Що таке гомологічні хромосоми?



The гомологічних хромосом індивідуума - це ті хромосоми, які входять до однієї пари в диплоїдному організмі. У біології гомологія відноситься до спорідненості, подібності та / або функції спільного походження.

Кожен член гомологічної пари має загальне походження, і вони знаходяться в одному і тому ж організмі шляхом злиття гамет. Всі хромосоми організму є соматичними хромосомами, за винятком хромосомних статевих пар.

Статеві хромосоми, з точки зору гомології, є винятком. Обидва можуть мати різне походження, але мають області гомології, які змушують їх вести себе як соматичні хромосоми під час циклів ділення клітин..

Ці гомологічні частини дозволяють як спаровуватися під час мітозу і мейозу, так і рекомбінувати протягом другої з них.

Очевидно, що пари окремих хромосом з різних близьких видів також є філогенетично гомологічними гомологами. Проте, вони рекомбінували і змінилися настільки, що дуже важко для тих самих хромосом з різних видів бути повністю гомологічними.

Швидше за все, при порівнянні хромосом двох видів, гомологія є мозаїчною. Тобто, хромосома одного виду буде розділяти великі або малі гомологічні області з різними хромосомами інших.

Індекс

  • 1 Джерела хромосомних змін
    • 1.1 Зміни в плоїдності
    • 1.2 Хромосомні перебудови
  • 2 Сінтенія
  • 3 Гомологія і подібність послідовностей
  • 4 Посилання

Джерела хромосомних змін

Мутації на рівні хромосом можна спостерігати на двох основних рівнях: зміні кількості та зміни структури.

Зміни рівня послідовності аналізуються на рівні гена (і геному) і дають уявлення про подібність інформаційного змісту між генами, геномами і видами..

Зміни в кількості та структурі дозволяють виявити подібності та відмінності на організаційному рівні, аналізуючи окремі хромосоми або всі вони в цілому.

Зміни плоїдності

Зміни в кількості хромосом у індивідуума, які впливають на одну або менше хромосом, називаються анеуплоїди. Наприклад, людина з 3 хромосомами 21 замість двох, як кажуть, має трисомію.

Трисомія хромосоми 21 є найпоширенішою причиною синдрому Дауна. З іншого боку, самка людського виду з однією Х-хромосомою також є анеуплоїдною для цієї хромосоми. XO жінки представляють те, що відомо як синдром Тернера.

Зміни, які впливають на основну кількість хромосом виду, називаються еуплоідіями. Тобто, є повторення набору гаплоїдних хромосом виду.

Якщо їх два, то організм є диплоїдним - як у випадку з більшістю видів, які мають статеве розмноження. Якщо вони представляють три, то організм є триплоїдним; якщо чотири, тетраплоїд і так далі.

Це дуже часто зустрічається у рослин і є важливим джерелом еволюційних змін у цій групі організмів.

Хромосомні перебудови

Індивідуальні хромосоми також можуть представляти певні типи перестановок, які можуть генерувати великі наслідки як для індивідуума, так і для виду. Ці зміни включають видалення, вставки, транслокації, злиття та інвестиції.

У делеціях частини хромосоми повністю втрачаються, що призводить до змін у циклах мейотичного поділу з наступним виробництвом, можливо, нежиттєздатних гамет..

Відсутність областей гомології є причиною аномальних рекомбінаційних подій. Те ж саме відбувається і у випадку вставок, оскільки поява областей в одній, а не в іншій хромосомі має той самий ефект у генерації областей, які не є повністю гомологічними..

Особливим випадком додавання є дублювання. У цьому випадку частина ДНК, яка генерується в ній, додають до області хромосоми. Тобто, копіюється і вставляється поруч із джерелом копії.

У еволюційній історії хромосом дуплікації в танді відіграли фундаментальну роль у визначенні центромерних областей..

Іншим способом часткового зміни гомології між двома хромосомами є поява інвертованих областей. Інформація інвертованої області однакова, але її орієнтація є протилежною до орієнтації іншого члена пари.

Це змушує гомологічні хромосоми спаровуватися ненормально, викликаючи інший тип додаткових перестановок в гаметах. Мейотичні продукти цих мейозів можуть бути нежиттєздатними.

Повна хромосомна область може мігрувати від однієї хромосоми до іншої в події, що називається транслокацією. Цікаво, що транслокації можуть сприяти висококонсервативні області між хромосомами, які не обов'язково є гомологічними. Нарешті, існує також можливість спостерігати злиття між хромосомами.

Сінтенія

Сінтенія відноситься до ступеня збереження порядку генів, коли порівнюються дві або кілька хромосом або різних геномних або генетичних областей..

Синтенія не стосується вивчення або вимірювання ступеня подібності послідовностей між гомологічними областями. Скоріше, каталогізувати інформаційний зміст цих регіонів і аналізувати, чи вони організовані так само в просторі, який вони займають.

Всі перестановки, про які ми говорили вище, очевидно, зменшують син- тенії між зміненою хромосомою та її гомологом. Вони все ще гомологічні, тому що вони поділяють одне й те саме походження, але ступінь синтенії значно нижча.

Сінтенія корисна для аналізу філогенетичних відносин між видами. Він також використовується для відстеження еволюційних траєкторій, а також для оцінки ваги, яку хромосомні перестановки відіграли у зовнішньому вигляді виду. Оскільки вони використовують великі регіони, це дослідження макросинтенії.

Мікросинтенія, з іншого боку, має справу з аналогічним типом аналізу, але в менших регіонах, як правило, на рівні гена або генів. Гени, а також хромосоми можуть також відчувати інверсії, делеції, злиття та доповнення.

Гомологія і подібність послідовностей

Якщо вони гомологічні, дві області ДНК повинні мати високу подібність на рівні послідовності. У будь-якому випадку, тут ми хочемо вказати, що гомологія є абсолютним терміном: вона гомологічна чи ні. Подібність, з іншого боку, піддається вимірюванню.

Ось чому на рівні послідовності два гени, які кодують одне й те саме у двох різних видах, можуть представляти подібність, наприклад, 92%.

Але сказати, що обидва гени є 92% гомологічними, є однією з найгірших концептуальних помилок, які можуть існувати на біологічному рівні.

Список літератури

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6)й Видання). W. Norton & Company, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  2. Брукер, Р. Дж. (2017). Генетика: аналіз і принципи. McGraw-Hill Вища освіта, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  3. Goodenough, U. W. (1984) Генетика. W. B. Saunders Co. Ltd, Філадельфія, Пенсільванія, США.
  4. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Вступ до генетичного аналізу (11й ред.). Нью-Йорк: У. Г. Фрімен, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  5. Philipsen, S., Hardison, R. C. (2018) Еволюція локусів гемоглобіну та їх регуляторних елементів. Клітини крові, молекули та захворювання, 70: 2-12.
  6. Wright, W.D., Shah, S., Heyer, W. D. (2018) Гомологічна рекомбінація і репарація ДНК дволанцюгових розривів. Journal of Biological Chemistry, 293: 10524-10535