Τι είναι τα ομόλογα χρωμοσώματα;



Το ομόλογα χρωμοσώματα ενός ατόμου είναι εκείνα τα χρωμοσώματα που είναι μέρος του ίδιου ζεύγους σε έναν διπλοειδή οργανισμό. Στη βιολογία, η ομολογία αναφέρεται στην συγγένεια, την ομοιότητα και / ή τη λειτουργία από την κοινή προέλευση.

Κάθε μέλος του ομόλογου ζεύγους έχει κοινή προέλευση και βρίσκονται στον ίδιο οργανισμό με σύντηξη γαμετών. Όλα τα χρωμοσώματα ενός οργανισμού είναι σωματικά χρωμοσώματα, εκτός από αυτά του σεξουαλικού ζεύγους.

Τα σεξουαλικά χρωμοσώματα, από την άποψη της ομολογίας, αποτελούν εξαίρεση. Και οι δύο μπορεί να έχουν διαφορετική προέλευση, αλλά έχουν περιοχές ομολογίας που τις κάνουν να συμπεριφέρονται σαν σωματικά χρωμοσώματα κατά τη διάρκεια των κύκλων κυτταρικής διαίρεσης.

Αυτές οι ομόλογες μερίδες επιτρέπουν τόσο το ζευγάρωμα κατά τη διάρκεια της μίτωσης και της μείωσης, όσο και την επανασύνδεση κατά τη διάρκεια της δεύτερης από αυτές.

Προφανώς, ζεύγη συγκεκριμένων χρωμοσωμάτων από διαφορετικά στενά συγγενικά είδη είναι επίσης φυλογενετικά μιλώντα ομόλογα. Ωστόσο, έχουν ανασυνδυαστεί και αλλάξει τόσο πολύ ώστε είναι πολύ δύσκολο για τα ίδια χρωμοσώματα από διαφορετικά είδη να είναι πλήρως ομόλογα.

Πιθανότατα, κατά τη σύγκριση των χρωμοσωμάτων δύο ειδών, η ομολογία είναι μωσαϊκό. Δηλαδή, ένα χρωμόσωμα ενός είδους θα μοιράζεται μεγάλες ή μικρές ομόλογες περιοχές με διαφορετικά χρωμοσώματα του άλλου.

Ευρετήριο

  • 1 Πηγές χρωμοσωμικών αλλαγών
    • 1.1 Αλλαγές στην παρωδία
    • 1.2 Χρωμοσωμικές αναδιατάξεις
  • 2 Sintenia
  • 3 Ομολογία και ομοιότητα αλληλουχίας
  • 4 Αναφορές

Πηγές χρωμοσωμικών αλλαγών

Οι μεταλλάξεις σε επίπεδο χρωμοσώματος μπορούν να αντιμετωπιστούν σε δύο σημαντικά επίπεδα: αλλαγές στον αριθμό και αλλαγές στη δομή.

Οι αλλαγές επιπέδου αλληλουχίας αναλύονται στο επίπεδο του γονιδίου (και του γονιδιώματος) και μας δίνουν μια ιδέα της ομοιότητας στο πληροφοριακό περιεχόμενο μεταξύ γονιδίων, γονιδιωμάτων και ειδών..

Οι αλλαγές στον αριθμό και τη δομή μας επιτρέπουν να παρουσιάσουμε ομοιότητες και διαφορές σε οργανωτικό επίπεδο, ανεξάρτητα από το αν αναλύουμε μεμονωμένα χρωμοσώματα ή όλα αυτά ως σύνολο.

Αλλαγές πτητικότητας

Οι αλλαγές στον αριθμό των χρωμοσωμάτων σε ένα άτομο που επηρεάζουν ένα ή λιγότερα χρωμοσώματα ονομάζονται ανευπλοειδίες. Για παράδειγμα, ένα άτομο με 3 χρωμοσώματα 21 αντί για δύο λέγεται ότι έχει τριψία.

Μια τρισωμία του χρωμοσώματος 21 είναι η πιο κοινή αιτία του συνδρόμου Down. Από την άλλη πλευρά, ένα θηλυκό ανθρώπινο είδος με ένα μόνο χρωμόσωμα Χ είναι επίσης ανευπλοειδές για αυτό το χρωμόσωμα. Οι γυναίκες XO παρουσιάζουν αυτό που είναι γνωστό ως σύνδρομο Turner.

Οι αλλαγές που επηρεάζουν τον βασικό αριθμό χρωμοσωμάτων ενός είδους ονομάζονται ευψολίδες. Δηλαδή, υπάρχει μια επανάληψη του συνόλου απλοειδών χρωμοσωμάτων του είδους.

Εάν υπάρχουν δύο, ο οργανισμός είναι διπλοειδής - όπως συμβαίνει με τα περισσότερα είδη που εμφανίζουν σεξουαλική αναπαραγωγή. Αν παρουσιάζουν τρεις, ο οργανισμός είναι τριπλοειδής. εάν τέσσερα, tetraploid, και ούτω καθεξής.

Αυτό είναι πολύ συνηθισμένο στα φυτά και αποτελεί σημαντική πηγή εξελικτικών αλλαγών σε αυτή την ομάδα οργανισμών.

Χρωμοσωμικές αναδιατάξεις

Τα μεμονωμένα χρωμοσώματα μπορούν επίσης να παρουσιάσουν ορισμένους τύπους αναδιατάξεων που μπορούν να δημιουργήσουν μεγάλες συνέπειες τόσο για το άτομο όσο και για το είδος. Αυτές οι αλλαγές περιλαμβάνουν διαγραφές, παρεμβολές, μετατοπίσεις, συγχωνεύσεις και επενδύσεις.

Στις παραλείψεις, τμήματα του χρωμοσώματος χάνονται εντελώς, προκαλώντας έτσι μεταβολές στους κύκλους μειοτικής διαίρεσης με την επακόλουθη παραγωγή ενδεχομένως μη βιώσιμων γαμετών..

Η έλλειψη περιοχών ομολογίας είναι η αιτία των μη φυσιολογικών συμβάντων ανασυνδυασμού. Το ίδιο συμβαίνει στην περίπτωση των εισαγωγών, αφού η εμφάνιση περιοχών σε ένα και όχι σε άλλο χρωμόσωμα έχει το ίδιο αποτέλεσμα στην παραγωγή περιοχών που δεν είναι πλήρως ομόλογες..

Μια ιδιαίτερη περίπτωση προσθήκης είναι αυτή της επανάληψης. Σε αυτή την περίπτωση, ένα τμήμα του DNA που παράγεται σε αυτό προστίθεται σε μια περιοχή του χρωμοσώματος. Δηλαδή, αντιγράφεται και επικολλάται δίπλα στην πηγή του αντιγράφου.

Στην εξελικτική ιστορία των χρωμοσωμάτων οι αλληλοεπικαλύψεις στο tanda έχουν διαδραματίσει θεμελιώδη ρόλο στον ορισμό των κεντρομερικών περιοχών.

Ένας άλλος τρόπος για μερική αλλαγή της ομολογίας μεταξύ δύο χρωμοσωμάτων είναι η εμφάνιση ανεστραμμένων περιοχών. Η πληροφορία της ανεστραμμένης περιοχής είναι η ίδια, αλλά ο προσανατολισμός της είναι αντίθετος προς εκείνον του άλλου μέλους του ζεύγους.

Αυτό αναγκάζει τα ομόλογα χρωμοσώματα να ζευγαρώσουν ασυνήθιστα προκαλώντας έναν άλλο τύπο επιπρόσθετων αναδιατάξεων στους γαμέτες. Τα μειοτικά προϊόντα αυτής της μείωσης μπορεί να μην είναι βιώσιμα.

Μια πλήρης χρωμοσωμική περιοχή μπορεί να μεταναστεύσει από το ένα χρωμόσωμα στο άλλο σε ένα γεγονός που ονομάζεται μετατόπιση. Είναι ενδιαφέρον ότι μετατοπίσεις μπορούν να προωθηθούν από εξαιρετικά διατηρημένες περιοχές μεταξύ των χρωμοσωμάτων που δεν είναι αναγκαστικά ομόλογες. Τέλος, υπάρχει επίσης η δυνατότητα παρατηρήσεως συγχωνεύσεων μεταξύ των χρωμοσωμάτων.

Sintenia

Το Sintenia αναφέρεται στον βαθμό διατήρησης της τάξης των γονιδίων όταν συγκρίνονται δύο ή περισσότερα χρωμοσώματα ή διαφορετικές γενωμικές ή γενετικές περιοχές.

Η Sintenia δεν ασχολείται με τη μελέτη ή τη μέτρηση του βαθμού ομοιότητας αλληλουχίας μεταξύ ομόλογων περιοχών. Αντίθετα, να καταγράψουμε το πληροφοριακό περιεχόμενο αυτών των περιοχών και να αναλύσουμε εάν είναι οργανωμένα με τον ίδιο τρόπο στο χώρο που καταλαμβάνουν.

Όλες οι αναδιαρθρώσεις που αναφέραμε παραπάνω, προφανώς, μειώνουν τη συγγένεια μεταξύ του τροποποιημένου χρωμοσώματος και του ομόλογου του. Είναι ακόμα ομόλογες επειδή έχουν την ίδια προέλευση, αλλά ο βαθμός σύνθεσης είναι πολύ χαμηλότερος.

Η Sintenia είναι χρήσιμη για την ανάλυση των φυλογενετικών σχέσεων μεταξύ των ειδών. Χρησιμοποιείται επίσης για τον εντοπισμό εξελικτικών τροχιών και για την εκτίμηση του βάρους που έχουν διαδραματίσει οι χρωμοσωμικές ανακατατάξεις στην εμφάνιση του είδους. Καθώς χρησιμοποιεί μεγάλες περιοχές αυτές είναι μελέτες μακροσυντήρησης.

Η μικροσυνδεσία, από την άλλη πλευρά, ασχολείται με την πραγματοποίηση του ίδιου τύπου ανάλυσης, αλλά σε μικρότερες περιοχές, συνήθως στο επίπεδο του γονιδίου ή των γονιδίων. Τα γονίδια, καθώς και τα χρωμοσώματα, μπορούν επίσης να βιώσουν αναστροφές, διαγραφές, συγχωνεύσεις και προσθήκες.

Ομολογία και ομοιότητα αλληλουχίας

Εάν είναι ομόλογες, δύο περιοχές DNA πρέπει να έχουν υψηλή ομοιότητα στο επίπεδο της αλληλουχίας. Σε κάθε περίπτωση, εδώ θέλουμε να επισημάνουμε ότι η ομολογία είναι ένας απόλυτος όρος: είναι ομόλογος ή όχι. Η ομοιότητα, από την άλλη πλευρά, είναι μετρήσιμη.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο στο επίπεδο της αλληλουχίας δύο γονίδια που κωδικοποιούν τα ίδια σε δύο διαφορετικά είδη μπορεί να παρουσιάζουν μια ομοιότητα, για παράδειγμα, 92%.

Αλλά να πούμε ότι και τα δύο γονίδια είναι 92% ομόλογες είναι ένα από τα χειρότερα εννοιολογικά σφάλματα που μπορεί να υπάρχουν σε βιολογικό επίπεδο.

Αναφορές

  1. Alberts, Β, Johnson, Α D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, Μ, Roberts, Κ, Walter, Ρ (2014) Molecular Biology of the Cell (6th Edition). W. W. Norton & Company, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη, ΗΠΑ.
  2. Brooker, R.J. (2017). Γενετική: Ανάλυση και Αρχές. McGraw-Hill Higher Education, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη, ΗΠΑ.
  3. Goodenough, U.W. (1984) Genetics. W. Β. Saunders Co. Ltd, Philadelphia, ΡΑ, ΗΠΑ.
  4. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Εισαγωγή στη γενετική ανάλυση (11th ed.). Νέα Υόρκη: W. Η. Freeman, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη, ΗΠΑ.
  5. Philipsen, S., Hardison, R.C. (2018) Εξέλιξη των θέσεων αιμοσφαιρίνης και τα ρυθμιστικά τους στοιχεία. Κύτταρα αίματος, μόρια & ασθένειες, 70: 2-12.
  6. Wright, W. D., Shah, S., Heyer, W. D. (2018) Ομόλογοι ανασυνδυασμοί και διόρθωση διπλού σκέλους DNA. Journal of Biological Chemistry, 293: 10524-10535