תוֹכֶן
- כיצד עובד DNA?
- מהם כרומוזומים הומולוגיים?
- הבנת ערכות כרומוזומים
- מה המשמעות של הפלואיד ודיפלויד?
- מדוע תאים דיפלואידים חשובים?
- מדוע חשובים תאים הפועלים?
- אורגניזמים דיפלואידים לעומת טריפלויד
- דורות מתחלפים בצמחים
- שלבים בחטיבת התא
- טעויות של חלוקת התא
חומצה Deoxyribonucleic (DNA) היא הכחולה לכל החיים. בתוך גרעין התא האוקריוטי המיקרוסקופי, DNA כרומוזומלי מאחסן את כל ההוראות הדרושות לייצור אורגניזם בוגר מן המניין.
DNA גרעיני מאורגן לכרומוזומים; לבני אדם 46 סה"כ לכל תא. Haploid לעומת. דיפלואיד מתייחס למספר הכרומוזומים וערכות הכרומוזומים הקיימים בתא.
כיצד עובד DNA?
ה- DNA מורכב מארבעה בסיסים כימיים: אדנין (A), גאנין (G), ציטוזין (C) ותימין (T). זוגות אדנין עם תימין (A-T) וזוגות ציטוזין עם גואנין (C-G). הבסיסים מחוברים למולקולת סוכר ופוספט ויוצרים נוקלאוטידים המסודרים במולקולת סליל כפולת DNA. רצף הנוקלאוטידים אומר לתאים מה לעשות.
כל גדיל של DNA מעתיק את עצמו במהלך חלוקת תאים. הגרעין לא ייתן את האות להתחלק עד שחומר גנטי יהיה מחוטר כרומטין סיימה לשכפל. כרומטות אחיות להתעבות ומיישרים קו בתא. סיבי ציר מפרקים את הכרומוזומים ושני תאי בת נובעים מתהליך של מיטוזה.
מהם כרומוזומים הומולוגיים?
כרומוזומים הומולוגיים הם זוגות כרומוזומים זהים בגודלם ובצורתם; קבוצה אחת עוברת בירושה מהאם, והשניה סט מהאב.
להומולוגים אלה יש אותם גנים באותו מיקום, אם כי אללים גנים בכרומוזומים נבדלים זה מזה מעט. החלפת גנים מתרחשת במיוזה, וכך יתכן ואחים אחים עשויים להיות צבע עיניים ושיער שונים.
הבנת ערכות כרומוזומים
לימוד הגדרות מילוליות בביולוגיה של תאי היכרות מספק בסיס איתן להבנת הגנטיקה המתקדמת יותר. הטרמינולוגיה נראית מעט מבלבלת בהתחלה, אבל זה הגיוני יותר כשאתה רואה איך הכל משתלב זה בזה. מילים לא שגרתיות כמו "ploidy" הן נקודת פתיחה טובה כשאתה צולל בחקר ה- DNA של מחזור החיים.
פלואידי מתייחס למספר הכרומוזומים שנמצאים בתא. לאורגניזמים פשוטים כמו חיידקים יש רק טבעת של DNA במקום כרומוזומים ליניאריים. בצורות חיים רב-תאיות יש קבוצות של כרומוזומים הומולוגיים המשתכפלים בגרעין, מתיישרים ומתחלקים במהלך מיטוזה ומיוזה.
Haploid תאים, המסומלים על ידי המשתנה n, הם בעלי מערכת כרומוזומים אחת. גמטים, או תאי מין, הם בלתי-נשירים. חיידקים יכולים להיות אורגניזמים נוכלים. כרומוזומים בתאים הפועלים מכילים אלל גנים אחד (העתק) לתכונה מסוימת.
דיפלויד תאים, המסומלים על ידי 2n, הם בעלי שתי קבוצות של כרומוזומים. תאים סומטיים (גוף) הם דיפלואידים. כרומוזומים מכילים שני אללים גנים (עותקים) לתכונות תורשתיות. שני גמטונים מפושטים גורמים לזיגוטה דיפלואידית.
תוכלו לקרוא גם על פוליפלואיד תאים, שהם פלואידים אחרים כמו טריפלויד (3n) והקספלואידי (6n) בצמחים ובעלי חיים. למשל, למינים מסוימים של חיטה מעובדת יש שלוש קבוצות של כרומוזומים (3n) או אפילו שש קבוצות של כרומוזומים (6n). עותקים נוספים של כרומוזומים מועילים לחלק מהאורגניזמים אך עלולים להיות קטלניים לאחרים, תלוי בהשפעת הגנים הרגולטוריים.
מה המשמעות של הפלואיד ודיפלויד?
שלבי החיים של התא כוללים בין שלבים, חלוקת תאים, ציטוקינזיס ומוות. כחלק ממעגל החיים, התא עשוי להתחלק באופן מיני במיטוזה או מינית באמצעות מיוזה. הסוג הפשוט יותר של חלוקת תאים הוא מיטוזה, שאינה כוללת שילוב גנים מחדש.
לתאים בדיפלואידים שתי קבוצות של כרומוזומים (2n). פירוש הדבר שיש שני כרומוזומים הומולוגיים בכל תא. מרבית התאים הסומטיים בגוף הם דיפלואידים. תאים סומטיים מובחנים (2n) גדלים ומתחלקים על ידי מיטוזה לתאי בת (2n).
לתאים הפלואידים קבוצה אחת של כרומוזומים (n), כלומר אין כרומוזומים הומולוגיים. רק קבוצה אחת קיימת. תאי רבייה הינם בעלי תורן ונושאים חצי מכמות הכרומוזומים כתאים דיפלואידים סומטיים. כששני גמטים חסרי יכולת נפגשים, הם יוצרים תא דיפלואידי שיכול לצמוח על ידי מיטוזה.
