Informatie

3.10: Genetische koppeling - Biologie


Wat betekent het om gekoppeld te zijn?

Voor een paar handen kan de bovenstaande afbeelding een bepaald type koppeling suggereren. Voor genen kan het erop wijzen dat ze heel moeilijk te scheiden zijn.

Koppeling

Genen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden heten gekoppelde genen. Allelen voor deze genen hebben de neiging om samen te scheiden tijdens meiose, tenzij ze worden gescheiden door kruising.Oversteken treedt op wanneer twee homologe chromosomen genetisch materiaal uitwisselen tijdens meiose I. Hoe dichter twee genen op een chromosoom liggen, hoe kleiner de kans dat hun allelen worden gescheiden door kruising. Op de volgende link kunt u een animatie bekijken die laat zien hoe genen op hetzelfde chromosoom kunnen worden gescheiden door over te steken: www.biostudio.com/d_%20Meioti...ed%20Genes.htm.

Koppeling verklaart waarom bepaalde kenmerken vaak samen worden overgeërfd. Genen voor haarkleur en oogkleur zijn bijvoorbeeld gekoppeld, dus bepaalde haar- en oogkleuren worden vaak samen overgeërfd, zoals blond haar met blauwe ogen en bruin haar met bruine ogen. Welke andere menselijke eigenschappen lijken samen voor te komen? Denk je dat ze kunnen worden gecontroleerd door gekoppelde genen?

Geslachtsgebonden genen

Genen die zich op de geslachtschromosomen bevinden heten geslachtsgebonden genen. De meeste geslachtsgebonden genen liggen op het X-chromosoom, omdat het Y-chromosoom relatief weinig genen heeft. Strikt genomen zijn genen op het X-chromosoom: X-gebonden genen, maar de term geslachtsgebonden wordt vaak gebruikt om naar hen te verwijzen.

Geslachtsgebonden eigenschappen worden besproken op http://www.youtube.com/watch?v=-ROhfKyxgCo (14:19).

Koppeling in kaart brengen

Koppeling kan worden beoordeeld door te bepalen hoe vaak kruisingen plaatsvinden tussen twee genen op hetzelfde chromosoom. Genen op verschillende (niet-homologe) chromosomen zijn niet gekoppeld. Ze sorteren onafhankelijk van elkaar tijdens meiose, dus ze hebben 50 procent kans om in verschillende gameten terecht te komen. Als genen minder dan 50 procent van de tijd in verschillende gameten voorkomen (dat wil zeggen dat ze de neiging hebben om samen te worden geërfd), wordt aangenomen dat ze op hetzelfde (homologe) chromosoom liggen. Ze kunnen worden gescheiden door oversteken, maar dit zal waarschijnlijk minder dan 50 procent van de tijd gebeuren. Hoe lager de frequentie van oversteken, hoe dichter bij elkaar op hetzelfde chromosoom de genen verondersteld worden te zijn. Frequenties van oversteken kunnen worden gebruikt om een ​​koppelingskaart te construeren zoals die in Figuur onderstaand. EEN koppeling kaart toont de locaties van genen op een chromosoom.

Koppelingskaart voor het menselijke X-chromosoom. Deze koppelingskaart toont de locaties van verschillende genen op het X-chromosoom. Sommige genen coderen voor normale eiwitten. Anderen coderen voor abnormale eiwitten die leiden tot genetische aandoeningen. Van welk paar genen zou je een lagere frequentie van oversteken verwachten: de genen die coderen voor hemofilie A- en G6PD-deficiëntie, of de genen die coderen voor protan en Xm?

Samenvatting

  • Gekoppelde genen bevinden zich op hetzelfde chromosoom.
  • Geslachtsgebonden genen bevinden zich op een geslachtschromosoom en X-gebonden genen bevinden zich op het X-chromosoom.
  • De frequentie van kruisingen tussen genen wordt gebruikt om koppelingskaarten te construeren die de locaties van genen op chromosomen weergeven.

Meer ontdekken

Ontdek meer I

Gebruik deze bronnen om de volgende vragen te beantwoorden.

  • Recombinatie en schatten van de afstand tussen genen op http://www.ndsu.edu/pubweb/~mcclean/plsc431/linkage/linkage2.htm.
  1. Wat is recombinatie?
  2. Wat bepaalt de hoeveelheid recombinatie tussen twee genen?
  3. Wat zijn recombinante gameten?
  4. Wat is een centimorgel?

Ontdek meer II

  • TH Morgan op www.dnalc.org/resources/nobel/morgan.html.

Beoordeling

  1. Wat zijn gekoppelde genen?
  2. Leg uit hoe je een koppelingskaart voor een menselijk chromosoom zou construeren. Welke gegevens zou je nodig hebben?
  3. Mensen met rood haar hebben meestal een zeer lichte huid. Wat zou een genetische verklaring kunnen zijn voor deze waarneming?
  4. Hoe vaak vindt er overkruising plaats tussen niet-gekoppelde genen? Leg je antwoord uit.

Lezing 14: Genetica 3 – Koppeling, oversteken

In zijn derde lezing over genetica gaat professor Martin verder met de laatste lezing over oogkleur bij fruitvliegen, en gaat dan verder met Mendeliaanse overerving. Hij praat dan over koppeling, oversteken en genmapping.

Instructeur: Adam Martin

Lezing 1: Welkom Introdu.

College 2: Chemische binding.

College 3: Structuren van Am.

Lezing 4: Enzymen en Meta.

College 5: Koolhydraten an.

Lezing 9: Chromatine Remode.

Lezing 11: Cellen, The Simpl.

College 16: Recombinant DNA.

Lezing 17: Genomen en DNA.

Lezing 18: SNP's en Human .

College 19: Cell Traffickin.

College 20: Celsignalering .

College 21: Celsignalering .

Lezing 22: Neuronen, actie.

College 23: Celcyclus en .

Lezing 24: Stamcellen, Apo.

Lezing 27: Visualiseren van Lif.

Lezing 28: Visualiseren van Lif.

Lezing 29: Cell Imaging Te.

Lezing 32: Infectieziekte.

College 33: Bacteriën en An.

College 34: Virussen en mieren.

College 35: Reproductieve Cl.

ADAM MARTIN: En dus wilde ik de lezing van vandaag beginnen door verder te gaan waar we het in de vorige lezing over hadden. Dus ik ga dit heel snel verbergen. En dus hebben we het over de fruitvlieg en het witte gen en de witte mutant, wat resulteert in vliegen met witte ogen. En we spraken over hoe als je vrouwtjes met rode ogen neemt en ze kruist met mannetjes, het mannetje met witte ogen, dan 100% van het nageslacht rode ogen heeft in de F1-generatie.

En dus vroeg ik jullie, zouden jullie dezelfde resultaten krijgen als jullie de wederzijdse kruising zouden doen? Dus wat als we vrouwtjes met witte ogen zouden nemen en ze zouden paren met mannetjes met rode ogen? Dus hoe zit het hiermee? Eigenlijk ga ik dit naar hier verplaatsen, zodat het misschien beter zichtbaar is. Dus wat als we vrouwtjes met witte ogen hebben en dit kruisen met mannetjes met rode ogen?

Dus laten we dit soort dingen beetje bij beetje uitpakken. Dus wat is het genotype van deze vrouwtjes met witte ogen hier? Mijlen?

PUBLIEK: Dus als je het oog-gen aanwijst als de letter A, zou een vrouw X in kleine letters a zijn, X in kleine letters a.

ADAM MARTIJN: Ja. Miles heeft dus helemaal gelijk. Het dominante fenotype is dus rode ogen, omdat het gen codeert voor een enzym dat belangrijk is voor de aanmaak van het rode pigment. En dus zou X kleine letters a hier een recessieve mutant zijn die het pigment mist.

En omdat het een recessief allel is, omdat je maar één kopie van dit gen nodig hebt om het pigment te produceren. Het recessieve allel resulteert dus in het witte fenotype. Daarom moet dit homozygoot recessief zijn. Wat dacht je van dit mannetje met rode ogen? Ja, Or?

PUBLIEK: Zou je geen Y hebben en dan een X hoofdletter A?

ADAM MARTIJN: Ja. Dus dit zou dit fenotype zijn, waar hoofdletter A het gen is dat produceert-- is een normaal functionerend gen dat het pigment produceert. Dus ga je in je F1 hier iets zien dat hierop lijkt of iets anders?

PUBLIEK: Iets anders.

ADAM MARTIN: Anders, geweldig. Wie zei er anders? Javier? Wil je voorstellen wat je zou kunnen zien?

PUBLIEK: Ja. Voor de mannetjes erven ze het Y-gen van de vader en de [ONAUDIBLE].

ADAM MARTIN: Precies. Dus de mannetjes krijgen de Y van de vader en ze krijgen een X van hun moeder. Dus alle mannetjes zullen hier van dit genotype zijn, wat betekent dat ze welke kleur ogen zullen hebben? Javier heeft helemaal gelijk. Dat betekent dat ze witte ogen zullen hebben. Dus alle mannetjes zullen witte ogen hebben. En hoe zit het met de vrouwtjes?

ADAM MARTIJN: Ja. Dus Ory zegt dat de mannetjes rode ogen zullen krijgen, juist, omdat ze... of de vrouwtjes zullen rode ogen krijgen, omdat ze het X-chromosoom van hun vader zullen krijgen, die het dominante gen heeft. dat het rode pigment produceert. Dus alle vrouwtjes zullen heterozygoot zijn, maar een functionele kopie van dit gen hebben. Dus alle vrouwtjes hebben rode ogen.

Oké, ziet iedereen hoe... nu, hoe zou dit zich verhouden tot Mendels kruisen en erwtenkleur? Zou er een verschil zijn in de kruisingen van Mendel als je het mannetje versus het vrouwtje verwisselt als dit autosomale eigenschappen waren? Ory schudt zijn hoofd van nee, en hij heeft gelijk, toch? In dat geval maakt het niet uit. Je kunt de wederzijdse kruisen doen, je krijgt hetzelfde resultaat. Maar omdat dit geslachtsgebonden is, is het relevant welke man en welke vrouw is.

En dit heeft eigenlijk te maken met iets dat we zojuist op het MIT-nieuws hebben gezien. Ik kreeg deze e-mail vanmorgen, maar het kwam volgens mij gisteren uit, namelijk dat biologie-gerelateerd onderzoek op de afdeling werktuigbouwkunde -- specifiek het CAM-lab -- ze hebben een soort 3D-model kunnen ontwerpen voor ALS-ziekte, ook wel de ziekte van Lou Gehrig genoemd. Dus wat ze in het CAM-lab hebben gedaan, is cellen nemen van patiënten met ALS of van normale individuen, en ze halen deze cellen over om neuronen te worden.

Hier zie je een neuron in blauw en groen hier. En je ziet dat de neurieten zich vanuit dit neuron uitstrekken. En ze hebben een model waarbij dit neuron kan synapsen met een spier. En dus gebruiken ze dit soort 3D-weefselmodel om ALS te modelleren en te zoeken naar medicijnen die ALS kunnen beïnvloeden, en mogelijk ALS kunnen genezen.

En dus begon ik gisteravond over ALS te lezen en ontdekte tot mijn genoegen dat er eigenlijk een zeer zeldzame X-gebonden, dominante vorm van de ziekte is die van generatie op generatie kan worden doorgegeven. En het overervingspatroon van deze X-gebonden, dominante versie van ALS zou een overervingspatroon hebben dat vergelijkbaar is met wat we waarnemen voor de witte mutant in de fruitvlieg, toch?

Terwijl, als je een aangedane vader hebt, en dit is een dominante mutant op het X-chromosoom, al zijn dochters dat X-chromosoom zullen krijgen en worden aangetast, terwijl de zonen allemaal onaangetast zullen zijn. Als u echter de wederkerige situatie heeft, waarbij u een aangedane moeder en een niet-aangedane vader heeft, dan krijgen de zonen en dochters de ziekte willekeurig. Dit is dus een soort overerving, wat relevant is als je kijkt naar menselijke ziekten en sommige vormen ervan.

De meeste versies van ALS zijn sporadisch, maar overgeërfde vormen zijn meestal autosomaal dominant. Dit is hier dus een zeldzaam geval. Maar ik vond het interessant omdat het relevant is voor waar we het over hebben gehad.

Dus nu, om het samen te vatten-- hier, ik zal dit overgeven, zodat alles in orde is. Dus in de laatste lezing hadden we het over Mendeliaanse overerving. En we hadden het erover dat als je twee ouders neemt die in twee eigenschappen verschillen en je een kruising uitvoert, je een hybride individu krijgt dat heterozygoot is voor beide genen. En nu is dit de F1-individu.

Laten we zeggen dat we willen weten welke soorten gameten deze F1-individu produceert. We kunnen een soort kruising uitvoeren die bekend staat als een testkruising, waarbij we dit individu kruisen met een ander individu dat homozygoot recessief is voor beide genen, wat betekent dat je precies weet welke allelen van deze ouder afkomstig zijn. En ze zijn allebei recessief, dus je kunt zien of de gameet die door dit individu wordt geproduceerd, het dominante of het recessieve allel heeft.

Even kijken. Ik zal dit een boost geven. Dus nu kunnen we kijken naar de verschillende soorten nakomelingen die het resultaat zijn van deze testkruising. En sommigen zullen de twee dominante allelen van deze ouder hebben en zullen daarom heterozygoot zijn voor het A- en B-gen. En het zou het dominante A- en B-fenotype vertonen. Ik denk dat dat is wat ik hier laat zien.

Dus als de chromosomen, tijdens meiose I, zo op één lijn liggen, dan segregeren de twee dominante allelen samen en krijg je AB-gameten. En je krijgt ook, wederzijds, deze gameten in kleine letters a en b. Dus dat is de andere klas hier. Dus je kunt deze twee klassen nakomelingen krijgen.

En de fenotypes van deze twee klassen zullen op de ouders lijken, toch? Deze staan ​​dus bekend als ouderlijke gameten. Dit zijn dus de ouders. Maar dat weet je omdat Mendel aantoonde dat als je genen en hun allelen op afzonderlijke chromosomen hebt, ze onafhankelijk van elkaar kunnen gelden. Dus een alternatief waarschijnlijk scenario is dat de chromosomen op deze manier zijn uitgelijnd, waar nu het dominante allel van B zich aan de andere kant van de spil bevindt. En daarom gaan deze chromosomen zo scheiden tijdens de eerste meiotische deling.

