WAS SIND HOMOLOGE CHROMOSOMEN? - BIOLOGIE - 2025

Die homologen Chromosomen eines Individuums sind diejenigen Chromosomen, die Teil desselben Paares in einem diploiden Organismus sind. In der Biologie bezieht sich Homologie auf Verwandtschaft, Ähnlichkeit und / oder Funktion nach gemeinsamem Ursprung.

Jedes Mitglied des homologen Paares hat einen gemeinsamen Ursprung und sie werden durch Fusion von Gameten im selben Organismus gefunden. Alle Chromosomen in einem Organismus sind somatische Chromosomen, mit Ausnahme derjenigen des Sexualpaares.

Eine Ausnahme bilden Geschlechtschromosomen aus homologischer Sicht. Beide mögen einen unterschiedlichen Ursprung haben, haben jedoch Regionen mit Homologie, die sie dazu bringen, sich während Zyklen der Zellteilung wie somatische Chromosomen zu verhalten.

Diese homologen Teile ermöglichen es, sich sowohl während der Mitose als auch während der Meiose zu paaren und sich während der zweiten von ihnen zu rekombinieren.

Offensichtlich sind bestimmte Chromosomenpaare aus verschiedenen eng verwandten Spezies auch phylogenetisch homolog. Sie haben sich jedoch so stark rekombiniert und verändert, dass es für dieselben Chromosomen verschiedener Spezies sehr schwierig ist, vollständig homolog zu sein.

Beim Vergleich der Chromosomen zweier Arten ist die Homologie höchstwahrscheinlich ein Mosaik. Das heißt, ein Chromosom einer Spezies teilt große oder kleine homologe Regionen mit verschiedenen Chromosomen der anderen.

Quellen chromosomaler Veränderungen

Mutationen auf Chromosomenebene können auf zwei Hauptebenen auftreten: Änderungen in der Anzahl und Änderungen in der Struktur.

Änderungen auf Sequenzebene werden auf Gen- (und Genom-) Ebene analysiert und geben uns eine Vorstellung von der Ähnlichkeit des Informationsgehalts zwischen Genen, Genomen und Arten.

Änderungen in Anzahl und Struktur ermöglichen es uns, Ähnlichkeiten und Unterschiede auf organisatorischer Ebene aufzuzeigen, indem wir entweder einzelne Chromosomen oder alle als Ganzes analysieren.

Ploidie ändert sich

Änderungen in der Anzahl der Chromosomen eines Individuums, die ein oder mehrere Chromosomen betreffen, werden als Aneuploidien bezeichnet. Beispielsweise soll ein Individuum mit 3 Chromosomen 21 anstelle von zwei eine Trisomie haben.

Eine Trisomie auf Chromosom 21 ist die häufigste Ursache für das Down-Syndrom. Andererseits ist ein Weibchen der menschlichen Spezies mit einem einzelnen X-Chromosom auch für dieses Chromosom aneuploid. XO-Frauen haben das sogenannte Turner-Syndrom.

Änderungen, die sich auf die Grundanzahl der Chromosomen einer Art auswirken, werden als Euploidien bezeichnet. Das heißt, es gibt eine Wiederholung des haploiden Chromosomensatzes der Spezies.

Wenn es zwei gibt, ist der Organismus diploid - wie es bei den meisten Arten der Fall ist, die sexuelle Fortpflanzung zeigen. Wenn sie drei präsentieren, ist der Organismus triploid; wenn vier, tetraploide und so weiter.

Dies ist in Pflanzen sehr häufig und war eine wichtige Quelle für evolutionäre Veränderungen in dieser Gruppe von Organismen.

Chromosomenumlagerungen

Einzelne Chromosomen können auch bestimmte Arten von Umlagerungen aufweisen, die sowohl für das Individuum als auch für die Spezies große Konsequenzen haben können. Diese Änderungen umfassen Löschungen, Einfügungen, Translokationen, Fusionen und Inversionen.

Bei Deletionen gehen Teile des Chromosoms vollständig verloren, was zu Veränderungen in den Zyklen der meiotischen Teilung mit der daraus resultierenden Produktion möglicherweise unrentabler Gameten führt.

Das Fehlen von Homologieregionen ist die Ursache für abnormale Rekombinationsereignisse. Gleiches gilt für Insertionen, da das Auftreten von Regionen in einem und nicht in einem anderen Chromosom den gleichen Effekt bei der Erzeugung von Regionen hat, die nicht vollständig homolog sind.

Ein besonderer Fall der Hinzufügung ist der der Vervielfältigung. In diesem Fall wird ein Teil der im Chromosom erzeugten DNA zu einer Region des Chromosoms hinzugefügt. Das heißt, es wird kopiert und neben der Quelle der Kopie eingefügt.

In der Evolutionsgeschichte der Chromosomen haben Batch-Duplikationen eine grundlegende Rolle bei der Definition zentromerer Regionen gespielt.

Eine andere Möglichkeit, die Homologie zwischen zwei Chromosomen teilweise zu ändern, ist das Auftreten invertierter Regionen. Die Information des invertierten Bereichs ist dieselbe, aber seine Ausrichtung ist der des anderen Mitglieds des Paares entgegengesetzt.

Dies zwingt homologe Chromosomen, sich abnormal zu paaren, was zu anderen Arten zusätzlicher Umlagerungen bei Gameten führt. Die meiotischen Produkte dieser Meiosen sind möglicherweise nicht lebensfähig .

Eine gesamte chromosomale Region kann in einem als Translokation bezeichneten Ereignis von einem Chromosom zum anderen wandern. Interessanterweise können Translokationen durch hochkonservierte Regionen zwischen Chromosomen gefördert werden, die nicht unbedingt homolog sind. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, Fusionen zwischen Chromosomen zu beobachten.

Sythenia

Syntenie bezieht sich auf den Grad der Erhaltung der Reihenfolge der Gene, wenn zwei oder mehr Chromosomen oder verschiedene genomische oder genetische Regionen verglichen werden.

Synthenia befasst sich nicht mit der Untersuchung oder Messung des Grads der Sequenzähnlichkeit zwischen homologen Regionen. Katalogisieren Sie vielmehr den Informationsgehalt dieser Regionen und analysieren Sie, ob sie in dem von ihnen belegten Raum gleich organisiert sind.

Alle oben erwähnten Umlagerungen verringern offensichtlich die Syntenie zwischen dem veränderten Chromosom und seinem Gegenstück. Sie sind immer noch homolog, weil sie denselben Ursprung haben, aber der Synthesegrad ist viel geringer.

Synthenie ist nützlich für die Analyse der phylogenetischen Beziehungen zwischen Arten. Es wird auch verwendet, um Evolutionsbahnen zu verfolgen und das Gewicht abzuschätzen, das chromosomale Umlagerungen beim Auftreten von Arten gespielt haben. Da es sich um große Regionen handelt, handelt es sich um Makrosynteniestudien.

Mikrosyntenie hingegen befasst sich mit der gleichen Art der Analyse, jedoch in kleineren Regionen, normalerweise auf Gen- oder Genebene. Gene sowie Chromosomen können auch Inversionen, Deletionen, Fusionen und Additionen erfahren.

Homologie und Sequenzähnlichkeit

Wenn sie homolog sind, müssen zwei DNA-Regionen auf Sequenzebene eine hohe Ähnlichkeit aufweisen. In jedem Fall möchten wir hier darauf hinweisen, dass Homologie ein absoluter Begriff ist: man ist homolog oder nicht. Die Ähnlichkeit ist dagegen messbar.

Aus diesem Grund können auf Sequenzebene zwei Gene, die in zwei verschiedenen Arten für dasselbe kodieren, eine Ähnlichkeit von beispielsweise 92% aufweisen.

Zu sagen, dass beide Gene zu 92% homolog sind, ist einer der schlimmsten konzeptuellen Fehler, die auf biologischer Ebene auftreten können.

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