что значит гомологичные хромосомы
Гомологичные хромосомы: состав и функции
Пара гомологичных хромосом, или гомологий, представляет собой набор из одной материнской и одной отцовской хромосом, которые спариваются друг с другом внутри клетки во время мейоза. Гомологии имеют одинаковые гены в тех же локусах, где они дают точки вдоль каждой хромосомы, которые позволяют паре хромосом правильно совмещаться друг с другом перед разделением во время мейоза. Это основа менделеевского наследования, которое характеризует закономерности наследования генетического материала от организма к его родительской клетке.
Что из себя представляют
Гомологичные участки хромосом представляют собой линейные расположения конденсированных дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и гистоновых белков, которые образуют комплекс, называемый хроматином. Они состоят из пар хромосом примерно одинаковой длины, положения центромер и рисунка окрашивания для генов с одинаковыми соответствующими локусами. Одна гомологичная хромосома наследуется от матери организма, другая – от отца.
После того как митоз произойдет в дочерних клетках, у них есть правильное количество генов, которые являются смесью ДНК двух родителей. У диплоидных (2n) организмов состоит из одного набора каждой гомологичной пары, в отличие от тетраплоидных организмов, которые могут иметь два набора из каждой гомологичной пары. Аллели на гомологичных хромосомах могут быть разными, что приводит к различным фенотипам одних и тех же генов. Это смешение материнских и отцовских признаков усиливается путем скрещивания во время мейоза, при котором длины хромосомных плеч и ДНК, которые они содержат в хромосомной паре, обмениваются друг с другом.
История открытия
В начале двадцатого века Уильям Бейтсон и Реджинальд Паннетт изучали генетическое наследование, и они отметили, что некоторые комбинации аллелей появлялись чаще, чем другие. Эти данные и информация были дополнительно исследованы Томасом Морганом. Используя эксперименты по перекрестному тестированию, он выявил, что для одного родителя аллели, расположенные рядом друг с другом по всей длине хромосомы, движутся вместе.
Используя эту логику, он заключил, что два гена, которые он изучал, были расположены на гомологичных хромосомах. Позже, в 30-х годах прошлого века, Гарриет Крейтон и Барбара МакКлинток изучали мейоз в клетках кукурузы и локусы на ее хромосомах. Эти ученые обнаружили, что новые комбинации аллелей, присутствующие в потомстве, и случай кроссинговера были напрямую связаны. Это доказало межхромосомную генетическую рекомбинацию.
Состав
Фактическая длина руки, в соответствии с расположением, является критически важной для правильной конъюгации гомологичных хромосом. Центромерное размещение может быть охарактеризовано четырьмя основными способами: метацентрическим, субметацентрическим, телоцентрическим и акроцентрическим. Эти свойства являются основными факторами для создания структурной гомологии между хромосомами. Следовательно, когда две хромосомы с точной структурой существуют, они способны спариваться, образуя гомологичные хромосомы.
Поскольку гомологии не идентичны и не происходят из одного и того же организма, они отличаются от сестринских хроматид. Родственные хроматиды появляются после того, как произошла репликация ДНК, и, таким образом, являются идентичными параллельными дубликатами друг друга.
В людях
Функции
Гомологичные хромосомы важны в процессах мейоза и митоза. Они позволяют рекомбинировать и случайно разделять генетический материал от матери и отца в новые клетки.
Мейоз представляет собой раунд из двух клеточных делений, который приводит к четырем дочерним гаплоидным клеткам, каждая из которых содержит половину количества хромосом в качестве родительской клетки. Он уменьшает количество хромосом в половых клетках вдвое, сначала разделяя гомологии в мейозе I, а затем сестринские хроматиды в мейозе II. Процесс мейоза I обычно дольше, чем мейоза II, потому что требуется больше времени для репликации хроматина и для правильной ориентации и разделения гомологичных хромосом с помощью процессов спаривания и синапса в мейозе I.
Во время мейоза генетическая рекомбинация (случайная сегрегация) и кроссинговер производят дочерние клетки, каждая из которых содержит различные комбинации, закодированные материнским и отцовским путем. Эта рекомбинация позволяет вводить новые пары аллелей и генетическую вариацию. Генетическая изменчивость организмов помогает сделать популяцию более стабильной, предоставляя более широкий спектр генетических признаков для естественного отбора.