En dat geeft aanleiding tot gameten die een andere combinatie van allelen hebben dan de ouders. Dus je hebt er een paar die er zo uitzien. Dus elk van deze zou verschillende klassen nakomelingen zijn. En je hebt nog een laatste les die er zo uit zou zien. En dus lijken geen van beide op de oorspronkelijke ouders, en daarom staan ​​ze bekend als niet-ouderlijk.

En als deze twee genen zich gedragen volgens de tweede wet van Mendel, waar sprake is van onafhankelijk assortiment -- als je een onafhankelijk assortiment hebt, wat zal dan de verhouding zijn tussen ouderlijk en niet-ouderlijk? Rachelle?

ADAM MARTIN: Ja, Rachel zegt één tegen één, en ik denk dat een aantal anderen ook één tegen één zeiden. Dus je hebt 50% ouderlijk, 50% niet-ouderlijk, toch? Omdat het even waarschijnlijk is om een ​​van die uitlijningen van de homologe chromosomen te krijgen tijdens meiose I.

Dus nu ga ik in principe de regels breken die ik je zojuist in de laatste lezing heb uitgelegd en je vertellen over een uitzondering, die bekend staat als koppeling. Gezondheid. En in abstracte zin is koppeling eenvoudigweg wanneer je twee eigenschappen hebt die de neiging hebben om samen te worden geërfd. Dus alleen rekening houdend met waarschijnlijkheid. Je hebt dus eigenschappen die samen worden geërfd. Ze vertonen wat bekend staat als koppeling.

Maar dat is een abstracte manier om erover na te denken. Het is gewoon gebaseerd op waarschijnlijkheid, toch? Dus een fysiek model voor wat koppeling is, is dat je chromosomen hebt. De genen liggen op de chromosomen. En om twee genen te koppelen, bevinden die genen zich fysiek bij elkaar op het chromosoom. Het fysieke model is dus dat twee genen dicht bij elkaar op het chromosoom liggen.

Oké, dus laten we deze generieke genen opnieuw bekijken, A en B. Als A en B het resultaat zijn van deze kruising, als deze twee toevallig op hetzelfde chromosoom liggen, zijn ze nu fysiek aan elkaar gekoppeld. Dan zullen ze de neiging hebben om samen te worden geërfd. Het maakt niet uit hoe deze op één lijn liggen, ze gaan altijd samen tijdens de eerste meiotische deling. En dat geeft je alleen maar de ouderlijke gameten.

Dus als er een koppeling is, moet u... laten we eens kijken naar het geval waarin u een volledige koppeling heeft. Als je een volledige koppeling hebt, zullen 100% van de gameten ouderlijk zijn en heb je 0% niet-ouderlijk. Dat is als de genen heel, heel, heel dicht bij elkaar liggen, en misschien tel je niet zoveel nakomelingen. Je zult geen vermenging tussen de twee zien.

Maar er is een fenomeen dat deze genen kan scheiden, en het staat bekend als oversteken. En een andere term om het te beschrijven is recombinatie. Dus de allelen worden opnieuw gecombineerd tussen de chromosomen. Recombinatie. En wat kruising of recombinatie is, is een vermenging van de chromosomen, zo je wilt. Of het is een uitwisseling van DNA.

Dus er is een fysieke uitwisseling van DNA van een van de homologe chromosomen naar de andere, oké? Dus je kunt dit zien als een uitwisseling van DNA tussen de homologe chromosomen, oké? En dat is belangrijk. Het is geen uitwisseling tussen de zusterchromatiden, maar tussen de homologe chromosomen die de verschillende allelen hebben.

En wat hier wordt getoond, is een microfoto die u een beeld laat zien van het proces van oversteken. Je kunt zien dat de centromeren daar de donkere structuren zijn. En je kunt zien hoe de homologe chromosomen met elkaar verweven zijn. En er zijn regio's waar het lijkt alsof er een kruis is. Dat zijn de homologe chromosomen die DNA oversteken en uitwisselen, zodat een deel van dat chromosoom aan het andere centromeer wordt gehecht.

Dus ik zal je gewoon in een soort van mijn gekke cartoonvorm laten zien hoe dit is, gewoon om het duidelijk te maken. Dus laten we zeggen, nogmaals, je hebt deze A- en B-genen, en ze zijn fysiek verbonden op het chromosoom. Tijdens het oversteken kun je een uitwisseling van deze allelen krijgen, zoals een stukje van het ene chromosoom gaat naar het andere homologe chromosoom en vice versa, oké? Dus nu heb je het dominante A-allel met het recessieve b-allel en vice versa.

Dus nu, tijdens meiose I, na meiose II, zal dit aanleiding geven tot twee soorten gameten, waarvan er één niet-ouderlijk is. En hetzelfde voor die hier beneden. Je krijgt twee soorten gameten. De ene is niet-ouderlijk - de gameet in kleine letters a, gameet in hoofdletter B.

