Genrekombination är utbyte av genetiskt material mellan olika organismer. Det resulterar i produktion av avkomma med kombinationer av egenskaper som skiljer sig från de som finns hos båda föräldrarna. De flesta av dessa genetiska utbyten sker naturligt.
Hur det händer
Genrekombination börjar som ett resultat av separation av gener under bildandet av könsceller under meios, befruktning och korsning. Korsning tillåter alleler på DNA-molekyler att ändra position från ett homologt kromosomsegment till ett annat. Rekombination är ansvarig för den genetiska mångfalden hos en art eller population.
kromosomstruktur
Kromosomer finns inuti cellkärnan. De bildas av kromatin, en massa genetiskt material gjord av DNA som lindas tätt runt proteiner som kallas histoner. Kromosomen är vanligtvis enkelsträngad och består av en centromerregion som förbinder de långa och korta områdena.
Duplicering av kromosomer
När en cell går in i sin livscykel, dess kromosomerdupliceras genom DNA-replikation som förberedelse för delning. Varje duplicerad kromosom består av två identiska, kallade systerkromatider. De är associerade med centromerregionen. När celler delar sig bildas parade uppsättningar. De består av en kromosom (homolog) från varje förälder.
kromosomutbyte
Genrekombination under korsning beskrevs först av Thomas Hunt Morgan. Hos eukaryoter underlättas det genom kromosomkorsning. Korsningsprocessen resulterar i att avkomman har olika kombinationer av gener och kan producera nya chimära alleler. Detta gör det möjligt för sexuellt reproducerande organismer att undvika Moellers spärrhake, där genomen från en asexuell population ackumulerar genetiska deletioner på ett irreversibelt sätt.
Under profas I är de fyra kromatiderna tätt sammankopplade. I denna formation kan homologa ställen på två molekyler para sig nära varandra och utbyta genetisk information. Genrekombination kan ske var som helst längs kromosomen. Dess frekvens mellan två punkter beror på avståndet som skiljer dem åt.
Meaning
Att spåra geners rörelse som ett resultat av korsningar har visat sig vara mycket användbart för genetiker. Detta gör det möjligt att avgöra hur långt ifrån varandra två gener är på en kromosom. Vetenskapen kan också använda denna metod för att sluta sig till förekomsten av vissa gener. En molekyl i ett bundet par fungerar som en markör för att detektera närvaron av den andra. Det används för att upptäcka förekomsten av patogenergener.
Frekvensen för rekombination mellan två observerade loci är skärningsvärdet. Det beror på det ömsesidiga avståndet mellan de observerade genetiska foci. För varje fast uppsättning miljöförhållanden tenderar rekombination i en viss region av bindningsstrukturen (kromosomen) att vara konstant. Detsamma gäller för skärningsvärdet, som används vid generering av genetiska kartor.
Meiosis
Kromosomal övergång innebär utbyte av parade kromosomer som ärvts från varje förälder. Meios, som grunden för genrekombination, spelar en viktig roll i denna process. Molekylära modeller av denna process har utvecklats under åren som bevis har ackumulerats. Den nya modellen visar att två av de fyra kromatider som finns i början av meios (profas I) är parade med varandra och kan interagera. Rekombination av kromosomer och gener sker i den. Förklaringar av meiosens adaptiva funktion som enbart fokuserar på korsning är dock otillräckliga för de flesta utbyteshändelser.
Mitos och icke-homologa kromosomer
I eukaryota celler kan crossover även ske under mitos. Detta resulterar i två celler med identiskt genetiskt material. Varje korsning som sker mellan homologa kromosomer i mitos producerar inte en ny kombination av gener.
Korsning som sker i icke-homologa kromosomer kan producera en mutation som kallastranslokation. Det uppstår när ett segment av en kromosom separeras från och flyttar till en ny position på en icke-homolog molekyl. Denna typ av mutation kan vara farlig eftersom den ofta leder till utveckling av cancerceller.
Genkonvertering
När gener transformeras kopieras en del av det genetiska materialet från en kromosom till en annan utan att donatorn ändras. Genomvandling sker med hög frekvens på den faktiska platsen. Detta är den process genom vilken en DNA-sekvens kopieras från en helix till en annan. Rekombination av gener och kromosomer har studerats i svampkorsningar, där det är bekvämt att observera de fyra produkterna från individuella meioser. Genomvandlingshändelser kan särskiljas som avvikelser i individuell celldelning från normal 2:2-segregation.
Genteknik
Genrekombination kan vara artificiell och avsiktlig. Det används på olika DNA-fragment, ofta från olika organismer. Således erhålls rekombinant DNA. Artificiell rekombination kan användas för att lägga till, ta bort eller ändra en organisms gener. Denna metod är viktig för biomedicinsk forskning inom området genteknik och proteinteknik.
Rekombinant återhämtning
Under mitos och meios kan DNA som skadats av olika exogena faktorer räddas genom det homologa reparationssteget (HRS). Hos människor och gnagare orsakar en brist i genprodukterna som krävs för FGF under meios infertilitet.
Bakteriertransformation är den process av genöverföring som vanligtvis sker mellan enskilda celler av samma art. Det involverar integrering av donator-DNA i mottagarens kromosom genom genrekombination. Denna process är en anpassning för att reparera skadade celler. Transformation kan gynna patogena bakterier genom att tillåta reparation av DNA-skador som uppstår i den inflammatoriska, oxidativa miljö som är förknippad med värdinfektion.
När två eller flera virus, som vart och ett innehåller dödlig genomskada, infekterar samma värdcell, kan genomen para sig med varandra och passera genom FGP för att producera livskraftiga avkommor. Denna process kallas multiplicitetsreaktivering. Det har studerats i flera patogena virus.
Rekombination i prokaryota celler
Prokaryota celler, som encelliga bakterier utan kärna, genomgår också genetisk rekombination. I det här fallet inkluderas en bakteries gener i en annans genom genom korsning. Bakteriell rekombination utförs genom processerna konjugation, transformation eller transduktion.
I konjugering är en bakterie kopplad till en annan genom en proteinrörformig struktur. I transformationsprocessen tar prokaryoter DNA från miljön. De kommer oftast från döda celler.
Vid transduktion utbyts DNA genom ett virus som infekterar bakterier, känd som en bakteriofag. När den främmande cellen har internaliserats genom konjugation, transformation eller transduktion,bakterien kan infoga sina segment i sitt eget DNA. Denna överföring utförs genom korsning och leder till skapandet av en rekombinant bakteriecell.