Гомологичные хромосомы: определение и примеры
Определение гомологичных хромосом
Гомологичные хромосомы представляют собой два куска ДНК в пределах диплоид организм которые несут те же гены, по одному от каждого родительского источника.
Проще говоря, оба ваших родителя обеспечивают полный геном. Каждый родитель предоставляет одинаковые 23 хромосомы, которые кодируют одни и те же гены. Итак, наши клетки содержат 46 полных хромосом в двух экземплярах. Однако каждый гомологичен хромосома может предоставить разные версии каждого ген, Две версии каждого гена создают больше разнообразия, снижают вредные последствия негативных мутаций и в целом стабилизируют Население.
Функция гомологичной хромосомы
Две версии каждого гена
Диплоидные организмы, как и люди, несут две копии генома в каждой из своих клеток. Наличие двух копий каждой хромосомы, называемых гомологичными хромосомами, помогает увеличить как разнообразие, так и стабильность вид, Хотя каждая гомологичная хромосома несет одни и те же гены, они могут нести разные версии гена. Различные версии гена называются аллелями.
Это означает, что ваши клетки обычно вырабатывают 2 версии каждого белка, кодируемого ДНК. Некоторые версии будут работать лучше, чем другие. Кроме того, комбинация хороших и плохих белков вызывает различные фенотипические эффекты, которые увеличивают разнообразие в популяции. Некоторые аллели имеют доминантное / рецессивное отношение, в котором доминирующий ген является единственным, который показывает. Другие имеют более сложные взаимоотношения, и различные комбинации аллелей могут оказывать совершенно разные воздействия на организм. Это важно, потому что разнообразие помогает населению выживать перед лицом изменений окружающей среды.
Гомологичная рекомбинация
Наконец, гомологичные хромосомы принимают участие в процессе, известном как гомологичная рекомбинация при образовании гамет. Этот процесс также известен как «пересекая », Потому что части гомологичных хромосом обмениваются, когда они вступают в тесный контакт. Хромосомы содержат одинаковые гены, которые обычно имеют одинаковую длину и размер. Эти секции могут быть легко перенесены между хромосомами. Изображение ниже показывает рекомбинацию:
Примеры гомологичных хромосом
В простом организме
Изображение ниже показывает простой организм. Этот организм является диплоидным, но имеет только 1 пару хромосом. Это гомологичные хромосомы, потому что они несут одинаковые гены. Тем не менее, они могут нести разные аллели каждого гена, что видно по их внутренней структуре. Этот организм может размножаться бесполым путем, просто дублируя ДНК и разделяя клетка, В этом случае организм остается гаплоидный, Это показано в верхней части диаграммы.
В людях
Как и в случае простого гипотетического организма, описанного выше, у людей также есть гомологичные хромосомы. Одна половина каждой пары принадлежит нашей матери, а другая – нашему отцу. Эти хромосомы переносятся в гаплоид гамета клетки, сперма и яйца. Когда сперма встречает яйцеклетку, оплодотворение происходит и диплоидный организм формируется. Эта зигота Как и организм выше, разделится много раз, чтобы создать все клетки нашего тела. Таким образом, каждая клетка вашего тела содержит 23 пары гомологичных хромосом или 46 полных хромосом. Изображение ниже показывает человеческий кариотип или визуализацию конденсированных хромосом. Обратите внимание, что каждая пара имеет одинаковую форму и рисунок красителя. Это потому, что каждая из этих гомологичных хромосом несет одинаковые гены.
Гомологичные хромосомы
У диплоидных (2n) организмов геном представлен парами гомологичных хромосом. При мейозе гомологичные хромосомы обмениваются своими участками. Это явление лежит в основе рекомбинации генетического материала и носит название кроссинговер.
Гомологичные хромосомы не идентичны друг другу. Они имеют один и тот же набор генов, однако они могут быть представлены как различными (у гетерозигот), так и одинаковыми (у гомозигот) аллелями, то есть формами одного и того же гена, ответственными за проявление различных вариантов одного и того же признака. Кроме того, в результате некоторых мутаций (дупликаций, инверсий, делеций и транслокаций) могут возникать гомологичные хромосомы, различающиеся наборами или расположением генов.
