Диплоидность это в биологии кратко

Обновлено: 08.07.2024

Гаплоидный набор хромосом и диплоидный набор хромосом представляют собой определенные хромосомные комплекты, которые свойственны для определенной разновидности клеток.

Механизм формирования гаплоидного и диплоидного хромосомных наборов становится понятен после детального рассмотрения особенностей строения самой хромосомы.

Перед тем как погрузиться и рассмотреть, что такое диплоидный набор, и чем он отличается от гаплоидного набора, дадим определение хромосоме.

Хромосома является нуклеопротеидной структурой, которая представляет собой одну из составляющих ядер эукариотических клеток.

Хромосома является хранительницей ДНК.

Хромосома в клетке играет важную роль: она хранит, передает и реализует наследственную информацию. В клетке хромосомы легко различимы при помощи микроскопа, но с при одном условии: в момент мейотического и митотического деления.

Совокупность хромосом образуют кариотип.

Что такое кариотип? Дадим определение.

Кариотип — совокупность хромосом, находящихся в клетке.

Кариотип — это видоспецифичный признак, не испытывающий на себе влияния индивидуальной изменчивости. В хромосомах есть ДНК, а сами хромосомы содержатся в ядре, пластидах и митохондриях. ДНК в прокариотических клетках хранится свободно в толще цитоплазмы.

Хромосомы вирусов — ДНК и РНК молекулы, находящиеся в капсиде.

Открытие хромосом пришлось на 1882 год: его совершил В. Флемминг. Ученый упорядочил и систематизировал информацию, которой на то время располагала наука об этих системах.

С открытием законов Менделя связано понимание важной генетической роли хромосом. Позже появились различные хромосомные теории: Т. Моргана, К. Бриджеса, Г. Меллера. К слову, Морган удостоился Нобелевской премии за исследования в этой области.

Особенности диплоидного и гаплоидного набора хромосом

Под плоидностью понимают общее количество одинаковых хромосом в кариотипе.

Есть несколько форм плоидности или наборов хромосом:

это гаплоидный — гаплоидность или одинарный набор хромосом;
это диплоидный — диплоидность или двойной набор хромосом (диплоидные клетки).

Диплоидный набор хромосом — это такой набор, который свойственен соматическим клеткам.

Гаплоидный набор хромосом — это такой набор, который характерен для половых клеток.

Половое размножение подразумевает в процессе оплодотворения объединение геномов двух родительских половых клеток — так происходит образование генотипа нового организма.

Для соматических клеток животного характерен диплоидный набор хромосом: гены получены им от двух родителей в виде определенных аллелей. Из этого следует, что генотип является генетической конституцией организма и совокупность всех наследственных задатков его клеток (они заключены в хромосомном наборе-кариотипе).

Что такое гаплоидный набор хромосом? Гаплоидный набор хромосом имеют водоросли, грибы и растения. За ним скрывается набор совершенно разных хромосом. Это значит, что гаплоидный организм содержит несколько нуклеопротеидных структур: они не похожи друг на друга и не имеют пар.

Диплоидный набор — это такое собрание хромосом, в котором у каждой хромосомы есть двойник, а расположение нуклеопротеидных структур является попарным. Диплоидный набор встречается у всех животных, а также у человека и является парным.

Сколько хромосом у человека? Здоровый человек имеет 46 хромосом, то есть 23 пары. Половые хромосомы X и Y отвечают за пол человека. Их наличие и расположение можно определить еще в эмбриональном периоде.

Хромосомная схема XX говорит о появлении на свет девочки, а хромосомная схема XY — о появлении мальчика. Пол определяется случайным образом в процессе оплодотворения.

Плоидность может нарушаться и приводить к различным негативным последствиям, затрагивающим состояние человеческого здоровья. Широко известно такое нарушение диплоидного набора хромосом как синдром Дауна. Это связано с появлением лишней, 47-й хромосомы в 21-й паре хромосом. Еще можно назвать синдром Кляйнфельтера, при котором возникает лишняя половая X-хромосома.

Все эти отклонения носят генетический характер, поэтому об излечении говорить не приходится. Дети с такими нарушениями не способны вести полноценный образ жизни, и только в некоторых случаях могут доживать до взрослого возраста.

Для каждого вида растения и животного характерен определенный наследственный набор хромосом, которые различаются по форме и размерам. Количество хромосом и их морфологическое разнообразие — характерный видовой признак. Эта особенность получила название постоянства числа хромосом.

