CO TO SĄ CHROMOSOMY HOMOLOGICZNE? - BIOLOGIA - 2026

W homologicznych chromosomów u osobnika, są te chromosomów, które są częścią tej samej pary w organizmie diploidalnych. W biologii homologia odnosi się do pokrewieństwa, podobieństwa i / lub funkcji przez wspólne pochodzenie.

Każdy członek homologicznej pary ma wspólne pochodzenie i można je znaleźć w tym samym organizmie poprzez fuzję gamet. Wszystkie chromosomy w organizmie są chromosomami somatycznymi, z wyjątkiem chromosomów pary płciowej.

Chromosomy płciowe z punktu widzenia homologii są wyjątkiem. Oba mogą mieć różne pochodzenie, ale mają regiony homologii, które powodują, że zachowują się jak chromosomy somatyczne podczas cykli podziału komórki.

Te homologiczne części pozwalają zarówno na łączenie się w pary podczas mitozy i mejozy, jak i na rekombinację podczas drugiej z nich.

Oczywiście poszczególne pary chromosomów z różnych blisko spokrewnionych gatunków są również filogenetycznie homologiczne. Jednak rekombinowały i zmieniły się tak bardzo, że bardzo trudno jest tym samym chromosomom z różnych gatunków być całkowicie homologiczne.

Najprawdopodobniej porównując chromosomy dwóch gatunków, homologia jest mozaiką. Oznacza to, że chromosom jednego gatunku będzie miał wspólne duże lub małe regiony homologiczne z różnymi chromosomami drugiego.

Źródła zmian chromosomowych

Mutacji na poziomie chromosomów można doświadczyć na dwóch głównych poziomach: zmian w liczbie i zmianach struktury.

Zmiany na poziomie sekwencji są analizowane na poziomie genu (i genomu) i dają nam wyobrażenie o podobieństwie treści informacyjnych między genami, genomami i gatunkami.

Zmiany w liczbie i strukturze pozwalają nam wykazać podobieństwa i różnice na poziomie organizacyjnym, analizując poszczególne chromosomy lub wszystkie jako całość.

Zmiany ploidalne

Zmiany w liczbie chromosomów danej osoby, które wpływają na jeden lub kilka chromosomów, nazywane są aneuploidiami. Na przykład osoba z 3 chromosomami 21 zamiast dwóch ma trisomię.

Trisomia na chromosomie 21 jest najczęstszą przyczyną zespołu Downa. Z drugiej strony samica gatunku ludzkiego z pojedynczym chromosomem X jest również aneuploidalna dla tego chromosomu. Kobiety XO mają tak zwany zespół Turnera.

Zmiany, które wpływają na podstawową liczbę chromosomów w gatunku, nazywane są euploidiami. Oznacza to, że istnieje powtórzenie zestawu chromosomów haploidalnych gatunku.

Jeśli są dwa, organizm jest diploidalny - jak to ma miejsce w przypadku większości gatunków, które wykazują rozmnażanie płciowe. Jeśli występują trzy, organizm jest triploidalny; jeśli cztery, tetraploid i tak dalej.

Jest to bardzo powszechne u roślin i było ważnym źródłem zmian ewolucyjnych w tej grupie organizmów.

Przegrupowania chromosomów

Poszczególne chromosomy mogą również wykazywać pewne typy przegrupowań, które mogą mieć poważne konsekwencje zarówno dla osobnika, jak i dla gatunku. Te zmiany obejmują usunięcia, wstawienia, translokacje, połączenia i inwersje.

W przypadku delecji fragmenty chromosomu są całkowicie tracone, co powoduje zmiany w cyklach podziału mejotycznego, aw konsekwencji produkcję potencjalnie niezdolnych do życia gamet.

Brak regionów homologii jest przyczyną nieprawidłowych zdarzeń rekombinacyjnych. To samo dzieje się w przypadku insercji, ponieważ pojawienie się regionów w jednym, a nie innym chromosomie ma taki sam wpływ na generowanie regionów, które nie są całkowicie homologiczne.

