Notas sobre o processo e mecanismo de travessia

Leia este artigo para aprender sobre o processo e o mecanismo de atravessar em herança!

Janssens (1909) foi a primeira pessoa a descobrir a formação do quiasma e o processo relacionado ao crossing-over (hipótese do tipo quiasma). Morgan (1910) encontrou os fenômenos de ligação e recombinação.

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

A recombinação ou nova combinação de genes é possível apenas devido à troca de material genético entre cromossomos homólogos (Breakage and Reunion Theory, Darlington 1937). A ligação é incompleta em tais casos.

Definição:

(i) O cruzamento é uma recombinação de genes devido à troca de material genético entre dois cromossomos homólogos,

(ii) É a troca mútua de segmentos de material genético entre cromátides não irmãs de dois cromossomos homólogos, de modo a produzir re-combinações ou novas combinações de genes.

As cromátides não irmãs nas quais ocorreram trocas de segmentos são chamadas de recombinantes ou cruzamentos, enquanto as outras cromátides, nas quais o cruzamento não ocorreu, são conhecidas como cromátides parentais ou não cruzadas.

Exemplo:

CB Hutchinson (1922) cruzou uma variedade de milho de raça pura e de grão suave (CS / CS) com variedade de milho de reprodução pura incolor e com granulação reduzida (cs / cs). As plantas da geração F ₁ possuíam grãos coloridos e lisos mostrando que ambas as expressões são dominantes. As plantas F ₁ eram obviamente heterozigotas para as duas características (CS / cs). Plantas F ₁ foram então testadas cruzadas com pais duplamente recessivos (cs / cs). Isso resultou em quatro tipos de descendentes na proporção de 27: 1: 1: 27, em vez de proporção de 1: 1: 1: 1 esperada para o sortimento independente (Tabela 5.3).

Tabela 5.3. Teste cruzado entre plantas de milho heterozigóticas de coloração lisa e grained (CS / cs) com pais duplamente recessivos que possuem grãos incolores e encolhidos (cs / cs):

A proporção acima é possível quando os genes das duas características não mostram um sortimento independente. Aparentemente, os dois genes estão ligados no mesmo cromossomo, mas cromossomos não-irmãos de 1, 8% dos cromossomos homólogos mostram o cruzamento entre os dois genes por meio da troca de segmentos.

Recombinação e Crossing Over:

Um novo agrupamento de genes ou uma nova combinação de caracteres que é diferente dos tipos parentais é chamado de recombinação ou tipo recombinante. É produzido devido ao crossing over que ocorre durante a meiose antes da formação do gameta. A freqüência de recombinação está diretamente relacionada à freqüência de cruzamento.

No entanto, às vezes dois ou mais cruzamentos podem ocorrer simultaneamente nas mesmas cromátides não irmãs dos cromossomos homólogos sem alterar a freqüência das recombinações. Portanto, a frequência de crossing over pode ser maior que a freqüência de recombinações observadas. A frequência de recombinação (cross over value, COV) é calculada usando a fórmula

Este COV de 10, 7% entre genes de olho vermelho e asas normais significa que esses genes estão localizados 10, 7 unidades à parte no mesmo cromossomo.

Tipos parentais e recombinantes:

Um indivíduo contém dois cromossomos homólogos de cada tipo. Os dois cromossomos são obtidos dos dois pais diferentes, pai e mãe. Portanto, esses cromossomos também são chamados de cromossomos paternos e maternos. Suponha que esses dois cromossomos possuam dois genes ligados, AB (dominante) em um e ab (recessivo) no outro. Cada cromossomo possui ainda duas cromátides de tipo similar (AB, AB; ab, ab).

Se não houver cruzamento no momento da formação do gameta ou meiose, apenas dois tipos de gametas são produzidos, um carregando a ligação paterna (AB) e outra materna (ab). Caso o cruzamento ocorra em um local, uma cromátide de cada cromossomo homólogo se envolve na troca de segmento enquanto a outra cromátide permanece inalterada.

Assim, quatro tipos de cromátides serão produzidos após um cruzamento - AB, Ab, aB, ab. Dois deles são parental (AB, ab) e dois recombinantes (Ab, aB). Após a meiose, os quatro tipos de cromátides segregam e passam para quatro gametas diferentes, 2 parentais e 2 recombinantes (Fig. 5.20).

No caso de a distância entre dois genes ligados ser tal que uma cruz ocorre regularmente entre eles em cada meiose, eles produzirão dois tipos parentais e dois recombinantes na proporção de 25%: 25%: 25%: 25%. Isso é semelhante ao sortimento independente. Mendel teve sorte de que três dos sete traços usados ​​por ele em seus famosos experimentos exibiam cruzamento regular.

Portanto, o sortimento independente pode ocorrer em duas circunstâncias,

(a) Os genes ocorrem em diferentes cromossomos não homólogos,

(b) Genes que estão no mesmo cromossomo, mas que apresentam cruzamento regular (50% de recombinantes ou cross-overs).

