Noter om processen og mekanismen for krydsning

Læs denne artikel for at lære om processen og mekanismen for at krydse over i arv!

Janssens (1909) var den første person til at opdage chiasma formation og relateret krydsningsproces (Chiasma type hypotese). Morgan (1910) fandt fænomenerne af binding og rekombination.

Image Courtesy: online.santarosa.edu/homepage/cgalt/BIO10-Stuff/Ch09-Genetics/Crossing-Over.jpg

Rekombinationen eller den nye kombination af gener er kun mulig på grund af udveksling af genetisk materiale mellem homologe kromosomer (Breakage and Reunion Theory, Darlington 1937). Forbindelser er ufuldstændige i sådanne tilfælde.

Definition:

(i) Krydsning er en rekombination af gener på grund af udveksling af genetisk materiale mellem to homologe kromosomer,

(ii) Det er gensidig udveksling af segmenter af genetisk materiale mellem ikke-søster-kromatider af to homologe kromosomer, således at der produceres re-kombinationer eller nye kombinationer af gener.

De ikke-søster-kromatider, hvori udveksling af segmenter er forekommet, kaldes rekombinanter eller krydsninger, mens de andre kromatider, hvor krydsning ikke har fundet sted, kaldes forældrekromatider eller ikke-krydsninger.

Eksempel:

CB Hutchinson (1922) krydsede en ren avlfarvet og glat kornet (CS / CS) majs sort med ren opdræt farveløs og krympet kornet (cs / cs) majs sort. Planter af F ₁ generation besad farvede og glatte korn, der viser, at begge udtryk er dominerende. F1 planter var naturligvis heterozygotiske for de to træk (CS / cs). F ₁ planter blev derefter testet krydset med dobbelt recessive forældre (cs / cs). Det resulterede i fire typer af afkom i forholdet 27: 1: 1: 27 i stedet for 1: 1: 1: 1 forholdet forventes for uafhængigt sortiment (tabel 5.3).

Tabel 5.3. Testkors mellem heterozygot farvet og glat kornet (CS / cs) Majsplanter med dobbelt recessive forældre, der har farveløse og krympede korn (cs / cs):

Ovennævnte forhold er muligt, når generne af de to træk ikke viser uafhængigt sortiment. Tilsyneladende er de to gener forbundet i samme kromosom, men 1, 8% ikke-søsterkromatider af de homologe kromosomer viser krydsning imellem de to gener ved at udveksle segmenter.

Rekombination og krydsning:

En ny gruppering af gener eller en ny kombination af tegn, der adskiller sig fra forældretyperne, hedder rekombination eller rekombinant type. Det produceres på grund af at krydse over, der forekommer under meioser forud for gametdannelse. Hyppigheden af ​​rekombination er direkte relateret til overskridelsesfrekvensen.

Imidlertid kan der undertiden forekomme to eller flere overkrydsninger samtidigt i de samme ikke-søsterkromatider af de homologe kromosomer uden at ændre frekvensen af ​​re-kombinationer. Derfor kan overskridelsesfrekvensen være højere end hyppigheden af ​​observerede genkombinationer. Hyppigheden af ​​rekombination (cross-over-værdi, COV) beregnes ved anvendelse af formlen

Denne COV på 10, 7% mellem gener af røde øjne og normale vinger betyder, at disse gener ligger 10, 7 enheder fra hinanden på samme kromosom.

Forældre og rekombinant typer:

Et individ indeholder to homologe kromosomer af hver type. De to kromosomer opnås fra de to forskellige forældre, far og mor. Derfor kaldes disse kromosomer også fader- og moderkromosomer. Antag, at disse to kromosomer har to sammenknyttede gener, AB (dominerende) i en og ab (recessiv) i den anden. Hvert kromosom besidder endvidere to kromatider af lignende type (AB, AB; ab, ab).

Hvis der ikke er krydsning på tidspunktet for dannelse af gamet eller meiosis, produceres kun to typer gameter, der bærer faderlig (AB) og anden maternell (ab) binding. I tilfælde af at krydsning foregår på et sted, bliver et kromatid af hvert homologt kromosom involveret i udskiftningen af ​​segmentet, medens det andet kromatid forbliver uændret.

Således fremstilles fire typer kromatider efter en krydsning over-AB, Ab, aB, ab. To af dem er forældre (AB, ab) og to rekombinante (Ab, aB). Efter meiosier adskilles de fire typer af kromatider og overføres til fire forskellige gameter, 2 forældre og 2 rekombinante (figur 5.20).

Hvis afstanden mellem to forbundne gener er sådan, at et kryds forekommer jævnligt mellem dem på hver meiosis, vil de producere to forældre og to rekombinante typer i forholdet 25%: 25%: 25%: 25%. Dette ligner uafhængigt sortiment. Mendel var heldig at tre af de syv træk, han brugte i sine berømte eksperimenter, viste regelmæssig krydsning.

Derfor kan uafhængigt sortiment forekomme i to tilfælde,

(a) gener forekommer i forskellige ikke-homologe kromosomer,

(b) Gen ligger i samme kromosom, men viser regelmæssigt krydsning (50% rekombinanter eller krydsninger).