Количество хромосом не связано с уровнем филогенетического развития организма. Сколько хромосом у гриба? Ответ такой: от 2 до 28. У водоросли спирогиры и сосны 24 хромосомы, у человека — 46. Сколько хромосом у гориллы? У этого животного их 48, что очень близко к человеку.

При последовательном сохранении поколений организмов сохраняются и их индивидуальные особенности. Это достигается за счет деления хромосом с воспроизведением себе подобных — процесс носит название авторепродукция. Именно этот процесс определяет правило преемственности хромосомного набора.

Хромосомы — важная часть генетического аппарата организма. У разных организмов насчитывается разное количество хромосом и разные виды плоидности.

Можно выделить следующие последствия изменений в генетическом наборе:

отклонения интеллектуального характера. К ним относят плохую память, ослабленное внимание, потеря концентрации, неспособность мыслить логически и др;
заторможенность роста. Она проявляется в несоответствии роста органов и тканей показателям нормы, нарушении физиологии и пр;
отклонение в развитии половых органов. Это наиболее частая причина невозможности репродукции следующих поколений.

Причины генетического сбоя бывают разные:

плохая экология;
нехорошая наследственность;
неправильный образ жизни;
недостаток сна;
стрессовые ситуации;
наличие вредных привычек.

Стоит отметить, что даже у тех родителей, которые ведут здоровый образ жизни и живут в хорошей экологии, нет 100-процентной гарантии рождения здорового ребенка. Мутационный фактор также влияет на изменения хромосомного набора.

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.

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.

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

Готовые работы на аналогичную тему

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.

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.

1) Диплоидность представляет собой один из антимутационных механизмов: в диплоидной гетерозиготе рецессивные мутации не проявляются.

2) Диплоидность повышает генетический полиморфизм (многообразие) в популяции: дает возможность накапливаться рецессивным мутациям в популяции, но предотвращает их фенотипическое проявление (резерв наследственной изменчивости).

В условиях сильного ветра мутация короткокрылости оказалась полезной (ветер не уносит насекомых в море), и, проявившись в фенотипе, была сохранена естественным отбором. Таким образом, она распространилась в популяции, обеспечив приспособленность. Таким образом, при диплоидности накапливаются полезные мутации в генотипе. Если бы все организмы были гаплоидными, любые мутации не копились бы и сразу проявлялись. Например, короткокрылость сразу могла проявиться в фенотипе, даже если ветры не усилились. Возможно, естественный отбор сразу уничтожит таких особей, так как они могли стать легкой добычей для хищников. А при диплоидности и гетерозиготности рецессивная мутация скрыта, и у многих особей она может незаметно сохраняться в генотипе, а также передаваться.

3) Диплоидность обеспечила формирование мейоза, который вносит вклад в поддержание набора хромосом в поколениях, является источником комбинативной изменчивости.

Кстати, об этих трех процессах (мейоз, оплодотворение, митоз) уже был вопрос в ЕГЭ по биологии как о факторах поддержания постоянства набора хромосом. Если бы не было диплоидности, вряд ли мейоз появился. Правда, в условиях тетраплоидности и другой, кратной двум плоидности, мейоз бы существовал. Для него имеет значение возможность разделения генетического материала надвое. Скорее всего, если бы все организмы были гаплоидными, то мог существовать только митоз.

4) Диплоидные потомки имеют многообразные фенотипы, так как появляются после оплодотворения — слияния половых клеток различных по фенотипу родителей.

Процесс перехода от гаплоидности к диплоидности после оплодотворения является известной в биологии причиной комбинативной изменчивости организмов. Потомок с двойным набором хромосом получает первую половину генов от одного родителя, вторую – от другого. Родители могли крайне серьезно отличаться как по генотипу, так и по фенотипу. Например, один родитель имеет ярко-голубые глаза, другой – высокий рост. У них образуются гаплоидные половые клетки. Есть шансы, что в каждую из них попадут соответствующие гены. В итоге образуется диплоидная зигота, из которой в теле матери, вероятно, будет развиваться ребенок с голубыми глазами и высоким ростом.

Сегодня на Земле преобладают диплоидные организмы. Они многообразны и потому очень приспособлены к изменяющимся условиям среды. Гаплоидных существ также немало. К ним относятся бактерии, отдельные грибы. У растений гаплоидные стадии (гаплоибионты) могут преобладать в жизненных циклах. Такое характерно для многих водорослей и мхов. У них диплоидная стадия (диплобионт) крайне слабо выражена. Эволюция растений шла в направлении увеличения диплоидности и уменьшения гаплоидности. У папоротникообразных взрослое растение стало диплоидны, гаплоидны споры и заросток.