Dit gebeurt dus als er een onvolledige koppeling is. Dat betekent dat er een recombinatie-gebeurtenis kan zijn die de twee genen scheidt. En ik ga je een voorbeeld geven van een geval waarin gegevens werden verzameld met welk deel van elke klasse er is. Dus nu overwegen we een voorbeeld waarbij je een koppeling hebt. Dus A en B liggen op hetzelfde chromosoom. En dus zullen we een geval overwegen waarin er in deze klas 165 leden zijn. Voor deze is er 191.

Dus ik ben een soort van... zo in de rij. En dan voor de eerste recombinante klasse, 23 individuen. En voor de laatste zijn er 21 individuen. Je kunt dus zien dat er veel meer van de ouderklasse zijn dan de recombinante klasse, maar we kunnen een frequentie of recombinatiefrequentie tussen deze twee genen berekenen. En in dit geval is de recombinatiefrequentie 44/400, wat gelijk is aan 11%, oké?

Dus 11% van de nakomelingen van deze kruising had een soort kruising tussen de A- en B-allelen. Het zou hier geweest zijn. Deze frequentie is interessant, omdat hij evenredig is met de afstand die deze twee genen scheidt. Deze recombinatiefrequentie is dus evenredig met de lineaire afstand langs het chromosoom tussen de genen.

Nu hangt het ook af van de recombinatiefrequentie in een bepaald organisme of in een bepaald deel van het chromosoom. Dus als je recombinatiefrequenties tussen verschillende organismen vergelijkt, zijn er eigenlijk verschillen in de echt verschillende - ze zijn niet equivalent. Je kunt ze eigenlijk niet vergelijken. En er zijn ook gebieden van het chromosoom waar recombinatie minder vaak voorkomt dan in andere. En dus, nogmaals, je kunt de afstanden daartussen niet vergelijken.

Maar over het algemeen kun je dit als afstand gebruiken om genen langs de lineaire as van een chromosoom in kaart te brengen. En kaarten zijn handig, want je kunt toch zien waar spullen zijn? Dus in dit voorbeeld hier, zal ik een aantal plaatsen uitlichten. Hier is Rivendel. Hier is eenzame berg. Hier is het huis van Beorn.

Dus laten we zeggen dat we de afstand tussen Rivendell en Lonely Mountain kunnen bepalen, en de afstand tussen Lonely Mountain en Beorns huis, en de afstand tussen Rivendell en Beorns huis. Je zou een relatief beeld kunnen krijgen van waar al deze plaatsen zich ten opzichte van elkaar bevinden. Dit is dus een tweedimensionale kaart die ik hier laat zien.Het is niet eendimensionaal, maar chromosomen zijn eendimensionaal, dus het is een beetje nauwkeuriger, oké?

Dus dit idee dat recombinatiefrequentie kan worden gebruikt om afstanden tussen genen te meten en dat dit kan worden gebruikt om een ​​kaart te genereren, is een idee dat een student had toen hij in 1911 in het laboratorium van Thomas Hunt Morgan werkte. En wat ik fascinerend vind aan het verhaal is deze man in feite zijn huiswerk afgeblazen om de eerste genetische kaart in een organisme te produceren. Dus de persoon die het deed was Alfred Sturtevant, en hij was een student aan Columbia en werkte voor Thomas Hunt Morgan.

En ik zal dit citaat hier gewoon parafraseren. In 1911 sprak hij met zijn adviseur, Morgan, en hij realiseerde zich dat de variaties in de sterkte van de koppeling die Morgan toeschreef aan verschillen in de scheiding van genen - dus Morgan had dit verband al gelegd, dat de recombinatiefrequentie de afstand weerspiegelt tussen de genen. Maar toen realiseerde Sturtevant zich dat dit de mogelijkheid bood om sequenties in de lineaire dimensie van het chromosoom tussen de genen te bepalen, oké?

Dus toen - dit is mijn favoriete onderdeel - "Ik ging naar huis en bracht het grootste deel van de nacht door, tot verwaarlozing van mijn huiswerk voor mijn bachelor, met het maken van de eerste chromosomenkaart." En dit is het dan. Dus de eerste chromosoomkaart was van het Drosophila X-chromosoom, waar we het over hadden. Er is het witte gen, waar we het over hadden in de context van oogkleur. Er is hier een geellichaamsgen. Er is vermiljoen, miniatuur, rudimentair, toch?

Dit zijn allemaal zichtbare fenotypes die je in de vlieg kunt zien. En je kunt recombinatie meten tussen verschillende allelen van deze verschillende genen.

