ЧТО ТАКОЕ ГОМОЛОГИЧНЫЕ ХРОМОСОМЫ? - БИОЛОГИЯ - 2025

В гомологичных хромосомах индивидуума являются теми хромосомами , которые являются частью одной и теми же паров в диплоидном организме. В биологии гомология относится к родству, сходству и / или функции по общему происхождению.

Каждый член гомологичной пары имеет общее происхождение, и они обнаруживаются в одном организме путем слияния гамет. Все хромосомы в организме являются соматическими хромосомами, кроме половой пары.

Половые хромосомы, с точки зрения гомологии, являются исключением. Оба могут иметь разное происхождение, но имеют области гомологии, которые заставляют их вести себя как соматические хромосомы во время циклов деления клеток.

Эти гомологичные части позволяют как спариваться во время митоза и мейоза, так и рекомбинировать во время второго из них.

Очевидно, что определенные пары хромосом у разных близкородственных видов также филогенетически гомологичны. Однако они рекомбинировали и изменились настолько сильно, 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 иметь общие большие или маленькие гомологичные области с разными хромосомами другого вида.

Источники хромосомных изменений

Мутации на уровне хромосом могут проявляться на двух основных уровнях: изменение числа и изменение структуры.

Изменения на уровне последовательности анализируются на уровне гена (и генома) и дают нам представление о сходстве информационного содержания между генами, геномами и видами.

Изменения в количестве и структуре позволяют нам выявить сходства и различия на организационном уровне, анализируя отдельные хромосомы или все их в целом.

Изменения плоидности

Изменения количества хромосом человека, которые влияют на одну или несколько хромосом, называются анеуплоидиями. Например, считается, что человек с 3 хромосомами 21 вместо двух имеет трисомию.

Трисомия по 21 хромосоме - наиболее частая причина синдрома Дауна. С другой стороны, самка человеческого вида с единственной Х-хромосомой также является анеуплоидом для этой хромосомы. Женщины XO страдают так называемым синдромом Тернера.

Изменения, влияющие на основное количество хромосом у вида, называются эуплоидиями. То есть повторение гаплоидного хромосомного набора вида.

Если их два, организм диплоидный - как и в случае с большинством видов, демонстрирующих половое размножение. Если их три, организм триплоидный; если четыре, тетраплоид и так далее.

Это очень часто встречается у растений и является важным источником эволюционных изменений в этой группе организмов.

Хромосомные перестройки

Отдельные хромосомы также могут иметь определенные типы перестроек, которые могут иметь большие последствия как для человека, так и для вида. Эти изменения включают делеции, вставки, транслокации, слияния и инверсии.

При делециях части хромосомы полностью теряются, что вызывает изменения в циклах мейотического деления с последующим образованием, возможно, нежизнеспособных гамет.

Отсутствие областей гомологии является причиной аномальных событий рекомбинации. То же самое происходит в случае инсерций, поскольку появление участков в одной, а не другой хромосоме имеет такой же эффект при генерации участков, которые не являются полностью гомологичными.

Частный случай сложения - это дублирование. В этом случае часть ДНК, которая генерируется в хромосоме, добавляется к области хромосомы. То есть он копируется и вставляется рядом с источником копии.

В истории эволюции хромосом пакетные дупликации играли фундаментальную роль в определении центромерных регионов.

Другой способ частично изменить гомологию между двумя хромосомами - это появление инвертированных участков. Информация об инвертированной области такая же, но ее ориентация противоположна ориентации другого члена пары.

Это заставляет гомологичные хромосомы образовывать аномальные пары, вызывая другие типы дополнительных перестроек в гаметах. Мейотические продукты этих мейозов могут быть нежизнеспособными .

Целая хромосомная область может мигрировать с одной хромосомы на другую в результате события, называемого транслокацией. Интересно, что транслокациям могут способствовать высококонсервативные участки между хромосомами, не обязательно гомологичные. Наконец, есть также возможность наблюдать слияние хромосом.

Sythenia

Syntenia относится к степени сохранения порядка генов при сравнении двух или более хромосом или разных геномных или генетических областей.

Synthenia не занимается изучением или измерением степени сходства последовательностей между гомологичными областями. Скорее каталогизируйте информационное содержание этих регионов и проанализируйте, организованы ли они таким же образом в занимаемом ими пространстве.

Все упомянутые выше перестройки, очевидно, уменьшают синтению между измененной хромосомой и ее двойником. Они все еще гомологичны, потому что имеют одно и то же происхождение, но степень синтеза намного ниже.

Synthenia полезна для анализа филогенетических отношений между видами. Он также используется для отслеживания эволюционных траекторий и для оценки того веса, который хромосомные перестройки сыграли в появлении видов. Поскольку он использует большие области, это исследования макросинтении.

Microsyntenia, с другой стороны, имеет дело с проведением того же типа анализа, но в более мелких областях, обычно на уровне гена или генов. Гены, как и хромосомы, также могут претерпевать инверсии, делеции, слияния и добавления.

Гомологии и сходство последовательностей

Если они гомологичны, две области ДНК должны иметь высокое сходство на уровне последовательностей. В любом случае, здесь мы заинтересованы в том, чтобы указать, что гомология - это абсолютный термин: гомологичен он или нет. С другой стороны, сходство измеримо.

Вот почему на уровне последовательности два гена, которые кодируют одно и то же у двух разных видов, могут иметь сходство, например, 92%.

Но сказать, что оба гена гомологичны на 92%, - одна из худших концептуальных ошибок, которые могут существовать на биологическом уровне.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., Уолтер, П. (2014) Молекулярная биология клетки (6- ^е издание). WW Norton & Company, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
2. Брукер, Р.Дж. (2017). Генетика: анализ и принципы. Высшее образование Макгро-Хилл, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
3. Гуденаф, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Филадельфия, Пенсильвания, США.
4. Гриффитс, AJF, Весслер, Р., Кэрролл, С.Б., Добли, Дж. (2015). Введение в генетический анализ (11- ^е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
5. Филипсен, С., Хардисон, Р.К. (2018) Эволюция локусов гемоглобина и их регуляторных элементов. Клетки крови, молекулы и болезни, 70: 2-12.
6. Райт, В.Д., Шах, С.С., Хейер, В.Д. (2018) Гомологичная рекомбинация и восстановление двухцепочечных разрывов ДНК. Журнал биологической химии, 293: 10524-10535