מדוע תאים דיפלואידים חשובים?
מרבית התאים בגוף הם דיפלואידים. בבני אדם זה אומר שיש להם שתי קבוצות של 23 כרומוזומים בגרעין התא. תאים שאינם רבייה, המכונים גם תאים סומטיים, מכילים את כל המידע הגנטי הכרומוזומלי שלך - לא רק מחצית ממנו. תאים דיפלואידים מבצעים את מרבית תפקודי הגוף.
תאים דיפלואידים מתרבים על ידי מיטוזה ויוצרים שני תאי בת זהים. מיטוזיס הוא אמצעי לחלוקה מהירה ויעילה של תאים לא מיניים. מיטוזיס חשוב במיוחד לצמיחת תאים וריפוי רקמות. תאי אפיתל נשפכים ומחליפים ללא הפסקה בזכות המיטוזה.
מדוע חשובים תאים הפועלים?
תאי הפלואיד חשובים להתרבות מינית. אורגניזמים חיים התאימו מספר דרכים חכמות להבטיח את הישרדותו של המין גם בסביבות הקשות ביותר. לאורגניזמים של הפלואידים יש קבוצה אחת של כרומוזומים והם מתרבים רק באופן מיני. לבני אדם יש תאי רבייה הפועלים.
תאי הפלואיד מיוצרים על ידי מיוזה ומכילים רק קבוצה אחת של כרומוזומים. במהלך ההתרבות מתמזגים שני תאים מפושטים (הביצית והזרע). כל אחד מספק קבוצה אחת של כרומוזומים ליצירת תא דיפלואידי. התפתחות העובר ממשיכה בתנאים המסייעים לצמיחה.
הגנום האנושי מורכב מ- 46 כרומוזומים; 23 כרומוזומים שמקורם באם ו- 23 מהאב. רבייה מינית באמצעות מיוזה מעוררת וריאציות בתוך אוכלוסייה ההופכת כמה אורגניזמים לנכון יותר מאחרים להתמודד עם תנאים ששררו. אם הגנים לא היו מתחברים מחדש למיוזה, הצמח או החיה החדשים היו שיבוט מעצמו.
אורגניזמים דיפלואידים לעומת טריפלויד
יצורים טבעיים רבים יכולים להתקיים די עם כרומוזומים מיותרים. סלמון, סלמנדרות ודגי זהב הם בין מיני בעלי החיים המשולשים בעלי שלוש קבוצות של כרומוזומים. בצדפות שנמכרות כמזון יש שתיים או שלוש ערכות כרומוזומים.
צדפות טריפלויד טעימות במיוחד, גדלות במהירות ועמידות למחלות. עם זאת, הם גם סטריליים.
תחום הדייג גרם לטריפולידיות באמצעות חשיפה כימית, חום או לחץ. מדענים ב- Rutgers פיתחו אז צדפות טטראפלואידים שיכולו להפרות ביצי צדפות דיפלואיד כדי לייצר את הצדפות הטריפולידיות המסחריות יותר. התהליך אינו כימי ואינו כרוך בשינוי גנים.
דורות מתחלפים בצמחים
מחזורי החיים של הצמחים יכולים לכלול גם שלב מפלילי וגם דיפלואידי. לדוגמה, שרכים דיפלואידיים הגדלים ביער משחררים נבגים אובליסטיים לאוויר מתחתית הכפפות. נבגים מתפתחים לצמחי גמטופיטים עם חלקי רבייה המייצרים זרע וביצים זולים.
בנוכחות לחות לניידות, זרע מפרה ביצה, והזיגוטה (התא הדיפלואידי) גדלה על ידי מיטוזה לשרך חדש.
שלבים בחטיבת התא
ניתן לסווג באופן נרחב אורגניזמים כאוקריוטים או פרוקריוטים, במידה רבה על סמך האם קיים גרעין המכיל DNA. באורגניזמים אאוקריוטים, DNA ו- היסטונים (חלבונים) מתפתלים יחד ויוצרים כרומוזומים.
כל כרומוזום בתא דיפלואידי הוא חלק מזוג הומולוגי. תאי נבט הרבייה הם דיפלואידים כמו תאים סומטיים עד שהם עוברים את התהליך הרדוקציוניסטי של מיוזה ליצירת זרע וביצה.
הכרומוזומים משכפלים בשלב הראשון של המיוזה והופכים לכרומטידים של אחות שחברו זה לזה צנטרום. בשלב הבא, כרומטידיות אחיות מוצאות את המקבילה ההומולוגית שלהם ומחליפות קטעי DNA לפני שתא האב מתחלק לשני תאי בת מפורקים. בשלב השני של המיוזה, הכרומוזומים בתאי הבת מתחלקים, ומולידים ארבעה תאים חצובים.
טעויות של חלוקת התא
למרות שטעויות בשכפול הכרומוזומלי והפרדה מתוקנות בדרך כלל במחסומי חלוקת תאים, עדיין עלולות להופיע שגיאות חמורות הגורמות למוטציות, גידולים או ליקוי בגן.
כאשר הכרומוזומים אינם נפרדים נכון, תא אחד יכול בסופו של דבר לקבל כרומוזום נוסף. זה יכול לגרום להפרעות גנטיות. לדוגמה, אם יש לך עותק נוסף של הכרומוזום 21, יש לך מה שמכונה תסמונת דאון.
לאורגניזמים שירשים כרומוזומים משני מינים שונים יש בדרך כלל מספר לא טיפוסי של ערכות כרומוזומים ועשויים להיות סטריליים.