Τι είναι τα ομόλογα χρωμοσώματα;
Ομόλογα χρωμοσώματα είναι τα ζεύγη χρωμοσωμάτων με παρόμοιο μήκος, θέση κεντρομερούς και γονιδιακή σύνθεση. Τα αλληλόμορφα σε αυτά τα χρωμοσώματα μπορεί να είναι διαφορετικά, με αποτέλεσμα γενετικές διαφοροποιήσεις στους απογόνους και και τα δύο κατευθύνουν φαινοτυπικά αποτελέσματα στον οργανισμό.
Προκειμένου να πραγματοποιηθεί η κυτταρική αντιγραφή, τα χρωμοσώματα τόσο από τη μητέρα όσο και από τον πατέρα πρέπει να αντιγραφούν έτσι ώστε να μπορούν να παραχθούν νέα, θεωρητικά πανομοιότυπα κύτταρα που διαθέτουν και τα δύο σύνολα γενετικού υλικού.
Ομόλογα χρωμοσώματα είναι τα ζεύγη χρωμοσωμάτων με παρόμοιο μήκος, θέση κεντρομερούς και γονιδιακή σύνθεση. Τα αλληλόμορφα σε αυτά τα χρωμοσώματα μπορεί να είναι διαφορετικά, με αποτέλεσμα γενετικές διαφοροποιήσεις στους απογόνους και και τα δύο κατευθύνουν φαινοτυπικά αποτελέσματα στον οργανισμό.
Όπως πολλοί από εσάς πιθανότατα γνωρίζετε, υπάρχουν 23 ανθρώπινα χρωμοσώματα και κάθε κύτταρο έχει ένα ζευγάρι από αυτά, με αποτέλεσμα συνολικά 46 χρωμοσώματα. 22 από αυτά τα χρωμοσώματα είναι αυτοσώματα, ενώ ένα από τα χρωμοσώματα είναι φυλετικό χρωμόσωμα. Αυτά τα ζεύγη ονομάζονται ομόλογα χρωμοσώματα.
Ομόλογα χρωμοσώματα στη μείωση
Στη μείωση, τα ομόλογα χρωμοσώματα παίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο, καθώς η παρουσία και οι αλληλεπιδράσεις τους επιτρέπουν τη γενετική μεταβλητότητα που βλέπουμε στους απογόνους. Με άλλα λόγια, οι αλληλεπιδράσεις των ομόλογων χρωμοσωμάτων είναι ο λόγος που δύο αδέρφια δεν θα φαίνονται ποτέ ακριβώς ίδια, εκτός και αν είναι δίδυμα φυσικά. Για να το κατανοήσουμε σωστά, θα πρέπει να εξετάσουμε εν συντομία τη διαδικασία της μείωσης και τις ενέργειες/κινήσεις αυτών των χρωμοσωμικών ζευγών.
Μέχρι το πρώτο στάδιο της μείωσης - την πρόφαση I - όλο το DNA έχει ήδη αντιγραφεί στο κύτταρο, που σημαίνει ότι υπάρχουν όλα τα πιθανά ομόλογα, το καθένα αποτελούμενο από πανομοιότυπες αδελφές χρωματίδες συνδεδεμένες στα κεντρομερή τους.
Στην προφάση Ι, τα ομόλογα χρωμοσώματα—ένα από τον πατέρα και ένα από τη μητέρα—θα ζευγαρώσουν το ένα με το άλλο. Σε αυτό το σημείο, μπορεί να ξεκινήσει η σύναψη, η οποία αποτελείται από μια υποδομή πρωτεΐνης που σχηματίζεται για να συγκρατεί τα ζεύγη μαζί. Διαφορετικά μέρη των ομόλογων χρωμοσωμάτων θα «διασταυρωθούν» και θα ανταλλάξουν ορισμένα κομμάτια γενετικού υλικού.
Αυτές οι ανταλλαγές λαμβάνουν χώρα σε τοποθεσίες που ονομάζονται chiasmata, τα οποία δεσμεύουν τα χρωμοσώματα μέχρι να ολοκληρωθούν όλα τα συμβάντα ανασυνδυασμού σε αυτήν τη θέση.
(Φωτογραφία :Rdbickel/Wikimedia Commons)
Μόλις ολοκληρωθεί η ανταλλαγή των ομόλογων τμημάτων των χρωμοσωμάτων, το πρωτεϊνικό δίκτυο που συγκρατεί τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα μαζί θα διαλυθεί, επιτρέποντάς τους να διαχωριστούν ξανά.
Σε αυτό το σημείο, μόλις το κύτταρο εισέλθει στη μετάφαση, τα ομόλογα χρωμοσώματα θα αρχίσουν να ευθυγραμμίζονται σε ζεύγη κατά μήκος της πλάκας μετάφασης, καθοδηγούμενα και ελέγχονται από τις ατράκτους, οι οποίες αναδύονται από το κεντρομερίδιο.
