Кроссинговер это в биологии кратко
Обновлено: 04.07.2024
Американский генетик Томас Морган изучал закономерности наследования генов, расположенных в одной гомологичной хромосоме.
Морган проводил эксперименты с небольшой плодовой мушкой дрозофилой, имеющей ценные для генетиков свойства: нетребовательность к условиям жизни, высокую плодовитость, удобный для изучения хромосомный набор (четыре пары), большое количество хорошо заметных альтернативных признаков.
Морган проводил два типа анализирующего скрещивания. При скрещивании рецессивной по обоим признакам самки (чёрной с короткими крыльями) с дигетерозиготным самцом (серым с нормальными крыльями) в потомстве появилось \(50\) % чёрных мух с короткими крыльями и \(50\) % мух с серым телом и нормальными крыльями.
Значит, гены, расположенные в одной хромосоме, наследовались совместно. Такие гены образуют группу сцепления .
Явление совместного наследования генов, расположенных в одной хромосоме, Морган назвал сцепленным наследованием .
Другие результаты получились, когда скрещивали дигибридную самку (серую с нормальными крыльями) с гомозиготным рецессивным самцом (чёрным с короткими крыльями). В этом случае потомство имело четыре фенотипа: \(41,5\) % — серых с короткими крыльями, \(41,5\) % — чёрных с нормальными крыльями, \(8,5\) % — серых с нормальными крыльями, \(8,5\) % — чёрных с короткими крыльями.
Морган пришёл к выводу, что сцепление может быть неполным . Оно нарушается в результате кроссинговера — обмена участками между гомологичными хромосомами.
В профазе \(I\) мейоза происходит конъюгация гомологичных хромосом. Хромосомы сближаются, а затем начинают расходиться и образуют перекрёсты ( хиазмы ). В процессе конъюгации между некоторыми дочерними хроматидами возможен обмен участками (кроссинговер).
Каждая из образовавшихся хроматид попадает в отдельную гамету. В результате кроссинговера возникают кроссоверные гаметы , хромосомы которых содержат новые комбинации генов.
Так как кроссинговер происходит не после каждой конъюгации, то и число кроссоверных гамет всегда меньше числа некроссоверных гамет.
Морган доказал, что вероятность кроссинговера зависит от того, на каком расстоянии гены расположены в хромосоме. Чем расстояние больше, тем чаще происходит кроссинговер и больше вероятность появления рекомбинантных организмов.
Частота рекомбинации ( кроссинговера ) \(=\) число рекомбинантов \(:\) общее число потомков × \(100\) % .
Эта величина показывает относительное расстояние между сцепленными генами в хромосоме. Расстояние между генами измеряют в морганидах. \(1\) морганида = \(1\) % кроссинговера (процент рекомбинантных особей от общего числа потомков).
Кроссинговер - это явление в результате которого происходить обмен участками ДНК (генами) у гомологичных хромосом. Обмен осуществляется во время временного сближения гомологичных хромосом, что характерно в период формирования гамет или спор. Чем ближе изначально (до сближения) эти гены расположены друг к другу, тем меньше вероятность кроссинговера.
История открытия
Кроссинговер был открыт генетиком Томасом Хантом Морганом из США и его подопечным Альфредом Стёртевантом в 1911 году. Исследователи проводили эксперименты по скрещиванию мух-дрозофил с разными окрасами брюшек и глаз. В основном потомство плодовых мушек рождалось по всем правилам наследования. Однако, менее одного процента имело отличие. Морган предположил, что это связано с перекрестным обменом участками ДНК между гомологичными хромосомами и дал этому явлению название - "кроссинговер".
Механизм возникновения
Позже в 20-х годах XX века были проведены эксперименты на сумчатых грибах. Ученые спорили происходит кроссинговер до репликации хромосом или после. Эксперимент на грибах показал, что обмен генами происходит после удвоения хромосом. А именно после того, как произойдет двухцепочечных разрывов ДНК. Далее эти данные подтвердили экспериментами на мушках.
Биологическую роль хромосом сложно не заметить. Правила стабильности числа, парности, индивидуальности, сложное поведение мейоза и митоза укрепили биологов во мнении, что хромосомы значимы и напрямую связаны, в частности, с передачей наследственных признаков.
Если гены, определяющие комбинированные признаки, находятся в разных парах гомологических хромосом, то происходит независимое комбинирование признаков. Поэтому любой организм имеет количество генов, ограниченное числом пар хромосом, которые могут независимо комбинироваться в мейозе.
К примеру, у кукурузы насчитывается больше 500 генов, у мухи дрозофилы — свыше 1000. У человека больше 30 тысяч генов, при том, что хромосом — 10, 4 и 23 пары.
Это говорит о том, что каждая хромосома содержит огромное количество генов.
Находящиеся в одной хромосоме и образующие группу сцепления гены наследуются вместе.
Сцепленное наследование — это общее наследование генов по Томасу Хант Моргану.
Из этого положения следует, что специфика гаплоидного набора хромосом определяет количество групп сцепления.
Сцепление не всегда бывает абсолютным — к этому заключению пришел Томас Хант Морган в своих дальнейших исследованиях. Он проводил эксперименты на плодовых мушках дрозофилах и выяснил, что полное сцепление случается только в 83% случаев: у одной половины потомства были длинные крылья и серое тело (41,5%), у другой — короткие крылья и черное тело (признаки только родительских форм). 17% случаев связаны с перекомбинацией признаков: 8,5% имело короткие крылья и серое тело, а другие 8,5% — длинные крылья и черное тело.