Szczególnym przypadkiem dodawania jest powielanie. W tym przypadku część DNA, która jest generowana w chromosomie, jest dodawana do regionu chromosomu. Oznacza to, że jest kopiowany i wklejany obok źródła kopii.

W ewolucyjnej historii chromosomów duplikacje wsadowe odegrały fundamentalną rolę w definiowaniu regionów centromerowych.

Innym sposobem częściowej zmiany homologii między dwoma chromosomami jest pojawienie się odwróconych regionów. Informacje o regionie odwróconym są takie same, ale jego orientacja jest przeciwna do orientacji innego członka pary.

Zmusza to homologiczne chromosomy do nieprawidłowego parowania, powodując inne typy dodatkowych przegrupowań w gametach. Produkty mejotyczne tych mejoz mogą nie być opłacalne .

Cały region chromosomalny może migrować z jednego chromosomu do drugiego w przypadku zdarzenia zwanego translokacją. Co ciekawe, translokacje mogą być promowane przez wysoce konserwatywne regiony między chromosomami, które niekoniecznie są homologiczne. Wreszcie istnieje również możliwość obserwacji fuzji między chromosomami.

Sythenia

Syntenia odnosi się do stopnia zachowania porządku genów, gdy porównuje się dwa lub więcej chromosomów lub różne regiony genomowe lub genetyczne.

Synthenia nie zajmuje się badaniem ani mierzeniem stopnia podobieństwa sekwencji między regionami homologicznymi. Raczej skatalogować zawartość informacyjną tych regionów i przeanalizować, czy są one zorganizowane w ten sam sposób w zajmowanej przez nie przestrzeni.

Wszystkie rearanżacje, o których wspomnieliśmy powyżej, oczywiście zmniejszają syhenię między zmienionym chromosomem a jego odpowiednikiem. Nadal są homologiczne, ponieważ mają to samo pochodzenie, ale stopień syntezy jest znacznie niższy.

Synthenia jest przydatna do analizy zależności filogenetycznych między gatunkami. Służy również do śledzenia trajektorii ewolucyjnych i oszacowania wagi, jaką rearanżacje chromosomów odegrały w wyglądzie gatunków. Ponieważ wykorzystuje duże regiony, są to badania makrosyntenii.

Z drugiej strony Microsyntenia zajmuje się wykonywaniem tego samego typu analizy, ale w mniejszych regionach, zwykle na poziomie genów lub genów. Geny, a także chromosomy, mogą również podlegać inwersjom, delecjom, fuzjom i addycjom.

Homologia i podobieństwo sekwencji

Jeśli są homologiczne, dwa regiony DNA muszą mieć wysokie podobieństwo na poziomie sekwencji. W każdym razie tutaj interesuje nas wskazanie, że homologia jest terminem absolutnym: jeden jest homologiczny lub nie. Z drugiej strony podobieństwo jest mierzalne.

Dlatego na poziomie sekwencji dwa geny kodujące to samo u dwóch różnych gatunków mogą wykazywać podobieństwo na przykład 92%.

Jednak stwierdzenie, że oba geny są w 92% homologiczne, jest jednym z najgorszych błędów koncepcyjnych, jakie mogą istnieć na poziomie biologicznym.

Bibliografia

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell ( ^6th Edition). WW Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
2. Brooker, RJ (2017). Genetyka: analiza i zasady. McGraw-Hill Higher Education, Nowy Jork, NY, USA.
3. Goodenough, UW (1984) Genetyka. WB Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Wprowadzenie do Analiza genetyczna (11 ^th ed.). Nowy Jork: WH Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
5. Philipsen, S., Hardison, RC (2018) Evolution of hemoglobin loci and their regulator elements. Blood Cells, Molecules & Diseases, 70: 2–12.
6. Wright, WD, Shah, SS, Heyer, WD (2018) Homologous recombination and the repair of double-strand breaks DNA. Journal of Biological Chemistry, 293: 10524-10535