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同源染色體是在二倍體生物細胞中，形態、結構基本相同的染色體。一對同源染色體在受精時配對，其中一個來自母方，另一個來自父方，故名稱中的同源並非指兩條染色體來自同一名親代（同源的英文homologous也有同型、對應的意思）。同源染色體在減數第一次分裂（參考減數分裂）的四分體時期中彼此聯會（若是三倍體及其他奇數倍體生物細胞，聯會時會發生紊亂）最後分開到不同的生殖細胞（即精子、卵細胞/極核）的一對染色體。儘管XY染色體僅部分同源，但因其能在減數分裂過程中發生聯會，因此一般認為XY染色體也是同源染色體。
不屬於同一對的染色體稱為非同源染色體。
細胞分裂中期出現的長度相同、着絲點位置相同的成對的染色體。
減數第一次分裂時期，出現聯會現象的長度相同、着絲點位置相同的成對的染色體。在其成對出現的時候可以稱之為四分體。 減數第一次分裂的完成代表其同源染色體的分離，在此以後不存在同源染色體的說法。
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