Goed, dus nu wil ik een voorbeeld met je doornemen van hoe je een van deze genetische kaarten kunt maken. En het is in wezen hetzelfde conceptueel als wat Sturtevant deed. En het gaat om wat bekend staat als een driepuntskruis. Een driepuntskruis dus. Dus er zullen drie genen zijn, die allemaal hybride zullen zijn, en ik zal beginnen met de ouderlijke generatie die kleine a, hoofdletter B, hoofdletter D is. En we zullen deze vlieg of dit organisme oversteken naar een organisme dat is hoofdletter A, kleine letter b, kleine letter d. Ja, Carmen?

PUBLIEK: Dus als je de gameten daar schrijft, impliceert dat dan dat ze analoge ouders waren?

ADAM MARTIN: Dus wat ik hier schrijf is eigenlijk het fenotype. En dus zijn deze homozygoot voor elk van deze, ja. Ik zou dit ook kunnen schrijven als... maar ik ga de chromosomen niet tekenen, omdat het verwarrender wordt. Ik zal de chromosomen hier in F1 tekenen, want we hebben nu in feite een tri-hybride met één chromosoom dat er zo uitziet, toch? Ze hebben dat chromosoom van deze persoon hier. En een ander chromosoom ziet er zo uit.

Zien? Dus deze F1-vlieg is heterozygoot voor deze drie genen en heeft deze twee ouderchromosomen. Dus nu kunnen we kijken naar de gameten die het resultaat zijn van deze vlieg door een testkruis te doen, net zoals we eerder deden. We willen dit kruisen met een vlieg die homozygoot recessief is voor elk van deze genen. En nu kunnen we naar het nageslacht kijken.

En alleen al door naar het fenotype te kijken, gaan we het genotype kennen, omdat we weten dat alle vliegen van deze kruising een chromosoom hebben van dit individu dat recessieve allelen heeft voor elk gen. Dus we kunnen nu deze eerste hier beschouwen. Dat is een potentiële klasse van nakomelingen. Een andere klasse zou deze zijn. En deze twee, zie je, lijken op de ouders, toch? Dit zijn dus de ouderklassen van het nageslacht. Dit is dus ouderlijk.

Oké, nu kun je alle andere combinaties van allelen beschouwen. En dus schrijf ik ze snel op. Je zou iets kunnen hebben... nageslacht dat er zo en zo uitziet. Deze zijn gewoon een beetje wederkerig van elkaar. Je zou nakomelingen kunnen hebben die er zo en zo uitzien. En de laatste les zou dit en dit zijn.

Dus al deze nakomelingen die ik hier tekende zijn recombinant, omdat ze niet op de ouders lijken, toch? Omdat er drie genen zijn, zijn er nu veel meer manieren om recombinant nageslacht te krijgen, in plaats van slechts twee genen te hebben, toch? Je kunt dus veel verschillende combinaties van deze verschillende allelen hebben. En dus ga ik je nu gegevens geven van een kruising met drie van zulke genen.

Dus je zou 580 individuen kunnen krijgen die er zo uitzien, 592 zo, 45 en 40, 89, 94, 3 en 5. Dus dit zijn gegevens die, geloof ik, afkomstig zijn van vliegengenen. Ik heb de nomenclatuur van de vliegen genegeerd, omdat het verwarrend is, en ik heb ze gewoon namen in letters gegeven, oké? Maar dit weerspiegelt gegevens van een kruis ergens.

Dus nu willen we weten... laten we teruggaan naar onze kaart. We willen een kaart maken, oké? Om onze kaart te maken, willen we alle paarsgewijze afstanden tussen verschillende genen in overweging nemen. Dus we beginnen met het A- en B-gen. Ik zal hier schrijven. Laten we dus eens kijken naar de A/B-afstand. En onthoud, om een ​​afstand te krijgen, kijken we naar het nummer van de frequentie waarin er recombinatie is tussen deze twee genen, oké?

Dus we moeten nu door al deze recombinante klasse van nakomelingen kijken en erachter komen welke een recombinatie hebben gehad tussen A en B, toch? Dus op het ouderchromosoom zie je kleine kleine letters a beginnen met hoofdletter B en vice versa. Dus in elk geval waarin we geen kleine letter a hebben gecombineerd met hoofdletter B, is er een soort uitwisseling geweest.

Dus hier, kleine letters a's met kleine letters b. Dus dat is een recombinant. Hier, hoofdletter A is met hoofdletter B. Dat is ook een recombinant. Deze moeten we dus allemaal bij elkaar optellen. Dus 45 plus 40. Hoe zit het hier? Recombinatie hier of niet? Ja. Ik hoor ja. Dat is correct. Hier, recombinatie, ja of nee? Carmen schudt nee. Ze heeft precies gelijk.

Dus we moeten gewoon-- dit zijn alle recombinanten tussen A en B. Dus het is 45 plus 40 plus 89 plus 94, wat gelijk is aan 268 over een totaal nageslacht van 1.448. En dat geeft je een kaartafstand van 18,5%. Omdat deze methode is ontwikkeld in het lab van Morgan, wordt deze meting ook wel centimorgan genoemd. Het werd genoemd ter ere van Morgan. Dus daar verwijs ik naar als ik een kleine c hoofdletter M heb. Dat is een centimorgan. Je kunt hier dus ook centimorgan gebruiken.

