13.1B: Генетичні зв'язки та відстані

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5117

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Обговоріть, як пов'язані гени можуть успадковуватися окремо

Генетичні зв'язки та відстані

Робота Менделя припускала, що риси успадковуються незалежно один від одного. Морган визначив співвідношення 1:1 між ознакою сегрегації та Х-хромосомою, припускаючи, що випадкова сегрегація хромосом була фізичною основою моделі Менделя. Це також продемонструвало, що пов'язані гени порушують прогнозовані результати Менделя. Той факт, що кожна хромосома може нести багато пов'язаних генів, пояснює, як люди можуть мати набагато більше рис, ніж хромосоми. Однак спостереження дослідників у лабораторії Моргана припустили, що алелі, розташовані на одній хромосомі, не завжди успадковуються разом. Під час мейозу пов'язані гени якось стали незв'язаними.

гомологічна рекомбінація

У 1909 році Франс Янссен спостерігав хіазмати (точку, в якій хроматиди контактують один з одним і можуть обмінюватися сегментами) до першого поділу мейозу. Він припустив, що алелі стають незв'язаними, коли хромосоми фізично обмінюються сегментами. Коли хромосоми конденсуються і поєднуються зі своїми гомологами, вони, як видається, взаємодіють у різних точках. Янссен припустив, що ці точки відповідали регіонам, в яких відбувався обмін сегментами хромосом. Зараз відомо, що спарювання та взаємодія між гомологічними хромосомами, відомими як синапсис, робить більше, ніж просто організовувати гомологи для міграції для відокремлення дочірніх клітин. При синапсі гомологічні хромосоми проходять реципрокний фізичний обмін ДНК на руках у процесі, який називається гомологічною рекомбінацією, або простіше кажучи, «перехрещуванням».

Генетичні карти

У 1913 році Альфред Стуртевант, студент лабораторії Моргана, створив першу «хромосомну карту», лінійне зображення порядку генів та відносної відстані на хромосомі.Для побудови хромосомної карти Стуртевант припустив, що гени упорядковані послідовно на ниткоподібних хромосомах. Він також припустив, що частота рекомбінації між двома гомологічними хромосомами може відбуватися з однаковою ймовірністю в будь-якому місці по довжині хромосоми. Працюючи за цими припущеннями, Стуртевант висував гіпотезу алелі, які були далеко один від одного на хромосомі, частіше дисоціювалися під час мейозу просто тому, що існувала більша область, над якою могла відбутися рекомбінація. І навпаки, алелі, які були близькі один до одного на хромосомі, швидше за все, успадковувалися разом. Середня кількість кросоверів між двома алелями, або частота їх рекомбінації, корелює з їх генетичною відстанню один від одного, щодо місць розташування інших генів на цій хромосомі. Стуртевант розділив свою генетичну карту на одиниці карти, або сантиморгани (cM), в яких частота рекомбінації 0,01 відповідає 1 см.

Представляючи алелі на лінійній карті, Стуртевант припустив, що гени можуть варіюватися від ідеально зв'язаних (частота рекомбінації = 0) до абсолютно незв'язаних (частота рекомбінації = 0,5), коли гени знаходяться на різних хромосомах або гени відокремлені дуже далеко один від одного на одній хромосомі. Ідеально незв'язані гени відповідають частотам, передбаченим Менделем для самостійного сортування в дигібридному кросі. Частота рекомбінації 0,5 вказує на те, що 50 відсотків потомства є рекомбінантними, а інші 50 відсотків - батьківськими типами. Тобто кожен тип комбінації алелів представлений з однаковою частотою. Це дозволило Стуртеванту обчислити відстані між декількома генами на одній хромосомі.

Ключові моменти

Алелі, розташовані на одній хромосомі, не завжди успадковуються разом, оскільки під час мейозу пов'язані гени можуть стати незв'язаними.
Франс Янссен припустив, що хромосоми стають незв'язаними під час гомологічної рекомбінації, процесу, коли гомологічні хромосоми обмінюються сегментами ДНК.
Альфред Стуртевант висунув гіпотезу, що алелі, які були ближче один до одного гена, швидше за все, успадковуються разом, а не алелі, які були далі один від одного, і використовували вимірювання рекомбінації між генами для створення першої генетичної карти.
Коли гени ідеально пов'язані, вони мають частоту рекомбінації 0.
Коли гени не пов'язані, вони мають частоту рекомбінації 0,5, що означає, що 50 відсотків потомства є рекомбінантними, а інші 50 відсотків - батьківськими типами.

Ключові умови

гомологічна рекомбінація: тип генетичної рекомбінації, при якій нуклеотидні послідовності обмінюються між двома подібними або однаковими молекулами ДНК
зв'язок: властивість генів успадковуватися разом
синапсис: асоціація гомологічних материнських і батьківських хромосом під час початкової частини мейозу