Ghi chú về quá trình và cơ chế vượt qua

Đọc bài viết này để tìm hiểu về Quy trình và cơ chế vượt qua trong thừa kế!

Janssens (1909) là người đầu tiên phát hiện ra sự hình thành chiasma và quá trình vượt qua liên quan (giả thuyết kiểu Chiasma). Morgan (1910) đã tìm thấy các hiện tượng liên kết và tái hợp.

Hình ảnh lịch sự: online.santarosa.edu/homepage/cgalt/BIO10-Stuff/Ch09-Genetic/Crossing-Over.jpg

Sự tái tổ hợp hoặc tổ hợp gen mới chỉ có thể do sự trao đổi vật chất di truyền giữa các nhiễm sắc thể tương đồng (Lý thuyết Breakage và Reunion, Darlington 1937). Liên kết là không đầy đủ trong các trường hợp như vậy.

Định nghĩa:

(i) Giao thoa là sự tái tổ hợp của các gen do trao đổi vật liệu di truyền giữa hai nhiễm sắc thể tương đồng,

(ii) Đó là sự trao đổi lẫn nhau của các phân đoạn vật chất di truyền giữa các nhiễm sắc thể không chị em của hai nhiễm sắc thể tương đồng, để tạo ra sự kết hợp lại hoặc tổ hợp gen mới.

Các nhiễm sắc thể không chị em trong đó trao đổi các phân đoạn đã xảy ra được gọi là tái tổ hợp hoặc trao đổi chéo trong khi các nhiễm sắc thể khác không xảy ra được gọi là nhiễm sắc thể của cha mẹ hoặc không chéo.

Thí dụ:

CB Hutchinson (1922) đã lai tạo một giống ngô thuần chủng có màu và hạt mịn (CS / CS) với giống ngô thuần chủng không màu và hạt nhỏ (cs / cs). Thực vật thuộc thế hệ F ₁ sở hữu các hạt màu và mịn cho thấy cả hai biểu thức đều chiếm ưu thế. Thực vật F ₁ rõ ràng là dị hợp tử về hai tính trạng (CS / cs). Các cây F ₁ sau đó đã được thử nghiệm lai với bố mẹ lặn đôi (cs / cs). Nó đã dẫn đến bốn loại con cái theo tỷ lệ 27: 1: 1: 27 thay vì tỷ lệ 1: 1: 1: 1 cho loại phân loại độc lập (Bảng 5.3).

Bảng 5.3. Thử nghiệm lai giữa cây ngô dị hợp tử và hạt mịn (CS / cs) với cây bố mẹ lặn đôi có hạt không màu và bị thu nhỏ (cs / cs):

Kiểu	Tần số sinh vật	Tần suất dự kiến trong trường hợp phân loại độc lập	Tần suất dự kiến trong trường hợp liên kết hoàn toàn hoặc không vượt qua
Các loại cha mẹ: 1. Hạt màu và mịn	48, 2%	25%	50%
2. Hạt không màu và Shrunken	48, 2%	25%	50%
Các loại tái tổ hợp: 3. Hạt màu và Shrunken	1, 8%	25%	số không
4. Hạt không màu và mịn	1, 8%	25%	số không

Tỷ lệ trên là có thể khi các gen của hai tính trạng không thể hiện sự phân loại độc lập. Rõ ràng hai gen được liên kết trong cùng một nhiễm sắc thể nhưng 1, 8% nhiễm sắc thể không chị em của nhiễm sắc thể tương đồng cho thấy sự giao thoa ở giữa hai gen bằng cách trao đổi các phân đoạn.

Tái hợp và vượt qua:

Một nhóm gen mới hoặc một tổ hợp ký tự mới khác với các kiểu bố mẹ được gọi là kiểu tái tổ hợp hoặc kiểu tái tổ hợp. Nó được tạo ra do sự vượt qua xảy ra trong quá trình phân bào trước khi hình thành giao tử. Tần suất tái hợp liên quan trực tiếp đến tần số vượt qua.

Tuy nhiên, đôi khi hai hoặc thậm chí nhiều lần lai chéo có thể xảy ra đồng thời trong cùng một nhiễm sắc thể không chị em của nhiễm sắc thể tương đồng mà không làm thay đổi tần số kết hợp lại. Do đó, tần suất vượt qua có thể cao hơn tần số kết hợp lại quan sát được. Tần suất tái hợp (giá trị chéo, COV) được tính bằng công thức

COV này 10, 7% giữa các gen của mắt đỏ và cánh bình thường có nghĩa là các gen này nằm cách nhau 10, 7 đơn vị trên cùng một nhiễm sắc thể.

