5 razlik med haploidnimi in diploidnimi celicami

Celica je morfološka in funkcionalna enota živega bitja. Vsako živo bitje, od najbolj bazalnih bakterij do človeka, ima vsaj eno celico, ki se je sposobna samorazmnožiti in snovi izmenjati z okoljem. Prokariontska živa bitja imajo samo eno celico, ki predstavlja celotno telo, vendar se evkarionti lahko integrirajo milijarde jih v našem telesu, vsaka v sistemu, ki je veliko večji od enote in ima izrazito funkcionalnost.

Kot smo že povedali, je celična entiteta enakovredna življenju. Edini organizmi, ki se strinjajo s to predpostavko, so virusi, viroidi in prioni, vendar jih redko štejejo za živa bitja. Predstavljajo ločeno skupino bioloških patogenov z nalezljivim potencialom. Brez celice minimalne zahteve niso dosežene, da bi se življenje lahko razvijalo kot takšno.

Vsekakor je treba opozoriti, da na primer v človeku obstajata dve glavni vrsti celic: haploidna in diploidna. V naslednjih vrsticah vam povemo razlike med haploidnimi in diploidnimi celicami in njegov evolucijski pomen.

• Povezani članek: "Razlike med mitozo in mejozo"

Kakšne so razlike med haploidijo in diploidijo?

V naravi se nobena prilagoditev ni razvila po naključju. Vsaka značilnost ima (ali je imela) vlogo v evolucijski zgodovini vrste, tako da Dejstvo, da so v istem organizmu haploidne in diploidne celice, mora imeti razlog za to biti. V naslednjih točkah ga raziskujemo.

1. Haploidne celice vsebujejo samo en niz kromosomov, diploidne celice dva

To je glavna razlika med haploidijo in diploidijo. Diploidna celica (2n) v svojem jedru vsebuje nabor parnih kromosomov, v katerih so vse genetske informacije posameznika, polovica očeta in polovica matere. Pri ljudeh obstaja 23 parov kromosomov, 22 avtosomnih in en spolni (XX in XY), ki zajemajo približno 25.000 različnih genov. Od 46 skupnih kromosomov, ki obstajajo v celičnem jedru, jih 23 prihaja od enega od staršev, 23 pa od drugega.

Po drugi strani pa je haploidna celica (n) tista, ki vsebuje samo en kromosom vsake vrste. V primeru človeških spolnih celic (jajčeca in sperma) celično jedro vsebuje le 23 kromosomov. Razlaga je preprosta; če bi bila vsaka gameta diploidna, bi imele celice, ki tvorijo zigoto, vse več kromosomov:

• Haploidna celica (n) + Haploidna celica (n) = Diploidna celica (2n)
• Diploidna celica (2n) + Diploidna celica (2n) = Tetraploidna celica (4n)
• Tetraploidna celica (4n) + Tetraploidna celica (4n) = Celica z 8 kompleti kromosomov (8n)

Če torej haploidne celice med spolnim razmnoževanjem ne bi obstajale, bi človek v samo treh generacijah s 46 kromosomov (23 x 2) prešel na 184 (23 x 8). Podvajanje posameznega kromosoma, ko se ne dotakne, je lahko že usodno, zato bi bil ta mehanizem genskega kopičenja nezdružljiv z življenjem.

2. Diploidne celice se delijo z mitozo, haploidne celice pa z mejozo

Kot smo že ugotovili, ima somatska diploidna celica (ki sestavlja tkiva) par vsakega kromosoma, vsakega člana enega od obeh staršev.

Ker te celice niso vključene v razmnoževanje (namenjene so le vzdrževanju in popraviti telesne strukture), jim ni treba deliti svojih genetskih informacij pol. Zato se delijo z mitozo, v katerem matična celica povzroči dve popolnoma isti hčerinski celici, tako da DNK in razdelitev citoplazme.

Kot lahko sumite, je primer haploidnih celic povsem drugačen. V človeškem telesu so te celične enote jajčeca in sperma, ki so odgovorne za oploditev. Da diploidija ostane v zigoti, je treba vsak par kromosomov "razdeliti" na polovico in le enega od obeh članov, kot smo videli v prejšnjem poglavju.

