Гомологичные хромосомы¶

Гомологичные хромосомы — это пары хромосом, содержащие одинаковые наборы генов, расположенных в одном и том же порядке (в одном и том же локусе). Гомологичные хромосомы различаются по размеру, форме и окраске, но несут сходный генетический материал. В норме у диплоидного организма каждая гомологичная пара состоит из одной хромосомы, полученной от матери, и одной — от отца. Гомологичные хромосомы играют ключевую роль в образовании половых клеток и в наследовании признаков.

¶Строение и свойства

Гомологичные хромосомы имеют одинаковые размеры, форму и одинаковое расположение центромеры. В каждой паре гомологичных хромосом одинаковы локусы генов, отвечающих за одни и те же признаки. Однако аллельные варианты генов (аллели) могут различаться: например, в локусе, определяющем группу крови, на одной хромосоме может находиться аллель группы A, а на другой — аллель группы B.

Каждая гомологичная хромосома состоит из двух хроматид, соединённых в области центромеры. Хроматиды одной хромосомы идентичны (являются копиями друг друга и образуются в результате репликации ДНК), тогда как гомологичные хромосомы — нет.

¶Гомологичные хромосомы и пол

У человека диплоидный набор хромосом состоит из 46 хромосом, образующих 23 пары. Из них 22 пары — аутосомы, одинаковые у мужчин и женщин, и одна пара — половые хромосомы. У женщин половые хромосомы XX являются гомологичными, у мужчин — XY. Хромосомы X и Y частично гомологичны: они содержат небольшой участок гомологии (псевдоаутосомную область), но большинство генов X и Y различны. Из-за этого у мужчин половые хромосомы называют гетерогаметными, а у женщин — гомогаметными.

¶Роль в мейозе

Главная функция гомологичных хромосом проявляется в мейозе — делении, в результате которого образуются половые клетки. В первом делении мейоза гомологичные хромосомы конъюгируют (выстраиваются в пары) и образуют биваленты (тетрады). В области конъюгации между гомологичными хромосомами происходит кроссинговер — обмен участками хроматид. Этот процесс обеспечивает генетическое разнообразие потомства.

В результате первого деления мейоза гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам клетки, и каждая дочерняя клетка получает по одной хромосоме из каждой пары. Второе деление мейоза напоминает митоз и приводит к разделению сестринских хроматид. В итоге из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные половые клетки, каждая из которых содержит по одному представителю каждой гомологичной пары.

¶Гомологичные хромосомы и наследование

Благодаря тому что гомологичные хромосомы разделяются в мейозе, реализуется закономерность, сформулированная Грегором Менделем: аллели одного гена, расположенные на гомологичных хромосомах, разделяются при образовании половых клеток. Это объясняет расщепление признаков в потомстве в соотношении 3:1 у гетерозиготных особей при скрещивании.

Гены, локализованные на одной хромосоме, наследуются совместно — это явление называется сцепленным наследованием. Кроссинговер между гомологичными хромосомами нарушает сцепление генов, что позволяет строить генетические карты хромосом.

¶Хромосомные аномалии

Нарушение числа гомологичных хромосом приводит к хромосомным болезням. При нерасхождении гомологичных хромосом в мейозе половая клетка может получить лишнюю хромосому или, наоборот, остаться без неё. При оплодотворении такой клетки возникает трисомия (три хромосомы вместо двух) или моносомия (одна хромосома вместо двух).

Наиболее известные примеры хромосомных аномалий:

• Синдром Дауна — трисомия по 21-й хромосоме;
• Синдром Клайнфельтера — набор хромосом XXY у мужчин;
• Синдром Тёрнера — моносомия по X-хромосоме у женщин (45,X);
• Синдром Эдвардса — трисомия по 18-й хромосоме;
• Синдром Патау — трисомия по 13-й хромосоме.

¶Определение гомологичности

Гомологичность хромосом устанавливают по нескольким признакам: одинаковому размеру и форме, положению центромеры, рисунку полос (при окраске по методу Гимза), а также по генетическим картам — расположению генов. В современной цитогенетике для идентификации хромосом используют флуоресцентную гибридизацию in situ (FISH), которая позволяет обнаружить гомологичные участки хромосом с помощью меченых ДНК-зондов.

¶История

Понятие гомологичных хромосом сформировалось в конце XIX — начале XX века в связи с развитием хромосомной теории наследственности. В 1902 году Теодор Бовери и Уолтер Саттон независимо друг от друга высказали предположение о том, что хромосомы являются носителями наследственных факторов. Работы Томаса Ханта Моргана и его сотрудников в 1910-х годах подтвердили хромосомную теорию и показали линейное расположение генов на хромосомах.

¶Источники

• Альтеров А. В., Ботярская Н. А. «Общая биология»
• Воронцов Н. Н. «Курс общей биологии»
• Сухоруков В. Н. «Общая биология»
• Пасечник В. В. «Биология. 9 класс»
• Мамонтов С. Г. «Общая биология»