Các loại cha mẹ và tái tổ hợp:

Một cá nhân chứa hai nhiễm sắc thể tương đồng của từng loại. Hai nhiễm sắc thể được lấy từ hai cha mẹ, cha và mẹ khác nhau. Do đó, các nhiễm sắc thể này còn được gọi là nhiễm sắc thể của mẹ và của mẹ. Giả sử hai nhiễm sắc thể này sở hữu hai gen liên kết, AB (trội) ở một và ab (lặn) ở gen kia. Mỗi nhiễm sắc thể tiếp tục sở hữu hai nhiễm sắc thể cùng loại (AB, AB; ab, ab).

Nếu không có sự giao thoa tại thời điểm hình thành giao tử hoặc phân bào, chỉ có hai loại giao tử được tạo ra, một loại mang liên kết cha (AB) và liên kết mẹ (ab) khác. Trong trường hợp trao đổi chéo xảy ra tại một nơi, một nhiễm sắc thể của mỗi nhiễm sắc thể tương đồng sẽ tham gia vào quá trình trao đổi phân đoạn trong khi nhiễm sắc thể khác vẫn không thay đổi.

Do đó, bốn loại chất nhiễm sắc sẽ được tạo ra sau khi vượt qua trên AB AB, Ab, aB, ab. Hai trong số họ là cha mẹ (AB, ab) và hai tái tổ hợp (Ab, aB). Sau khi phân bào, bốn loại nhiễm sắc thể phân tách và truyền cho bốn loại giao tử khác nhau, 2 bố mẹ và 2 tái tổ hợp (Hình 5.20).

Trong trường hợp khoảng cách giữa hai gen liên kết sao cho một chéo xảy ra thường xuyên giữa chúng ở mỗi phân bào, chúng sẽ tạo ra hai loại bố mẹ và hai loại tái tổ hợp theo tỷ lệ 25%: 25%: 25%: 25%. Điều này tương tự như các loại độc lập. Mendel đã may mắn khi ba trong số bảy đặc điểm được anh sử dụng trong các thí nghiệm nổi tiếng của mình thể hiện sự vượt qua thường xuyên.

Do đó, phân loại độc lập có thể xảy ra trong hai trường hợp,

(a) Các gen xảy ra ở các nhiễm sắc thể không tương đồng khác nhau,

(b) Các gen nằm trong cùng một nhiễm sắc thể nhưng cho thấy sự giao thoa thường xuyên (50% tái tổ hợp hoặc trao đổi chéo).

Các yếu tố ảnh hưởng đến giao thoa (và liên kết):

1. Khoảng cách:

Khoảng cách vật lý giữa hai gen quyết định cả sức mạnh của mối liên kết và tần số của sự giao thoa giữa hai gen. Sức mạnh của liên kết tăng lên với sự gần gũi của hai gen. Mặt khác, tần số vượt qua tăng lên cùng với sự gia tăng khoảng cách vật lý giữa hai gen.

2. Tuổi:

Tăng tuổi làm giảm mức độ vượt qua trong hầu hết các trường hợp.

3. Giới tính:

Drosophila nam cho thấy ít vượt qua. Hiện tượng vượt qua khá phổ biến ở ruồi cái. Việc lai chéo không đáng kể cũng được báo cáo trong một giới tính của một số sinh vật dị thể khác.

4. Tia X:

Tiếp xúc với tia X làm tăng tỷ lệ vượt qua. Whmithill đã tạo ra một số lượng chéo ở Drosophila đực với sự trợ giúp của tia X.

5. Nhiệt độ:

Biến động trong nhiệt độ làm tăng tần số vượt qua.

6. Heterochromatin:

Sự hiện diện của các khu vực tâm động và dị sắc (ví dụ, gần telomere) làm giảm tốc độ vượt qua.

7. Hóa chất:

Một số hóa chất có trong thực phẩm đã được tìm thấy để thay đổi mức độ vượt qua ở động vật.

8. Can thiệp:

Một giao thoa làm giảm sự xuất hiện của một giao cắt khác trong vùng lân cận. Hiện tượng được gọi là nhiễu. Sự trùng hợp ngẫu nhiên là tỷ lệ của giao thoa kép được quan sát liên quan đến giao thoa kép dự kiến trên cơ sở không xảy ra nhiễu hoặc độc lập. Sự trùng hợp là nhỏ khi nhiễu cao.

