Genetyczna definicja chromosomów homologicznych

Photon Illustration/Stocktrek Images/Getty Images

Para chromosomów homologicznych zawiera chromosomy o podobnej długości, pozycji genu i centromer Lokalizacja. Chromosomy są ważnymi cząsteczkami, ponieważ zawierają: DNA oraz instrukcje genetyczne dotyczące kierunku całej aktywności komórkowej. Przenoszą również geny, które określają indywidualne cechy, które mogą być dziedziczone poprzez reprodukcję.

Kariotyp człowieka

A ludzki kariotyp pokazuje pełny zestaw ludzkich chromosomów. Każda ludzka komórka zawiera 23 pary chromosomów, czyli łącznie 46. Każda para chromosomów reprezentuje zestaw chromosomów homologicznych. Podczas rozmnażania płciowego jeden chromosom w każdej parze homologicznej jest oddany od matki, a drugi od ojca. W kariotypie występują 22 pary autosomów lub chromosomów niepłciowych i jedna parachromosomy płci. Chromosomy płciowe zarówno u mężczyzn (X i Y), jak i u kobiet (X i X) są homologami.

Reprodukcja komórkowa

Istnieją dwa sposoby, w jakie komórka może się dzielić i rozmnażać i są to: mitoza oraz mejoza . Mitoza dokładnie kopiuje komórkę, a mejoza tworzy unikalne komórki. Obie te metody reprodukcji komórkowej są niezbędne do podtrzymania życia ludzkiego. Mitoza pozwala zygocie replikować się, dopóki nie uformuje się człowiek, a mejoza wytworzy gamety które umożliwiają przede wszystkim zapłodnienie, a tym samym zygoty.

Mitoza

Podział komórkowy przez mitozę replikuje komórki w celu naprawy i wzrostu. Zanim zacznie się mitoza, chromosomy są kopiowane tak, aby każda wytworzona komórka zachowała pierwotną liczbę chromosomów po podziale (liczba ta jest podwojona, a następnie zmniejszona o połowę). Homologiczne chromosomy replikują się, tworząc identyczne kopie chromosomów zwanych chromatydy siostrzane .

Po replikacji jednoniciowy DNA staje się dwuniciowy i przypomina znany kształt „X”. Gdy komórka dalej przechodzi przez mitozę, chromatydy siostrzane są ostatecznie rozdzielone przez włókna wrzeciona i rozdzielone między dwoje komórki potomne . Każdy oddzielony chromatyda jest uważany za pełny jednoniciowy chromosom. Etapy mitozy są wymienione i wyjaśnione bardziej szczegółowo poniżej.

Interfaza:Homologiczne chromosomy replikują się, tworząc siostrzane chromatydy.Profaza:Chromatydy siostrzane migrują w kierunku środka komórki.Metafaza:Chromatydy siostrzane ustawiają się w linii z płytką metafazową w centrum komórki.Anafaza:Chromatydy siostrzane są rozdzielane i przyciągane w kierunku przeciwległych biegunów komórek.Telofaza:Chromosomy są rozdzielone na odrębne jądra.

Po podzieleniu cytoplazmy podczas cytokinezy, ostatniego etapu mitozy, powstają dwie komórki potomne z taką samą liczbą chromosomów w każdej komórce. Mitoza zachowuje homologiczną liczbę chromosomów.

Mejoza

Mejoza to mechanizm powstawania gamet, który obejmuje dwuetapowy proces podziału. Przed mejozą homologiczne chromosomy replikują się, tworząc siostrzane chromatydy. W profazie I, pierwszym stadium mejozy, chromatydy siostrzane łączą się, tworząc tetradę. Znajdując się w bliskim sąsiedztwie, homologiczne chromosomy wymieniają sekcje DNA losowo w procesie zwanym przechodzić przez .

Homologiczne chromosomy rozdzielają się podczas pierwszego podziału mejotycznego i wynikającej z niego siostry chromatydy rozdzielają się podczas drugiego podziału. Pod koniec mejozy cztery różne komórki potomne są produkowane. Każdy z nich jest haploidalny i zawiera tylko połowę chromosomów oryginalnej komórki. Powstałe chromosomy mają prawidłową liczbę genów, ale różne allele genów.

Gwarancje mejozy wariacja genetyczna poprzez rekombinację genetyczną poprzez krzyżowanie profazy i losową fuzję gamet w diploidalne zygoty podczas zapłodnienia.

Nierozdzielność i mutacje

Czasami pojawiają się problemy z podziałem komórek, które prowadzą do nieprawidłowego podziału komórek. Zwykle wpływają one znacząco na wynik rozmnażania płciowego, niezależnie od tego, czy problemy występują w samych gametach, czy w komórkach, które je produkują.

Nierozdzielność

Nazywa się brak rozdzielenia chromosomów podczas mitozy lub mejozy nierozdzielność . Kiedy brak rozdzielenia występuje w pierwszym podziale mejotycznym, homologiczne chromosomy pozostają sparowane. Powoduje to powstanie dwóch komórek potomnych z dodatkowym zestawem chromosomów i dwóch komórek potomnych bez chromosomów. Brak dysjunkcji może również wystąpić w mejozie II, gdy chromatydy siostrzane nie rozdzielają się przed podziałem komórkowym. Zapłodnienie tych gamet daje osobniki ze zbyt dużą lub niewystarczającą liczbą chromosomów.

Brak rozdzielenia jest często śmiertelny lub w inny sposób prowadzi do wad wrodzonych. W trisomii nondisjunction każda komórka zawiera dodatkowy chromosom (w sumie 47 zamiast 46). Trisomię obserwuje się w zespole Downa, gdzie chromosom 21 ma dodatkowy cały lub częściowy chromosom. Monosomia to rodzaj nierozdzielenia, w którym obecny jest tylko jeden chromosom

Chromosomy płciowe

Chromosomy płciowe może również cierpieć z powodu braku rozdzielenia. Zespół Turnera jest formą monosomii, która powoduje, że kobiety mają tylko jeden chromosom X. Mężczyźni z zespołem XYY mają dodatkowy chromosom płci Y w innym przykładzie trisomii. Brak rozdzielenia w chromosomach płci zazwyczaj ma mniej poważne konsekwencje niż brak rozdzielenia w chromosomach autosomalnych, ale nadal wpływa na jakość życia jednostki.

Mutacje chromosomowe

Mutacje chromosomowe może wpływać zarówno na chromosomy homologiczne, jak i niehomologiczne. Mutacja translokacyjna to rodzaj mutacji, w której fragment jednego chromosomu odrywa się i łączy się z innym chromosomem. Mutacja translokacyjna między niehomologiczny chromosomów nie należy mylić z krzyżowaniem między homologiczny chromosomy lub regiony chromosomów. Usunięcie, utrata materiału genetycznego i powielanie, nadmierne kopiowanie materiału genetycznego to inne powszechne mutacje chromosomowe.