Пло́идность — число наборов хромосом в ядре клетки. При этом за одинарный обычно принимается набор хромосом в ядрах гамет данного вида.

У каждого вида каждая хромосома одного набора обычно имеет гомолог в другом наборе. Существуют исключения, например половые хромосомы (так, в одном наборе может быть X-хромосома, а в другом — Y, или в одном — X, а в другом — отсутствие хромосомы) и случаи патологической анеуплоидии.

Иногда термин «плоидность» применяют и в отношении прокариотических клеток, лишённых ядра. Большинство прокариот гаплоидно, то есть имеет одну копию бактериальной «хромосомы», однако встречаются диплоидные и полиплоидные бактерии.

Различают ядра: гаплоидные (с одинарным набором хромосом, которые, таким образом, непарные), диплоидные (с двойным набором, то есть парными хромосомами), полипло́идные (могут быть три-, тетра-, гексаплоидными и т. д. в зависимости от количества гаплоидных наборов), анеуплоидные (когда удвоение или утрата — нуллисомия, моносомия, трисомия или тетрасомия — охватывает не весь геном, а лишь ограниченное число хромосом).

Количество хромосом в гаплоидном наборе обозначают буквой . Таким образом, диплоидные клетки имеют хромосом, триплоидные — и т. д.

У некоторых видов (пород, сортов и т.п.) гаметы имеют больше одной копии набора хромосом. Тогда одинарным может считаться исходный набор. Так, в гаметах может быть хромосом, и их слияние даёт тетраплоидную зиготу.

Полиплоидию не следует путать с увеличением количества ядер в клетке и увеличением количества молекул ДНК в хромосоме (политенизацией хромосом).

Гаплоиды Гаплоиды — ядро, клетка, организм с одним набором хромосом. У диплоидных организмов (то есть у большинства эукариот) гаплоиды имеют половину набора, свойственного исходной форме (виду).

Спонтанная гаплоидия — явление редкое, однако постоянно встречающееся у многих видов растений, в том числе и у древесных, например у сосны обыкновенной. Обычно частота гаплоидии не превышает 0,1 %. Описаны миксоплоиды, содержащие как диплоидные, так и гаплоидные клетки. Предполагается, что гаплоидные клетки возникают в результате соматической конъюгации хромосом, сопровождаемой «выпадением» их репликации в отдельных клеточных циклах.

Гаплоиды найдены у большинства культурных растений.

Классификация гаплоидов Общепринятой классификации гаплоидов не существует. Различными исследователями выделяются следующие группы: Моноплоиды — гаплоидные потомки диплоидных родителей. Полигаплоиды — гаплоидные потомки полиплоидных родителей. Эугаплоиды — растения с нормальным для данного генома числом хромосом. Анеугаплоиды — растения с числом хромосом, отклоняющимся от нормального для данного генома. Псевдогаплоиды — гаплоиды, произошедшие от автополиплоидов. Матроклинные гаплоиды — растения, произошедшие от яйцеклетки с редуцированным числом хромосом, или из клеток зародышевого мешка, выполняющих функции яйцеклетки. К этому типу относят подавляющее большинство гаплоидов. Андрогенные гаплоиды — гаплоидные растения, развивающиеся из яйцеклетки или клеток зародышевого мешка, хромосомы которых замещены хромосомами спермия. Этот вид гаплоидии известен у небольшого числа видов. Андроклинные гаплоиды — гаплоидные растения, произошедшие из клеток мужского гаметофита — пыльцевых зерен. Получение андроклинных гаплоидов возможно только экспериментальным путём. Моноплоиды, или моногаплоиды — гаплоиды, имеющие один геном. Полигаплоиды — гаплоиды, несущие два или более одинаковых — в случае автополигаплоидов, либо различных — в случае аллополигаплоидов, генома.

Чередование гаплоидной и диплоидной фаз в жизненном цикле В норме у большинства организмов, для которых известен половой процесс, в жизненном цикле происходит правильное чередование гаплоидной и диплоидной фаз. Гаплоидные клетки образуются в результате мейотического деления диплоидных клеток, после чего у некоторых организмов (растения, водоросли, грибы) могут размножаться при помощи митотических делений с образованием гаплоидного многоклеточного тела или нескольких поколений гаплоидных клеток-потомков. Диплоидные клетки образуются из гаплоидных в результате полового процесса (слияния половых клеток, или гамет) с образованием зиготы, после чего могут размножаться при помощи митотических делений (у растений, водорослей и некоторых других протистов, животных) с образованием диплоидного многоклеточного тела или диплоидных клеток-потомков.

