Пересекая определение
Пересечение – это обмен генетическим материалом междусестринские хроматиды из гомологичные хромосомы в течение мейоз, что приводит к новым аллельным комбинациям в дочерние клетки.
каждый диплоид клетка содержит две копии каждого хромосома один из материнских гамета и другой из отцовской гаметы. Эти пары хромосом, каждая из которых получена от одного из родителей, называются гомологичны хромосомы. Когда диплоидные организмы подвергаются половое размножение они сначала производят гаплоидный гамет через мейоз. В течение первая фаза мейоза гомологичные хромосомы выстраиваются между собой и обмениваются генетическим материалом, так что некоторые из полученных хромосом являются рекомбинантными, содержащими смесь генов, происходящих как из материнских, так и отцовских хромосом.
Гомологичные Хромосомы
Большинство организмов, которые подвергаются половому размножению, содержат два типа клеток в своем теле – гаплоидные и диплоидные клетки. Диплоидные клетки видны в большинстве частей тела и содержат две копии каждой хромосомы. Следовательно, они содержат два гена для определения последовательности почти каждой РНК или белка. Гаплоидные клетки – это обычно мужские или женские гаметы, образовавшиеся в результате мейоза и наблюдаемые в половых органах. Они содержат только один полный набор хромосом и предназначены для слияния с другой гаплоидной гаметой для получения диплоида. зигота – с одним отцовским и одним материнским набором хромосом. Хотя они кодируют одни и те же гены, их последовательности ДНК могут незначительно отличаться друг от друга. Например, отцовская хромосома может содержать генетическую информацию, которая приводит к тому, что антиген А присутствует на красном кровь клетки, в то время как материнская хромосома может кодировать антиген B. Эти два антигена схожи по функции, но незначительно отличаются друг от друга по своей аминокислотной последовательности.
Все клетки взрослого организм происходят от начальной зиготы и поэтому генетически идентичны друг другу. Когда этот взрослый готовится к размножению, некоторые специализированные клетки подвергаются мейозу, продуцируя четыре гаплоидные дочерние клетки. Эти дочерние клетки могут затем подвергаться созреванию с образованием мужских или женских гамет.
Во время мейоза хромосомы, полученные из материнской и отцовской гамет, могут сортироваться независимо друг от друга. Другими словами, хромосомы от матери или отца могут быть выбраны случайным образом для каждой гаметы. Человеческая сперма может содержать хромосомы 1, 3, 5, 7, 9, 21 и 23 от своего родителя, а остальное может возникнуть от мужского родителя. Точно так же яйцо может иметь только две хромосомы от родителя-самки и остальную часть от родителя-самца.
Кроме того, каждая из этих хромосом может представлять собой рекомбинантную смесь генов, возникающих у обоих родителей. Одна из четырех гаплоидных дочерних клеток, возникающих в результате мейоза, может иметь хромосому с 80% ее последовательности от мужского родителя и оставшиеся 20% от женского родителя. Соответственно будет еще одна дочерняя ячейка с обратным соотношением. Это происходит через кроссинговер, когда реплицированные гомологичные хромосомы располагаются близко друг к другу и обмениваются сегментами друг с другом.
Изображение представляет собой один набор гомологичных хромосом с генами, представленными различными буквами алфавита. Гены в одной хромосоме показаны заглавными буквами, а в гомологичной паре – маленькими буквами. Две из четырех дочерних клеток, образованных после этого кроссинговера, имеют рекомбинантную хромосому, которая не является ни полностью полученной ни от матери, ни от отца. Изображение также демонстрирует, что гены, которые находятся в непосредственной физической близости друг к другу на хромосоме, вероятно, будут наследоваться вместе, в то время как те, которые находятся дальше, могут быть независимо отсортированы во время мейоза.
Карты сцепления
Карты сцепления – это оценки расстояния между двумя генетическими локусами, основанные на частоте рекомбинации. Ген локусы, расположенные далеко друг от друга в одной и той же хромосоме, или локусы, расположенные в разных хромосомах, имеют 50% -ную вероятность наследования вместе и 50% -ную вероятность того, что они будут отсортированы независимо. Основываясь на том, как часто они наследуются вместе, могут быть сформированы карты сцепления, где показано положение этих генов относительно известных генетических маркеров. Например, если генетический маркер на Х-хромосоме часто наследуется вместе с определенным аллель Говорят, что для мужского облысения они входят в одну группу сцепления. До высокой пропускной способности Секвенирование ДНК Карты сцепления были основными инструментами, чтобы понять, какие гены присутствуют в конкретной хромосоме.
Фаза I
Мейоз происходит в два этапа – мейоз I и II. Мейоз I, также известный как редукционное деление, представляет собой серию событий, которые приводят к образованию двух гаплоидных дочерних клеток. В конце деления сокращения число хромосом уменьшается вдвое, и каждая из дочерних клеток имеет только один полный набор дублированных хромосом.
