Ang Gene recombination ay ang pagpapalitan ng genetic material sa pagitan ng iba't ibang organismo. Nagreresulta ito sa paggawa ng mga supling na may mga kumbinasyon ng mga katangian na naiiba sa mga matatagpuan sa parehong mga magulang. Karamihan sa mga genetic exchange na ito ay natural na nangyayari.
Paano ito nangyayari
Nagsisimula ang recombination ng gene bilang resulta ng paghihiwalay ng mga gene sa panahon ng pagbuo ng mga gametes sa panahon ng meiosis, fertilization at crossing. Ang pagtawid ay nagpapahintulot sa mga alleles sa mga molekula ng DNA na magpalit ng posisyon mula sa isang homologous na chromosome segment patungo sa isa pa. Ang recombination ay responsable para sa genetic diversity ng isang species o populasyon.
Chromosome structure
Ang mga chromosome ay matatagpuan sa loob ng nucleus ng mga cell. Ang mga ito ay nabuo mula sa chromatin, isang masa ng genetic material na gawa sa DNA na nakabalot nang mahigpit sa mga protina na tinatawag na histones. Ang chromosome ay karaniwang single stranded at binubuo ng isang sentromere na rehiyon na nag-uugnay sa mahaba at maikling mga rehiyon.
Duplikasyon ng mga chromosome
Kapag ang isang cell ay pumasok sa siklo ng buhay nito, ang mga chromosome nitoay nadoble sa pamamagitan ng pagtitiklop ng DNA bilang paghahanda para sa paghahati. Ang bawat dobleng chromosome ay binubuo ng dalawang magkapareho, na tinatawag na sister chromatids. Ang mga ito ay nauugnay sa rehiyon ng sentromere. Kapag nahati ang mga cell, nabubuo ang mga nakapares na set. Binubuo ang mga ito ng isang chromosome (homologous) mula sa bawat magulang.
Chromosomal exchange
Ang Gene recombination habang tumatawid ay unang inilarawan ni Thomas Hunt Morgan. Sa eukaryotes, ito ay pinadali ng chromosome crossing. Ang proseso ng pagtawid ay nagreresulta sa mga supling na may iba't ibang kumbinasyon ng mga gene at maaaring makabuo ng mga bagong chimeric alleles. Binibigyang-daan nito ang mga organismong nagpaparami nang sekswal na maiwasan ang kalansing ni Moeller, kung saan ang mga genome ng isang populasyon na walang seks ay nag-iipon ng mga genetic na pagtanggal sa isang hindi maibabalik na paraan.
Sa prophase I, ang apat na chromatid ay mahigpit na konektado. Sa pagbuo na ito, ang mga homologous na site sa dalawang molekula ay maaaring malapit na magkapares sa isa't isa at makipagpalitan ng genetic na impormasyon. Ang recombination ng gene ay maaaring mangyari kahit saan kasama ang chromosome. Ang dalas nito sa pagitan ng dalawang punto ay nakadepende sa distansyang naghihiwalay sa kanila.
Kahulugan
Ang pagsubaybay sa paggalaw ng mga gene bilang resulta ng mga crossover ay napatunayang lubhang kapaki-pakinabang para sa mga geneticist. Ginagawa nitong posible na matukoy kung gaano kalayo ang pagitan ng dalawang gene sa isang chromosome. Magagamit din ng agham ang pamamaraang ito upang ipahiwatig ang pagkakaroon ng ilang mga gene. Ang isang molekula sa isang nakagapos na pares ay nagsisilbing isang marker upang makita ang presensya ng isa pa. Ginagamit ito upang makita ang pagkakaroon ng mga pathogengenes.
Ang dalas ng recombination sa pagitan ng dalawang naobserbahang loci ay ang intersection value. Depende ito sa magkaparehong distansya ng naobserbahang genetic foci. Para sa anumang nakapirming hanay ng mga kondisyon sa kapaligiran, ang recombination sa isang partikular na rehiyon ng istruktura ng bono (ang chromosome) ay malamang na pare-pareho. Ang parehong ay totoo para sa halaga ng intersection, na ginagamit kapag bumubuo ng mga genetic na mapa.
Meiosis
Ang Chromosomal crossover ay kinabibilangan ng pagpapalitan ng mga ipinares na chromosome na minana mula sa bawat magulang. Ang Meiosis, bilang batayan ng recombination ng gene, ay may mahalagang papel sa prosesong ito. Ang mga molekular na modelo ng prosesong ito ay umunlad sa paglipas ng mga taon habang ang ebidensya ay naipon. Ang bagong modelo ay nagpapakita na ang dalawa sa apat na chromatid na naroroon sa simula ng meiosis (prophase I) ay ipinares sa isa't isa at nagagawang makipag-ugnayan. Ang recombination ng mga chromosome at gene ay nagaganap dito. Gayunpaman, ang mga paliwanag ng adaptive function ng meiosis na nakatuon lamang sa intersection ay hindi sapat para sa karamihan ng mga exchange event.
