Băng qua: Cơ chế, Loại, Yếu tố và Ý nghĩa

Vượt qua trên nhiễm sắc thể: Cơ chế, loại, yếu tố và ý nghĩa!

Giao nhau là quá trình trao đổi vật liệu di truyền hoặc các phân đoạn giữa các nhiễm sắc thể không chị em của hai nhiễm sắc thể tương đồng. Sự giao thoa xảy ra do sự trao đổi các phần của nhiễm sắc thể tương đồng.

Thông thường, nếu phân loại độc lập diễn ra, tức là khi có gen trên các nhiễm sắc thể khác nhau, chúng ta nên mong đợi tỷ lệ chéo kiểm tra là 1: 1: 1: 1. Nhưng khi chúng ta nhìn vào hình 5.48, một số lượng rất ít các lớp tái tổ hợp đã xuất hiện. Do đó, có thể kết luận rằng hai gen nằm trên cùng một nhiễm sắc thể và sự xuất hiện của tái tổ hợp với số lượng thấp là kết quả của việc lai chéo.

Các nhiễm sắc thể thường trải qua quá trình phá vỡ trong quá trình phát sinh giao tử. Do đó, một cơ chế tồn tại theo đó một nhóm gen trên cùng một nhiễm sắc thể thay đổi với nhóm gen tương tự trên nhiễm sắc thể tương đồng. Tỷ lệ trao đổi chéo thu được giữa các gen liên kết khác nhau thay đổi tùy theo khoảng cách giữa các gen trên nhiễm sắc thể.

Hơn nữa, hai gen nằm cách nhau trên một nhiễm sắc thể, nhiều khả năng là sự xuất hiện của sự giao thoa giữa chúng. Tại một thời điểm cụ thể, chỉ có hai trong số bốn nhiễm sắc thể tham gia vào quá trình trao đổi các bộ phận của chúng và tạo ra 50% giao tử tái tổ hợp.

Các gen trong trường hợp như vậy nên được đặt cách nhau rất nhiều trên cùng một nhiễm sắc thể để cho phép lai chéo trong tất cả các tế bào mẹ trong quá trình phân chia giảm. Trong điều kiện như vậy, các gen hoạt động như thể nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau. Luật phân loại độc lập của Mendel chỉ giữ tốt trong các điều kiện sau:

(a) Khi các gen nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau.

(b) Nếu các gen nằm trên cùng một nhiễm sắc thể nhưng khoảng cách giữa chúng rất tốt để tạo ra 50% giao tử tái tổ hợp do lai chéo.

Cơ chế vượt biên:

Cơ chế của sự vượt qua có thể được giải thích dưới những cái đầu sau:

(i) Tóm tắt:

Các cặp nhiễm sắc thể tương đồng theo chiều dọc do một lực hấp dẫn lẫn nhau trong hợp tử của tiên tri-I trong bệnh teo cơ. Việc ghép đôi bắt đầu tại một hoặc nhiều điểm và tiến hành dọc theo toàn bộ chiều dài theo kiểu dây kéo. Quá trình ghép nối được gọi là khớp thần kinh. Các nhiễm sắc thể tương đồng được ghép nối được gọi là hai nhiễm sắc thể. Trong quá trình synap, một giàn giáo phân tử được gọi là phức hợp synaptonemal sắp xếp phân tử DNA của hai nhiễm sắc thể tương đồng cạnh nhau.

(ii) Sao chép nhiễm sắc thể:

Synapsis được theo sau bởi sự nhân đôi của nhiễm sắc thể làm thay đổi tính chất hai phần của nhiễm sắc thể thành giai đoạn bốn sợi hoặc tetravalent. Bốn giai đoạn bị mắc kẹt (Hình 5.48) của các nhiễm sắc thể xảy ra do sự phân tách các nhiễm sắc thể tương đồng thành các nhiễm sắc thể chị em gắn với các tâm động không tách rời.

Hình 5.48. Việc lai chéo ở giai đoạn 4 sợi dẫn đến 50% tái tổ hợp và 50% các loại giao tử của bố mẹ.

(iii) Giao nhau:

Trong pachytene, vượt qua xảy ra. Các nhiễm sắc thể không chị em của cặp tương đồng xoắn với nhau do tác động của enzyme endonuclease. Các nhiễm sắc thể được kết nối với nhau tại các điểm được gọi là chiasmata.

Việc vượt qua có thể diễn ra tại một số điểm. Số lượng chiasmata hình thành tỷ lệ thuận với chiều dài của chromatids. Các gen ở các locus xa trải qua các gen lai nhưng được đặt gần nhau không thể lai chéo và biểu hiện hiện tượng liên kết.