Torej, postopek tvorbe haploidne celice je veliko bolj zapleten kot diploid (vsaj znotraj diploidnega organizma). Za ponazoritev vam pokažemo postopek sinteze sperme:

• Proliferativna faza: diploidna zarodna matična celica tvori spermatogonije tipa A in B. A se delijo z mitozo, da se poveča zaloga v količini, B pa ne.
• Spermatogonija se diferencira v primarno spermatocito in z mejozo I nastaneta dve sekundarni spermatociti. Pri mejozi II vsaka sekundarna spermatocita povzroči dve haploidni spermatidi.
• Torej, kjer je bila prej diploidna spermatogonija B, so zdaj 4 haploidne spermatide s polovico genskih informacij.
• Spermatide dozorijo v funkcionalno spermo.

Tako Tam, kjer so včasih obstajale diploidne zarodne matične celice, nastanejo 4 haploidne gamete. Poleg tega v tem procesu obstajajo križanci in kromosomske permutacije, zaradi katerih informacije o starših pri potomcih niso na enak način. Iz tega razloga naj bi bilo spolno razmnoževanje osnova genetske raznovrstnosti vrst.

• Morda vas zanima: "Glavne vrste celic človeškega telesa"

3. Haploidija in diploidija sta omejeni na različne celične skupine

Vse celice, ki tvorijo naše telo, so diploidne, razen spolnih celic (jajčne celice in sperme), ki se sintetizirajo v jajčni celici oziroma testisu. Tako je splošno, da so človeške somatske celice diploidne, spolne celice pa haploidne.

Kljub temu to ni povsem res: na primer večina hepatocitov (jetrnih celic) je tetraploidnih, kar pomeni, da vsebujejo dvakrat več genetskih informacij kot običajna somatska celica. Vedno obstajajo izjeme, ki dokazujejo pravilo.

4. Diploidija pri nekaterih vrstah omogoča razlikovanje po spolu

V kolonijah evzocialnih žuželk, kot so čebele, ose in mravlje (Hymenoptera), so samci haploidni (X) in samice diploidni (XX). Ta evolucijska strategija sledi jasnemu vzorcu: samci se lahko rodijo plodni samici, ne da bi to potrebovali. je bila predhodno oplojena, kar močno olajša reproduktivno obdobje med kolonijami iste prebivalstva.

Kot si lahko predstavljate, pri ljudeh to sploh ne drži, saj sta moška (XY) in ženska (XX) diploidna. Kakorkoli, zanimivo je to vedeti haploidne kode za moške v nekaterih vrstah živalskega kraljestva.

5. Vsak tip celice ima drugačno funkcijo

V človeškem telesu je funkcija diploidnih celic vzdrževanje biološkega sistema v telesu. Na primer, somatske celice dermalne in epidermalne plasti neprekinjeno rastejo 40.000 keratinocitov (celic rožene plasti, najbolj površnih) se izloči vsako minuto našega življenska doba. Delitev z mitozo spodbuja obnovo, vzdrževanje in nadomeščanje vseh telesnih tkiv.

Po drugi strani, haploidne celice imajo že raziskano funkcionalnost: spolno razmnoževanje. Čeprav je spolno razmnoževanje veliko dražje od preproste mitoze, ima velik evolucijski smisel. Vsi potomci rodu, deljenega z mitozo, so genetsko enaki, zato imajo enake sposobnosti pred okoljskimi spremembami in njihova prilagoditvena sposobnost je minimalna.

Po drugi strani pa imajo vrste, ki sledijo vzorcu spolnega razmnoževanja, zelo različne osebke v isti populaciji. na genetski ravni, saj otrok ni nikoli enak kot eden od njegovih staršev, temveč kombinacija obeh (več mutacij in križanj). Tako obstoj haploidnih celic in tvorba spolnih celic je tisto, kar ustvarja raznolikost planeta skozi generacije, poleg prilagoditvenih zmogljivosti.

Nadaljuj

Kot ste videli, razlike med haploidno in diploidno celico presegajo kromosomsko obdaritev. Bistveno je poznati razlike med celičnimi entitetami na mikroskopski ravni, pa tudi uporabiti jih na medicinskem in evolucijskem področju.

Obe vrsti celic sta dva bistvena dela v isti prestavi: diploidija ohranja življenje, haploidija pa ga ustvarja. Oba procesa sta ključnega pomena za vzdrževanje vrst, ki se razmnožujejo spolno.