Пара гомологичных хромосом, или гомологий, представляет собой набор из одной материнской и одной отцовской хромосом, которые спариваются друг с другом внутри клетки во время мейоза. Гомологии имеют одинаковые гены в тех же локусах, где они дают точки вдоль каждой хромосомы, которые позволяют паре хромосом правильно совмещаться друг с другом перед разделением во время мейоза. Это основа менделеевского наследования, которое характеризует закономерности наследования генетического материала от организма к его родительской клетке.

Что из себя представляют

Гомологичные участки хромосом представляют собой линейные расположения конденсированных дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и гистоновых белков, которые образуют комплекс, называемый хроматином. Они состоят из пар хромосом примерно одинаковой длины, положения центромер и рисунка окрашивания для генов с одинаковыми соответствующими локусами. Одна гомологичная хромосома наследуется от матери организма, другая – от отца.

После того как митоз произойдет в дочерних клетках, у них есть правильное количество генов, которые являются смесью ДНК двух родителей. У диплоидных (2n) организмов состоит из одного набора каждой гомологичной пары, в отличие от тетраплоидных организмов, которые могут иметь два набора из каждой гомологичной пары. Аллели на гомологичных хромосомах могут быть разными, что приводит к различным фенотипам одних и тех же генов. Это смешение материнских и отцовских признаков усиливается путем скрещивания во время мейоза, при котором длины хромосомных плеч и ДНК, которые они содержат в хромосомной паре, обмениваются друг с другом.

История открытия

В начале двадцатого века Уильям Бейтсон и Реджинальд Паннетт изучали генетическое наследование, и они отметили, что некоторые комбинации аллелей появлялись чаще, чем другие. Эти данные и информация были дополнительно исследованы Томасом Морганом. Используя эксперименты по перекрестному тестированию, он выявил, что для одного родителя аллели, расположенные рядом друг с другом по всей длине хромосомы, движутся вместе.

Используя эту логику, он заключил, что два гена, которые он изучал, были расположены на гомологичных хромосомах. Позже, в 30-х годах прошлого века, Гарриет Крейтон и Барбара МакКлинток изучали мейоз в клетках кукурузы и локусы на ее хромосомах. Эти ученые обнаружили, что новые комбинации аллелей, присутствующие в потомстве, и случай кроссинговера были напрямую связаны. Это доказало межхромосомную генетическую рекомбинацию.

Состав

Гомологичные хромосомы — это хромосомы, которые содержат одинаковые гены в одном и том же порядке вдоль своих хромосомных плеч. Существует два основных свойства: длина хромосомных плеч и расположение центромеры.

Фактическая длина руки, в соответствии с расположением, является критически важной для правильной конъюгации гомологичных хромосом. Центромерное размещение может быть охарактеризовано четырьмя основными способами: метацентрическим, субметацентрическим, телоцентрическим и акроцентрическим. Эти свойства являются основными факторами для создания структурной гомологии между хромосомами. Следовательно, когда две хромосомы с точной структурой существуют, они способны спариваться, образуя гомологичные хромосомы.

Поскольку гомологии не идентичны и не происходят из одного и того же организма, они отличаются от сестринских хроматид. Родственные хроматиды появляются после того, как произошла репликация ДНК, и, таким образом, являются идентичными параллельными дубликатами друг друга.

В людях

У человека всего 46 гомологий, то есть только 22 пары гомологичных аутосомных хромосом. Дополнительная 23-я пара — это половые X и Y. Если эта пара состоит из половых хромосом, то она не является гомологичной, поскольку их размер и содержание сильно различаются. 22 пары гомологий содержат одни и те же гены, но кодируют разные признаки в своих аллельных формах, поскольку одна была унаследована от матери, а другая — от отца. Таким образом, у людей есть два гомологичных набора в каждой клетке, что означает, что люди являются диплоидными организмами.

Функции

Гомологичные хромосомы важны в процессах мейоза и митоза. Они позволяют рекомбинировать и случайно разделять генетический материал от матери и отца в новые клетки.