Mitosis at non-homologous chromosomes
Sa mga eukaryotic cell, maaari ding mangyari ang crossover sa panahon ng mitosis. Nagreresulta ito sa dalawang cell na may magkaparehong genetic na materyal. Ang anumang crossover na nangyayari sa pagitan ng mga homologous chromosome sa mitosis ay hindi gumagawa ng bagong kumbinasyon ng mga gene.
Ang pagtawid na nangyayari sa mga hindi homologous na chromosome ay maaaring magdulot ng mutation na kilala bilangpagsasalin. Ito ay nangyayari kapag ang isang segment ng isang chromosome ay humiwalay at lumipat sa isang bagong posisyon sa isang hindi homologous na molekula. Ang ganitong uri ng mutation ay maaaring mapanganib dahil madalas itong humahantong sa pagbuo ng mga cancerous na selula.
Gene Conversion
Kapag nabago ang mga gene, ang bahagi ng genetic na materyal ay kinokopya mula sa isang chromosome patungo sa isa pa nang hindi binabago ang donor. Ang conversion ng gene ay nangyayari sa mataas na dalas sa aktwal na lokasyon. Ito ang proseso kung saan ang isang DNA sequence ay kinopya mula sa isang helix patungo sa isa pa. Ang recombination ng mga gene at chromosome ay pinag-aralan sa fungal crosses, kung saan ito ay maginhawa upang obserbahan ang apat na produkto ng mga indibidwal na meioses. Ang mga kaganapan sa conversion ng gene ay maaaring makilala bilang mga deviation sa indibidwal na cell division mula sa normal na 2:2 segregation.
Gene engineering
Gene recombination ay maaaring artipisyal at sinadya. Ginagamit ito sa magkakaibang mga fragment ng DNA, kadalasan mula sa iba't ibang mga organismo. Kaya, nakuha ang recombinant DNA. Maaaring gamitin ang artificial recombination upang magdagdag, mag-alis, o magbago ng mga gene ng isang organismo. Ang pamamaraang ito ay mahalaga para sa biomedical na pananaliksik sa larangan ng genetic at protein engineering.
Recombinant recovery
Sa panahon ng mitosis at meiosis, ang DNA na nasira ng iba't ibang mga exogenous na kadahilanan ay maaaring i-save sa pamamagitan ng homologous repair step (HRS). Sa mga tao at rodent, ang kakulangan sa mga produkto ng gene na kinakailangan para sa FGF sa panahon ng meiosis ay nagdudulot ng pagkabaog.
BacteriaAng pagbabagong-anyo ay ang proseso ng paglipat ng gene na kadalasang nangyayari sa pagitan ng mga indibidwal na selula ng parehong species. Kabilang dito ang pagsasama ng donor DNA sa chromosome ng tatanggap sa pamamagitan ng gene recombination. Ang prosesong ito ay isang adaptasyon upang ayusin ang mga nasirang selula. Maaaring makinabang ang pagbabagong-anyo ng pathogenic bacteria sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa pagkumpuni ng pinsala sa DNA na nangyayari sa nagpapasiklab, oxidative na kapaligiran na nauugnay sa impeksyon sa host.
Kapag ang dalawa o higit pang mga virus, bawat isa ay naglalaman ng nakamamatay na genomic na pinsala, ay nahawahan sa parehong host cell, ang mga genome ay maaaring mag-asawa sa isa't isa at dumaan sa FGP upang makabuo ng mabubuhay na mga supling. Ang prosesong ito ay tinatawag na multiplicity reactivation. Ito ay pinag-aralan sa ilang pathogenic virus.
Recombination sa prokaryotic cells
Prokaryotic cells, tulad ng single-celled bacteria na walang nucleus, ay sumasailalim din sa genetic recombination. Sa kasong ito, ang mga gene ng isang bacterium ay kasama sa genome ng isa pa sa pamamagitan ng pagtawid. Ang bacterial recombination ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga proseso ng conjugation, transformation o transduction.
Sa conjugation, ang isang bacterium ay konektado sa isa pa sa pamamagitan ng isang protein tubular structure. Sa proseso ng pagbabago, ang mga prokaryote ay kumukuha ng DNA mula sa kapaligiran. Ang mga ito ay kadalasang nagmumula sa mga patay na selula.
Sa transduction, ang DNA ay ipinagpapalit sa pamamagitan ng isang virus na nakakahawa sa bacteria, na kilala bilang isang bacteriophage. Kapag ang dayuhang selula ay naisaloob sa pamamagitan ng conjugation, transformation, o transduction,maaaring ipasok ng bacterium ang mga segment nito sa sarili nitong DNA. Ang paglipat na ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagtawid at humahantong sa paglikha ng isang recombinant bacterial cell.