Связанные понятия
Псевдоаутосо́мные о́бласти (англ. pseudoautosomal region — PAR) — гомологичные участки половых хромосом различного типа; у млекопитающих они, соответственно, находятся на X-хромосоме и Y-хромосоме. Все гены, расположенные в этих областях, есть у обоих полов и наследуются так же, как и любые аутосомные гены, отсюда и название областей.
Хромати́да (греч. chroma — цвет, краска и греч. eidos — вид) — структурный элемент хромосомы, формирующийся в интерфазе ядра клетки в результате удвоения хромосомы.
Соматические клетки (др.-греч. σῶμα — тело) — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.
Делеции (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы. Делеция может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. По положению утерянного участка хромосомы делеции классифицируют на внутренние (интерстициальные) и концевые (терминальные).
Плодовая мушка Drosophila melanogaster была введена в качестве модельного организма в генетические эксперименты Томасом Морганом в 1909 году и до настоящего времени является одним из самых любимых модельных организмов среди исследователей, изучающих эмбриональное развитие животных. Малый размер, быстрая смена поколений, высокая плодовитость, прозрачность эмбрионов — делают дрозофилу идеальным объектом для генетических исследований.
ГОМОЛОГИЧНЫЕ ХРОМОСОМЫ
Смотреть что такое «ГОМОЛОГИЧНЫЕ ХРОМОСОМЫ» в других словарях:
гомологичные хромосомы — Хромосомы, конъюгирующие в мейозе, включают идентичные наборы генов, одинаково расположенные друг относительно друга, являются дупликциями пар родительских хромосом; в диплоидном наборе каждый генетический элемент представлен парой Г.х. [Арефьев… … Справочник технического переводчика
гомологичные хромосомы — ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ГОМОЛОГИЧНЫЕ ХРОМОСОМЫ – хромосомы, идентичные по форме, величине и структуре составляющих их локусов, содержит аллели. Происходят от разных родителей, конъюгируют и могут обмениваться участками в процессе кроссинговера в… … Общая эмбриология: Терминологический словарь
гомологичные хромосомы — homologous chromosomes гомологичные хромосомы. Xромосомы, конъюгирующие в мейозе, включают идентичные наборы генов, одинаково расположенные друг относительно друга, являются дупликциями пар родительских хромосом; в диплоидном наборe каждый… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
гомологичные хромосомы — homologinės chromosomos statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Genetiškai tapačios skirtingos kilmės (tėvinė ir motininė) chromosomos, gautos apvaisinimo metu. atitikmenys: angl. homologous chromosomes rus. гомологичные хромосомы ryšiai:… … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas
ГОМОЛОГИЧНЫЕ ХРОМОСОМЫ — Хромосомы, идентичные по структуре составляющих их локусов. В эволюционном смысле хромосомы, сходные в различных организмах благодаря происхождению от общего предка … Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных
Гомологичные хромосомы — парные хромосомы, которые содержат один и тот же набор генов, сходны по морфологическому строению, конъюгируют в мейозе и могут обмениваться участками в процессе кроссинговера. Г.х. могут нести различные аллельные формы одного и того же гена … Словарь по психогенетике
ХРОМОСОМЫ — (от хромо. и сома), органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследств, свойства клеток и организмов. Способны к самовоспроизведению, обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют её в ряду… … Биологический энциклопедический словарь
Хромосомы — (от Хромо. и Сома органоиды клеточного ядра, совокупность которых определяет основные наследственные свойства клеток и организмов. Полный набор Х. в клетке, характерный для данного организма, называется Кариотипом. В любой клетке тела… … Большая советская энциклопедия
Хромосомы гомологичные — * храмасомы гамалагічныя * homologous chromosomes парные хромосомы, нормально конъюгирующие между собой в пахитене мейоза (), у которых одинаковые локусы расположены в одной и той же линейной последовательности. Соответствующие локусы могут нести … Генетика. Энциклопедический словарь
Что такое гомологичные хромосомы?
Каждый член гомологичной пары имеет общее происхождение, и они обнаруживаются в одном и том же организме путем слияния гамет. Все хромосомы организма являются соматическими хромосомами, кроме половой пары.
Половые хромосомы, с точки зрения гомологии, являются исключением. Оба могут иметь различное происхождение, но иметь области гомологии, которые заставляют их вести себя как соматические хромосомы во время циклов клеточного деления.
Эти гомологичные участки позволяют как спариваться во время митоза и мейоза, так и рекомбинировать во время второго из них.