Trong quá trình diakinesis của tiên tri-I chiasmata di chuyển đến cuối của hóa trị hai bằng một quá trình gọi là cuối cùng. Do đó, các nhiễm sắc thể xoắn tách rời nhau để các nhiễm sắc thể tương đồng được tách ra hoàn toàn.

Tại anaphase - 1 của bệnh teo cơ, các nhiễm sắc thể tương đồng tách ra. Rõ ràng là một trong những nhiễm sắc thể của mỗi nhiễm sắc thể mang một phần nhiễm sắc thể từ nhiễm sắc thể tương đồng của nó. Vào cuối meiosis, bốn loại giao tử được hình thành. Hai sẽ thuộc loại bố mẹ và hai sẽ chứa nhiễm sắc thể với sự tái tổ hợp của các gen được hình thành trong quá trình trao đổi chéo.

Janssens (1909) là người đầu tiên hiểu chính xác quá trình hình thành chiasma. Những gì thực sự gây ra sự phá vỡ và tái hợp của các chất nhiễm sắc vẫn còn mù mờ. Theo thân cây và Hota (1978), gãy hoặc nicks xuất hiện trong các nhiễm sắc thể do enzyme endonuclease.

Những mũi này thường được cắm nhưng một trong số 1000 phát triển một khoảng cách với sự trợ giúp của enzyme exonuclease. Các phân đoạn của chromatids tách ra ở giữa hai khoảng trống với sự trợ giúp của một enzyme gọi là U-protein. Các phân đoạn này kết hợp lại với sự trợ giúp của R-protein.

Hình 5.49. Năm nút A, B, C, D và E trên một chuỗi được phân tách bằng khoảng cách hiển thị.

Giao nhau và chiasmata:

Có hai lý thuyết liên quan đến mối quan hệ giữa sự vượt qua và sự hình thành chiasmata.

1. Lý thuyết loại hình trị liệu (Jenssen, 1909):

Theo lý thuyết này, hành động vượt qua được theo sau bởi sự hình thành chiasma. Ở đây sự hình thành chiasma là hậu quả của việc vượt qua. Quan điểm này nói rằng các vòng liền kề được tổ chức trong một mặt phẳng và do đó nó được gọi là lý thuyết một mặt phẳng. Theo lý thuyết này, sự giao thoa diễn ra ở giai đoạn pachytene và chiasma xuất hiện ở Diplotene.

2. Lý thuyết cổ điển (Sharp, 1934):

Theo lý thuyết này, vượt qua kết quả của sự hình thành chiasma. Các vòng liền kề được tổ chức theo các góc vuông với nhau và do đó nó được gọi là lý thuyết hai mặt phẳng. Chiasmata được tổ chức tại pachytene và giao thoa diễn ra ở giai đoạn ngoại giao. Lý thuyết này đã được coi là không thể bảo vệ và do đó bị bác bỏ.

Các loại giao nhau:

Tùy thuộc vào số lượng chiasmata xuất hiện, các loại giao nhau sau đây có thể được thảo luận:

(i) Giao chéo đơn:

Trong trường hợp này, chỉ có một chiasma được hình thành dẫn đến sự hình thành các giao tử chéo đơn. Nó là loại phổ biến nhất của chéo.

(ii) Giao chéo kép:

Trong chéo đôi, hai chiasmata phát triển. Các chiasmata này có thể xuất hiện giữa các nhiễm sắc thể giống nhau hoặc giữa các sắc tố khác nhau. Kiểu lai này tạo thành giao tử kép.

(Iii) Nhiều chéo:

Ở đây, 'hơn hai chiasmata được cấu thành. Nó có thể được phân loại thành ba (3 chiasmata), tăng gấp bốn (4 chiasmata) và như vậy. Nhiều lần vượt qua là hiếm khi xảy ra.

Các yếu tố ảnh hưởng đến giao thoa:

Khoảng cách giữa các gen. Càng nhiều khoảng cách giữa hai gen trên cùng một nhiễm sắc thể, tần số lai càng cao.

Ý nghĩa của việc vượt qua:

(i) Quá trình này cung cấp một kho lưu trữ vô tận về sự biến đổi di truyền ở các sinh vật sinh sản hữu tính.

(ii) Tái tổ hợp hữu ích được sử dụng bởi các nhà nhân giống cây trồng và động vật. Các nhà lai tạo cố gắng phá vỡ các mối liên kết bằng cách lai tạo để có được sự kết hợp của các đặc điểm hữu ích trong thế hệ con cháu.

(iii) Quá trình này tạo ra sự kết hợp mới của các gen (tái tổ hợp). Cuộc cách mạng xanh và cuộc cách mạng trắng chủ yếu là do sự chọn lọc của sự tái tổ hợp di truyền hữu ích được phát triển bởi quá trình lai tạo.