Oké, dus dat zijn A en B, maar nu moeten we rekening houden met andere afstanden. Dus hoe zit het met de A/D-afstand? En nogmaals, we moeten door en uitzoeken waar de allelen voor A en D opnieuw zijn gecombineerd, oké? Zo weinig a is met hoofdletter D, en hoofdletter A is met kleine letter d. We moeten dus alle gevallen vinden waarin dat niet het geval is.

Hier is dit de kleine letter a met hoofdletter D en hoofdletter A met kleine letter d. Dit is het ouderschap vanwege het respect van alleen de A- en D-genen, maar de rest van deze jongens zijn recombinanten, oké? Dus dit is 89 plus 94 plus 3 plus 5, wat uitkomt op 191 meer dan 1.448. En dit is 13,2 centimorganen. Dat is dus de afstand tussen A en D. Afstand tussen A-B, afstand tussen A-D.

Dus de laatste combinatie is dus gewoon B en D. Dus als we de B/D-afstand beschouwen, moeten we opnieuw zoeken naar alle gevallen waarin kleine letters b en d worden gescheiden en hoofdletters B en D worden gescheiden. Hier zijn ze gescheiden. Hier zijn ze gescheiden. Wacht, nee, niet hier, sorry. Hier zijn ze niet gescheiden. Hier zijn ze gescheiden.

Ziet iedereen hoe ik dit doe? Zijn er vragen over? Je mag het gewoon roepen als je een vraag hebt? Dus deze afstand is 6,4 centimorganen. Ziet iedereen hoe ik elke paarsgewijze combinatie van genen overweeg en dan de andere negeer en zoek waar er een recombinatie is geweest in het nageslacht?

Dus nu we onze afstanden hebben, kunnen we onze kaart maken, toch? Dus de twee genen die het verst van elkaar verwijderd zijn, zijn A en B, oké? Dus dat is een beetje zoals hier, Rivendell en Lonely Mountain. Dat zijn de twee genen die aan de uiteinden zitten. Dus ik zal dit uittekenen. Het maakt niet uit hoe je het stelt. We brengen deze genen gewoon relatief ten opzichte van elkaar in kaart. Maar B en A zijn het verst van elkaar verwijderd.

Als we nu kijken naar de afstand tussen B en D, dan is dat 6,4 centimorganen. Dus het lijkt erop dat D dichter bij B staat dan bij A, want het is 13 centimorganen verwijderd van A, oké? Dus D lijkt hier een beetje op het huis van Beorn. Het is dichter bij Rivendell dan bij Lonely Mountain. Dus dat zetten we erbij. Deze afstand is 6,4 centimorganen. En dan is de afstand hier 13,2 centimorganen.

Voor zover ik weet, is niemand op het gebied van genetische mapping aangevallen door grote spinnen, maar het veld is nog jong. Dus een ding dat je nu misschien zou moeten storen, is dat als je de afstand tussen B en D en D en A bij elkaar optelt, je in feite geen 18,4 centimorganen krijgt. In plaats daarvan krijg je 19,6 centimorganen. Dit is 19,6 centimorganen. Dus het lijkt erop dat we deze afstand hier op de een of andere manier onderschatten, oké? We lijken dit dus te onderschatten.

Dus waarom onderschatten we deze afstand? Om dat te overwegen, moet je een beetje kijken naar hoe al deze klassen zijn gegenereerd. Dus nu ga ik elke klas doornemen, en we zullen kijken hoe het is gegenereerd. Ik ga ook... nou, ik zal gewoon nieuwe chromosomen tekenen. Dus we moeten nu deze volgorde tekenen.

We hebben B, D, a. Dus het eerste chromosoom is B, D, a. Dat klopt, B, D, a. Het andere chromosoom is b, d, A. Dus nu kijken we hoe deze recombinante klasse werd gegenereerd. Dit is dus een kleine letter a. We beginnen met b-- kleine letter b, kleine letter a, maar hoofdletter D. Dus het is hoofdletter D, kleine letter a. Dus die recombinant is het resultaat van dit chromosoom hier, waar er wordt overgestoken, en kleine b wordt gekoppeld aan grote D en kleine a. Zie je hoe ik dat deed?

En als we deze klasse beschouwen, is dit hoofdletter B, kleine letter d, hoofdletter A. Dus deze twee klassen nakomelingen zijn het resultaat van een enkele kruising tussen B en D, oké? Dit is dus een enkele kruising tussen B- en D-genen. En nu kunnen we doornemen en kijken hoe dit wordt gegenereerd.

Dus om alle recessieve allelen op hetzelfde chromosoom te krijgen, zou hier een cross-over zijn. Dit is dus een enkele kruising tussen D en A. Dus een enkele kruising tussen D en A. Deze laatste paar klassen nakomelingen zijn interessant omdat ze de minst frequente klasse zijn. Dus als we bedenken hoe ze worden gegenereerd, beginnen we met hoofdletter B.

