mõnede loomariigi liikide isaste haploidsuskoodid.

5. Igal lahtritüübil on erinev funktsioon

Inimese kehas on diploidsete rakkude ülesanne hoida keha bioloogilist süsteemi pinnal. Näiteks naha ja epidermise kihtide somaatilised rakud on pidevas kasvus nagu nad on 40 000 keratinotsüüdi (sarvkihi rakud, kõige pealiskaudsed) heitis meie iga minut maha eluaeg. Jagunemine mitoosi abil soodustab kõigi kehakudede taastamist, hooldamist ja asendamist.

Teiselt poolt, haploidsetel rakkudel on juba uuritud funktsionaalsus: suguline paljunemine. Kuigi suguline paljunemine on palju kallim kui lihtne mitoos, on sellel evolutsiooniliselt suur mõte. Kõik mitoosiga jagatud suguvõsa järeltulijad on geneetiliselt ühesugused, seega on neil keskkonnamuutuste taustal samad võimed ja nende kohanemisvõime on minimaalne.

Teisest küljest on sugulisel paljunemismudelil järgitud liikide populatsioon väga erinev. geneetilisel tasandil, kuna laps pole kunagi sama kui üks tema vanematest, vaid mõlema kombinatsioon (rohkem mutatsioone ja ristamisi). Seega haploidsete rakkude olemasolu ja sugurakkude teke on see, mis tekitab planeedi mitmekesisuse kogu põlvkondade vältel, lisaks kohanemisvõimele.

Jätka

Nagu nägite, ületavad haploidsete rakkude ja diploidsete rakkude erinevused kromosoomi sihtkapitalist palju kaugemale. On oluline teada rakuliste üksuste variatsioone mikroskoopilisel tasemel, aga ka rakendada seda meditsiinilises ja evolutsioonilises valdkonnas.

Mõlemad rakutüübid on kaks olulist tükki ühes reduktoris: diploidsus säilitab elu, haploidsus aga selle. Mõlemad protsessid on seksuaalselt paljunevate liikide säilitamiseks üliolulised.