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I cromosomi omologhi sono importanti nei processi di meiosi e mitosi. Consentono la ricombinazione e la segregazione casuale del materiale genetico dalla madre e dal padre in nuove cellule.
Durante il processo di meiosi, i cromosomi omologhi possono ricombinare e produrre nuove combinazioni di geni nelle cellule figlie.
Ordinamento dei cromosomi omologhi durante la meiosi.,
La meiosi è un ciclo di due divisioni cellulari che si traduce in quattro cellule figlie aploidi che contengono ciascuna metà del numero di cromosomi come cellula madre. Si riduce il numero di cromosomi in una cellula germinale della metà, prima che separa i cromosomi omologhi nella meiosi I e poi la sorella cromatidi in meiosi II. Il processo di meiosi I è generalmente maggiore della meiosi II perché ci vuole più tempo per la cromatina per replicare e per i cromosomi omologhi essere correttamente orientata e separati dai processi di associazione e synapsis in meiosi I.,Durante la meiosi, la ricombinazione genetica (mediante segregazione casuale) e l’attraversamento produce cellule figlie che contengono ciascuna diverse combinazioni di geni codificati per madre e per padre. Questa ricombinazione dei geni consente l’introduzione di nuovi abbinamenti allelici e variazioni genetiche. La variazione genetica fra gli organismi contribuisce a rendere una popolazione più stabile fornendo una più ampia gamma di tratti genetici affinchè la selezione naturale agisca sopra.
Nella profase I della meiosi I, ogni cromosoma è allineato con il suo partner omologo e si accoppia completamente., In prophase I, il DNA già ha subito la replica in modo da ogni cromosoma consiste di due cromatidi identici collegati da un centromero comune. Durante lo stadio zigotenico della profase I, i cromosomi omologhi si accoppiano tra loro. Questo accoppiamento avviene mediante un processo di sinapsi in cui il complesso sinaptonemico – un’impalcatura proteica – viene assemblato e si unisce ai cromosomi omologhi lungo le loro lunghezze. La reticolazione della coesina si verifica tra i cromosomi omologhi e li aiuta a resistere a essere separati fino all’anafase., Il crossing-over genetico, un tipo di ricombinazione, si verifica durante lo stadio pachitenico di profase I. Inoltre, si verifica frequentemente un altro tipo di ricombinazione denominato ricottura del filo dipendente dalla sintesi (SDSA). La ricombinazione SDSA comporta lo scambio di informazioni tra cromatidi omologhi accoppiati, ma non lo scambio fisico. La ricombinazione SDSA non causa crossing-over.
Nel processo di crossing-over, i geni vengono scambiati dalla rottura e dall’unione di porzioni omologhe delle lunghezze dei cromosomi. Strutture chiamate chiasmata sono il sito dello scambio., I chiasmata collegano fisicamente i cromosomi omologhi una volta che si incrociano e durante il processo di segregazione cromosomica durante la meiosi. Entrambi i tipi di ricombinazione non crossover e crossover funzionano come processi per riparare il danno al DNA, in particolare le rotture a doppio filamento. Allo stadio diplotene della profase I il complesso sinaptonemico si disassembla prima del quale permetterà ai cromosomi omologhi di separarsi, mentre i cromatidi fratelli rimangono associati dai loro centromeri.,
Nella metafase I della meiosi I, le coppie di cromosomi omologhi, noti anche come bivalenti o tetradi, si allineano in ordine casuale lungo la piastra metafase. L’orientamento casuale è un altro modo per le cellule di introdurre variazioni genetiche. I mandrini meiotici che emanano dai poli opposti del mandrino si attaccano a ciascuno degli omologhi (ogni coppia di cromatidi fratelli) al cinetocoro.
Nell’anafase I della meiosi I i cromosomi omologhi vengono separati l’uno dall’altro., Gli omologhi sono scissi dall’enzima separasi per rilasciare la coesina che teneva insieme i bracci cromosomici omologhi. Ciò consente al chiasmata di rilasciare e agli omologhi di spostarsi verso i poli opposti della cellula. I cromosomi omologhi sono ora separati casualmente in due cellule figlie che subiranno la meiosi II per produrre quattro cellule germinali figlie aploidi.
Dopo che i tetradi dei cromosomi omologhi sono separati nella meiosi I, i cromatidi fratelli di ciascuna coppia sono separati. I due aploidi (perché il cromosoma no. si è ridotto a metà., In precedenza erano presenti due serie di cromosomi, ma ora ogni serie esiste in due diverse cellule figlie che sono sorte dalla singola cellula progenitrice diploide per meiosi I) cellule figlie derivanti dalla meiosi Subisco un’altra divisione cellulare nella meiosi II ma senza un altro ciclo di replicazione cromosomica. I cromatidi fratelli nelle due cellule figlie vengono separati durante l’anafase II dalle fibre del fuso nucleare, dando origine a quattro cellule figlie aploidi.
I cromosomi omologhi non funzionano allo stesso modo nella mitosi come nella meiosi., Prima di ogni singola divisione mitotica che una cellula subisce, i cromosomi nella cellula madre si replicano. I cromosomi omologhi all’interno della cellula normalmente non si accoppiano e subiscono la ricombinazione genetica l’uno con l’altro. Invece, i replicanti, o cromatidi fratelli, si allineeranno lungo la piastra di metafase e poi si separeranno nello stesso modo della meiosi II – venendo separati ai loro centromeri da fusi mitotici nucleari. Se si verifica un incrocio tra cromatidi fratelli durante la mitosi, non produce nuovi genotipi ricombinanti.,
L’associazione omologa nella maggior parte dei contesti si riferirà alle cellule germinali, tuttavia avviene anche nelle cellule somatiche. Ad esempio, negli esseri umani, le cellule somatiche hanno un accoppiamento omologo molto strettamente regolato (separato in territori cromosomici e accoppiamento in loci specifici sotto il controllo della segnalazione dello sviluppo). Altre specie tuttavia (in particolare Drosophila) presentano accoppiamenti omologhi molto più frequentemente., Varie funzioni di accoppiamento omologa nelle cellule somatiche sono state chiarite attraverso schermi ad alto throughput all’inizio del 21 ° secolo.