Tầm quan trọng:

1. Vượt qua là một phương tiện giới thiệu các tổ hợp gen mới và do đó tính trạng.

2. Nó làm tăng tính biến thiên rất hữu ích cho chọn lọc tự nhiên trong môi trường thay đổi.

3. Do tần số lai chéo phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai gen, hiện tượng được sử dụng để chuẩn bị bản đồ nhiễm sắc thể liên kết.

4. Nó đã chứng minh rằng các gen nằm theo kiểu tuyến tính trong nhiễm sắc thể.

5. Người gây giống phải chọn dân số nhỏ hoặc lớn để có được sự trao đổi chéo cần thiết. Để có được sự giao thoa giữa các gen liên kết chặt chẽ, cần có một quần thể rất lớn.

6. Sự kết hợp lại hữu ích được tạo ra bằng cách lai tạo được chọn bởi các nhà lai tạo để phát triển các giống cây trồng và động vật mới hữu ích. Cuộc cách mạng xanh đã đạt được ở Ấn Độ do sự chọn lọc này của các kết hợp lại hữu ích. Chiến dịch lũ lụt hoặc cuộc cách mạng trắng cũng đang được thực hiện trên các tuyến tương tự.

Các loại giao nhau:

Giao nhau có thể là đơn, đôi hoặc nhiều,

(i) Vượt qua đơn:

Sự giao thoa xảy ra tại một điểm giữa hai nhiễm sắc thể không phải chị em của một cặp nhiễm sắc thể tương đồng. Có hai loại cha mẹ và hai tái tổ hợp,

(ii) Giao thoa kép:

Sự giao thoa xảy ra ở hai điểm trong một cặp nhiễm sắc thể tương đồng,

(a) Giao thoa đôi đối ứng:

Hai điểm giao nhau xảy ra giữa các nhiễm sắc thể không cùng loại,

(b) Bổ sung chéo:

Hai giao thoa liên quan đến ba hoặc tất cả bốn nhiễm sắc thể sao cho số lượng chéo là ba hoặc bốn xảy ra
của một hoặc không có loại cha mẹ,

(iii) Nhiều giao cắt:

Ba hoặc nhiều điểm giao nhau xảy ra trong cùng một nhiễm sắc thể tương đồng. Loại chéo đôi và cha mẹ có thể hoặc không thể xảy ra.

Cơ chế vượt qua:

Nhiễm sắc thể được sao chép trong pha S của xen kẽ. Do đó, nhiễm sắc thể leptotene là chuỗi kép mặc dù hai chuỗi không nhìn thấy được do sự hiện diện của phức hợp nucleoprotein ở giữa các nhiễm sắc thể.

(i) Tóm tắt:

Các nhiễm sắc thể tương đồng đơn lẻ nhưng rõ ràng là nằm cạnh nhau với các gen tương tự của hai nhiễm sắc thể hoàn toàn trái ngược nhau. Nó xảy ra trong giai đoạn hợp tử của tiên tri I. Hiện tượng này được gọi là khớp thần kinh. Các cặp nhiễm sắc thể tương đồng được gọi là các cặp nhiễm sắc thể. Số lượng nhỏ nhiễm sắc thể không thể thay thế (0, 3%), nếu có, cũng trải qua quá trình sao chép (Thân và Hotta, 1973). Hai nhiễm sắc thể tương đồng được tổ chức với nhau bởi một phức hợp synap.

(ii) Băng qua:

Nó xảy ra ở giai đoạn pachytene, ở giai đoạn bốn sợi với sự trợ giúp của các enzyme (endonuclease, exo-nuclease, R-protein hoặc recombinase; Stern và Hotta, 1969, 1978). Có sự phá vỡ các phân đoạn chromatid, trao đổi các phân đoạn chromatid vô nghĩa và sau đó hợp nhất của chúng ở những nơi mới.

(iii) Giai đoạn Tetrad:

Phức hợp synaptinemal bắt đầu tan rã trừ khu vực đi qua. Do đó, nhiễm sắc thể riêng biệt và nhiễm sắc thể trở nên khác biệt ở hầu hết các nơi. Vì một hóa trị hai dường như có bốn chromatids, nó được gọi là giai đoạn tetrad. Nó xảy ra trong giai đoạn ngoại giao của tiên tri I. Các điểm đính kèm synap giữa các nhiễm sắc thể tương đồng được gọi là chiasmata. Trong các giai đoạn sau, chiasmata có xu hướng dịch chuyển sang hai bên. Hiện tượng này được gọi là thiết bị đầu cuối. Nhiều người trong số họ biến mất trước khi metaphase I.