Механизм пересечения
На молекулярном уровне кроссинговер начинается с двухцепочечного разрыва в одной из молекул ДНК. Этот двойной разрыв цепи может происходить естественным путем через такие агенты, как радиация или канцерогены, или под действием специфических белков. Впоследствии экзонуклеазы, ферменты, которые удаляют нуклеотиды с 5′-конца ДНК, воздействуют на этот разрыв и удаляют короткие отрезки нуклеотидов в 5′-> 3′-ориентации с обеих цепей. Это приводит к двум висящим одноцепочечным областям, которые покрыты белками, которые катализируют рекомбинацию, также известную как рекомбиназы. Эти ферменты катализируют вторжение одноцепочечных областей в последовательности, подходящие для спаривания оснований. Непосредственная близость не сестринских хроматид во время профазы I позволяет этой одноцепочечной области использовать последовательность на гомологичной хромосоме. Первая нить вторжения ведет себя как праймер и синтезирует двухцепочечную область для себя, используя одну нить своей не сестры хроматида как шаблон. Это приводит к смещению его комплементарной цепи и спариванию оснований со второй одноцепочечной областью, которая первоначально была создана экзонуклеазой. В конечном итоге это приводит к обмену двух нитей с образованием крестообразной структуры, называемой переходом Холлидея. Он назван в честь ученого, который впервые предположил, что такое соединение может объяснить как кроссинговер, так и другое явление, называемое конверсией генов, когда гетерозиготный локус гена становится гомозиготным во время деление клеток, Холлидейские перекрестки также можно рассматривать под микроскопом как «хиазму» в конце пророчества I, которая продолжает оставаться видимой до конца Анафаза I, Соединения Холлидей стабилизируются и разрешаются с помощью белков, которые модулируют геномные манипуляции, которые известны как MSH4 и MSH5.
На рисунке справа показаны события после вторжения нитей, которые приводят к пересечению и образованию перехода Холлидей. Непересекающиеся события, включая преобразование генов, изображены слева.
Функции пересечения
Организмы, которые делятся только бесполым путем без возможности такой рекомбинации, страдают от состояния, называемого трещоткой Мюллера. То есть каждое поколение этого вид содержит как минимум столько же генетических мутаций, сколько в предыдущем поколении, если не больше. Другими словами, когда все потомство генетически идентичны друг другу, нет никаких возможностей для исправления генетических ошибок или возникновения новых и полезных комбинаций.
Пересечение увеличивает изменчивость Население и предотвращает накопление вредных комбинаций аллелей, а также позволяет некоторым родительским комбинациям передаваться потомству. Таким образом, существует баланс между сохранением потенциально полезных аллельных комбинаций, а также предоставлением возможности для вариаций и изменений.
- цитокинез – Разделение содержимого цитоплазма в две дочерние клетки в конце митоз или мейоз.
- кариокинез – Деление содержимого ядра при делении клетки.
- Плоидность – Количество наборов хромосом в клетке. В то время как гаплоид (один набор) и диплоид (два набора) наиболее распространены, некоторые организмы могут содержать триплоидные или даже тетраплоидные клетки.
- зигота – диплоидная клетка, образованная в результате слияния двух гаплоидных гамет.
викторина
1. Когда происходит переход?A. МитозB. Мейоз IIC. Фаза ID. Метафаза I
Ответ на вопрос № 1
С верно. Пересечение происходит во время первой фазы, одной из самых длинных фаз мейоза. Рекомбинация или кроссинговер редко наблюдается во время митоза. Он завершается до того, как клетка переходит к метафазе I или ко второму мейотическому делению.
2. Какое из этих утверждений о переходе не соответствует действительности?A. Необходим для образования диплоидных гаметB. Двойные разрывы нити происходят под действием рибонуклеазC. Делает организм уязвимым для трещотки МюллераD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 2
D верно. Пересечение происходит во время мейоза, который необходим для формирования гамет. Однако гаметы не диплоидны. Ферменты, которые действуют на ДНК во время кроссинговера, являются не рибонуклеазами, а экзонуклеазами. Генетическая рекомбинация и пересечение защищает вид от трещотки Мюллера, а не делает его уязвимым для синдрома.
3. Какое из этих чисел представляет число хромосом в соматические клетки а гаметы?A. Соматические клетки гаплоидные, гаметы диплоидныеB. Соматические клетки диплоидные, гаметы гаплоидныеC. Все клетки происходят от диплоидной зиготы и поэтому также диплоидныD. Все клетки гаплоидные
Ответ на вопрос № 3
В верно. У большинства организмов соматические клетки являются диплоидными, а гаметы – гаплоидными.