WAT ZIJN HAPLOÏDE CELLEN? - BIOLOGIE - 2025

Een haploïde cel is een cel met een genoom dat bestaat uit een enkele basisset chromosomen. Haploïde cellen hebben daarom een ​​genomische inhoud die we de basislading 'n' noemen. Deze basisset chromosomen is typerend voor elke soort.

De haploïde toestand is niet gerelateerd aan het aantal chromosomen, maar aan het aantal chromosomen dat het genoom van de soort vertegenwoordigt. Dat wil zeggen, de basisbelasting of het aantal.

Met andere woorden, als het aantal chromosomen waaruit het genoom van een soort bestaat twaalf is, is dit het basisgetal. Als de cellen van dat hypothetische organisme twaalf chromosomen hebben (dat wil zeggen, met een basegetal van één), is die cel haploïde.

Als het twee complete sets heeft (dat wil zeggen 2 x 12), is het diploïde. Als je er drie hebt, is het een triploïde cel die in totaal ongeveer 36 chromosomen zou moeten bevatten, afgeleid van 3 complete sets hiervan.

In de meeste, zo niet alle, prokaryote cellen wordt het genoom vertegenwoordigd door een enkel DNA-molecuul. Hoewel replicatie met vertraagde deling kan leiden tot gedeeltelijke diploïdie, zijn prokaryoten eencellig en haploïde.

Over het algemeen zijn ze ook een unimoleculair genoom. Dat wil zeggen, met een genoom vertegenwoordigd door een enkel DNA-molecuul. Sommige eukaryote organismen zijn ook genomen uit één molecuul, hoewel ze ook diploïde kunnen zijn.

De meeste hebben echter een genoom dat is verdeeld in verschillende DNA-moleculen (chromosomen). De volledige set van uw chromosomen bevat uw volledige specifieke genoom.

Haploidy in eukaryoten

In eukaryote organismen kunnen we meer diverse en complexe situaties vinden in termen van hun ploïdie. Afhankelijk van de levenscyclus van het organisme komen we bijvoorbeeld gevallen tegen waarin meercellige eukaryoten op een bepaald punt in hun leven diploïde kunnen zijn en op een ander moment haploïde.

Binnen dezelfde soort kan het ook zijn dat sommige individuen diploïde zijn, terwijl andere haploïde zijn. Ten slotte is het meest voorkomende geval dat hetzelfde organisme zowel diploïde cellen als haploïde cellen produceert.

Haploïde cellen ontstaan ​​door mitose of door meiose, maar kunnen alleen mitose ondergaan. Dat wil zeggen, een haploïde 'n'-cel kan zich delen om twee haploïde' n'-cellen te doen ontstaan ​​(mitose).

Aan de andere kant kunnen diploïde '2n'-cellen ook aanleiding geven tot vier haploïde' n'-cellen (meiose). Maar het zal nooit mogelijk zijn voor een haploïde cel om te delen door meiose, aangezien een meiose per biologische definitie een deling inhoudt met reductie van het basisaantal chromosomen.

Het is duidelijk dat een cel met een basisnummer van één (d.w.z. haploïde) geen reductieve delingen kan ondergaan, aangezien er niet zoiets bestaat als cellen met gedeeltelijke genoomfracties.

Het geval van veel planten

De meeste planten hebben een levenscyclus die wordt gekenmerkt door wat afwisseling van generaties wordt genoemd. Deze generaties die elkaar afwisselen in het leven van een plant zijn de sporofytgeneratie ('2n') en de gametofytgeneratie ('n').

Wanneer fusie van 'n'-gameten optreedt om een ​​diploïde' 2n'-zygoot te vormen, wordt de eerste sporofytcel geproduceerd. Dit wordt achtereenvolgens door mitose verdeeld totdat de plant het reproductieve stadium bereikt.

Hier zal de meiotische deling van een bepaalde groep van '2n'-cellen aanleiding geven tot een reeks haploïde' n'-cellen die de zogenaamde gametofyt, mannelijk of vrouwelijk, zullen vormen.

De haploïde cellen van gametofyten zijn geen gameten. Integendeel, later zullen ze zich delen om de respectievelijke mannelijke of vrouwelijke gameten te doen ontstaan, maar door mitose.

Het geval van veel dieren

Bij dieren is de regel dat meiose gametisch is. Dat wil zeggen dat gameten worden geproduceerd door meiose. Het organisme, in het algemeen diploïde, zal een reeks gespecialiseerde cellen genereren die in plaats van te delen door mitose, dit zullen doen door meiose, en op een terminale manier.

Dat wil zeggen, de resulterende gameten vormen de uiteindelijke bestemming van die cellijn. Er zijn natuurlijk uitzonderingen.

Bij veel insecten zijn mannetjes van de soort bijvoorbeeld haploïde omdat ze het product zijn van ontwikkeling door mitotische groei van onbevruchte eieren. Bij het bereiken van de volwassenheid zullen ze ook gameten produceren, maar door mitose.

Is het voordelig om haploïde te zijn?

Haploïde cellen die als gameten functioneren, vormen de materiële basis voor het genereren van variabiliteit door segregatie en recombinatie.

Maar als het niet was omdat de fusie van twee haploïde cellen het bestaan ​​mogelijk maakt van degenen die dat niet doen (diploïden), zouden we geloven dat gameten slechts een instrument zijn en geen doel op zich.

Er zijn echter veel organismen die haploïde zijn en zich niet bewust zijn van evolutionair of ecologisch succes.

Bacteriën en archaea

Bacteriën en archaea zijn hier bijvoorbeeld al heel lang aanwezig, lang voordat diploïde organismen, ook meercellige organismen.

Ze zijn zeker veel meer afhankelijk van mutatie dan andere processen om variabiliteit te genereren. Maar die variabiliteit is in wezen metabolisch.

Mutaties

In een haploïde cel zal het resultaat van de impact van een mutatie in één generatie worden waargenomen. Daarom kan elke mutatie voor of tegen zeer snel worden geselecteerd.

Dit draagt ​​in hoge mate bij aan het efficiënte aanpassingsvermogen van deze organismen. Dus wat niet gunstig is voor het organisme, kan gunstig blijken te zijn voor de onderzoeker, aangezien het veel gemakkelijker is om genetica uit te voeren met haploïde organismen.

In feite kan bij haploïden het fenotype rechtstreeks verband houden met het genotype, is het gemakkelijker om zuivere lijnen te genereren en is het gemakkelijker om het effect van spontane en geïnduceerde mutaties te identificeren.

Eukaryoten en diploïden

Aan de andere kant, in organismen die eukaryoot en diploïde zijn, vormt haploïdie een perfect wapen om te testen op minder bruikbare mutaties. Door een gametofyt te genereren die haploïde is, zullen deze cellen alleen het equivalent van een enkele genomische inhoud tot expressie brengen.

Dat wil zeggen, de cellen zullen hemizygoot zijn voor alle genen. Als celdood voortkomt uit deze aandoening, zal deze lijn geen gameten bijdragen vanwege mitose, en dus fungeren als een filter voor ongewenste mutaties.

Een soortgelijke redenering kan worden toegepast op mannetjes dat ze haploïde zijn bij sommige diersoorten. Ze zijn ook hemizygoot voor alle genen die ze dragen.

Als ze het niet overleven en de vruchtbare leeftijd niet bereiken, zullen ze niet de mogelijkheid hebben om die genetische informatie door te geven aan toekomstige generaties. Met andere woorden, het wordt gemakkelijker om minder functionele genomen te elimineren.

Referenties

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^e editie). WW Norton & Company, New York, NY, VS.
2. Bessho, K., Iwasa, Y., Day, T. (2015) Het evolutionaire voordeel van haploïde versus diploïde microben in voedselarme omgevingen. Journal of Theoretische Biologie, 383: 116-329.
3. Brooker, RJ (2017). Genetica: analyse en principes. McGraw-Hill Higher Education, New York, NY, VS.
4. Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, VS.
5. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). An Introduction to Genetic Analysis (11 ^th ed.). New York: WH Freeman, New York, NY, VS.
6. Li, Y., Shuai, L. (2017) Een veelzijdig genetisch hulpmiddel: haploïde cellen. Stamcelonderzoek en -therapie, 8: 197. doi: 10.1186 / s13287-017-0657-4.