WAS SIND VERKNÜPFTE GENE? (BIOLOGIE) - BIOLOGIE - 2024

Zwei Gene sind miteinander verbunden, wenn sie dazu neigen, zusammen vererbt zu werden, als wären sie eine Einheit. Dies kann auch mit mehr als zwei Genen geschehen. In jedem Fall hat dieses Verhalten der Gene eine genetische Kartierung durch Verknüpfung und Rekombination ermöglicht.

Zu Mendels Zeiten hatten andere Forscher wie die Ehegatten von Boveri beobachtet, dass sich im Zellkern Körper befanden, die während des Zellteilungsprozesses sekretiert wurden. Dies waren die Chromosomen.

Später, mit der Arbeit von Morgan und seiner Gruppe, gab es ein klareres Verständnis der Vererbung von Genen und Chromosomen. Mit anderen Worten, Gene trennen sich wie die Chromosomen, die sie tragen (chromosomale Vererbungstheorie).

Mensch und Gene

Es gibt bekanntlich weit weniger Chromosomen als Gene. Der Mensch hat zum Beispiel ungefähr 20.000 Gene, die in ungefähr 23 verschiedenen Chromosomen verteilt sind (haploide Belastung der Spezies).

Jedes Chromosom wird durch ein langes DNA-Molekül dargestellt, in dem viele, viele Gene separat codiert sind. Jedes Gen befindet sich dann an einer bestimmten Stelle (Ort) auf einem bestimmten Chromosom; Jedes Chromosom trägt wiederum viele Gene.

Mit anderen Worten, alle Gene auf einem Chromosom sind miteinander verbunden. Wenn es so scheint, als ob dies nicht der Fall ist, liegt es daran, dass zwischen den Chromosomen ein Prozess des physikalischen Austauschs von DNA stattfindet, der die Illusion einer unabhängigen Verteilung erzeugt.

Dieser Vorgang wird als Rekombination bezeichnet. Wenn zwei Gene miteinander verbunden, aber weit voneinander entfernt sind, tritt immer eine Rekombination auf, und die Gene trennen sich genau so, wie Mendel es beobachtet hat.

Ligation

Um die Verknüpfung zu beobachten und zu demonstrieren, kreuzt der Forscher mit Personen, die eine kontrastierende Manifestation des Phänotyps der untersuchten Gene aufweisen (z. B. P: AAbb X aaBB).

Alle F1-Nachkommen sind AaBb. Von der AaBb X aabb-Dihybridkreuzung (oder Testkreuzung) würde man einen F2-Nachwuchs erwarten, der die genotypischen (und phänotypischen) 1 AaBb: 1 Aabb: 1 aaBb: 1 aabb-Verhältnisse zeigt.

Dies gilt jedoch nur, wenn die Gene nicht miteinander verbunden sind. Der erste genetische Hinweis darauf, dass zwei Gene miteinander verbunden sind, ist, dass die väterlichen Phänotypen überwiegen: Aabb + aaBb >> AaB_b + aabb.

Abstoßung und Kopplung

Im Fall von verknüpften Genen, die wir als Beispiel verwenden, produzieren Individuen hauptsächlich Ab- und aB-Gameten anstelle von AB- und ab-Gameten.

Da das dominante Allel eines Gens mit dem rezessiven Allel des anderen Gens assoziiert ist, sollen die beiden Gene abstoßend miteinander verbunden sein. Wenn eine Dominanz der AB- und ab-Allele gegenüber den Ab- und aB-Gameten beobachtet wird, spricht man von einer Verknüpfung der Gene.

Das heißt, die dominanten Allele sind an dasselbe DNA-Molekül gekoppelt; oder was gleich ist, sie sind mit dem gleichen Chromosom assoziiert. Diese Informationen sind äußerst nützlich für die genetische Verbesserung.

Dies ermöglicht es, die Anzahl von Individuen zu bestimmen, die analysiert werden müssen, wenn die Gene verknüpft sind, und es ist erwünscht, zum Beispiel die zwei dominanten Zeichen auszuwählen.

Dies wäre schwieriger zu erreichen, wenn beide Gene abstoßen und die Verknüpfung so eng ist, dass fast keine Rekombination zwischen den beiden Genen stattfindet.

Verbindungsungleichgewicht

Die Existenz der Verknüpfung selbst war ein großer Fortschritt in unserem Verständnis der Gene und ihrer Organisation. Darüber hinaus konnten wir aber auch verstehen, wie Selektion in Populationen wirken kann, und die Entwicklung der Lebewesen ein wenig erklären.

Es gibt Gene, die so eng miteinander verbunden sind, dass nur zwei Arten von Gameten anstelle der vier produziert werden, die eine unabhängige Verteilung ermöglichen würden.

Verbindungsungleichgewicht

In extremen Fällen treten diese beiden verknüpften Gene (in Kopplung oder Abstoßung) nur in einer Art von Assoziation in der Bevölkerung auf. In diesem Fall liegt ein Bindungsungleichgewicht vor.

Ein Bindungsungleichgewicht tritt beispielsweise auf, wenn das Fehlen der beiden dominanten Allele die Überlebenschancen und die Reproduktion von Individuen verringert.

Dies tritt auf, wenn Individuen das Produkt der Befruchtung zwischen Ab-Gameten sind. Die Befruchtung zwischen Gameten aB und Ab erhöht dagegen die Überlebenswahrscheinlichkeit des Individuums.

Diese haben mindestens ein A-Allel und ein B-Allel und zeigen entsprechende Wildtyp-assoziierte Funktionen.

Die Verknüpfung und ihr Ungleichgewicht können auch erklären, warum einige unerwünschte Allele eines Gens nicht aus der Population eliminiert werden. Wenn sie (in Abstoßung) eng mit dominanten Allelen eines anderen Gens verbunden sind, das seinem Träger Vorteile verleiht (z. B. aB), ermöglicht die Assoziation mit dem "Guten" die Beständigkeit des "Schlechten".

Rekombination und Verknüpfung der genetischen Kartierung

Eine wichtige Folge der Verknüpfung ist, dass damit der Abstand zwischen verknüpften Genen bestimmt werden kann. Dies stellte sich als historisch wahr heraus und führte zur Erzeugung der ersten genetischen Karten.

Dazu musste verstanden werden, dass sich homologe Chromosomen während der Meiose in einem als Rekombination bezeichneten Prozess kreuzen können.

Bei der Rekombination werden andere Gameten erzeugt als diejenigen, die ein Individuum nur durch Segregation produzieren könnte. Da Rekombinanten gezählt werden können, ist es möglich, mathematisch auszudrücken, wie weit ein Gen von einem anderen entfernt ist.

In Verknüpfungs- und Rekombinationskarten werden Individuen gezählt, die zwischen einem bestimmten Genpaar rekombinant sind. Dann wird sein Prozentsatz in Bezug auf die insgesamt verwendete Kartierungspopulation berechnet.

Konventionell ist eine Rekombination von einem Prozent (1%) eine genetische Karteneinheit (umg). Beispielsweise werden in einer Kartierungspopulation von 1000 Individuen 200 Rekombinanten unter den genetischen Markern A / a und B / b gefunden. Daher beträgt der Abstand, der sie auf dem Chromosom trennt, 20 umg.

Derzeit wird 1 umg (was 1% Rekombination entspricht) als cM (centi Morgan) bezeichnet. Im obigen Fall beträgt der Abstand zwischen A / a und B / b 20 cM.

Verknüpfung der genetischen Kartierung und ihrer Grenzen

In einer genetischen Karte können Entfernungen in cM hinzugefügt werden, aber offensichtlich können Rekombinationsprozentsätze nicht hinzugefügt werden. Sie sollten immer Gene abbilden, die weit genug voneinander entfernt sind, um kurze Entfernungen messen zu können.

Wenn der Abstand zwischen zwei Markern sehr groß ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwischen ihnen ein Rekombinationsereignis besteht, gleich 1. Daher werden sie immer rekombinieren und diese Gene verhalten sich so, als wären sie unabhängig verteilt, obwohl sie verknüpft sind.

Andererseits sind die in cM gemessenen Karten aus Gründen verschiedener Art nicht linear mit der Menge der beteiligten DNA verbunden. Darüber hinaus ist die DNA-Menge pro cM nicht universell und für jede bestimmte Spezies ein bestimmter und durchschnittlicher Wert.

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