В каких клетках содержится диплоидный а в каких гаплоидный набор хромосом

Определение 1

Гаплоидный и диплоидный набор хромосом – это определенный комплект хромосом, который характерен для той или иной разновидности клеток.

Строение хромосом и их роль в реализации наследственного аппарата клетки

Для того, чтобы понять механизм формирования гаплоидного и диплоидного набора хромосом необходимо вспомнить строение самой хромосомы.

Определение 2

Хромосома – это нуклеопротеидная структура, которая является одной из составляющих ядер эукариотических клеток.

Хромосома – это хранитель ДНК.

Хромосома необходима клетке для того, чтобы хранить, передавать и реализовать наследственную информацию. Хромосомы в клетке различаются с помощью микроскопа, но только в тот момент, когда происходит ее митотическое и мейтотическое деление.

Все хромосомы в совокупности образуют кариотип.

Определение 3

Кариотип – это совокупность хромосом клетки.

Кариотип является видрспецифичным признаком, который фактически не испытывает на себе индивидуальной изменчивости. Хромосомы содержат ДНК, и имеются в митохондриях, пластидах, ядре. У прокариотических клеток хранение ДНК происходит свободно в толще цитоплазмы. Хромосомами вирусов являются ДНК и РНК молекулы, которые располагаются в капсиде.

Считается, что хромосомы были открыты в 1882 году В. Флеммингом, который упорядочил и систематизировал всю информацию, которая имелась о данных структурах на тот момент времени. После открытия законов Менделя была доказана важнейшая генетическая роль хромосом. В дальнейшем появлялись различные хромосомные теории (Т. Моргана, К. Бриджеса, Г. Меллера). Морагн даже заслужил нобелевскую премию, за исследования в данной области.

Особенности гаплоидного и диплоидного хромосомного набора

С набором хромосом неразрывно связано понятие «плоидность».

Определение 4

Плоидность – это общее количество одинаковых хромосом в кариотипе.

Выделяют следующие формы плоидности:

гаплоидность (одинарный набор хромосом);
диплоидность (двойной набор хромосом).

Диплоидный набор характерен для соматических клеток, гаплоидным набором обладают половые клетки. При половом размножении в процессе оплодотворения объединяются геномы двух родительских половых клеток, образуя генотип нового организма. Все соматические клетки такого организма обладают двойным набором генов, полученных от обоих родителей в виде определенных аллелей. Таким образом, генотип – это генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе – кариотипе.

Гаплоидный набор хромосом характерен для водорослей, грибов и растений. Он представляет собой набор совершенно разных хромосом. Другими словами, в гаплоидном организме присутствует несколько нуклеопротеидных структур, которые не похожи друг на друга и не имеют пар.

Что касается диплоидного набора хромосом, то он является таким собранием хромосом, при котором у каждой из них имеется двойник, а нуклеопротеидные структуры расположены попарно. Диплоидный набор хромосом характерен для всех животных организмов, а также человека. Он является парным.

У здорового человека 46 хромосом или 23 пары хромосом. Пол человека определяют половые хромосомы Х и Y. Их наличие и расположение определяется еще в эмбриональном периоде. Если схема таких хромосом представлена, как XX, то на свет появляется девочка, если же схема выглядит как XY, то рождается мальчик. При каждом оплодотворении пол определяется случайным образом.

Зачастую нарушается плоидность, что ведет к разнообразным негативным изменениям и усугубляет состояние здоровья человека. Например, существует нарушения диплоидного набора хромосом, которые именуются синдромом Дауна. При этом появляется лишняя 47 хромосома в 21 – ой паре хромосом.

Также можно выделить синдром Кляйнфельтера – лишняя половая Х-хромосома. Эти и другие отклонения имеют генетический характер, излечить их не представляется возможным. Дети, у которых наблюдается подобные нарушения не могут вести полноценный образ жизни, но иногда доживают до взрослого возраста.

