Ģenētiskā rekombinācija un krustošanās

wildpixel/Getty Images

Ģenētiskā rekombinācija attiecas uz gēnu rekombinācijas procesu, lai iegūtu jaunas gēnu kombinācijas, kas atšķiras no jebkura no vecākiem. Ģenētiskā rekombinācija rada ģenētiskas variācijas organismos, kas vairojas seksuāli.

Rekombinācija pret šķērsošanu

Ģenētiskā rekombinācija notiek gēnu atdalīšanas rezultātā, kas notiek gametu veidošanās laikā mejoze , šo gēnu nejauša apvienošanās apaugļošanas laikā un gēnu pārnešana, kas notiek starp hromosomu pāriem procesā, kas pazīstams kā šķērsošana.

Šķērsošana ļauj DNS molekulu alēlēm mainīt pozīcijas no viena homologa hromosomas segmenta uz citu. Ģenētiskā rekombinācija ir atbildīga par ģenētisko daudzveidību sugā vai populācijā.

Kā piemēru šķērsošanai varat iedomāties divus pēdu garas virves gabalus, kas atrodas uz galda un ir novietoti blakus viens otram. Katrs virves gabals apzīmē hromosomu. Viens ir sarkans. Viens ir zils. Tagad krustojiet vienu gabalu pār otru, lai izveidotu 'X'. Kamēr virves tiek šķērsotas, notiek kas interesants: no viena sarkanās virves gala nolūst vienu collu garš segments. Tas pārslēdz vietas ar vienas collas segmentu paralēli tam uz zilās virves. Tagad šķiet, ka vienas garas sarkanas virves galā ir vienas collas zils segments, un tāpat zilās virves galā ir vienas collas sarkans segments.

Hromosomu struktūra

Hromosomas atrodas mūsu šūnu kodolā un veidojas no hromatīna (ģenētiskā materiāla masas, kas sastāv no DNS, kas ir cieši satītas ap proteīniem, ko sauc par histoniem). Hromosoma parasti ir vienpavediena un sastāv no centromēra apgabala, kas savieno garās rokas reģionu (q roku) ar īsās rokas reģionu (p arm).

Hromosomu dublēšanās

Kad šūna nonāk šūnu ciklā, tās hromosomas dublējas caur DNS replikācija gatavojoties šūnu dalīšanai. Katra dublētā hromosoma sastāv no divām identiskām hromosomām, ko sauc par māsas hromatīdiem, kas ir savienoti ar centromēra reģionu. Šūnu dalīšanās laikā hromosomas veido pāru komplektus, kas sastāv no vienas hromosomas no katra vecāka. Šīs hromosomas, kas pazīstamas kā homologās hromosomas, ir līdzīgas pēc garuma, gēna stāvokļa un centromēra atrašanās vietas.

Šķērsošana Meiozē

Ģenētiskā rekombinācija, kas ietver šķērsošanu, notiek dzimumšūnu ražošanas mejozes I fāzes laikā.

Dublētie hromosomu pāri (māsas hromatīdi), kas ziedoti no katra vecāka, sakrīt cieši kopā, veidojot tā saukto tetradu. Tetrāde sastāv no četriem hromatīdi .

Tā kā abas māsas hromatīdas atrodas tuvu viena otrai, viens hromatīds no mātes hromosomas var šķērsot pozīcijas ar hromatīdu no tēva hromosomas. Šīs krustotās hromatīdas sauc par chiasma.

Pāreja notiek, kad chiasma saplīst un šķeltie hromosomu segmenti tiek pārslēgti uz homologām hromosomām. Salauztais hromosomas segments no mātes hromosomas tiek savienots ar tās homologo tēva hromosomu un otrādi.

Mejozes beigās katra iegūtā haploīdā šūna satur vienu no četrām hromosomām. Divās no četrām šūnām būs viena rekombinantā hromosoma.

Šķērsošana mitozē

Eikariotu šūnās (tām, kurām ir noteikts kodols) šķērsošana var notikt arī laikā mitoze .

Somatiskās šūnas (ne-dzimuma šūnas) tiek pakļautas mitozei, lai iegūtu divas atšķirīgas šūnas ar identisku ģenētisko materiālu. Tādējādi jebkurš krustojums, kas notiek starp homologām hromosomām mitozē, nerada jaunu gēnu kombināciju.

Nehomologās hromosomas

Šķērsošana, kas notiek nehomologās hromosomās, var radīt sava veida hromosomu mutācija pazīstama kā translokācija.

Translokācija notiek, kad hromosomas segments atdalās no vienas hromosomas un pārvietojas uz jaunu pozīciju citā nehomologā hromosomā. Šāda veida mutācijas var būt bīstamas, jo tās bieži izraisa vēža šūnu attīstību.

Rekombinācija prokariotu šūnās

Prokariotu šūnas , tāpat kā baktērijas, kas ir vienšūnas bez kodola, arī tiek pakļautas ģenētiskai rekombinācijai. Lai gan baktērijas visbiežāk vairojas binārās dalīšanās ceļā, šis reprodukcijas veids nerada ģenētiskas variācijas. Baktēriju rekombinācijā vienas baktērijas gēni tiek iekļauti citas baktērijas genomā, krustojot. Baktēriju rekombinācija tiek veikta, izmantojot konjugācijas, transformācijas vai transdukcijas procesus.

Konjugācijā viena baktērija savienojas ar otru caur proteīna caurules struktūru, ko sauc par pilusu. Caur šo cauruli gēni tiek pārnesti no vienas baktērijas uz otru.

Pārveidojot, baktērijas paņem DNS no savas vides. DNS paliekas vidē visbiežāk rodas no mirušām baktēriju šūnām.

In Transdukcija, baktēriju DNS tiek apmainīta ar vīrusu, kas inficē baktērijas, kas pazīstamas kā bakteriofāgs. Kad baktērija ir internalizējusi svešo DNS, izmantojot konjugāciju, transformāciju vai transdukciju, baktērija var ievietot DNS segmentus savā DNS. Šī DNS pārnešana tiek veikta, krustojot, un rezultātā tiek izveidota rekombinanta baktēriju šūna.