Мейоз представляет собой раунд из двух клеточных делений, который приводит к четырем дочерним гаплоидным клеткам, каждая из которых содержит половину количества хромосом в качестве родительской клетки. Он уменьшает количество хромосом в половых клетках вдвое, сначала разделяя гомологии в мейозе I, а затем сестринские хроматиды в мейозе II. Процесс мейоза I обычно дольше, чем мейоза II, потому что требуется больше времени для репликации хроматина и для правильной ориентации и разделения гомологичных хромосом с помощью процессов спаривания и синапса в мейозе I.

Во время мейоза генетическая рекомбинация (случайная сегрегация) и кроссинговер производят дочерние клетки, каждая из которых содержит различные комбинации, закодированные материнским и отцовским путем. Эта рекомбинация позволяет вводить новые пары аллелей и генетическую вариацию. Генетическая изменчивость организмов помогает сделать популяцию более стабильной, предоставляя более широкий спектр генетических признаков для естественного отбора.

Источник: www.syl.ru

Каждая клетка организма содержит опреде­ленное число хромосом, характерное для данно­го вида. У человека оно равно 46, у дрозофилы всего 8 хромосом, у маленькой бабочки Lysandra, обитающей в Испании, оно достигает 380, у кошек 38 хромосом, а у собак 78. У большинства видов в каждой клетке содержит­ся от 12 до 50 хромосом. Единицы наследствен­ности – гены – расположены в хромосомах последовательно. У человека, по последним данным, число различных генов достигает почти 30 000. Таким образом, в каждой хромосоме содержится множество генов.

Если хромосомы выше названных организмов располо­жить в соответствии с их размерами и формой, то обнаружится, что клетка содержит на самом деле пары сходных по структуре хромосом. Их называют гомологичны­ми. На рисунке справа внизу хромосомы человека расположены 23-мя гомологичными парами. Такое изображение называют кариограммой, а весь на­бор хромосом – кариотипом. Наличие парных хромосом объясняется тем, что один набор хро­мосом организм получает от матери через яйцек­летку, а другой – от отца через сперматозоид. В процессе оп­лодотворения образуется зигота, содержащая два набора хромосом.

В одинаковых локусах (участках) гомологичных хромосом располагаются участки ДНК, отвечающие за развитие одного и того же признака, и их называют аллелями одного гена (или аллельными генами). Аллели могут быть одинаковыми (гомозиготное состояние гена) или различаться (гетерозиготное состояние). Например: если и от мамы, и от папы досталось по аллелю отвечающему за развитие голубово цвета глаз – организм гомозиготен по гену цвета глаз; если же от мамы достался «голубой» аллель, а от папы – «карий», то организм гетерозиготен по данному гену.

Подробнее мы поговорим об этом в теме «Классическая генетика».

Среди хромосом, представленных на кариограмме человека, можно видеть одну пару, состоящую из неодинаковых хромосом, обозначенных бук­вами X и Y. Это половые хромосомы. Мужская, или Y-хромосома, короче женской, или Х-хромосомы, – в ней отсутствуют некоторые гены, имеющиеся в женской хромосоме. Гомологичные аутосомы (не половые хромосомы) содержат ге­ны, определяющие одни и те же признаки. В кариотипе женщины было бы две Х-хромосомы (XX).

Кариограмма человека (мужского пола).

Аутосомы разбиты на группы (от А до Ж) по размерам. Половые хромосомы выделены в отдельную группу X – женская, Y – мужская. Клетки человека содержат 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом. Гены, содержащиеся в аутосомах, называют аутосомными, а гены, содержащиеся в половых хромосомах – сцеплен­ными с полом.

Понятие о плоидности клеток и необходимости разных вариантов деления.

Плоидность – это количество хромосомных наборов в кариотипе.

Клетки некоторых организмов содержат в качестве базового лишь одинарный набор хромосом – все хромосомы не имеют парных (гомологичных). Такие клетки называ­ют гаплоидными (обозначаются символом – n). Кроме того, гаплоидны гаметы.

Виды, клетки которых содержат по два набора хромосом, называют диплоидными и обозначают символом 2n. Огромное большинство животных и вегетативные тела подавляющего большинства высших растений – диплоидны (2n), т. е. содержат по два набора хромосом. Некоторые организмы, в том числе многие растения, содержат по три и более набора хромосом; такие организмы назы­вают полиплоидными.

Ди- и более плоидность (наличие двух и более наборов хромосом) дает два пре­имущества:

1) возрастает генетическая изменчивость, поскольку каждый индивидуум несет признаки обоих родителей;

2) в случае повреждения какого-либо аллеля в одной из двух хромосом, аллель, содер­жащийся в гомологичной хромосоме, мо­жет компенсировать этот дефект, а, следовательно, появляется новый уровень стабильности хранения и реализации генетической информации.

Варианты распределения хромосом (с сохранением или с изменением плоидности) и различия в механизмах, обеспечивающих расхождение хромосом, определяют разнообразие способов клеточных делений. Сначала мы поговорим о двух основных способах клеточных делений.

К концу XIX в. было обнаружено, что деление ядра осуществляется двумя разными способами (к настоящему времени известно большее число вариантов). Это совершенно необходимо во всех случаях, когда в жизненном цикле организма присутствует половое размножение.

Развитие всех многоклеточных организмов начинается с одной-единственной клетки. Каждому клеточному делению предшествует деление ядра. Если бы при этом плоидность (число хромо­сом в ядре) всякий раз уменьшалась вдвое, то в каждой клетке очень скоро осталось бы совсем немного хромосом. Между тем дочерние клет­ки имеют ту же плоидность, что и родительские клетки, так что во всех клетках данного организма сохраняется одина­ковое число хромосом. Это достигается бла­годаря делениям с со хранением плоидности. Самым распространенным вариантом такого деления является митоз.

Однако, если в жизнен­ном цикле имеется половое раз­множение, то зигота образуется в результате слия­ния двух клеток – мужской и женской гамет. Если бы эти клетки содержали по два набора хромосом (2n), то в зиготе и во всех последующих клетках оказалось бы по четыре набора хромо­сом (4n), и в дальнейшем их число увеличивалось бы в каждом поколении вдвое. Поэтому необходи­мо, чтобы на какой-то стадии жизненного цик­ла ядро претерпевало деление какого-то иного типа, с тем, чтобы сократить плоидность вдвое. В дальнейшем, при образовании зиготы, дипло­идное состояние восстанавливается. Деление ядра, при котором плоидность в дочерних клетках сокращается вдвое, называют мейозом или редукционным де­лением.

Схема жизненного цикла позвоночных

 

Рассмотрим механизмы этих двух основных типов деления подробнее.

 

Источник: megaobuchalka.ru

Ключевое различие между Гомологичными и Гомеологичными хромосомами состоит в том, что Гомологичные хромосомы являются хромосомами с общим происхождением, в то время как Гомеологичные хромосомы являются хромосомами, которые имеют неоднозначную природу и являются частично гомологичными.

Хромосомы являются структурными компонентами, которые несут генетическую информацию организма. Ядерный материал у эукариот организован с образованием хромосом, которые представляют собой компактные структуры нуклеиновых кислот и белков.

Кроме того, существуют разные типы хромосом, основанные на способе, которым они подвергаются клеточному делению. Гомологичные и Гомеологичные хромосомы — это два типа хромосом, которые играют важную роль в области генетики.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое Гомологичные хромосомы
3. Что такое Гомеологичные хромосомы
4. Сходство между Гомологичными и Гомеологичными хромосомами
5. В чем разница между Гомологичными и Гомеологичными хромосомамим
6. Заключение

Что такое Гомологичные хромосомы?

Гомологичные хромосомы — это хромосомы, которые похожи по длине, составу гена и положению центромеры.

Тем не менее, аллели в хромосомах могут различаться, что приводит к различиям в потомках одних и тех же родителей. У человека 23 пары хромосом. Среди этих 23 пар 22 являются парами гомологичных хромосом, а оставшаяся пара является парой половых хромосом. У женщин пара половых хромосом гомологична, тогда как у мужчин она не гомологична.

Гомологичные хромосомы играют ключевую роль в обоих типах клеточных делений: митозе и мейозе. При мейозе гомологичные хромосомы подвергаются кроссинговеру и генетической рекомбинации. Это приводит к генетической изменчивости потомства. Процесс генетического скрещивания гомологичных хромосом играет важную роль в процессе эволюции. Во время митоза гомологичные хромосомы не подвергаются генетическому скрещиванию. Это приводит к меньшему изменению; следовательно, дочерние клетки идентичны родительским. Однако мутации, которые происходят во время деления клеток, могут привести к измененным фенотипам, возникающим в результате мутации гомологичных хромосом.

Кроме того, гомологичные хромосомы обнаруживают общее происхождение и обладают способностью реплицироваться во время репликативной фазы клеточного цикла.

Что такое Гомеологичные хромосомы?

Гомеологичные хромосомы не являются строго гомологичными по природе. Тем не менее, они имеют неоднозначный характер в своем формировании. Они возникают из-за явления полиплоидии, происходящего во время клеточного цикла. Полиплоидия — это состояние, при котором организм может иметь более одной пары гомологичных наборов хромосом. Таким образом, гомеологические хромосомы являются ключевым фактом при изучении генетических результатов, возникающих в результате полиплоидии.

Гомеологичные хромосомы возникают во время мейоза, где хромосомы делятся неравномерно из-за полиплоидного состояния. Следовательно, эти хромосомы в основном несут гены, возникающие в результате полиплоидии. Помимо исследований полиплоидии, гомеологические хромосомы играют ключевую роль во многих генетических применениях, таких как исследования генетической рекомбинации, цитогенетические исследования, эволюционная биология, вычислительная биология и других.

Каковы сходства между Гомологичными и Гомеологичными хромосомами?

• Оба типа хромосом участвуют в делении клеток путем мейоза и митоза.
• Они вызывают фенотипические характеристики.
• Оба могут показать филогенетическое сходство.
• Структура Гомологичных и Гомеологичных хромосом может выглядеть одинаково.

В чем разница между Гомологичными и Гомеологичными хромосомами?

Гомологичные и Гомеологичные хромосомы отличаются прежде всего по своей гомологии, поскольку Гомологичные хромосомы подвергаются полной гомологии, в то время как Гомеологичные хромосомы подвергаются частичной гомологии. Это происходит главным образом из-за возникновения полиплоидии, которая приводит только к гомеологическим хромосомам, а не к гомологичным хромосомам. Существует также разница между Гомологичными и Гомеологичными хромосомами в зависимости от их генетического состава.

Заключение — Гомологичные и Гомеологичные хромосомы

Гомологичные и Гомеологичные хромосомы — это два типа хромосом, основанные на гомологии. Гомологичные хромосомы показывают полную гомологию между хромосомами, в то время как Гомеологичные хромосомы показывают частичную гомологию между двумя хромосомами. Это ключевое различие между гомологичными и гомеологичными хромосомами. Гомеологичные хромосомы появляются из-за явления, названного полиплоидией, которое имеет место во время клеточного цикла. Тем не менее, Гомеологические хромосомы играют очень важную роль в исследованиях рекомбинации и цитогенетики.

Источник: raznisa.ru

Что такое хромосомы?

Хромосомой называют структурные элементы клеточного ядра, которые содержат ДНК. В данном веществе заключена вся наследственная информация организма. Непосредственно в хромосомах располагаются гены в линейном порядке. Каждая клетка человеческого организма содержит 46 хромосом, которые разделены на 23 пары. 22 из них – аутосомы, а последняя пара состоит из Х- или Y-хромосомы, которые определяют пол человека.

Где находятся хромосомы и сколько их всего в организме, ученые узнали в 1956 году. С того времени установлено, что в организме каждого человека хромосомы находятся в ядрах и это соматические или половые хромосомы. Последние определяют пол будущего ребенка при зачатии. Женская яйцеклетка содержит две Х-хромосомы, а сперматозоид – одну Х и одну Y. Если передается Х-хромосома, родится девочка, а если Y – мальчик.

Строение хромосомы

Выяснив сколько хромосом у человека, рассмотрим основы их строения. Хромосома является палочковидной структурой, которая состоит из двух сестринских хроматид. Они удерживаются центромерой, располагающейся в области первичной перетяжки. Каждая из хроматид строится из хроматиновых петель. Сам хроматин не подвергается репликации, в отличие от ДНК. С началом этого процесса прекращается синтез РНК. При этом хромосомы находятся в организме в двух состояниях:

• конденсированном (неактивное);
• деконденсированном (активное).

В зависимости от строения генетики выделяют следующие виды хромосом:

• телоцентрические;
• акроцентрические – второе плечо короткое и практически незаметное;
• субметацентрические – внешне напоминают букву L;
• метацентрические – плечики равной длины.

Гомологичные хромосомы

Парные хромосомы человека принято называть гомологичными. При зачатии одна хромосома наследуется от отца, вторая – от матери. На гомологичных хромосомах располагаются гены, которые отличаются по строению, однако выполняют одинаковую функцию. Гомологичные хромосомы имеют схожую последовательность нуклеотидов. Такие хромосомы, расположенные в диплоидных клетках, имеют одинаковые гены. Количество наборов гомологичных хромосом обозначается термином «плоидность». В половых клетках она равна одному (1n), в соматических – двум (2n).

Негомологичные хромосомы

Негомологичные хромосомы – это структуры, которые содержат несхожие гены. Данные структурные элементы не подвергаются конъюгации в процессе мейоза. Негомологичные хромосомы независимо друг от друга комбинируются в клетке. Этот факт был доказан в процессе изучения характеристик наследования признаков путем использования прямого цитологического метода.

Количество хромосом у человека

О том, сколько хромосом содержится в клетке организма человека, известно со школьного курса биологии. Набор всех хромосом называется кариотипом. Он является видоспецифичным признаком – одинаков для всех отдельно взятых представителей рода живых существ. Так, в клетке человека содержится 23 пары хромосом, 22 из которых – аутосомы, а 1 пара – половые хромосомы (XX у женщин, XY – у мужчин).

Изменение общего количества хромосом в организме ведет к необратимым последствиям. В результате наблюдается развитие генных заболеваний, которые могут приводить к врожденным аномалиям развития и даже к гибели плода еще на внутриутробном этапе развития. Врачи стараются выявить возможные нарушения на ранних этапах, чтобы исключить появление на свет малышей с генными болезнями.

Количество хромосом в соматических клетках человека

Для начала необходимо определить, что означает термин «соматическая клетка». Этим понятием обозначают любые клетки человеческого организма, которые не относятся к половым. Они определяют основные параметры человеческого организма, такие как:

• рост;
• телосложение;
• цвет волос;
• цвет глаз.

Каждая соматическая клетка имеет в своем составе 22 пары хромосом, которые являются диплоидными (двойными). В результате несложных подсчетов можно установить, что всего в такой клетке 44 хромосомы (диплоидный набор). В результате развития генных мутаций общее количество хромосом в соматических клетках может увеличиваться или уменьшаться, что приводит к развитию хромосомного заболевания.

Количество хромосом в половых клетках человека

Половые хромосомы мужчины и женщины имеют отличия. У женщин это ХХ-хромосомы, а у представителей мужского пола – XY. Исследования генетиков показали, что Y-хромосома отличается отсутствием некоторых аллелей (к примеру, аллеля, отвечающего за свертываемость крови). Все половые клетки имеют гаплоидный набор.

Это означает, что каждая такая клетка содержит только 23 гаплоидные хромосомы (1n). В процессе слияния мужской и женской половых клеток образуется полный диплоидный набор. Это означает, что от каждого родителя будущий плод наследует по 23 хромосомы, которые вместе образуют затем диплоидный набор, необходимый для нормального образования зиготы.

Количество хромосом у мужчин и женщин

Даже знающие сколько хромосом у человека в организме содержится, думают, что между женским и мужским полом в этом плане имеются различия. Мужской и женский организмы содержат практически одинаковый набор хромосом, за небольшим исключением. Так, в клетках женского организма содержатся 23 одинаковые пары хромосом.

Все половые клетки содержат обе Х-хромосомы. У мужчин же 22 пары ХХ, а 23 – ХY. Непосредственно половые хромосомы обеспечивают различие в составе. В общем же количество хромосом у представителей обоих полов одинаковое – 46. Изменение этого количества является следствием мутации, которая приводит к развитию болезни.

Почему количество хромосом в клетке постоянно?

Число хромосом в клетке является определяющим фактором. Непосредственно от их количества зависит принадлежность живого организма к тому или иному виду. Известный факт, что дерево не может превратиться в овощ, овощ – в рыбу, а рыба – в гриб. Это невозможно благодаря тому, что все клетки организма на протяжении жизни организма имеют постоянный состав и неизменный набор хромосом.

Однако в отдельных случаях в составе половых клеток возможны изменения. Если хромосомы, в них содержащиеся, мутируют, наблюдаются проблемы с зачатием. В случае если оно происходит, плод с большой долей вероятности будет иметь врожденные аномалии развития или окажется нежизнеспособным и погибнет на одном из этапов своего развития. Зная сколько хромосом у здорового человека, генетики могут определить патологию путем анализа образца генетического материала.

Изменение структуры или количества хромосом

Изменение количества или структуры хромосом ведет к нарушению генетической информации, которую они несут. В большинстве случаев хромосомные изменения наследуются от родителей и возникают на этапе формирования половой клетки или при оплодотворении. Подобные изменения не поддаются контролю. Генетики выделяют два основных типа изменения хромосом:

1. Нарушение числа хромосом – наблюдается увеличение или уменьшение числа копий одной из хромосом.
2. Изменение структуры хромосом – происходит повреждение структуры или последовательности генетического материала. Появляется дополнительная часть или утрачивается имеющаяся.

Среди существующих типов изменения структуры хромосом выделяют:

• транслокации – изменение последовательности генетического материала;
• делеции – часть хромосомы утрачивается или становится короче;
• дупликации – удвоение части хромосомы, что приводит к избытку генетического материала;
• инсерции – вставка части хромосомы в другую, деление хромосом на части;
• кольцевые хромосомы – когда концы хромосомы соединяются;
• инверсии – часть хромосомы развернута, и гены в этом участке идут в обратном порядке.

Анеуплоидия у человека

Анеуплоидия – это хромосомная аномалия, при которой происходит увеличение или уменьшение числа хромосом. Существует несколько типов этой патологии:

1. Нуллисомия – отсутствие в наборе хромосом одной из гомологичных хромосом. Эмбрионы с данной аномалией погибают внутриутробно.
2. Моносомия – ситуация, при которой отсутствует одна хромосома из пары.

Полиплоидия у человека

Полиплоидия – это кратное увеличение хромосомных наборов в клетке. Соматические клетки содержат диплоидный набор, однако возможны и триплоидные (3n), тетраплоидные (4n). Полиплоиды с повторенным несколько раз одним и тем же набором хромосом называют аутополиплоидами, а полученные от скрещивания организмов, принадлежащих к различным видам, – аллопполиоидами. Большая роль данных хромосомных аномалий отмечается в растениеводстве. У человека патология наблюдается редко и практически несовместима с жизнью.

Источник: womanadvice.ru

Источник: www.chem21.info