Следует отметить тот факт, что каждый вид растений и животных имеет строго определённый наследственный набор хромосом. Они могут различаться по форме и размеру. Можно сказать, что число хромосом и их морфологическое разнообразие являются характерным видовым признаком. Такую особенность называют постоянством числа хромосом. Число хромосом не зависит от уровня филогенетического развития организма. Например, у водоросли спирогиры и у сосны имеется по 24 хромосомы, у человека — 46, а у гориллы — 48.

Если поколения организмов последовательно сохраняются друг за другом, то сохраняются также и их индивидуальные особенности. Это возможно потому, что каждая хромосома при делении воспроизводит себе подобных. Такое явление называют авторепродукцией. В этом выражается правило преемственности хромосомного набора.

Замечание 1

Таким образом, хромосомы являются важнейшей частью генетического аппарата организмов. У различных видов организмов наблюдается разнообразное количество хромосом, а также разные виды плоидности.

Изменения в генетическом наборе влекут за собой следующие последствия:

отклонения в интеллектуальном развитии (плохая память, ослабленное внимание, отсутствие концентрации, неспособность к выполнению логических операций и пр.);
заторможенность в росте (несоответствие роста органов и тканей нормативными показателем, нарушение физиологии и пр.);
отклонения в развитии половых органов (что вызывает также невозможность репродукции следующих поколений).

Среди причин генетического сбоя выделяют различные экологические нарушения, плохую наследственность, неправильный образ жизни, дефицит сна, стрессы, вредные привычки. Врачи никогда не дают стопроцентной гарантии рождения здорового ребенка даже тем родителям, которые ведут исключительно правильный образ жизни и живут в экологически благополучных районах. Безусловно, на изменение хромосомного набора влияет также и мутационный фактор.

Источник

Дети получают в наследство от родителей не только материальное имущество, но и определенные гены, которые делают их похожими на родственников формой головы, лица, рук, цветом глаз и волос, а иногда даже характером.

Передача характерных признаков от родителей к детям происходит с помощью информации, закодированной в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК). Вся биологическая информация хранится в хромосомах, представляющих собой молекулы ДНК, покрытые гистонной (белковой) оболочкой. В зависимости от типа клетки и ее фазы жизненного цикла генетическая информация в виде хромосом может находится в нескольких вариантах: гаплоидном, диплоидном и, реже, тетраплоидном.

Понятие хромосомы

Ядро эукариотической клетки содержит несколько видов составляющих, одной из которых является нуклеопротеидная структура, называемая хромосомой. Теория о наследственной информации впервые была выдвинута еще в XIX веке, но, опираясь на фактические данные, полностью сформировалась лишь спустя столетие,.

С помощью ДНК происходит хранение, реализация и передача наследственной информации. Различить хромосомы под микроскопом возможно только во время деления клетки. Совокупность всех структурно-функциональных единиц, содержащихся в клетке, называется кариотипом.

Нуклеопротеидные структуры, хранящие наследственную информацию, у эукариотов расположены в ядре, а также в митохондриях и пластидах; у прокариотов замкнутая в кольцо молекула ДНК располагается в так называемой зоне нуклеоида. У вирусов, единственных в своем роде, роль носителя генетической информации может выполнять как ДНК, так и РНК (рибонуклеиновая кислота), расположенные в белковых оболочках – капсидах.

Обычно генетическая информация в клетке содержится в единичном экземпляре, это состояние называют гаплоидным набором. При делении клетки ДНК реплицируется, то есть удваивается, чтобы каждая молодая клетка получила полноценный генетический набор. Данное состояние хромосом называется диплоидным. Реже, при формировании половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов), при образовании спор и конидиев в жизненных циклах низших растений и грибов, а также при генетических аномалиях в клетке может находится учетвереннвй набор генетической информации – тетраплоидный.

Диплоидный хромосомный набор

Диплоидный набор хромосом — это двойной кариотип, в котором элементы разделены на пары по сходным признакам. Такой набор наблюдается в соматических клетках и зиготах.