Στο τελικό στάδιο της μείωσης Ι, την ανάφαση, τα ομόλογα χρωμοσώματα αποσπώνται στα αντίστοιχα θυγατρικά τους κύτταρα. Στη μείωση II, αυτά τα μεμονωμένα ομόλογα, που αποτελούνται από δύο αδελφές χρωματίδες που έχουν εισαχθεί ποικιλομορφία ανασυνδυασμού, θα απομακρυνθούν κατά τη διάρκεια της αναφάσης II. Το τελικό αποτέλεσμα της μείωσης θα είναι 4 μοναδικά απλοειδή κύτταρα, τα οποία θα συνεχίσουν να λειτουργούν ως γαμέτες.
Ομόλογα χρωμοσώματα στη μίτωση
Αν και ο γενικός σκοπός των ομόλογων χρωμοσωμάτων είναι ο ίδιος στα σωματικά και σεξουαλικά κύτταρα, ο ρόλος και η δραστηριότητά τους στη μίτωση είναι ελαφρώς διαφορετικός από ό,τι στη μείωση. Επιπλέον, τα σφάλματα που μπορεί να επηρεάσουν αυτά τα χρωμοσωμικά ζεύγη θα έχουν επίσης διαφορετικά αποτελέσματα μεταξύ αυτών των δύο μορφών κυτταρικής διαίρεσης.
Στη μίτωση, όλα τα χρωμοσώματα θα αντιγραφούν μόνα τους, αλλά τα ομόλογα χρωμοσώματα δεν θα ευθυγραμμιστούν απαραίτητα και θα υποβληθούν σε γενετικό ανασυνδυασμό, γνωστό και ως διασταύρωση, που εμφανίζεται στη μείωση. Αυτό μπορεί να συμβεί μεταξύ πολλών χρωμοσωμάτων ή διαφορετικών τμημάτων του ίδιου χρωμοσώματος.
(Φωτογραφία:Lordjuppiter/Wikimedia Commons)
Αντί αυτού του ανασυνδυαστικού σταδίου, όλες οι αδελφές χρωματίδες (μη ζευγαρωμένες με το ομόλογό της) στη μίτωση θα ευθυγραμμιστούν κατά μήκος της πλάκας της μεταφάσεως και θα επιτρέψουν στα κεντρομερή να τις τραβήξουν χώρια στα κεντρομερή. Κάθε επόμενο θυγατρικό κύτταρο θα περιέχει ένα πλήρες σύνολο χρωμοσωμάτων.
Προβλήματα με ομόλογα χρωμοσώματα
Σαφώς, αυτά τα ζεύγη ομολόγων είναι σημαντικά για τη γενετική ποικιλότητα των οργανισμών, αλλά όταν κάτι πάει στραβά με αυτά τα χρωμοσώματα, μπορεί να υπάρξουν και αρνητικές παρενέργειες. Για παράδειγμα, εάν αυτά τα ομόλογα χρωμοσώματα δεν διαχωρίζονται σωστά κατά τη διάρκεια της μείωσης Ι, τα θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν θα έχουν έναν μη φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων. Αυτό το είδος "αποτυχημένου διαχωρισμού" ονομάζεται nondisjunction, για το οποίο μπορείτε να μάθετε λεπτομερώς εδώ .
Ομοίως, εάν τα μεμονωμένα ομόλογα δεν διαχωρίζονται στις αντίστοιχες αδελφές τους χρωματίδες κατά τη διάρκεια της μείωσης II, τα θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν θα έχουν επίσης είτε πάρα πολλά είτε πολύ λίγα χρωμοσώματα, καταστάσεις που ονομάζονται τρισωμία (3 χρωμοσώματα) και μονοσωμία (ένα χρωμόσωμα). Ως επί το πλείστον, οι ενέργειες και οι κινήσεις των ομόλογων χρωμοσωμάτων ελέγχονται στενά από εσωτερικούς μηχανισμούς του κυττάρου, αλλά μπορεί να συμβούν σφάλματα, με αποτέλεσμα μια σειρά γενετικών ασθενειών, όπως το σύνδρομο Down. Σε άλλες περιπτώσεις, σφάλματα που σχετίζονται με την ανταλλαγή και την αντιγραφή αυτών των ομόλογων χρωμοσωμάτων μπορεί να οδηγήσουν σε θάνατο ή αποβολή.
Μια τελευταία λέξη
Ως άνθρωποι, είναι σημαντικό να κοιτάμε τον κόσμο γύρω μας, καθώς και τους άπειρους κόσμους μέσα μας. Τα κύτταρα μας και η αυτοσυντηρούμενη διαδικασία αντιγραφής τους είναι ένα από τα πιο αξιοσημείωτα μέρη της ύπαρξής μας. Επομένως, η κατανόηση αυτών των διαδικασιών και των βασικών στοιχείων που περιλαμβάνουν, παρέχει μια εικόνα για τα πάντα, από τις ασθένειες που μας επηρεάζουν μέχρι το χρώμα των ματιών μας που χρησιμοποιούμε για να δούμε τον κόσμο!
