Een genetische definitie van homologe chromosomen
Fotonillustratie / Stocktrek-afbeeldingen / Getty Images
Een paar homologe chromosomen bevat: chromosomen van vergelijkbare lengte, genpositie en centromeer plaats. Chromosomen zijn belangrijke moleculen omdat ze DNA en genetische instructies voor de richting van alle celactiviteit. Ze dragen ook genen die individuele eigenschappen bepalen die via reproductie kunnen worden overgeërfd.
Menselijk karyotype
EEN menselijk karyotype toont de complete set van menselijke chromosomen. Elke menselijke cel bevat 23 paar chromosomen of 46 in totaal. Elk chromosoompaar vertegenwoordigt een set homologe chromosomen. Tijdens seksuele reproductie wordt één chromosoom in elk homoloog paar gedoneerd van de moeder en het andere van de vader. In een karyotype zijn er 22 paar autosomen of niet-geslachtschromosomen en één paargeslachtschromosomen. De geslachtschromosomen bij zowel mannen (X en Y) als vrouwen (X en X) zijn homologen.
Cellulaire reproductie
Er zijn twee manieren waarop een cel zich kan delen en reproduceren en deze zijn: mitose en meiosis . Mitose kopieert precies een cel en meiose creëert unieke cellen. Beide methoden van cellulaire reproductie zijn noodzakelijk voor het in stand houden van het menselijk leven. Mitose stelt een zygote in staat zich te repliceren totdat een mens is gevormd en meiose de produceert gameten die bevruchting, en dus zygoten, in de eerste plaats mogelijk maken.
Mitose
Celdeling door mitose repliceert cellen voor reparatie en groei. Voordat de mitose begint, chromosomen worden gekopieerd zodat elke geproduceerde cel het oorspronkelijke aantal chromosomen behoudt na deling (dit aantal wordt verdubbeld en vervolgens gehalveerd). Homologe chromosomen repliceren door het vormen van identieke kopieën van chromosomen genaamd zuster chromatiden .
Na replicatie wordt enkelstrengs DNA dubbelstrengs en lijkt het op de bekende 'X'-vorm. Naarmate een cel verder door mitose vordert, worden zusterchromatiden uiteindelijk gescheiden door spindel vezels en verdeeld over twee dochtercellen . Elk gescheiden chromatide wordt beschouwd als een volledig enkelstrengs chromosoom. De stadia van mitose worden hieronder in meer detail opgesomd en toegelicht.
Nadat het cytoplasma is verdeeld tijdens cytokinese, het laatste stadium van mitose, worden twee dochtercellen gevormd met hetzelfde aantal chromosomen in elke cel. Mitose behoudt het homologe aantal chromosomen.
Meiosis
Meiose is het mechanisme van gametenvorming waarbij sprake is van een delingsproces in twee fasen. Voorafgaand aan meiose repliceren homologe chromosomen om zusterchromatiden te vormen. In profase I, de eerste fase van meiose, vormen zusterchromatiden een tetrad. Terwijl ze dicht bij elkaar zijn, wisselen homologe chromosomen delen van DNA willekeurig in een proces genaamd oversteken .
Homologe chromosomen scheiden zich tijdens de eerste meiotische deling en de resulterende zuster chromatiden scheiden tijdens de tweede deling. Aan het einde van de meiose, vier verschillende dochtercellen zijn geproduceerd. Elk van deze is haploïde en bevat slechts de helft van de chromosomen van de oorspronkelijke cel. De resulterende chromosomen hebben het juiste aantal genen maar verschillende genallelen.
Meiose garanties genetische variatie door genetische recombinatie via profase-crossover en willekeurige gametenfusie in diploïde zygoten tijdens de bevruchting.
Nondisjunctie en mutaties
Soms ontstaan er problemen bij de celdeling die leiden tot een onjuiste celdeling. Deze hebben meestal een aanzienlijke invloed op de uitkomst van seksuele voortplanting, of de problemen nu aanwezig zijn in de gameten zelf of in de cellen die ze produceren.
nondisjunctie
Het falen van chromosomen om te scheiden tijdens mitose of meiose wordt genoemd nondisjunctie . Wanneer nondisjunctie optreedt in de eerste meiotische deling, blijven homologe chromosomen gepaard. Dit resulteert in twee dochtercellen met een extra set chromosomen en twee dochtercellen zonder helemaal geen chromosomen. Nondisjunctie kan ook optreden in meiose II wanneer zusterchromatiden niet scheiden voorafgaand aan celdeling. Bevruchting van deze gameten produceert individuen met te veel of niet genoeg chromosomen.
Nondisjunctie is vaak fataal of resulteert anderszins in geboorteafwijkingen. Bij trisomie nondisjunctie bevat elke cel een extra chromosoom (in totaal 47 in plaats van 46). Trisomie wordt gezien bij het syndroom van Down, waarbij chromosoom 21 een extra geheel of gedeeltelijk chromosoom heeft. Monosomie is een type nondisjunctie waarin slechts één chromosoom aanwezig is
Geslachtschromosomen
Geslachtschromosomen kan ook last hebben van nondisjunctie. Het syndroom van Turner is een vorm van monosomie die ervoor zorgt dat vrouwen slechts één X-chromosoom hebben. Mannen met het XYY-syndroom hebben een extra Y-geslachtschromosoom in een ander voorbeeld van trisomie. Non-disjunctie in geslachtschromosomen heeft doorgaans minder ernstige gevolgen dan non-disjunctie in autosomale chromosomen, maar heeft nog steeds invloed op de kwaliteit van leven voor een individu.
Chromosoommutaties
Chromosoommutaties kan zowel homologe als niet-homologe chromosomen aantasten. Een translocatiemutatie is een type mutatie waarbij een stuk van het ene chromosoom afbreekt en wordt verbonden met een ander chromosoom. Translocatie mutatie tussen niet-homoloog chromosomen moet niet worden verward met cross-over tussen homoloog chromosomen of gebieden van chromosomen. Deletie, het verlies van genetisch materiaal en duplicatie, het overmatig kopiëren van genetisch materiaal, zijn andere veel voorkomende chromosoommutaties.