同源染色体是什么呢,在我们生活中想必大家对于同源染色体还是有一定的了解的吧,那么大家知道同源染色体的概念是什么呢,同源染色体分离过程是什么呢,下面就让我们一起来了解一下吧。
是在二倍体细胞中,染色体的形态、结构基本相同,在减数分裂的第一次分裂(减数分裂)彼此联合四分体时期(如生物细胞、三倍体等奇数倍的联盟将发生紊乱),最后打开不同的生殖细胞(精子和卵细胞)染色体上,在染色体来自母亲,另一个来自父亲。
研究对象
同源染色体(homologous chromosomes)是有丝分裂中期看到的长度和着丝点位置相同的两个染色体,或减数分裂时看到的两两配对的染色体。同源染色体一个来自父本,一个来自母本;它们的形态、大小和结构相同。
由于每种生物染色体的数目是一定的,所以它们的同源染色体的对数也一定。例如豌豆有14条染色体,7对同源染色体。同源染色体上常含有不同的等位基因,减数分裂时又进行了交换并随机地分配到不同的性细胞中去,这对于遗传重组有重要意义。
正常细胞中,一对同源染色体如果说由两条染色体在减数分裂中的A和B,为集团“AA 组和BB ”,两组四分体形成的联盟;有丝分裂为AA和BB 组,而不是联邦,在丝分裂中期染色体着丝粒排列在赤道板,线分开的染色体分配到子细胞的平均。
研究意义
在生物体的有性生殖过程中,有性生殖细胞是通过细胞分裂的一种——减数分裂形成的。在减数分裂的分裂间期,精原细胞的体积略微增大,染色体进行复制,成为初级精母细胞。
复制后的每条染色体都含有两条姐妹染色体,这两条姐妹染色单体并列在一起,由同一个着丝点连接着。分裂期开始后不久,初级精母细胞中原来分散存在的染色体进行配对。而在减数第二次分裂过程中不存在同源染色体。
区分同源染色体与姐妹染色单体
姐妹染色单体是由一个着丝点连着的并行的两条染色单体,是在细胞分裂的间期由同一条染色体经复制后形成的——由一条染色体复制形成的两条子染色体不是同源染色体,因为它们尽管形状大小相同,但它们并非一条来自父方、一条来自母方。
减数分裂不仅有同源染色体的存在,也有丝分裂。只要有一对染色体存在的存在就存在。
特征表现
为什么同源染色体是一条来自母方一条来自父方
因为在减数分裂以后形成的配子(生殖细胞)中没有同源染色体,所以在受精作用后,精子的细胞核和卵子的细胞核融合,进而染色体数加倍,在这以后就又有了同源染色体,其中的一条来自母方而另一条来自父方。
分裂类型
减数分裂
减数分裂(Meiosis)的特点是DNA复制一次,而细胞连续分裂两次,形成单倍体的精子和卵子(图13-12),通过受精作用又恢复二倍体,减数分裂过程中同源染色体间发生交换,使配子的遗传多样化,增加了后代的适应性,因此减数分裂不仅是保证生物种染色体数目稳定的机制,同且也是物种适应环境变化不断进化的机制。
减数分裂可分为3种主要类型
配子减数分裂
也叫终端减数分裂(terminal meiosis),其特点是减数分裂和配子的发生紧密联系在一起,在雄性脊椎动物中,一个精母细胞经过减数分裂形成4个精细胞,后者在经过一系列的变态发育,形成成熟的精子。在雌性脊椎动物中,一个卵母细胞经过减数分裂形成1个卵细胞和2-3个极体。
孢子减数分裂
也叫中间减数分裂(intermediate meiosis),见于植物和某些藻类。其特点是减数分裂和配子发生没有直接的关系,减数分裂的结果是形成单倍体的配子体(小孢子和大孢子)。小孢子再经过两次有丝分裂形成包含一个营养核和两个雄配子(精子)的成熟花粉(雄配子体),大孢子经过三次有丝分裂形成胚囊(雌配子体),内含一个卵核、两个极核、3个反足细胞和两个助细胞。
合子减数分裂
也叫初始减数分裂(initial meiosis),仅见于真菌和某些原核生物,减数分裂发生于合子形成之后,形成单倍体的孢子,孢子通过有丝分裂产生新的单倍体后代。
其他分裂
此外某些生物还具有体细胞减数分裂(somatic meiosis)现象,如在蚊子幼虫的肠道中,有一些由核内有丝分裂形成的多倍体细胞(可高达32X),在蛹期又通过减数分裂降低了染色体倍性,增加了细胞数目。
分裂过程
概述
减数分裂由紧密连接的两次分裂构成。通常减数分裂I分离的是同源染色体,所以称为异型分裂(heterotypic division)或减数分裂(reductional division)。减数分裂II分离的是姊妹染色体,类似于有丝分裂,所以称为同型分裂(homotypic division)或均等分裂(equational division)。和有丝分裂一样为了描述方便将减数分裂分为几个期和亚期。
分裂间期
有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较长的间期,称前减数分裂间期(premeiotic interphase)或前减数分裂期(premeiosis)。
前减数分裂期也可分为G1期、S期和G2期,在G1期和S期把麝香百合的花粉每细胞在体外培养,则发现细胞进行有丝分裂,将G2晚期的细胞在体外培养则向减数分裂进行,说明G2期是有丝分裂向减数分裂转化的关键时期。
和有丝分裂不同的是,DNA不仅在S期合成,而且也在前期合成一小部分。D. E. Wimber和W. Prensky(1963)认为合线期-粗线期合成大约2%的DNA。Y. Hotta等人(1966)在百合属(Lilium)和延龄草属(Trillium)中发现,粗线期合成大约0.3%的DNA。称为合线期DNA(zyg-DNA)或粗线期DNA(P-DNA)。这些DNA的合成可能与联会复合体的形成有关。
联会复合体
联会复合体(synaptonemal complex,SC)是减数分裂合线期两条同源染色体之间形成的一种结构,它与染色体的配对,交换和分离密切相关。
SC是同源染色体间形成的梯子样的结构。在电镜下观察,两侧是约40nm的侧生组分(lateral element),电子密度很高,两侧之间为宽约100nm的中间区(intermediate space),在电镜下是明亮区,在中间区的中央为中央组分(central element),宽约30nm。侧生组分与中央组分之间有横向排列的粗约7~10nm的SC纤维,使SC外观呈梯子状。
长期以来人们认为SC将同源染色体组织在一起,使伸入SC的DNA之间产生重组,但实验证明不仅SC的形成晚于基因重组的启动,而且基因突变不能形成SC的酵母中,同源染色体间照样可以发生交换。现在一般认为它与同源染色体间交换的完成有关。
在磷钨酸染色的SC中央,还可以看到呈圆形或椭圆形的重组节(recombination nodules,RNs),RNs是同源染色体发生交叉的部位,RNs上有基因交换所需要的酶。
从形态学来看,SC形成合线期,成熟于粗线期,并存在数天,消失于双线期。联会复合体的形成与合线期DNA(Zyg-DNA)有关,在细线期或合线期加入DNA合成抑制剂,则抑制SC的形成。
结语:通过上文的介绍,想必大家对于同源染色体是什么都是有了一个比较全面的了解了吧,同源染色体在我们生活中还是比较多见的情况哦,希望上面的文章能够帮助到大家,祝患者早日康复哦。