В человеческих клетках содержится по 46 хромосом, которые разделяются на 23 пары со своим «двойником» по длине и толщине. Но 45-я и 46-я единицы отличаются от других тем, что представляют собой половые хромосомы, определенное сочетание которых влияет на пол будущего человека:

пара одинаковых единиц— XX — приведет к рождению ребенка женского пола;
две разные единицы — XY — к рождению мальчика.

Остальные структуры называются аутосомами.

Гаплоидный набор хромосом

Гаплоидный хромосомный набор представляет собой одинарный набор структурно-функциональных единиц, которые отличаются друг от друга по размеру. В гаплоидных кариотипах содержится 22 аутосомы и 1 половая структура. Ядра с одинарным набором элементом имеют растения, водоросли и грибы.

Диплоидный и гаплоидный кариотипы могут существовать в одно время. Такое явление наблюдается при половых процессах. В этот период происходит чередование фаз гаплоидного и диплоидного наборов: с делением полного набора происходит образование одинарного кариотипа, а затем происходит слияние пары одинарных наборов, которые преобразуются в диплоидный кариотип.

Возможные нарушения в кариотипе

В период развития на уровне клеток имеет возможны сбои и нарушения в работе хромосом. При изменениях в хромосомных наборах у человека возникают генетические заболевания. Известными болезнями с нарушением кариотипа являются:

Синдром Дауна. Заболевание характеризуется сбоем в 21-й паре структурно-функциональных единиц, к которым примыкает абсолютно такая же дополнительная хромосома. Гомологичный элемент является лишним и приводит к аномалии, которую называют трисомией. С нарушением 21-й пары диплоидного набора плод может отстать в развитии и погибнуть. Если ребенок рождается, то нарушение в клетках приведет к сокращению будущей жизни малыша. В умственном развитии он будет отставать. К сожалению, этот синдром неизлечим.
Синдром Шерешевского-Тернера. При этой болезни отсутствует одна из половых структур в 23-й паре кариотипа. У людей с этим синдромом наблюдаются характерные аномалии в физическом развитии, низкорослость и половой инфантилизм.
Синдром Эдвардса. Трисомия 18-й хромосомы, сформировавшаяся до оплодотворения, приводит к хромосомному заболеванию, характеризующемуся совокупностью пороков развития.
Синдром Патау. Тяжелому врожденному заболеванию свойственно число деформаций тела, которые происходят из-за появления в клетках дополнительной 13-й хромосомы. Обычно малыши с таким синдромом проживают всего несколько недель, но отмечены случаи, когда родившиеся с неизлечимым пороком дети проживали несколько лет.
Синдром Клайнфельтера. Наследственная болезнь, наблюдаемая у мужского пола, может проявляться полисомией в разных вариантах, но чаще всего происходит присоединение второй X-элемента к паре XY, вследствие чего образуется схема XXY. Наличие аномалии в хромосомном наборе приводит к нарушениям в половой системе и умственном развитии, а также к системным заболеваниям человеческого организма.

Поскольку ученые еще не нашли способы защиты клеток от нарушений в кариотипах, хромосомные изменения приводят к неизлечимым болезням, при которых наблюдаются низкая степень жизнеспособности, отклонения в умственном и половом развитии, задержка роста.

С помощью многочисленных исследований ученые установили, что на изменения в хромосомных наборах воздействует влияние экологии, плохой наследственности, дефицита сна и неправильного образа жизни. Но нарушения могут встречаться и у людей, ведущих абсолютно правильный образ жизни и не страдающих никакими заболеваниями. На данный момент люди не могут влиять на изменения в кариотипах.

Видео

Эта видеоподборка поможет вам лучше разобраться в том, что такое хромосомный набор человека.

Источник

Что такое диплоидный набор хромосом

Хромосома — это нуклеопротеидная структура в клеточном ядре, предназначенная для хранения, реализации и передачи наследственной информации.

Совокупность всех характеристик хромосом (число, размеры, форма) называют кариотипом. Кариотип — видоспецифический признак, который фактически не испытывает индивидуальной изменчивости. Каждый вид организмов имеет характерный и постоянный кариотип.

Набор хромосом может быть:

гаплоидным;
диплоидным;
полиплоидным.

Плоидность — число хромосомных наборов, которые содержатся в клетке.

Диплоидный набор хромосом — это совокупность хромосом, свойственных соматическим клеткам, в которой попарно присутствуют все характерные для данного биологического вида хромосомы.

В диплоидном наборе хромосом все хромосомы имеют двойников, нуклеопротеидные структуры расположены попарно.

Основная структура, какой состав имеет

Как и у большинства млекопитающих, все соматические клетки человека имеют диплоидный набор хромосом.

Примечание

Кариотип человека содержит 46 хромосом, это 22 пары неполовых хромосом (аутосом) и пара половых.

У женщин половые хромосомы гомологичные (XX), а у мужчин негомологичные (XY).

Один набор из 23 хромосом человек получает от матери и еще один от отца. Их слияние происходит во время оплодотворения. Таким образом, у ребенка появляется полный диплоидный набор из 46 хромосом.

В биологии существует специальный способ записи кариотипа. У женщины он выглядит как 46 XX, у мужчины 46 XY.

Различие между гаплоидными и диплоидными клетками

Главное различие между диплоидными и гаплоидными клетками в том, что гаплоидные имеют один набор хромосом, а диплоидные пару.

Диплоидные клетки размножаются с помощью митоза. А гаплоидные с помощью мейоза.

В процессе митоза из одной соматической клетки происходит образование двух дочерних клеток с таким же набором хромосом.

Фазы

При размножении гаплоидные клетки проходят через интерфазу, где реплицируется ДНК. Далее происходят две фазы мейоза, и в итоге образуется четыре дочерние гаплоидные клетки.

фазы мейоза

Половые клетки человека, изначально диплоидные, также проходят через мейоз, чтобы стать гаплоидными и иметь 23 хромосомы. После чего они сливаются с гаплоидной клеткой второго родителя, и таким образом эмбрион получает один набор из 46 хромосом.

Что значит для человека, возможные нарушения в кариотипе

При слиянии гаплоидных клеток родителей возможны сбои, плоидность может нарушиться. Такие изменения кариотипа могут становиться причиной:

наследственной патологии;
бесплодия;
невынашивания беременности;
рождения ребенка с пороками развития.

Примечание

Нарушения кариотипа могут касаться не только изменения количества хромосом, имеют значение также изменения их строения, инверсии или удаления участка хромосом.

Распространенные болезни, связанные с нарушениями в кариотипе:

Синдром Дауна. Возникает из-за трисомии по 21 паре хромосом. В результате кариотип состоит из 47 хромосом, что приводит к умственной отсталости и патологии внутренних органов у ребенка.
Синдром Шерешевского-Тернера. Характеризуется нерасхождением половых хромосом, отсутствием одной Х-хромосомы, кариотип 45 хромосом. Приводит к аномалиям в физическом развитии и половому инфантилизму.
Синдром Клайнфельтера. Возникает из-за нерасхождения половых хромосом, что приводит к увеличению числа X или Y хромосом в клетке. Кариотип 47 и более хромосом (XXY). Приводит к бесплодию, нарушению развития половых органов, деформации тела, психическим нарушениям.
Синдром Патау. Возникает из-за нерасхождения аутосом 13 пары в гаметогенезе у одного из родителей. Кариотип 47 хромосом. Приводит к аномалиям физического развития. Характеризуется смертностью до 90% в первый год жизни.

Определение кариотипических отклонений — работа врачей и биологов. Обнаружить отклонения в количестве и структуре хромосом позволяет специальное исследование — кариотипирование.

Источник

Гаплоидный набор хромосом

Гаплоидный (гаметический) набор – это одинарный набор хромосом одной зрелой половой клетки. В каждой подобной клетке находится лишь одна хромосома из двух, которые имеются у организма подобного вида.

Гаплоидный набор условно обознается n, в то время как диплоидный – 2n, так как 2 обозначается как приставка «ди».

Характеристики

Название гаплоидного набора происходит от греческого hapless – одинарный, простой и слияния с eidos – вид.

Аутосома – парные хромосомы, характерные и для мужских, и для женских организмов. Помимо половых хромосом, остальные будут называться аутосомами у разнополых организмов.

Обозначаются порядковым номером. У человека в диплоидном наборе содержит 46 хромосом, 44 из них составляют аутосомы. 22 пары аутосом, и 23 пара – половые хромосомы (XX – женщина, XY – мужчина).

Одинарный набор встречается у водорослей, грибов, дробянок, мха, прорастающих папоротникообразных, гамет (половых клеток).

Отличие от диплоидного набора хромосом

В случае диплоидного набора каждая хромосома содержит пару, которая схожа с ней по форме, размеру и внутреннему строению. Данные парные хромосомы принято называть гомологичными. Их число, соответственно, в одинарном наборе вдвое меньше, чем в диплоидном. При гаметическом наборе возникновение хромосом происходит в результате мейоза, а при диплоидном наборе – при слиянии гамет.

Гаметы – половые клетки, содержащие гаметический набор хромосом. Иными словами, из каждой пары гомологических хромосом в клетке находится только одна.

Что содержит гаплоидный набор хромосом

Гаметический набор, входящий в состав диплоидного и происходит из гаметы по линии отца, несет в себе отцовскую наследственность и индивидуальные черты, а происходящий из гаметы по линии матери – материнскую.

Насколько важен для будущего ребенка правильный набор хромосом

Анеуплоидия – это явление, при котором клетки организма содержат число хромосом измененное и не кратное гаплоидному набору. Анеуплоидия делится на два типа:

Недостаток.
Избыток.

При недостатке теряется сотня генов.

При избытке – становится больше генов, но это не является положительным для организма. Лишний генетический материал повышает нагрузку на ядро. Так, например, у людей с синдромом Дауна нарушена работа генов, которые находятся на других хромосомах, а дополнительной или лишней является 21. При данном синдроме возникает нехватка белков, поддерживающие их работу, на все хромосомы из-за избытка ДНК. Также нарушен баланс в количестве клеточных белков, так как их соотношение изменяется, что приводит к неадекватному реагированию клетки на внешние сигналы.

Шансы погибнуть у анеуплоидной клетки в несколько раз выше, так как при удвоении ДНК перед делением клетки возникают ошибки, клеточные белки репарационной системы распознают сбой и запускают удвоение заново. При избытке хромосом, как сказано выше, белков не хватает, сбои накапливаются и начинается программируемая гибель клетки (апоптоз). Но даже в случае избегания программируемой гибели, результатом такого деления с большой вероятностью будут являться новые анеуплоиды.

Трисомия – это наличие трех гомологичных хромосом вместо двух. В настоящее время известно лишь три случая трисомии, при которых возможна жизнь организма:

Трисомия в 13 аутосоме (синдром Патау).
Трисомия в 18 аутосоме (синдром Эдвардса).
Трисомия в 21 аутосоме (синдром Дауна).

Так как данные аутосомы самые маленькие и несут меньше всего генов, трисомия в них совместима с жизнью. В геноме самой малой является 21, поэтому люди с синдромом Дауна могут прожить до 60 лет, в то время как, например, с синдромом Патау или Эдвардса в лучшем случае доживают до десяти лет.

При полиплоидии клетки несут не 2, а 4-128 наборов хромосом. Их можно найти в печени или красном костном мозге человека. Это объемные клетки, обладающие усиленным синтезом белка, которым не требуется активное деление. Дополнительный набор хромосом утяжеляет процесс распределения их по дочерним клеткам, из-за этого зародыши с полиплоидией не выживают. Однако зафиксировано около десяти случае, как дети с 92 хромосомами рождались и жили от нескольких часов до нескольких лет. Дети отставали в умственном и физическом развитии, но если полиплоидия развивалась в момент дробления зародыша, то некоторые клетки остаются здоровыми, соответственно, тяжесть отклонений снижается, продолжительность жизни ребенка растет.

Источник