Inhalt
- Wie funktioniert DNA?
- Was sind homologe Chromosomen?
- Grundlegendes zu Chromosomensätzen
- Was bedeuten Haploide und Diploide?
- Warum sind diploide Zellen wichtig?
- Warum sind haploide Zellen wichtig?
- Diploide vs. triploide Organismen
- Generationenwechsel in Pflanzen
- Stadien in der Zellteilung
- Fehltritte bei der Zellteilung
Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist das Blau fürs Leben. Die chromosomale DNA befindet sich im Kern einer mikroskopisch kleinen eukaryotischen Zelle und speichert alle Anweisungen, die zur Herstellung eines vollwertigen erwachsenen Organismus erforderlich sind.
Kern-DNA ist in Chromosomen organisiert; Menschen haben insgesamt 46 pro Zelle. Haploide gegen diploid bezeichnet die Anzahl der in der Zelle vorhandenen Chromosomen und Chromosomensätze.
Wie funktioniert DNA?
DNA besteht aus vier chemischen Basen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Adeninpaare mit Thymin (A-T) und Cytosinpaare mit Guanin (C-G). Die Basen binden an ein Zucker- und Phosphatmolekül und bilden Nukleotide, die in einem doppelsträngigen DNA-Helixmolekül angeordnet sind. Die Sequenz der Nukleotide sagt den Zellen, was zu tun ist.
Jeder DNA-Strang kopiert sich während der Zellteilung. Der Kern gibt kein Signal, sich zu teilen, bis das genetische Material fadenförmig ist Chromatin hat die Replikation beendet. Schwesterchromatiden kondensieren und in der Mitte der Zelle ausrichten. Spindelfasern ziehen die Chromosomen auseinander und zwei Tochterzellen entstehen aus dem Prozess von Mitose.
Was sind homologe Chromosomen?
Homologe Chromosomen sind Chromosomenpaare, die in Größe und Form gleich sind. Ein Satz wird von der Mutter und der andere Satz vom Vater geerbt.
Diese Homologen haben dieselben Gene an derselben Stelle, obwohl sich die Gen-Allele auf den Chromosomen geringfügig unterscheiden. Das Austauschen von Genen tritt bei Meiose auf. Auf diese Weise können Geschwister unterschiedliche Augen- und Haarfarben haben.
Grundlegendes zu Chromosomensätzen
Das Erlernen von Wortdefinitionen in der einführenden Zellbiologie bietet eine solide Grundlage für das Verständnis fortgeschrittener Genetik. Die Terminologie scheint zunächst etwas verwirrend, aber es ist sinnvoller, wenn man sieht, wie alles zusammenpasst. Ungewöhnliche Wörter wie „Ploidie“ sind ein guter Ausgangspunkt, um die DNA und den Lebenszyklus einer Zelle zu untersuchen.
Ploidie bezieht sich auf die Anzahl der in der Zelle vorhandenen Chromosomen. Einfache Organismen wie Bakterien haben nur einen DNA-Ring anstelle von linearen Chromosomen. Mehrzellige Lebensformen haben Sätze homologer Chromosomen, die sich im Zellkern replizieren, sich während Mitose und Meiose paaren und teilen.
Haploide Zellen, die durch die Variable n symbolisiert werden, besitzen einen Chromosomensatz. Gameten oder Geschlechtszellen sind haploide. Bakterien können haploide Organismen sein. Chromosomen in haploiden Zellen enthalten ein Gen-Allel (Kopie) für ein bestimmtes Merkmal.
Diploid Die durch 2n symbolisierten Zellen besitzen zwei Chromosomensätze. Körperzellen sind diploid. Chromosomen enthalten zwei Gen-Allele (Kopien) für vererbbare Merkmale. Zwei haploide Gameten führen zu einer diploiden Zygote.
Youll las auch ungefähr polyploid Zellen, die andere Ploidien wie Triploid (3n) und Hexaploid (6n) in Pflanzen und Tieren sind. Beispielsweise haben bestimmte Arten von Kulturweizen drei Chromosomensätze (3n) oder sogar sechs Chromosomensätze (6n). Zusätzliche Kopien von Chromosomen sind für einige Organismen von Vorteil, für andere jedoch möglicherweise tödlich, je nachdem, wie die regulatorischen Gene beeinflusst werden.
Was bedeuten Haploide und Diploide?
Die Lebensstadien einer Zelle umfassen Interphase, Zellteilung, Zytokinese und Tod. Als Teil des Lebenszyklus kann sich die Zelle durch Mitose oder durch Meiose ungeschlechtlich teilen. Die einfachere Art der Zellteilung ist die Mitose, bei der keine Genrekombination erforderlich ist.
Diploide Zellen haben zwei Chromosomensätze (2n). Das heißt, in jeder Zelle sind zwei homologe Chromosomen vorhanden. Die meisten Körperzellen sind diploid. Differenzierte Körperzellen (2n) wachsen und teilen sich durch Mitose in Tochterzellen (2n).
Haploide Zellen haben einen Chromosomensatz (n), dh es gibt keine homologen Chromosomen. Nur ein Satz ist vorhanden. Fortpflanzungszellen sind haploide und tragen halb so viele Chromosomen wie somatische diploide Zellen. Wenn zwei haploide Gameten zusammenkommen, bilden sie eine diploide Zelle, die durch Mitose wachsen kann.
Warum sind diploide Zellen wichtig?