Причина нарушения сцепления генов — в кроссинговере.
Что такое кроссинговер?
Кроссинговер — это перекрест хромосом, который происходит в профазе I мейоза.
Чем больше расстояние между генами в хромосомах, тем выше вероятность перекреста и больше количество гамет, образованных в результате перекомбинации генов. Частота кроссинговера пропорциональна расстоянию, на котором находятся гены друг от друга. Основное биологическое значение кроссинговера — в увеличении комбинативной изменчивости, которая дает материал для естественного отбора.
Если говорить о количестве, то расстояние между генами коррелирует с частотой, с которой появляются кроссинговерные организмы. В примере выше этот показатель равен 17%. Это расстояние описывает силу сцепления и обозначается процентами рекомбинации кроссинговера или морганидами.
Один процент кроссинговера = одна морганида.
У одних генов наблюдается высокий процент сцепления, а у других — почти не выявляется. При этом в варианте сцепленного наследования максимальная величина кроссенговера — не больше 50%. Если этот показатель будет выше, то пары аллелей смогут беспрепятственно комбинироваться — в таком случае кросенговер невозможно будет отличить от независимого наследования.
Процент кроссинговера учитывается при составлении генетических карт хромосом, с нанесенным на них относительным расстоянием между генами.
Биологическое значение кроссинговера сложно переоценить. Благодаря генетической рекомбинации создаются условия для образования новых комбинаций генов и обеспечивается более высокая жизнеспособность организмов в ходе эволюции.
Основные положения хромосомной теории наследования
Впервые наблюдение хромосом в гаметах и зиготах стало возможно в конце 19 века, когда появились усовершенствованные микроскопы и цитологические методы. Важную роль ядра в регулировании развития признаков организма показал в 1902 году ученый Бовери. Еще ранее, в 1882 году, ученый Флемминг описал поведение хромосом во время митоза. А в 1900 году повторно были открыты законы Менделя. Независимо друг от друга, их оценили трое ученых: Фриз, Корренс и Чермак.
Американский цитолог У. Сеттон и немецкий эмбриолог Т. Бовери, взяв за основу описанные выше данные, предположили, что хромосомы — носители наследственной информации. Так была сформулирована хромосомная теория наследственности.
Согласно этой теории, каждая пара генов находится в паре гомологических хромосом, при этом, каждая хромосома является носителем одного гена. Поскольку у каждого организма признаков намного больше, чем хромосом, то в каждой хромосоме должно находиться большое количество генов.
Автором хромосомной теории наследования признан американский генетик Томас Хант Морган, который обнаружил линейный порядок расположения генов в хромосоме.
Описанные им закономерности, которые подтвердились и углубились позже на различных объектах, получили название хромосомной теории наследования.
(англ. crossingover — перекрест), перекрест, взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом в результате разрыва и соединения в новом порядке их нитей — хроматид; приводит к новым комбинациям аллелей разных генов. Важнейший механизм, обеспечивающий комбинативную изменчивость в популяциях и тем самым дающий материал для естеств. отбора. Протекает в мейотически, реже митотически делящихся клетках. Может приводить к перекомбинации больших участков хромосомы с неск. генами или частей одного гена (внутригенный К.), обеих нитей молекулы ДНК или только одной. Частота К. между генами отражает расстояние между ними в хромосоме и определяется как частота кроссоверных (с неродительским сочетанием аллелей) особей в анализирующем скрещивании, т. е. как частота кроссоверных гамет; может изменяться под действием нек-рых физич., химич. и физиол. факторов. Молекулярный механизм К. окончательно не выяснен. К. используют в генетич. анализе для решения мн. проблем генетики. (см. РЕКОМБИНАЦИЯ, ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КАРТА ХРОМОСОМЫ).
Полезное
Смотреть что такое "КРОССИНГОВЕР" в других словарях:
кроссинговер — кроссинговер … Орфографический словарь-справочник
КРОССИНГОВЕР — (англ. crossing over) взаимный обмен участками гомологичных (парных) хромосом, приводящий к перераспределению (рекомбинации) локализованных в них генов. Происходит в процессе деления клеток; один из механизмов наследственной изменчивости. В… … Большой Энциклопедический словарь
КРОССИНГОВЕР — КРОССИНГОВЕР, механизм, действующий при ДЕЛЕНИИ КЛЕТКИ, посредством которого пары гомологичных ХРОМОСОМ обмениваются полосками каждой из хромосом, носящими название ХРОМАТИД. В конце первой ПРОФАЗЫ МЕЙОЗА между расходящимися хромосомами… … Научно-технический энциклопедический словарь
кроссинговер — сущ., кол во синонимов: 1 • обмен (55) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Кроссинговер — Иллюстрация кроссинговера, Томас Хант Морган (1916) … Википедия
кроссинговер — (англ. crossing over), взаимный обмен участками гомологичных (парных) хромосом, приводящий к перераспределению (рекомбинации) локализованных в них генов. Происходит в процессе деления клеток; один из механизмов наследственной изменчивости.… … Энциклопедический словарь
кроссинговер — (англ. crossingover) перекрест взаимный обмен частями между парными (гомологичными) хромосомами, определяющий образование новых комбинаций генов их рекомбинацию. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009. кроссинговер а, м. (англ.… … Словарь иностранных слов русского языка
Читайте также: