Notater om prosessen og mekanismen for kryssing over

Les denne artikkelen for å lære om prosessen og mekanismen for å krysse over i arv!

Janssens (1909) var den første personen som oppdaget chiasmaformasjon og tilhørende prosess med kryssing over (Chiasma type hypotesen). Morgan (1910) fant fenomenene kobling og rekombinasjon.

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

Rekombinationen eller den nye kombinasjonen av gener er kun mulig på grunn av utveksling av genetisk materiale mellom homologe kromosomer (Breakage and Reunion Theory, Darlington 1937). Sammenheng er ufullstendig i slike tilfeller.

Definisjon:

(i) Kryssing er en rekombination av gener på grunn av utveksling av genetisk materiale mellom to homologe kromosomer,

(ii) Det er gjensidig utveksling av segmenter av genetisk materiale mellom ikke-søsterkromatider av to homologe kromosomer, for å produsere re-kombinasjoner eller nye kombinasjoner av gener.

De ikke-søsterkromatider som utveksling av segmenter har oppstått, kalles rekombinanter eller kryssoverføringer, mens de andre kromatidene der kryssing ikke har funnet sted, er kjent som foreldrekromatider eller ikke-kryssoverføringer.

Eksempel:

CB Hutchinson (1922) krysset en ren avlfarget og jevnt kornet (CS / CS) mais variasjon med ren avl fargeløs og krympet kornet (cs / cs) mais variasjon. Planter av F ₁ generasjon hadde farget og glatt korn som viser at begge uttrykkene er dominerende. F ₁ planter var åpenbart heterozygote for de to egenskapene (CS / cs). F ₁ planter ble deretter testet krysset med doble resessive foreldre (cs / cs). Det resulterte i fire typer avkom i forholdet 27: 1: 1: 27 i stedet for 1: 1: 1: 1 forholdet forventet for uavhengig utvalg (Tabell 5.3).

Tabell 5.3. Test kryss mellom heterozygot farget og jevnt kornet (CS / cs) Maisplanter med dobbelte recessive foreldre som har fargeløse og krympede korn (cs / cs):

Ovennevnte forhold er mulig når generene til de to egenskapene ikke viser uavhengig utvalg. Tilsynelatende er de to genene koblet i samme kromosom, men 1, 8% ikke-søsterkromatider av de homologe kromosomer viser krysset over i de to genene ved å bytte segmenter.

Rekombinasjon og kryssing over:

En ny gruppering av gener eller en ny kombinasjon av tegn som er forskjellig fra foreldremodene kalles rekombinasjon eller rekombinant type. Det er produsert på grunn av kryss over det som skjer under meiosi før gametdannelse. Hyppigheten av rekombinasjon er direkte relatert til frekvensen av krysset over.

Imidlertid kan det til og med forekomme to eller flere overkryssninger samtidig i de samme ikke-søsterkromatider av de homologe kromosomer uten å endre frekvensen av re-kombinasjoner. Derfor kan frekvensen av krysset over være høyere enn frekvensen av observerte kombinasjoner. Hyppigheten av rekombinasjon (cross-over-verdi, COV) beregnes ved å bruke formelen

Dette COV på 10, 7% mellom gener med røde øyne og normale vinger betyr at disse genene ligger 10, 7 enheter fra hverandre på samme kromosom.

Foreldre og rekombinante typer:

Et individ inneholder to homologe kromosomer av hver type. De to kromosomene er hentet fra de to forskjellige foreldrene, far og mor. Derfor kalles disse kromosomene også foster- og morskromosomer. Anta at disse to kromosomene har to koblede gener, AB (dominant) i en og ab (resessiv) i den andre. Hvert kromosom har videre to kromatider av lignende type (AB, AB; ab, ab).

Hvis det ikke er krysset over på tidspunktet for gameteformasjon eller meiosis, blir det bare produsert to typer gameter, en som bærer paternal (AB) og annen materiell (ab) kobling. I tilfelle kryssing skjer på et sted, blir et kromatid av hvert homologt kromosom involvert i segmentutveksling mens den andre kromatid forblir uendret.

Således vil fire typer kromatider bli produsert etter en kryssing over-AB, Ab, aB, ab. To av dem er foreldre (AB, ab) og to rekombinante (Ab, aB). Etter meiose separerer de fire typene kromatider og overfører til fire forskjellige gameter, 2 foreldre og 2 rekombinante (figur 5.20).

Hvis avstanden mellom to koblede gener er slik at en kryss forekommer jevnlig mellom dem ved hver meiosis, vil de produsere to foreldre og to rekombinante typer i forholdet 25%: 25%: 25%: 25%. Dette ligner på uavhengig sortiment. Mendel var heldig at tre av de syv trekkene han brukte i sine berømte eksperimenter, viste regelmessig krysse over.

Derfor kan uavhengig sortiment forekomme i to omstendigheter,

(a) Gener oppstår i forskjellige ikke-homologe kromosomer,

(b) Gener som ligger i samme kromosom, men viser regelmessig kryssing over (50% rekombinanter eller kryss over).

Faktorer som påvirker krysse over (og kobling):

1. Avstand:

Den fysiske avstanden mellom to gener bestemmer både styrken av koblingen og frekvensen av krysset mellom to gener. Styrken av koblingen øker med nærheten til de to genene. På den annen side øker frekvensen av krysse over med økningen i den fysiske avstanden mellom de to gener.

2. Alder:

Økning i alder reduserer graden av kryssing i de fleste tilfeller.

3. Kjønn:

Mann Drosophila viser lite kryss over. Fenomenet å krysse over er ganske vanlig i den kvinnelige fluen. Ubetydelig kryssing er også rapportert i ett kjønn av noen andre heterogametiske organismer.

4. X-stråler:

Eksponering for røntgenstråler øker forekomsten av kryssing over. Whittinghill produserte flere kryssinger i mannlig Drosophila ved hjelp av røntgenstråler.

5. Temperatur:

Variasjoner i temperaturen øker frekvensen av krysset over.

6. Heterokromatin:

Tilstedeværelse av sentromere og heterochromatiske områder (f.eks. Nær telomere) reduserer krysset over.

7. Kjemikalier:

Et antall kjemikalier som er tilstede i maten har blitt funnet å endre graden av kryssing over hos dyr.

8. Forstyrrelser:

En kryssoverføring reduserer forekomsten av en annen kryssning i nærheten. Fenomenet kalles forstyrrelser. Tilfeldighet er forholdet mellom observert dobbeltkryss i forhold til forventet dobbeltkryssing på grunnlag av ikke-interferens eller uavhengig forekomst. Tilfeldighet er liten når interferens er høy.

Betydning:

1. Kryssing er et middel til å introdusere nye kombinasjoner av gener og dermed egenskaper.

2. Det øker variabiliteten som er nyttig for naturlig utvalg under forandret miljø.

3. Siden frekvensen av krysset over avhenger av avstanden mellom de to genene, er fenomenet brukt til å fremstille koblingskromosomkart.

4. Det har vist seg at gener ligger lineært i kromosomet.

5. Oppdrettere må velge liten eller stor befolkning for å få de nødvendige overgangene. For å få kryss over mellom nært forbundne gener, er det nødvendig med en meget stor befolkning.

6. Brukbare re-kombinasjoner produsert ved å krysse over blir hentet opp av oppdrettere for å utvikle nyttige nye varianter av planteplanter og dyr. Grønn revolusjon har blitt oppnådd i India på grunn av denne selektive plukkingen av nyttige re-kombinasjoner. Operasjonsflom eller hvit revolusjon utføres også på lignende linjer.

Typer av kryss over:

Kryssing kan være enkelt, dobbelt eller flere,

(i) Enkeltkryssing:

Kryssing skjer på et tidspunkt mellom to ikke-søsterkromatider av et homologt kromosompar. Det er to foreldre typer og to rekombinanter,

(ii) Dobbeltkryssing over:

Kryssing skjer ved to punkter i et homologt par kromosomer,

(a) Gjensidig dobbeltkryssing over:

To punkter av krysse over forekommer mellom de samme ikke-søsterkromatider,

(b) Komplementær overgang:

De to krysningsoverskuddene involverer tre eller alle de fire kromatidene, slik at antall kryssoverføringer er tre eller fire med forekomst
av en eller ingen foreldetype,

(iii) Multiple Crossing Over:

Tre eller flere kryssingspunkter forekommer i samme homologe kromosom. Dobbeltoverganger og foreldetyper kan eller ikke forekomme.

Overgangsmekanisme:

Kromosomer blir replikert i S-fase av interfase. Derfor er leptotene kromosomer dobbeltstrenget, selv om de to strengene ikke er synlige på grunn av nærvær av nukleoproteinkomplekset mellom kromatidene.

(i) Synapsis:

Replikert, men tilsynelatende, enkelt homologe kromosomer kommer til å ligge side om side med lignende gen-loci av de to kromosomene som er motsatte. Det forekommer i zygotene fase av profase I. Fenomenet kalles synapsis. Synapset par av homologe kromosomer kalles bivalenter. Den lille mengden ureplisert kromosom (0, 3%), hvis det foreligger, gjennomgår også replikasjon (Stem og Hotta, 1973). De to homologe kromosomene holdes sammen av et synaptinemal-kompleks.

(ii) Crossing Over:

Det forekommer i pachytene-scenen ved fire strengstrinn ved hjelp av enzymer (endonuklease, exo-nuklease, R-protein eller rekombinase; Stern og Hotta, 1969, 1978). Det er ødeleggelse av kromatidsegmenter, utveksling av nonsisterkromatid-segmenter og senere fusjon på nye steder.

(iii) Tetrad-scenen:

Synaptinemal-komplekset begynner å oppløse, bortsett fra i området som krysser over. Derfor separerer kromosomer og kromatider blir tydelige på de fleste steder. Som en bivalent ser ut til å ha fire kromatider nå, kalles det tetrad stadium. Det forekommer i protesens stadium av profase I. Synaptinemal-vedleggspunktene mellom de homologe kromosomene kalles chiasmata. I senere stadier har chiasmata tendens til å skifte til sidene. Fenomenet kalles terminalisering. Mange av dem forsvinner før metafase I.