Fatores que Influenciam o Cruzamento (e o Linkage):

1. Distância:

A distância física entre dois genes determina a força da ligação e a frequência do cruzamento entre dois genes. A força da ligação aumenta com a proximidade dos dois genes. Por outro lado, a frequência de cruzamento aumenta com o aumento da distância física entre os dois genes.

2. Idade:

O aumento da idade diminui o grau de cruzamento na maioria dos casos.

3. sexo:

Drosophila macho mostra pouco cruzando. O fenômeno do crossing over é bastante comum na mosca feminina. O cruzamento negligente também é relatado em um sexo de alguns outros organismos heterogâmicos.

4. Raios-X:

A exposição aos raios X aumenta a incidência de cruzamento. Whittinghill produziu uma série de cruzamentos em Drosophila macho com a ajuda de raios-X.

5. Temperatura:

Variações na temperatura aumentam a frequência de cruzamento.

6. heterocromatina:

A presença de centrômeros e áreas heterocromáticas (por exemplo, próximo ao telômero) diminui a taxa de cruzamento.

7. Produtos Químicos:

Verificou-se que vários produtos químicos presentes nos alimentos alteram o grau de cruzamento nos animais.

8. Interferência:

Um cruzamento reduz a ocorrência de outro cruzamento em sua vizinhança. O fenômeno é chamado de interferência. Coincidência é a razão do cruzamento duplo observado em relação ao cruzamento duplo esperado com base na ocorrência de não interferência ou independente. A coincidência é pequena quando a interferência é alta.

Importância:

1. Atravessar é um meio de introduzir novas combinações de genes e, portanto, traços.

2. Aumenta a variabilidade que é útil para a seleção natural em ambiente alterado.

3. Como a frequência do crossing over depende da distância entre os dois genes, o fenômeno é usado para preparar mapas de cromossomos de ligação.

4. Provou que os genes estão de forma linear no cromossomo.

5. Os criadores devem selecionar uma população pequena ou grande para obter os cruzamentos requeridos. Para obter cruzamentos entre genes intimamente ligados, é necessária uma população muito grande.

6. Re-combinações úteis produzidas por cruzamento são recolhidas pelos criadores para desenvolver novas variedades úteis de plantas e animais. A revolução verde foi alcançada na Índia devido a essa coleta seletiva de recombinações úteis. Operação inundação ou revolução branca também está sendo realizada nas linhas semelhantes.

Tipos de cruzamento:

A travessia pode ser simples, dupla ou múltipla

(i) Single Crossing Over:

O cruzamento ocorre em um ponto entre duas cromátides não irmãs de um par cromossômico homólogo. Existem dois tipos de pais e dois recombinantes,

(ii) Double Crossing Over:

O cruzamento ocorre em dois pontos em um par homólogo de cromossomos,

(a) Passagem dupla recíproca:

Dois pontos de cruzamento ocorrem entre as mesmas cromátides não irmãs,

(b) Passagem Complementar:

Os dois cruzamentos envolvem três ou todas as quatro cromátides, de modo que o número de cruzamentos é de três ou quatro com ocorrência
de um ou nenhum tipo parental,

(iii) Cruzamento Múltiplo:

Três ou mais pontos de cruzamento ocorrem no mesmo cromossomo homólogo. Duplo cross-overs e tipos parentais podem ou não ocorrer.

Mecanismo de Passagem:

Os cromossomos são replicados na fase S da interfase. Portanto, os cromossomos de leptoteno são de cadeia dupla, embora as duas cadeias não sejam visíveis devido à presença de complexo de nucleoproteínas entre as cromátides.

(i) Synapsis:

Cromossomos replicados, mas aparentemente únicos, homólogos vêm lado a lado com locos gênicos similares dos dois cromossomos exatamente opostos. Ocorre no estágio do zigoteno da prófase I. O fenômeno é chamado de sinapsis. Os pares sinapsos de cromossomos homólogos são chamados de bivalentes. A pequena quantidade de cromossomo não replicado (0, 3%), se presente, também sofre replicação (Stem e Hotta, 1973). Os dois cromossomos homólogos são mantidos juntos por um complexo sinaptinérmico.

ii) Passagem:

Ocorre no estágio do paquíteno, no estágio de quatro filamentos, com a ajuda de enzimas (endonuclease, exo-nuclease, proteína R ou recombinase; Stern e Hotta, 1969, 1978). Há quebra de segmentos de cromátides, troca de segmentos de cromátides não-irmãs e posteriormente sua fusão em novos locais.

iii) Estágio de Tetrad:

O complexo sinaptinérgico começa a se dissolver, exceto na região do cruzamento. Portanto, os cromossomos se separam e as cromátides se tornam distintas na maioria dos lugares. Como um bivalente parece ter quatro cromátides agora, ele é chamado de estágio tétrade. Ocorre no estágio de diploteno da prófase I. Os pontos de ligação sinaptinérmicos entre os cromossomos homólogos são chamados de chiasmata. Nos estágios posteriores, os quiasmas tendem a se deslocar para os lados. O fenômeno é chamado de terminalização. Muitos deles desaparecem antes da metáfase I.