Die meisten Zellen im Körper sind diploid. Beim Menschen bedeutet dies, dass sie zwei Sätze von 23 Chromosomen im Zellkern haben. Nicht reproduktive Zellen, auch somatische Zellen genannt, enthalten alle Ihre chromosomalen genetischen Informationen - nicht nur die Hälfte davon. Diploide Zellen erfüllen die meisten Körperfunktionen.
Diploide Zellen vermehren sich durch Mitose und bilden zwei identische Tochterzellen. Mitose ist ein Mittel zur schnellen und effizienten nicht-sexuellen Zellteilung. Mitose ist besonders wichtig für das Zellwachstum und die Heilung von Gewebe. Durch die Mitose werden die Epithelzellen kontinuierlich abgestoßen und ersetzt.
Warum sind haploide Zellen wichtig?
Haploide Zellen sind wichtig für die sexuelle Fortpflanzung. Lebende Organismen haben eine Reihe von cleveren Methoden angepasst, um das Überleben der Art auch in rauesten Umgebungen zu gewährleisten. Haploide Organismen haben einen Chromosomensatz und vermehren sich nur ungeschlechtlich. Menschen haben haploide Fortpflanzungszellen.
Haploide Zellen werden durch Meiose produziert und enthalten nur einen Chromosomensatz. Während der Reproduktion verschmelzen zwei haploide Zellen (Eizelle und Sperma). Jedes stellt einen Chromosomensatz zur Verfügung, um eine diploide Zelle zu erzeugen. Die Embryonalentwicklung verläuft unter wachstumsfördernden Bedingungen.
Das menschliche Genom besteht aus 46 Chromosomen; 23 Chromosomen stammen von der Mutter und 23 vom Vater. Sexuelle Fortpflanzung durch Meiose führt zu Variationen innerhalb einer Population, die es einigen Organismen ermöglichen, mit den vorherrschenden Bedingungen besser umzugehen als anderen. Wenn sich Gene in der Meiose nicht rekombinieren würden, wäre die neue Pflanze oder das neue Tier ein Klon von sich.
Diploide vs. triploide Organismen
Viele triploide Organismen können mit zusätzlichen Chromosomen recht gut existieren. Lachs, Salamander und Goldfisch gehören zu den triploiden Tierarten mit drei Chromosomensätzen. Austern, die als Lebensmittel verkauft werden, haben zwei oder drei Chromosomensätze.
Triploide Austern sind besonders schmackhaft, schnellwüchsig und krankheitsresistent. Sie sind jedoch auch steril.
Die Fischerei löste anfangs Triploidie durch chemische Einwirkung, Hitze oder Druck aus. Die Wissenschaftler von Rutgers entwickelten dann tetraploide Austern, die diploide Austerneier düngen konnten, um die kommerziell wünschenswerteren triploiden Austern zu produzieren. Der Prozess ist chemikalienfrei und beinhaltet keine Genmodifikation.
Generationenwechsel in Pflanzen
Lebenszyklen von Pflanzen können sowohl ein haploides als auch ein diploides Stadium umfassen. Beispielsweise setzen diploide Farne, die im Wald wachsen, haploide Sporen von der Unterseite der Wedel in die Luft frei. Sporen entwickeln sich zu Gametophytenpflanzen mit Fortpflanzungsteilen, die haploide Spermien und Eier produzieren.
In Gegenwart von Feuchtigkeit für die Mobilität befruchtet ein Sperma ein Ei und die Zygote (diploide Zelle) wächst durch Mitose zu einem neuen Farn.
Stadien in der Zellteilung
Organismen können grob als eukaryotisch oder prokaryotisch klassifiziert werden, hauptsächlich basierend darauf, ob ein DNA enthaltender Kern vorhanden ist. In eukaryotischen Organismen, DNA und Histone (Proteine) wickeln sich zusammen und bilden Chromosomen.
Jedes Chromosom in einer diploiden Zelle ist Teil eines homologen Paares. Fortpflanzungskeimzellen sind diploid wie somatische Zellen, bis sie den reduktionistischen Prozess der Meiose durchlaufen, um Sperma und ein Ei zu bilden.
Chromosomen replizieren sich im ersten Stadium der Meiose und werden zu Schwesterchromatiden, die an der Centromere. Als nächstes finden Schwesterchromatiden ihr homologes Gegenstück und tauschen DNA-Teile aus, bevor sich die Elternzelle in zwei haploide Tochterzellen teilt. Im zweiten Stadium der Meiose teilen sich die Chromosomen in den Tochterzellen und es entstehen vier haploide Zellen.
Fehltritte bei der Zellteilung
Obwohl Fehler in der Chromosomenreplikation und -trennung im Allgemeinen an den Kontrollpunkten der Zellteilung korrigiert werden, können dennoch schwerwiegende Fehler auftreten, die zu Mutationen, Tumoren oder einer Beeinträchtigung des Gens führen.
Wenn sich die Chromosomen nicht richtig trennen, kann eine Zelle ein zusätzliches Chromosom erhalten. Dies kann zu genetischen Störungen führen. Wenn Sie beispielsweise eine zusätzliche Kopie von Chromosom 21 haben, haben Sie das, was als Down-Syndrom bezeichnet wird.
Organismen, die Chromosomen von zwei verschiedenen Arten erben, weisen gewöhnlich eine untypische Anzahl von Chromosomensätzen auf und können steril sein.