Kaj so homologni kromosomi?



The homolognih kromosomov posameznika so tisti kromosomi, ki so del istega para v diploidnem organizmu. V biologiji se homologija nanaša na sorodstvo, podobnost in / ali funkcijo skupnega izvora.

Vsak član homolognega para ima skupen izvor, v istem organizmu pa jih najdemo s fuzijo gameta. Vsi kromosomi v organizmu so somatski kromosomi, razen tistih v spolnem paru.

Spolni kromosomi, z vidika homologije, so izjema. Oba sta lahko različnega izvora, vendar imata homologna področja, zaradi katerih se med cikli celične delitve obnašajo kot somatski kromosomi..

Ti homologni deli omogočajo tako parjenje med mitozo in mejozo kot rekombinacijo med drugo od njih.

Očitno so pari določenih kromosomov iz različnih, zelo sorodnih vrst tudi filogenetsko govoreči homologi. Vendar so se rekombinirali in spremenili toliko, da so isti kromosomi iz različnih vrst zelo težko homologni.

Najverjetneje, če primerjamo kromosome dveh vrst, je homologija mozaik. To pomeni, da bo kromosom ene vrste delil velike ali majhne homologne regije z različnimi kromosomi drugega..

Indeks

  • 1 Viri kromosomskih sprememb
    • 1.1 Spremembe ploidnosti
    • 1.2 Kromosomska preureditev
  • 2 Sintenija
  • 3 Homologija in podobnost zaporedja
  • 4 Reference

Viri kromosomskih sprememb

Mutacije na ravni kromosomov se lahko pojavijo na dveh glavnih ravneh: spremembah v številu in spremembah v strukturi.

Spremembe na ravni sekvenc so analizirane na ravni gena (in genoma) in nam dajejo idejo o podobnosti informacijskih vsebin med geni, genomi in vrstami..

Spremembe v številu in strukturi nam omogočajo, da pokažemo podobnosti in razlike na organizacijskem nivoju, ne glede na to, ali analiziramo posamezne kromosome ali vse skupaj.

Spremembe ploidnosti

Spremembe v številu kromosomov pri posamezniku, ki vplivajo na enega ali manj kromosomov, se imenujejo aneuploidije. Na primer, oseba s 3 kromosomi 21 namesto dveh naj bi imela trisomijo.

Trisomija kromosoma 21 je najpogostejši vzrok za Downov sindrom. Po drugi strani pa je ženska človeške vrste z enim kromosomom X tudi aneuploid za ta kromosom. XO ženske predstavljajo tako imenovani Turnerjev sindrom.

Spremembe, ki vplivajo na osnovno število kromosomov vrste, se imenujejo euploidi. To pomeni, da se ponavlja vrsta haploidnih kromosomov vrste.

Če sta dva, je organizem diploiden - kot pri večini vrst, ki kažejo spolno razmnoževanje. Če predstavljajo tri, je organizem triploiden; če so štiri, tetraploid in tako naprej.

To je zelo pogosto pri rastlinah in je bil pomemben vir evolucijskih sprememb v tej skupini organizmov.

Kromosomska preureditev

Posamezni kromosomi lahko predstavljajo tudi določene vrste preureditev, ki lahko povzročijo velike posledice za posameznika in za vrsto. Te spremembe vključujejo izbrise, vstavitve, prenose, združitve in naložbe.

Pri delecijah so deli kromosoma popolnoma izgubljeni in tako povzročajo spremembe v ciklih meiotične delitve s posledično proizvodnjo možnih gamet..

Pomanjkanje regij homologije je vzrok za nenormalne dogodke rekombinacije. Enako se dogaja v primeru vstavljanja, ker ima pojav regij v enem in ne v drugem kromosomu enak učinek v generaciji regij, ki niso povsem homologne..

Poseben primer dodajanja je podvajanje. V tem primeru se del DNA, ki je nastal v njem, doda v regijo kromosoma. To pomeni, da se kopira in prilepi poleg vira kopije.

V evolucijski zgodovini kromosomov so podvajanja v tandi igrala temeljno vlogo pri opredelitvi centromernih regij.

Drug način za delno spremembo homologije med dvema kromosomoma je pojava obrnjenih regij. Podatki o obrnjeni regiji so enaki, vendar je njena usmerjenost nasprotna tisti, ki je usmerjena na drugega člana para.

To prisili homologne kromosome, da se nenormalno pari, kar povzroči drugo vrsto dodatnih prerazporeditev v gametah. Meiotični produkti te mejoze morda niso sposobni preživeti.

Celotna kromosomska regija lahko migrira iz enega kromosoma v drugega v primeru, ki se imenuje translokacija. Zanimivo je, da se translokacije lahko spodbujajo z visoko ohranjenimi regijami med kromosomi, ki niso nujno homologne. Končno obstaja tudi možnost opazovanja fuzij med kromosomi.

Sintenija

Sintenija se nanaša na stopnjo ohranitve reda genov, kadar se primerjajo dva ali več kromosomov ali različnih genomskih ali genetskih regij..

Sintenija se ne ukvarja s preučevanjem ali merjenjem stopnje podobnosti zaporedij med homolognimi regijami. Namesto tega je treba katalogizirati informacijsko vsebino teh regij in analizirati, ali so organizirani na enak način v prostoru, ki ga zasedajo.

Vse zgoraj navedene preureditve očitno zmanjšujejo sin- tenjo med spremenjenim kromosomom in njegovim homologom. Še vedno so homologne, ker imajo isti izvor, vendar je stopnja sintenije veliko nižja.

Sintenija je koristna za analizo filogenetskih odnosov med vrstami. Uporablja se tudi za sledenje evolucijskih poti in za oceno teže, ki jo imajo kromosomske prerazporeditve v videzu vrste. Ker gre za uporabo velikih regij, so to študije makrosintenije.

Mikrosintenija pa po drugi strani obravnava izdelavo iste vrste analize, vendar v manjših regijah, običajno na ravni gena ali genov. Geni in kromosomi lahko doživijo tudi inverzije, delecije, zlitje in dodatke..

Homologija in podobnost zaporedja

Če so homologne, morata imeti dve regiji DNA visoko podobnost na ravni sekvence. V vsakem primeru želimo poudariti, da je homologija absolutni izraz: homologen ali ne. Po drugi strani pa je podobnost merljiva.

Zato lahko na ravni sekvence dva gena, ki kodirata enako pri dveh različnih vrstah, predstavljata podobnost, na primer 92%..

Toda reči, da sta oba gena 92% homologna, je ena najhujših konceptualnih napak, ki lahko obstajajo na biološki ravni.

Reference

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molekularna biologija celice (6)th Edition). W. W. Norton & Company, New York, NY, ZDA.
  2. Brooker, R. J. (2017). Genetika: analiza in načela. McGraw-Hill visokošolsko izobraževanje, New York, NY, ZDA.
  3. Goodenough, U. W. (1984) Genetika. W. B. Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, ZDA.
  4. Griffiths, A. J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Uvod v genetsko analizo (11th ed.). New York: W. H. Freeman, New York, NY, ZDA.
  5. Philipsen, S., Hardison, R. C. (2018) Razvoj lokusov hemoglobina in njihovih regulativnih elementov. Krvne celice, molekule in bolezni, 70: 2-12.
  6. Wright, W.D., Shah, S., Heyer, W.D. (2018) Homologna rekombinacija in popravljanje dvojnih verig DNA. Journal of Biological Chemistry, 293: 10524-10535