Jaké jsou homologní chromozomy?



homologní chromozomy jednotlivce jsou ty chromosomy, které jsou součástí stejného páru v diploidním organismu. V biologii homologie odkazuje na příbuznost, podobnost a / nebo funkci běžného původu.

Každý člen homologního páru má společný původ a jsou nalezeny ve stejném organismu fúzí gamet. Všechny chromozomy organismu jsou somatické chromozomy, kromě těch pohlavního páru.

Výjimkou jsou pohlavní chromozomy z hlediska homologie. Oba mohou mít odlišný původ, ale mají oblasti homologie, které je činí během somatických chromozomů během cyklu buněčného dělení..

Tyto homologní porce umožňují jak párování během mitózy, tak i meiózu a rekombinaci během druhé z nich.

Je zřejmé, že dvojice jednotlivých chromozomů z různých blízce příbuzných druhů jsou také fylogeneticky mluvícími homology. Nicméně, oni rekombinovali a měnili tolik, že je velmi obtížné, aby stejné chromozomy z různých druhů byly zcela homologní.

S největší pravděpodobností, když se porovnávají chromozomy dvou druhů, homologie je mozaika. To znamená, že chromozom jednoho druhu bude sdílet velké nebo malé homologní oblasti s různými chromozomy druhého.

Index

  • 1 Zdroje chromozomálních změn
    • 1.1 Změny v ploidii
    • 1.2 Chromozomální přeuspořádání
  • 2 Sintenia
  • 3 Homologie a podobnost sekvencí
  • 4 Odkazy

Zdroje chromozomálních změn

Mutace na úrovni chromozomu mohou být zaznamenány ve dvou hlavních úrovních: změny v počtu a změny ve struktuře.

Změny na úrovni sekvencí jsou analyzovány na úrovni genů (a genomů) a dávají nám představu o podobnosti v informačním obsahu mezi geny, genomy a druhy..

Změny v počtu a struktuře nám umožňují ukázat podobnosti a rozdíly na organizační úrovni, ať už analyzujeme jednotlivé chromozomy nebo všechny z nich jako celek..

Změny ploidie

Změny v počtu chromozomů u jedince, které ovlivňují jeden nebo méně chromozomů, se nazývají aneuploidie. Například, jedinec s 3 chromozomy 21 namísto dvou se říká, že má trisomii.

Trisomie chromozomu 21 je nejčastější příčinou Downova syndromu. Na druhé straně, samice lidského druhu s jedním chromozomem X je také aneuploidní pro tento chromozóm. XO ženy představují to, co je známo jako Turnerův syndrom.

Změny, které ovlivňují základní počet chromozomů druhu, se nazývají euploidie. To je, tam je opakování souboru haploid chromozómů druhu.

Pokud existují dva, je organismus diploidní - jako je tomu u většiny druhů, které vykazují sexuální reprodukci. Jestliže oni představují tři, organismus je triploid; jestliže čtyři, tetraploidní, a tak dále.

To je u rostlin velmi běžné a je významným zdrojem evolučních změn v této skupině organismů.

Chromozomální přeuspořádání

Jednotlivé chromosomy mohou také představovat určité typy přesmyků, které mohou generovat velké důsledky jak pro jednotlivce, tak pro druh. Tyto změny zahrnují vypuštění, vložení, přemístění, fúze a investice.

V delecích jsou části chromozomu zcela ztraceny, což vede ke změnám v cyklech meiotického dělení s následnou produkcí možná životaschopných gamet..

Nedostatek oblastí homologie je příčinou abnormálních rekombinačních událostí. Totéž se děje v případě inzercí, protože výskyt oblastí v jednom a ne v jiném chromozomu má stejný účinek ve vytváření oblastí, které nejsou zcela homologní..

Zvláštním případem přidání je duplikace. V tomto případě je část DNA, která je v ní generována, přidána do oblasti chromozomu. To znamená, že je kopírován a vložen vedle zdroje kopie.

V evoluční historii chromozomů hrají duplikace v tandě zásadní roli v definici centromerických oblastí..

Další způsob, jak částečně změnit homologii mezi dvěma chromozomy, je vzhled obrácených oblastí. Informace obrácené oblasti je stejná, ale její orientace je opačná, než orientace druhého člena páru.

To nutí homologní chromozomy k abnormálnímu párování, což vede k dalšímu typu dalších přeskupení v gametách. Meiotické produkty těchto meiosis nemusí být životaschopné.

Kompletní chromozomální oblast může migrovat z jednoho chromozomu do druhého v případě zvaném translokace. Je zajímavé, že translokace mohou být podporovány vysoce konzervovanými oblastmi mezi chromozomy, které nejsou nutně homologní. Konečně existuje také možnost pozorování fúzí mezi chromozomy.

Sintenia

Sintenie označuje stupeň zachování řádu genů, když jsou porovnány dva nebo několik chromozomů nebo různých genomových nebo genetických oblastí..

Sintenia se nezabývá studiem nebo měřením stupně sekvenční podobnosti mezi homologními regiony. Namísto toho katalogizovat informační obsah těchto regionů a analyzovat, zda jsou organizovány stejným způsobem v prostoru, který zabírají.

Všechny přesmyky, které jsme zmínili výše, zjevně snižují syntezi mezi pozměněným chromosomem a jeho homologem. Jsou stále homologní, protože mají stejný původ, ale stupeň synteny je mnohem nižší.

Sintenia je užitečná pro analýzu fylogenetických vztahů mezi druhy. To je také používáno stopovat evoluční trajektorie, a odhadnout váhu že chromosomal přestavby hrály ve vzhledu druhu. Vzhledem k tomu, že využívají velké regiony, jedná se o makrosintenické studie.

Mikrosintenie se na druhé straně zabývá tvorbou stejného typu analýzy, ale v menších oblastech, obvykle na úrovni genů nebo genů. Geny, stejně jako chromozomy, mohou také zažívat inverze, delece, fúze a adice.

Homologie a podobnost sekvencí

Pokud jsou homologní, musí mít dvě oblasti DNA vysokou podobnost na úrovni sekvence. V každém případě zde chceme zdůraznit, že homologie je absolutní termín: je homologní nebo ne. Podobnost na straně druhé je měřitelná.

To je důvod, proč na úrovni sekvence dva geny, které kódují stejné geny u dvou různých druhů, mohou vykazovat podobnost například 92%..

Ale říci, že oba geny jsou 92% homologní, je jednou z nejhorších koncepčních chyb, které mohou existovat na biologické úrovni.

Odkazy

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6)th Vydání). W. Norton & Company, New York, NY, USA.
  2. Brooker, R. J. (2017). Genetika: analýza a principy. McGraw-Hill vysokoškolské vzdělání, New York, NY, USA.
  3. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd., Philadelphia, PA, USA.
  4. Griffiths, A. J. F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Úvod do genetické analýzy (11th ed.). New York: W. H. Freeman, New York, NY, USA.
  5. Philipsen, S., Hardison, R. C. (2018) Evoluce lokusů hemoglobinu a jejich regulačních prvků. Blood Cells, Molecules & Diseases, 70: 2-12.
  6. Wright, W. D., Shah, S., Heyer, W. D. (2018) Homologní rekombinace a DNA opravy dvouvláknových zlomů. Journal of Biological Chemistry, 293: 10524-10535