Homologinės chromosomos: apibrėžimas, funkcija ir reikšmė mejozėje
Homologinės chromosomos — tai diploidinio organizmo chromosomų poros. Kiekvieną porą sudaro dvi chromosomos: viena paveldėta iš motinos, kita — iš tėvo. Jos turi tą patį bendrą genų išdėstymą (genų lokusai yra tose pačiose chromosomų vietose) ir dažniausiai toje pačioje vietoje turi centromerą, tačiau nebūtinai yra genetiškai identiškos — dažnu atveju konkrečiuose lokusuose yra skirtingi aleliai (genų versijos).
Sandara ir pagrindiniai skirtumai
Homologinės chromosomos yra skirtingos nuo seserinių chromatidžių: homologinės — tai dvi atskiros chromosomos, turinčios tas pačias genų pozicijas, o seserinės chromatidės — dvi identiškos kopijos to paties chromosomos dubliato, susidariusios replikacijos metu. Po replikacijos viena chromosoma susideda iš dviejų seserinių chromatidžių, o homologinė pora — iš dviejų atskirų chromosomų, atstovaujančių skirtingam tėviniam indėliui.
Funkcija mejozėje
Svarbiausia homologinių chromosomų reikšmė atsiskleidžia vykstant mejozei — ląstelių dalijimuisi, kurio metu susidaro lytinės ląstelės (gametos). Mejozės I profazėje homologinės chromosomos fiziškai suporuojamos (procesas vadinamas sinapsiu) ir sudaro struktūras, leidžiančias vykdyti kryžminimąsi (angl. crossing-over).
- Per kryžminimąsi atsiranda chiazmos — vietos, kuriose vyksta DNR segmentų apsikeitimas tarp homologinių chromatidžių.
- Toks alelių apsikeitimas ir tolyginis homologiškų chromosomų išsidėstymas metafazės plokštelėje padidina genetinę įvairovę: palikuonys gauna naujus alelių derinius, kurie nėra identiški nei vienam iš tėvų.
- Mejozės I metu homologinės chromosomos atskiriamos ir paskirstomos į skirtingas dukterines ląsteles — tai užtikrina, kad kiekviena gameta gautų po vieną kiekvienos kromosomos kopiją (haploidinį rinkinį).
Genetinė reikšmė ir paveldimumas
Homologinių chromosomų poravimasis ir kryžminimasis lemia:
- neišvengiamą genetinės variacijos didėjimą populiacijose, kas yra svarbu evoliucijai;
- Mendelinių paveldėjimo dėsnių pasireiškimą: skirtingi alelių deriniai ir dominavimo santykiai lemia fenotipų įvairovę;
- genų susiejimą ir rekombinacijos dažnį: genai, esantys arti vienas kito, rečiau „atskiriami“ rekombinacijos metu, o tolimi genai dažniau—tai leidžia kurti genų žemėlapius.
Lytinės chromosomos ir išimtys
Išskyrus lytines chromosomas, kiekvienos poros genų lokusai yra toje pačioje chromosomos vietoje, o centromera — toje pačioje vietoje. Lytinės chromosomos (pvz., žmogaus X ir Y) dažnai nėra visiškai homologinės visoje savo ilgio dalyje; jos poruojasi ir keičiasi informacija tik pseudoautosominiuose regionuose, kur jų genai yra panašūs.
Klinikinė reikšmė ir nukrypimai
Netaisyklingas homologinių chromosomų atskyrimas mejozės metu gali sukelti aneuploidijas (nepadorų chromosomų skaičių gametose), pvz. trisomiją 21 (Dauno sindromą). Homologinė rekombinacija taip pat yra svarbi DNR pažeidimų taisymui — ši mechanika naudojama ir ląstelių atsakuose į dvigubas DNR grandinių lūžius.
Santrauka
Homologinės chromosomos yra esminis diploidinių organizmų genetinės struktūros komponentas. Jų poravimasis ir kryžminimasis mejozės metu yra pagrindiniai procesai, užtikrinantys genetinę įvairovę ir tinkamą genetinės informacijos paskirstymą į gametas. Be to, jų elgsena turi tiesioginį poveikį paveldimų ligų atsiradimui ir organizmų evoliucijai.
Lytinės chromosomos poruojasi tik tose dalyse, kur abiejų poros narių genetinė medžiaga (lokusai) yra panaši.
Kryžminimas vyksta tarp dviejų homologinių tėvinių chromosomų chromatidžių. Motinos chromatidės yra raudonos, tėvo chromatidės - mėlynos. Linijomis pažymėtos chiazmos (kryžminės chromosomos).
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra homologinės chromosomos?
A: Homologinės chromosomos - tai diploidinio organizmo chromosomų poros, turinčios tuos pačius genų lokusus tose pačiose vietose kiekvienoje chromosomoje, išskyrus lytines chromosomas.
K: Kas vyksta mejozės metu su homologinėmis chromosomomis?
A: Mejozės metu homologinės chromosomos fiziškai suporuojamos ir kiekvienos poros chromatidės susikryžiuoja. Taip apsikeičiama aleliais, todėl populiacijoje padidėja genetinė variacija.
K: Ar homologinės chromosomos yra genetiškai identiškos?
Atsakymas: Ne, homologinės chromosomos nėra genetiškai identiškos, nes kai kuriuose lokusuose paprastai yra skirtingi aleliai.
K: Koks svarbiausias faktas apie homologines chromosomas mejozės metu?
A: Svarbiausias faktas apie homologines chromosomas yra tai, kad jos fiziškai susipina mejozės metu, todėl vyksta apsikeitimas aleliais ir padidėja populiacijos genetinis kintamumas.
K: Kas yra lytinės chromosomos ir kaip jos poruojasi?
A: Lytinės chromosomos - tai chromosomos, kurios lemia organizmo lytį. Jos poruojasi tik tose dalyse, kur abiejų poros narių genetinė medžiaga (lokusai) yra panaši.
K: Kas yra kryžminimasis ir kaip jis veikia genetinį kintamumą?
A: Kryžminimasis yra alelių apsikeitimas, vykstantis tarp homologinių chromosomų chromatidžių mejozės metu. Jis didina genetinę įvairovę populiacijoje, nes susidaro palikuonys, kurie nėra identiški vienas kitam arba vienam iš tėvų.
K: Kodėl homologinės chromosomos yra svarbios mejozės metu?
A: Homologinės chromosomos svarbios mejozės metu, nes jos fiziškai suporuojamos ir kryžminasi, todėl populiacijoje padidėja genetinis kintamumas.
