کروموزوم های همولوگ یا همتا: خصوصیات، اهمیت

مقدمه

کروموزوم ها در هسته سلول ها قرار دارند و ماده ژنتیکی ضروری سلول هستند. کروموزومها ساختارهای رشته‌ای متشکل از DNA و پروتئین هستند. کروموزوم های همولوگ، جفت کروموزوم های درون یک سلول هستند که ویژگی‌های مشابه ساختاری مانند طول، شکل، موقعیت سانترومر و محتوای ژنتیکی دارند. کروموزومهای همولوگ مجموعه ای از ژن‌های یکسان در موقعیت مکانی مشابه را در خود دارند.

کروموزوم های همولوگ

شناخت کروموزوم های همولوگ به ما کمک می‌کند تا الگوهای وراثت ژنتیکی را درک کنیم. کروموزوم های همولوگ در تولید مثل جنسی، حیاتی هستند و صفات فیزیکی و خصوصیات فردی ما را تعیین می‌کنند. هنگامی که ماده ژنتیکی را از والدین خود به ارث میبریم، برای هر جفت کروموزوم یک همولوگ از هریک از والدین دریافت می‌کنیم که نوترکیبی و تنوع را در یک جمعیت ایجاد می‌کند.

انسان 46 کروموزوم با 22 جفت کروموزوم اتوزوم(غیرجنسی) و یک جفت کروموزوم جنسی دارد. اتوزوم‌ها کروموزوم های همولوگ هستند. در جنس ماده (XX) کروموزوم های جنسی، همولوگ هستند، در حالی که در جنس نر (XY) کروموزوم های جنسی غیر همولوگ هستند.

ویژگی‌کروموزوم های همولوگ

• کروموزوم های همولوگ ساختار مشابهی دارند، از جمله توالی ژن، جایگاه ژن، موقعیت سانترومر و طول کروموزومی.
• در حالی که کروموزوم های همولوگ حامل ژن های یکسانی هستند، ممکن است آلل‌های متفاوتی داشته باشند.
• کروموزوم های همولوگ در موجودات دیپلوئیدی که دارای دو دسته کروموزومی هستند، وجود دارند.
• هر جفت کروموزوم همولوگ حاوی یک کروموزوم از مادر و یک کروموزوم از پدر است.
• در طول میوز، کروموزوم های همولوگ ممکن است بخش‌هایی از ماده ژنتیکی خود را از طریق فرآیندی به نام کراسینگ اور یا نوترکیبی مبادله کنند.
• نوترکیبی در مواد ژنتیکی بین کروموزوم های همولوگ در طول میوز باعث ارتقای سطح تنوع ژنتیکی در فرزندان می‌شود.
• از طریق میوز، کروموزوم های همولوگ دچار نوترکیبی می‌شوند که منجر به تشکیل گامت‌های هاپلوئید با یک مجموعه کروموزومی می‌شود.

جفت شدن کروموزومهای همولوگ در طول میوز

جفت شدن کروموزوم های همولوگ فرآیند مهمی در میوز است که نوترکیبی ژنتیکی و جداسازی همولوگ‌ها از هم را ایجاد می‌کند.

• کروماتیدهای خواهری: قبل از جفت شدن کروموزوم های همولوگ در میوز، هر کروموزوم در سلول دیپلوئید در مرحله S چرخه سلولی، همانندسازی DNA را انجام می‌دهد و دو نسخه یکسان به نام کروماتیدهای خواهری ایجاد می‌کند.
• میوز تقسیم سلولی و تولید مثل جنسی است که گامت‌ها (سلولهای اسپرم و تخمک) را تشکیل می‌دهد و از دو بخش تشکیل شده است: میوز I و میوز II.
• در میوز I، کروموزوم های همولوگ جفت می‌شوند و از طریق کراسینگ اور یا نوترکیبی، مواد ژنتیکی را مبادله می‌کنند. این تبادل مواد ژنتیکی، تنوع را بیشتر می‌کند، زیرا هر کروموزوم همولوگ دارای ترکیب منحصر به فردی از ژن‌های هر دو والد است. کروموزوم های همولوگ از هم جدا و وارد دو سلول مختلف می‌شوند.
• در میوز II، کروماتیدهای کروموزوم‌های همولوگ جدا شده، وارد فاز بعدی تقسیم می‌شوند و در نتیجه چهار سلول هاپلوئید، که گامت‌ نیز نامیده می‌شوند، تشکیل می‌شوند که حاوی نصف تعداد کروموزوم‌های موجود در سلول اولیه هستند.
• خلاصه: در طول پروفاز I میوز، کروموزوم های همولوگ با هم جفت می‌شوند. این فرآیند سیناپسیس نامیده می‌شود. این امر توسط کمپلکس سیناپتونمال(ساختاری پروتئینی که به کنار هم قرار گرفتن و ایجاد نوترکیبی بین کروموزوم های همولوگ کمک می کند) تسهیل می‌شود.
• نوترکیبی شامل تبادل مواد ژنتیکی بین کروموزوم های همولوگ است.
• Chiasmata: هنگامی که کراسینگ اور رخ می‌دهد، دو کروموزوم همولوگ به صورت فیزیکی به هم متصل می‌شوند و ساختارهای X شکلی به نام کیاسماتا را تشکیل می‌دهند.
• نوترکیبی به طور یکنواخت در سراسر ژنوم رخ نمی‌دهد و بیشتر در مناطق یوکروماتینی رخ می‌دهد.
• اکثر موجودات از کمپلکس سیناپتونمال و کراسینگ اور برای نگه داشتن همولوگ‌ها کنار هم استفاده می‌کنند. با این حال، برخی از گونه‌ها تنها از یکی از این مکانیسم‌ها استفاده می‌کنند.
• فرآیندهای شناسایی همولوگ، جفت شدن و نوترکیبی در میوز به تنوع ژنتیکی و جداسازی مناسب کروموزوم کمک می‌کند.

عدم تفکیک

عدم تفکیک زمانی رخ می‌دهد که کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی به درستی از هم جدا نمی‌شوند و منجر به وجود تعداد غیر طبیعی کروموزوم در سلولهای دختری می‌شود. این می‌تواند در طول میتوز یا میوز رخ دهد.

• در طول میوز، ممکن است مواردی وجود داشته باشد که کروموزوم ها به درستی از هم جدا نشوند و منجر به عدم تفکیک شود.
• در این تقسیم غیرطبیعی میوز، برخی از سلول‌های هاپلوئید در نهایت با فقدان بعضی ازکروموزومها مواجه می‌شوند، در حالی که برخی دیگر دارای نسخه‌های اضافی از کروموزوم هستند.
• در نتیجه گامت‌های تشکیل شده از این تقسیمات غیر طبیعی، جنین‌هایی با ناهنجاری‌های ژنتیکی تولید می‌کنند.
• بسیاری از این جنین‌ها زنده نمی‌مانند، اما برخی از آنها مبتلا به بیماری‌هایی مانند سندروم داون هستند که به دلیل داشتن یک کروموزوم اضافی از کروموزوم 21 و عدم تفکیک در طول میوز ایجاد می‌شوند.

اهمیت کروموزوم های همولوگ

• نقش مهمی در تولید مثل جنسی دارند و فرزندانی با محتوای ژنتیکی متفاوت از والدین خود را ایجاد می‎‌کند.
• در طول میوز، کروموزوم های همولوگ، ژن‌ها را طی فرایند نوترکیبی مبادله می‌کنند و تنوع ژنتیکی را افزایش میدهند.
• تولیدمثل جنسی با تبادل کروموزوم های همولوگ منجر به خزانه ژنی بزرگتر می‌شود که شانس بیشتری برای بدست آوردن ژنهای مفید ایجاد می‌کند.
• تنوع ژنتیکی بیشتر، توانایی ارگانیسم را برای سازگاری با محیطهای در حال تغییر افزایش می‌دهد و بقای بیولوژیکی را بهبود می‌بخشد.
• در ترمیم شکستگی‌های DNA نیز مفید هستند.
• شناخت این کروموزوم های برای مطالعه و تشخیص اختلالات ژنتیکی ناشی از جفت شدن نامنظم و جداسازی همولوگها مهم است.

همچنین بخوانید:

• چهار نوع اصلی کروموزوم
• ناهنجاری های کروموزومی عددی و انواع آن
• ناهنجاری های کروموزومی ساختاری و انواع آن

مترجم: معصومه قریبی ششده

منبع