Faktorer der påvirker Crossing Over (og Linkage):

1. Afstand:

Den fysiske afstand mellem to gener bestemmer både styrken af ​​forbindelsen og frekvensen af ​​krydsningen mellem to gener. Styrken af ​​forbindelsen stiger med nærheden af ​​de to gener. På den anden side øges frekvensen af ​​krydsning med stigningen i den fysiske afstand mellem de to gener.

2. Alder:

Forøgelse i alder mindsker graden af ​​krydsning i de fleste tilfælde.

3. Sex:

Mand Drosophila viser lille krydsning. Fænomenet at krydse over er ret almindeligt i den kvindelige flyve. Ubetydelig krydsning er også rapporteret i et køn af nogle andre heterogamiske organismer.

4. X-Stråler:

Eksponering for røntgenstråler øger forekomsten af ​​krydsning over. Whittinghill producerede en række krydsninger i mandlige Drosophila ved hjælp af røntgenstråler.

5. Temperatur:

Variationer i temperaturen øger overførselsfrekvensen.

6. Heterochromatin:

Tilstedeværelsen af ​​centromere og heterochromatiske områder (f.eks. Nær telomer) mindsker overgangen.

7. Kemikalier:

En række kemikalier, der er til stede i fødevaren, har vist sig at ændre graden af ​​krydsning i dyr.

8. Interferens:

En krydsning reducerer forekomsten af ​​en anden krydsning i nærheden. Fænomenet kaldes forstyrrelser. Tilfældighed er forholdet mellem observeret dobbeltkrydsning i forhold til forventet dobbeltkrydsning på grundlag af ikke-interferens eller uafhængig forekomst. Tilfældet er lille, når interferens er høj.

Betydning:

1. Krydsning er et middel til at introducere nye kombinationer af gener og dermed træk.

2. Det øger variabiliteten, som er nyttig til naturlig udvælgelse under ændret miljø.

3. Da hyppigheden af ​​krydsning afhænger af afstanden mellem de to gener, anvendes fænomenet til fremstilling af bindeskromosomkort.

4. Det har vist sig, at gener ligger lineært i kromosomet.

5. Opdrættere skal vælge en lille eller stor befolkning for at opnå de nødvendige krydsninger. For at opnå krydsning mellem tæt forbundne gener kræves en meget stor befolkning.

6. Nyttige genkombinationer, der frembringes ved krydsning, opsamles af opdrætterne for at udvikle nyttige nye sorter af afgrødeplanter og dyr. Grøn revolution er opnået i Indien på grund af denne selektive afhentning af nyttige genkombinationer. Operation oversvømmelse eller hvid revolution er også udført på de samme linjer.

Typer af krydsning:

Krydsning kan være enkelt, dobbelt eller flere,

(i) Enkeltkrydsning:

Krydsning sker på et tidspunkt mellem to ikke-søster-kromatider af et homologt kromosompar. Der er to forældretyper og to rekombinanter,

(ii) Dobbeltkrydsning:

Krydsning sker ved to punkter i et homologt par kromosomer,

(a) Gensidig dobbeltkrydsning:

To punkter med krydsning forekommer mellem de samme ikke-søster-kromatider,

(b) Supplerende krydsning:

De to krydsningsoverskridelser involverer tre eller alle de fire kromatider, så antallet af krydsninger er tre eller fire med forekomst
af en eller ingen forældre type,

(iii) Multiple Crossing Over:

Tre eller flere krydsningspunkter forekommer i det samme homologe kromosom. Dobbeltoverskridelser og forældretyper kan eller ikke forekomme.

Krydsningsmekanisme:

Kromosomer replikeres i S-fase af interfase. Derfor er leptotenkromosomer dobbeltstrenget, selv om de to tråde ikke er synlige på grund af tilstedeværelsen af ​​nukleoproteinkomplekset mellem kromatiderne.

(i) Synapsis:

Replicerede, men tilsyneladende ensomme homologe kromosomer kommer til at ligge ved siden af ​​hinanden med lignende genloci af de to kromosomer, der er lige modsatte. Det forekommer i zygotene fase af profase I. Fænomenet hedder synapsis. De synapserede par af homologe kromosomer kaldes bivalenter. Den lille mængde ureplikeret kromosom (0, 3%), hvis det er til stede, undergår også replikation (Stem og Hotta, 1973). De to homologe kromosomer holdes sammen af ​​et synaptinemal-kompleks.

(ii) Crossing Over:

Det forekommer i pachytenstadiet ved fire strengstrin ved hjælp af enzymer (endonuclease, exo-nuclease, R-protein eller recombinase; Stern og Hotta, 1969, 1978). Der er brud på kromatidsegmenter, udveksling af nonsisterkromatidsegmenter og senere deres fusion på nye steder.

(iii) Tetrad fase:

Synaptinemal-komplekset begynder at opløse, undtagen i området, der krydser over. Derfor adskilles kromosomer og kromatider bliver tydelige på de fleste steder. Som en bivalent synes at have fire kromatider nu, kaldes det tetrad stadium. Det forekommer i profesens fase. Synaptinemal-bindingspunkterne mellem de homologe kromosomer kaldes chiasmata. I senere stadier har chiasmata tendens til at skifte til siderne. Fænomenet hedder terminalisering. Mange af dem forsvinder forud for metafase I.