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同源染色體是在二倍體生物细胞中，形态、结构基本相同的染色体。一对同源染色体在受精时配对，其中一个来自母方，另一个来自父方，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）。同源染色體在减数第一次分裂（参考减数分裂）的四分体时期中彼此聯會（若是三倍体及其他奇数倍体生物细胞，联会时会发生紊亂）最后分开到不同的生殖细胞（即精子、卵细胞/极核）的一对染色体。尽管XY染色体仅部分同源，但因其能在减数分裂过程中发生联会，因此一般认为XY染色体也是同源染色体。
不屬于同一對的染色體稱為非同源染色體。
細胞分裂中期出现的长度相同、着丝点位置相同的成对的染色体。
减数第一次分裂时期，出现联会现象的长度相同、着丝点位置相同的成对的染色体。在其成对出现的时候可以称之为四分体。 减数第一次分裂的完成代表其同源染色体的分离，在此以后不存在同源染色体的说法。
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