Полиплоидия

Полиплоиди́ей ( — многочисленный,  — зд. попытка и  — вид) называют кратное увеличение количества хромосом в клетке эукариот.

Полиплоидия гораздо чаще встречается среди растений, нежели среди животных. Среди раздельнополых животных описана у нематод, в частности аскарид, а также у ряда представителей земноводных. Так, для европейских съедобных лягушек Pelophylax esculentus, являющихся стабильным гемиклонально размножающимся межвидовым гибридом лягушек Р. ridibundus и Р. lessonae, типична триплоидия (3n = 36).

В растительном мире экологический успех во многих случаях обусловлен гибридизацией и появлением полиплоидных форм. В целом около 70 % растений полиплоидны, при этом преобладает аллополиплоидия. У ряда видов описаны внутривидовые и даже внутрисортовые полиплоидные серии.

Искусственно полиплоидия вызывается ядами, разрушающими веретено деления, такими как колхицин.

Различают автополиплоидию и аллополиплоидию.

А́втополиплоиди́я — наследственное изменение, кратное увеличение числа наборов хромосом в клетках организма одного и того же биологического вида. На основе искусственной автополиплоидии синтезированы новые формы и сорта ржи, гречихи, сахарной свёклы и других растений.

А́ллополиплоиди́я — кратное увеличение количества хромосом у гибридных организмов. Возникает при межвидовой и межродовой гибридизации.

Миксоплоидия Явление впервые описал в 1931 году Богумил Немец у . В настоящее время это широко употребляемый термин, означающий наличие и сосуществование в одной ткани, помимо диплоидных, клеток других уровней плоидности, в частности полиплоидных. Для растений миксоплодия скорее правило, чем исключение.

Нарушения плоидности у человека У человека, как и у подавляющего большинства многоклеточных животных, большая часть клеток диплоидна. Гаплоидны только зрелые половые клетки, или гаметы. Нарушения плоидности (как анеуплоидия, так и более редкая полиплоидия) приводят к серьёзным болезненным изменениям. Примеры анеуплоидии у человека: синдром Дауна — трисомия по 21-й хромосоме (21-я хромосома представлена тремя копиями), синдром Клайнфельтера — избыточная X-хромосома (XXY), синдром Шерешевского — Тёрнера — моносомия по одной из половых хромосом (X0). Описаны также трисомия по X-хромосоме и случаи трисомии по некоторым другим аутосомам (помимо 21-й). Примеры полиплоидии редки, однако известны как абортивные триплоидные зародыши, так и триплоидные новорождённые (срок их жизни при этом не превышает нескольких дней) и диплоидно-триплоидные мозаикиФогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. В 3-х т. Пер. с англ. — М. Мир, 1989..

Полиплоидность и рак Немецкий патолог Давид Ганземан в 1887 году заметил сходство раковых клеток с клетками раннего эмбриона (многоядерными). К этим наблюдениям восходит эмбриональная теория рака, которую развивал советский учёный Янис Эренпрейс. Его лаборатория по изучению раковой клетки в Латвийском институте экспериментальной и клинической медицины исследовала многоядерные клетки: как они переживают агрессивное воздействие, восстанавливаются, репродуцируют свой геном и возвращаются к жизни. Установлено, что этот процесс похож на мейоз и эмбриогенез.

Вместе с британским коллегой Марком Крэгом (Mark Cragg, Southampton University) ученица и соратница основателя лаборатории, его супруга Екатерина Эренпрейса стала первой, кто экспериментально доказал роль полиплоидных раковых клеток в сопротивляемости к радио- и химиотерапии. Соответствующая статья, написанная в соавторстве с Майклом Крэгом, вышла в 2000 году. Впоследствии это открытие нашло подтверждение в ряде других лабораторий по изучению рака.

Полиплоидия связана с потенциальными репродуктивными аттракторами (генные сети), накопленными в геноме человека в течение всей трудной эволюции жизни на Земле, начиная с одноклеточных организмов, чем и объясняется резистентность рака к терапии.

Примечания

Литература

Ссылки

Категория:Генетика Категория:Цитология Категория:Клеточное ядро Категория:Хромосомы