Роль гомологичных хромосом при делении клеток через митоз и мейоз

Гомологичные хромосомы представляют собой пары хромосом (по одной от каждого родителя), которые одинаковы по длине, положению генов и местоположению центромера. Положение генов на каждой гомологичной хромосоме одинаково, однако гены могут содержать разные аллели. Хромосомы являются важными молекулами, поскольку содержат ДНК и генетические инструкции для направления всей работы клеток. Они также несут гены, которые определяют индивидуальные черты организма.

Гомологичные хромосомы: кариотип

Человеческий кариотип показывает полный набор хромосом человека. Клетки людей содержат 23 пары, или в общей сложности 46 хромосом. Каждая пара хромосом представляет собой набор гомологичных хромосом. Есть 22 пары аутосом (неполовые хромосомы) и одна пара гоносом (половые хромосомы). У самцов (мужчин) гомологами являются половые хромосомы X и Y, а у самок (женщин) две Х-хромосомы.

Гомологичные хромосомы: митоз

При делении клеток хромосомы должны реплицироваться, чтобы гарантировать, что каждая клетка имеет правильное количество хромосом. В митозе гомологичные хромосомы реплицируют образование сестринских хроматид (объеденные идентичные копии реплицированной хромосомы). Каждая сестринская хроматида отделяется к концу митоза при помощи веретена деления и разделяется между двумя дочерними клетками.

Гомологичные хромосомы: мейоз

Во время мейоза, гомологичные хромосомы реплицируются с образованием сестринских хроматид. Сестринские хроматиды соединяются, образуя так называемую тетраду. Хромосомы, расположенные в непосредственной близости иногда обмениваются срезами ДНК. Это явление известно как генетическая рекомбинация. Гомологичные хромосомы отделяются во время первого мейотического деления (мейоз I), а сестринские хроматиды во время второго этапа деления (мейоз II).

В конце мейоза образуются четыре дочерние клетки. Каждая клетка гаплоидна и содержит половину числа хромосом от родительской клетки. Каждая хромосома имеет соответствующее количество генов, однако аллели для генов различны. Обмен генов во время гомологичной рекомбинации хромосом вызывает генетическую вариацию в организмах, которые размножаются половым путем. После оплодотворения гаплоидные гаметы образуют диплоидную клетку.

Гомологичные хромосомы: нерасхождение

Иногда в клеточном делении возникают проблемы, которые приводят к неправильному делению клетки. Отказ хромосом от правильного разделение в митозе или мейозе называется нерасхождением. Если на первом этапе мейотического деления происходит нерасхождение, то гомологичные хромосомы остаются парными, что приводит к двум дочерним клеткам с дополнительным набором хромосом и двум дочерним клеткам без хромосом. Нерасхождение также может происходить в мейозе II, когда сестринские хроматиды не могут отделиться до деления клеток.

Нерасхождение часто является фатальным или может вызвать хромосомные аномалии, приводящие к врожденным дефектам. Трисомические клетки содержат дополнительную хромосому.

У людей это приводит к образованию 47 хромосом вместо 46. Трисомия наблюдается в синдроме Дауна, где хромосома 21 имеет дополнительную или частичную хромосому. Также нарушения могут наблюдаться в половых хромосомах. Моносомия — отклонение, при котором присутствует только одна хромосома из пары. У женщин с синдромом Тернера есть только одна Х-хромосома. У мужчин с синдромом XYY есть дополнительная Y-хромосома. Нерасхождение в половых хромосомах обычно имеет менее серьезные последствия, чем в аутосомных хромосомах.