Очевидно, что пары отдельных хромосом из разных близкородственных видов также являются филогенетически говорящими гомологами. Тем не менее, они рекомбинировали и изменили настолько, что одним и тем же хромосомам разных видов очень трудно быть полностью гомологичными..
Скорее всего, при сравнении хромосом двух видов гомология представляет собой мозаику. То есть хромосома одного вида будет делить большие или маленькие гомологичные области с разными хромосомами другого вида..
Источники хромосомных изменений
Мутации на уровне хромосом могут наблюдаться на двух основных уровнях: изменения в количестве и изменения в структуре.
Изменения на уровне последовательности анализируются на уровне генов (и геномов) и дают нам представление о сходстве информационного содержания между генами, геномами и видами..
Изменения в количестве и структуре позволяют нам показать сходства и различия на организационном уровне, будь то анализ отдельных хромосом или всех их в целом.
Изменения плоидности
Изменения числа хромосом у человека, которые влияют на одну или несколько хромосом, называются анеуплоидиями. Например, говорят, что у человека с 3 хромосомами 21 вместо двух трисомия.
Трисомия 21 хромосомы является наиболее частой причиной синдрома Дауна. С другой стороны, самка человеческого рода с одной Х-хромосомой также является анеуплоидной для этой хромосомы. XO женщины представляют то, что известно как синдром Тернера.
Изменения, которые влияют на основное количество хромосом вида, называются эуплоидиями. То есть происходит повторение набора гаплоидных хромосом вида.
Это очень часто встречается у растений и является важным источником эволюционных изменений в этой группе организмов..
Хромосомные перестройки
Отдельные хромосомы могут также представлять определенные типы перестроек, которые могут вызвать большие последствия как для индивидуума, так и для вида. Эти изменения включают в себя удаления, вставки, перемещения, слияния и инвестиции.
В делециях части хромосомы полностью теряются, что приводит к изменениям в циклах мейотического деления с последующим образованием, возможно, нежизнеспособных гамет..
Отсутствие областей гомологии является причиной аномальных событий рекомбинации. То же самое происходит в случае вставок, поскольку появление областей в одной, а не в другой хромосоме оказывает одинаковый эффект при генерации областей, которые не являются полностью гомологичными..
Частным случаем добавления является дублирование. В этом случае часть ДНК, которая генерируется в нем, добавляется в область хромосомы. То есть он копируется и вставляется рядом с источником копии.
В эволюционной истории хромосом дупликации в танде сыграли фундаментальную роль в определении центромерных областей.
Это заставляет гомологичные хромосомы спариваться ненормально, что приводит к другому типу дополнительных перестроек в гаметах. Мейотические продукты этого мейоза могут быть нежизнеспособными.
Полная хромосомная область может мигрировать из одной хромосомы в другую в случае, называемом транслокацией. Интересно, что транслокациям могут способствовать высококонсервативные области между хромосомами, которые не обязательно гомологичны. Наконец, существует также возможность наблюдения слияний между хромосомами.
синтении
Sintenia относится к степени сохранения порядка генов при сравнении двух или нескольких хромосом или разных геномных или генетических областей..
Синтения не занимается изучением или измерением степени сходства последовательностей между гомологичными областями. Скорее, чтобы каталогизировать информационное содержание этих регионов и проанализировать, организованы ли они таким же образом в занимаемом ими пространстве.
Все перегруппировки, о которых мы говорили выше, очевидно, уменьшают синхронность между измененной хромосомой и ее гомологом. Они все еще гомологичны, потому что имеют одинаковое происхождение, но степень синтении намного ниже.
Sintenia полезна для анализа филогенетических связей между видами. Он также используется для отслеживания эволюционных траекторий и оценки веса, который хромосомные перестройки сыграли в появлении вида. Поскольку он использует большие регионы, это исследования макросинтении.
Микросинтения, с другой стороны, имеет дело с проведением такого же типа анализа, но в небольших областях, обычно на уровне генов или генов. Гены, а также хромосомы могут также испытывать инверсии, делеции, слияния и добавления..
Гомология и сходство последовательностей
Вот почему на уровне последовательности два гена, которые кодируют одно и то же у двух разных видов, могут представлять сходство, например, 92%.
Но сказать, что оба гена гомологичны на 92%, является одной из худших концептуальных ошибок, которые могут существовать на биологическом уровне..