У голосеменных растений большая часть органов диплоидна, а гаплобионт разделился на мужской и женский. Мужской предстал в виде спор, женский является гаплоидным эндоспермом внутри семязачатка. Разделение гаплобионта встречается и у некоторых водорослей, мхов, папоротникообразных. Кстати, гаплоидные стадии у растений мы обычно называем гаметофитами, диплоидные – спорофитами. У цветковых в цикле также преобладает диплобионт (спорофит). Гаплобионт у них разделен на две части: мужской является пыльцой (микроспорой), женский – триплоидным зародышевым мешком семязачатка.

Гаплоидность - наличие в ядре растительной или животной клетки одинарного набора хромосом; переход от парного (диплоидного) набора хромосом к одинарному (гаплоидному) осуществляется в процессе деления клеток- мейоза; гаплоидность сменяется обычно при оплодотворении, т. е. слиянии мужской и женской половых клеток, диплоидностью.

Диплоидность - наличие в ядре растительной или животной клетки парного набора хромосом; характерна для спорофита растений и соматических клеток, т. е. клеток тела животных.

Пол потомка зависит от того, какой спермий оплодотворит яйцеклетку. У женщины в соматических клетках по 22 пары аутосом и по две Х-хромосомы, а у мужчин при 22 парах аутосом по одной Х- и Y-хромосоме. Все женские яйцеклетки состоят из одинакового набора хромосом (22А+Х), а спермин образуются двух типов: 22А+ + Х и 22А+У. При участии в оплодотворении спермия с Х-хромосомой из зиготы развивается девочка, а при Y-хромосоме - мальчик. Оба случая равновероятны.

Механизмы определения пола в животном мире, гомогаметность и гетерогаметность.

У человека генотипический пол данного индивидуума определяют, изучая неделящиеся клетки. Одна Х-хромосома всегда оказывается в активном состоянии и имеет обычный вид. Другая, если она имеется, бывает в покоящемся состоянии в виде плотного темноокрашенного тельца, называемого тельцем Барра (факультативный гетерохроматин). Число телец Барра всегда на единицу меньше числа наличных х-хромосом, т.е. в мужском организме(XY) их нет вовсе, у женщин (ХХ) - одно.

Пол с генотипом ХХ называют гомогаметным, так как у него образуются одинаковые гаметы, содержащие только Х-хромосомы, а пол с генотипом XY-гетерогаметным, так как половина гамет содержит Х-, а половина - Y-хромосому.

Хромосомная теория наследственности — теория, согласно которой хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности, то есть преемственность свойств организмов в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом.

Основные положения хромосомной теории наследственности заключаются в следующем:

- гены располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

- аллельные гены занимают определенные и идентичные локусы гомологичных хромосом.

- в хромосоме гены располагаются в определенной последовательности по ее длине в линейном порядке.

- гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря чему имеет место сцепленное наследование некоторых признаков; сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами.

- каждый биологический вид характеризуется специфичным набором хромосом кариотипом.

Гены, находящиеся в одной паре гомологичных хромосом, наследуются вместе и не расходятся в потомстве, так как при гаметогенезе они обязательно попадают в одну гамету. Совместное наследование генов, ограничивающее свободное их комбинирование называют сцеплением генов. У человека 23 пары хромосом и 23 группы сцепления. Число групп сцепления соответствует гаплоидному набору хромосом. Для наследования сцепленных генов, находящихся в половых хромосомах, имеет значение направление скрещивания.

Принципы наследования признаков, сцепленных с полом.

Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах.

Наследование, сцепленное с X-хромосомой - наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием Y-хромосомы (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие (в том числе человек), большинство насекомых и пресмыкающихся.

Наследование, сцепленное с Z-хромосомой - наследование генов в случае, когда женский пол гетерогаметен и характеризуется наличием W-хромосомы (ZW), а особи мужского пола гомогаметны и имеют две Z-хромосомы (ZZ). Таким типом наследования обладают все представители класса птиц.

Если аллель сцепленного с полом гена, находящегося в X-хромосоме или Z-хромосоме, является рецессивным, то признак, определяемый этим геном, проявляется у всех особей гетерогаметного пола, которые получили этот аллель вместе с половой хромосомой, и у гомозиготных по этому аллелю особей гомогаметного пола. Это объясняется тем, что вторая половая хромосома (Y или W) у гетерогаметного пола не несет аллелей большинства или всех генов, находящихся в парной хромосоме.

Читайте также: