Apuntes sobre el proceso y mecanismo de cruce

¡Lee este artículo para aprender sobre el proceso y el mecanismo de cruzar en herencia!

Janssens (1909) fue la primera persona en descubrir la formación de quiasma y el proceso relacionado de cruzar (hipótesis del tipo de Chiasma). Morgan (1910) encontró los fenómenos de vinculación y recombinación.

Cortesía de imagen: online.santarosa.edu/homepage/cgalt/BIO10-Stuff/Ch09-Genetics/Crossing-Over.jpg

La recombinación o nueva combinación de genes solo es posible debido al intercambio de material genético entre cromosomas homólogos (The Breakage and Reunion Theory, Darlington 1937). La vinculación está incompleta en tales casos.

Definición:

(i) El cruce es una recombinación de genes debido al intercambio de material genético entre dos cromosomas homólogos,

(ii) Es el intercambio mutuo de segmentos de material genético entre cromátidas no hermanas de dos cromosomas homólogos, para producir nuevas combinaciones o nuevas combinaciones de genes.

Las cromátidas no hermanas en las que se ha producido el intercambio de segmentos se denominan recombinantes o cruces, mientras que las otras cromátidas en las que no ha tenido lugar el cruce se conocen como cromátidas parentales o no cruzadas.

Ejemplo:

CB Hutchinson (1922) cruzó una variedad de maíz de cría pura coloreada y de grano suave (CS / CS) con la variedad de maíz de cría pura, incolora y granulada encogida (cs / cs). Las plantas de la generación F ₁ poseían granos coloreados y suaves que muestran que ambas expresiones son dominantes. Las plantas F ₁ eran obviamente heterocigotas para los dos rasgos (CS / cs). Las plantas F _{1 se} sometieron luego a pruebas cruzadas con padres dobles recesivos (cs / cs). El resultado fue cuatro tipos de descendencia en la proporción de 27: 1: 1: 27 en lugar de la proporción de 1: 1: 1: 1 esperada para el surtido independiente (Tabla 5.3).

Tabla 5.3. Ensayo cruzado entre plantas de maíz heterocigotas y de grano liso (CS / cs) con padres recesivos dobles que tienen granos incoloros y encogidos (cs / cs):

La relación anterior es posible cuando los genes de los dos rasgos no muestran un surtido independiente. Aparentemente, los dos genes están vinculados en el mismo cromosoma, pero el 1, 8% de las cromátidas no hermanas de los cromosomas homólogos muestran un cruce entre los dos genes al intercambiar segmentos.

Recombinación y cruce sobre:

Una nueva agrupación de genes o una nueva combinación de caracteres que es diferente de los tipos parentales se llama recombinación o tipo recombinante. Se produce debido al cruce que se produce durante la meiosis antes de la formación de gametos. La frecuencia de recombinación está directamente relacionada con la frecuencia de cruce.

Sin embargo, a veces se pueden producir simultáneamente dos o más cruces en las mismas cromátidas no hermanas de los cromosomas homólogos sin alterar la frecuencia de las re-combinaciones. Por lo tanto, la frecuencia de cruce puede ser mayor que la frecuencia de las re-combinaciones observadas. La frecuencia de recombinación (valor cruzado, COV) se calcula utilizando la fórmula

Este COV de 10.7% entre los genes de ojo rojo y alas normales significa que estos genes están ubicados a 10.7 unidades en el mismo cromosoma.

Tipos parentales y recombinantes:

Un individuo contiene dos cromosomas homólogos de cada tipo. Los dos cromosomas se obtienen de los dos padres diferentes, padre y madre. Por lo tanto, estos cromosomas también se denominan cromosomas paternos y maternos. Supongamos que estos dos cromosomas poseen dos genes vinculados, AB (dominante) en uno y ab (recesivo) en el otro. Cada cromosoma posee además dos cromátidas de tipo similar (AB, AB; ab, ab).

Si no hay cruce en el momento de la formación del gameto o la meiosis, solo se producen dos tipos de gametos, uno que lleva el enlace paterno (AB) y otro materno (ab). En caso de que el cruce se produzca en un lugar, una cromátida de cada cromosoma homólogo se involucra en el intercambio de segmento, mientras que la otra cromátida permanece inalterada.

Por lo tanto, se producirán cuatro tipos de cromátidas después de un cruce: AB, Ab, aB, ab. Dos de ellos son parentales (AB, ab) y dos recombinantes (Ab, aB). Después de la meiosis, los cuatro tipos de cromátidas se segregan y pasan a cuatro gametos diferentes, 2 parentales y 2 recombinantes (Fig. 5.20).

En caso de que la distancia entre dos genes vinculados sea tal que ocurra un cruce regular entre ellos en cada meiosis, producirán dos tipos parentales y dos recombinantes en la proporción de 25%: 25%: 25%: 25%. Esto es similar al surtido independiente. Mendel tuvo la suerte de que tres de los siete rasgos utilizados por él en sus famosos experimentos exhibieran un cruce regular.

Por lo tanto, el surtido independiente puede ocurrir en dos circunstancias,

(a) Los genes aparecen en diferentes cromosomas no homólogos,

(b) Genes que se encuentran en el mismo cromosoma pero que muestran cruzamientos regulares (50% de recombinantes o cruces).

Factores que influyen en el cruce (y vinculación):

1. Distancia:

La distancia física entre dos genes determina tanto la fuerza del enlace como la frecuencia del cruce entre dos genes. La fuerza del enlace aumenta con la cercanía de los dos genes. Por otro lado, la frecuencia de cruce aumenta con el aumento de la distancia física entre los dos genes.

2. Edad:

El aumento de la edad disminuye el grado de cruce en la mayoría de los casos.

3. Sexo:

Drosophila macho muestra poco cruce sobre. El fenómeno del cruce es bastante común en la mosca hembra. El cruce excesivo insignificante también se reporta en un sexo de algunos otros organismos heterogaméticos.

4. Rayos X:

La exposición a los rayos X aumenta la incidencia de cruzamiento. Whittinghill produjo una serie de cruzamientos en Drosophila masculina con la ayuda de rayos X.

5. Temperatura:

Las variaciones en la temperatura aumentan la frecuencia de cruce.

6. Heterocromatina:

La presencia de áreas centrómeras y heterocromáticas (p. Ej., Cerca del telómero) disminuye la velocidad de cruce.

7. Productos químicos:

Se ha encontrado que varios productos químicos presentes en los alimentos cambian el grado de cruce en los animales.

8. Interferencia:

Un cruce reduce la ocurrencia de otro cruce en su vecindad. El fenómeno se llama interferencia. La coincidencia es la relación entre el doble cruce observado en relación con el doble cruce esperado sobre la base de la no interferencia o ocurrencia independiente. La coincidencia es pequeña cuando la interferencia es alta.

Importancia:

1. Cruzar es un medio para introducir nuevas combinaciones de genes y, por lo tanto, rasgos.

2. Aumenta la variabilidad, lo que es útil para la selección natural en un entorno modificado.

3. Dado que la frecuencia de cruce depende de la distancia entre los dos genes, el fenómeno se utiliza para preparar mapas de cromosomas de enlace.

4. Se ha demostrado que los genes se encuentran en forma lineal en el cromosoma.

5. Los criadores tienen que seleccionar una población pequeña o grande para obtener los cruces requeridos. Para obtener cruzamientos entre genes estrechamente vinculados, se requiere una población muy grande.

6. Los reproductores recogen las re-combinaciones útiles producidas al cruzar para desarrollar nuevas variedades útiles de plantas y animales. La revolución verde se ha logrado en la India debido a esta recogida selectiva de re-combinaciones útiles. Operación inundación o revolución blanca también se está llevando a cabo en las líneas similares.

Tipos de cruce sobre:

El cruce puede ser simple, doble o múltiple,

(i) Cruce único sobre:

El cruce se produce en un punto entre dos cromátidas no hermanas de un par de cromosomas homólogos. Hay dos tipos de padres y dos recombinantes,

(ii) Doble cruce sobre:

El cruce se produce en dos puntos en un par de cromosomas homólogos,

(a) Doble cruce recíproco sobre:

Dos puntos de cruce se producen entre las mismas cromátidas no hermanas,

(b) Cruce complementario sobre:

Los dos cruzamientos implican tres o las cuatro cromátidas, de modo que el número de cruces es tres o cuatro con la ocurrencia
de uno o ningún tipo de padre,

(iii) Cruce de cruce múltiple:

Tres o más puntos de cruce ocurren en el mismo cromosoma homólogo. Los dobles cruces y los tipos parentales pueden o no ocurrir.

Mecanismo de cruce sobre:

Los cromosomas se replican en la fase S de la interfase. Por lo tanto, los cromosomas de leptoteno son de doble cadena, aunque las dos cadenas no son visibles debido a la presencia de un complejo de nucleoproteínas entre las cromátidas.

(i) Sinapsis:

Los cromosomas homólogos replicados, pero aparentemente solos, yacen uno junto al otro con loci genéticos similares de los dos cromosomas exactamente opuestos. Ocurre en la etapa de zygotene de la profase I. El fenómeno se llama sinapsis. Los pares sinapsados ​​de cromosomas homólogos se llaman bivalentes. La pequeña cantidad de cromosoma no replicado (0, 3%), si está presente, también se replica (Stem y Hotta, 1973). Los dos cromosomas homólogos se mantienen unidos por un complejo sinaptinemal.

(ii) Cruzando sobre:

Ocurre en la etapa de paquiteno, en la etapa de cuatro cadenas con la ayuda de enzimas (endonucleasa, exonucleasa, proteína R o recombinasa; Stern y Hotta, 1969, 1978). Hay ruptura de segmentos de cromátidas, intercambio de segmentos de cromátidas no hermanas y posteriormente su fusión en nuevos lugares.

(iii) Etapa Tétrada:

El complejo sinaptinémico comienza a disolverse, excepto en la región de cruce. Por lo tanto, los cromosomas se separan y las cromátidas se vuelven distintas en la mayoría de los lugares. Como un bivalente parece tener cuatro cromátidas ahora, se llama etapa tétrada. Ocurre en la etapa de diploteno de la profase I. Los puntos de unión sinaptinemales entre los cromosomas homólogos se llaman quiasmas. En etapas posteriores los quiasmas tienden a desplazarse hacia los lados. El fenómeno se llama terminalización. Muchos de ellos desaparecen antes de la metafase I.