Eens kijken of ik hiervan af kan komen. Dus hoofdletter B, kleine letter d, kleine letter a. En dus wat deze laatste klasse is, is eigenlijk een dubbele crossover. Dit is dus een dubbele cross-over. En het komt het minst vaak voor omdat er een kleinere kans is om twee cross-overs te krijgen in deze regio. Maar nu zie je dat, hoewel het er niet naar uitziet dat er een recombinatie was tussen A en D, er in feite wel een was. Er waren twee kruisingen, en het lijkt erop dat er geen recombinatie was, als je het gedrag van gen D niet zag.

Dus als we er rekening mee houden dat er in feite dubbele crossovers zijn tussen B en A, dan als we dat in onze berekening hier optellen, waar je 3 plus 5 vermenigvuldigd met 2 optelt omdat dit beide dubbele crossover-gebeurtenissen zijn, dan krijg je de 19,6 centimorganen die je zou verwachten als je de andere recombinaties bij elkaar optelt, oké?

Hoe is dat? Is dat voor iedereen duidelijk? Je zult dergelijke kaarten moeten maken op de probleemset en mogelijk de test. Dus zorg ervoor dat je gegeven... ja, Ory?

PUBLIEK: Ik realiseerde me dat je onmiddellijk [ONHOORBAAR] het verschil tussen A en B overschatte en niet overschatte B tot D of D tot A?

ADAM MARTIN: Het is omdat als je twee genen hebt die erg ver uit elkaar liggen, je meerdere kruisingen kunt hebben. En als je een soort van cross-overs hebt die in paren van twee zijn, dan gaat het van de ene streng terug naar de andere, en dus zul je geen recombinatie tussen de twee allelen zien. Het is dus een onderschatting, want als je veelvouden van twee hebt in termen van cross-overs, mis je de recombinatie-evenementen. Je ziet wat ik bedoel? Begrijp je dat je de dubbele crossover-evenementen kunt missen?

ADAM MARTIN: Ja, toch? Dus dan ga je het aantal cross-overs onderschatten dat werkelijk in die genetische regio plaatsvond. Oké, nu wil ik eindigen met een experiment dat, nogmaals, duidelijk maakt dat genen deze entiteiten zijn die zich op chromosomen bevinden. Dus net zoals je een koppeling kunt hebben tussen twee genen op hetzelfde chromosoom, kun je ook een koppeling hebben tussen genen en fysieke structuren op chromosomen, zoals het centromeer.

Dus je zou hier genen zoals A en B kunnen hebben die op de chromosomen aanwezig zijn en heel dichtbij het centromeer van die chromosomen, oké? Dus ze kunnen precies bovenop het centromeer zijn, oké? En om je te laten zien hoe dit zich manifesteert, moet ik je vertellen over een ander organisme, een eencellig organisme dat gist wordt genoemd.

En gist is bijzonder en dat het zowel in haploïde als diploïde vorm kan voorkomen. Het heeft dus een levenscyclus waarbij het zowel als een haploïde als als een diploïde gaat. En dus kun je gist nemen-- en we nemen twee haploïde gistcellen. En net als gameten kunnen deze samensmelten om een ​​zygote te vormen. Dus in dit geval neem ik... nogmaals, we zullen twee generieke genen overwegen, A en B. En we zullen een diploïde gistcel maken die heterozygoot of hybride is voor A en B.

En wat zo geweldig en speciaal is aan gist en waarom ik je dit vertel, is dat, in tegenstelling tot vliegen en wij en andere organismen, het product van een enkele meiose verpakt is in dit enkele pakket, als je wilt. Dus de gist kan meiose ondergaan, en in dit geval is het product van een enkele meiose aanwezig, waarbij elk van deze een haploïde cel zou vertegenwoordigen die zich vervolgens kan delen en veel cellen kan maken.

Maar dit is het product van een enkele meiose in een pakket, oké? Dus je kunt het directe resultaat zien van een meiotische deling, een enkele meiotische deling. Dit is dus het product van een enkele meiotische deling. En dat is bijzonder, want als we gameten maken, hebben we individuele cellen. Alle producten van meiose worden opgesplitst, en dan vindt er maar één willekeurig een ei en bevrucht het. Je weet dus niet welke van de gameten het product zijn van een enkele meiose.

Als we het product van een enkele meiose kunnen zien, kunnen we dingen zien zoals genen die zijn gekoppeld aan fysieke structuren op het chromosoom, zoals het centromeer. Dus als we dit geval beschouwen, zijn deze twee genen beide gekoppeld aan het centromeer. En tijdens de metafoorfase van meiose I zouden ze zo kunnen uitlijnen, in welk geval je sporen zou krijgen die ouder zijn voor beide dominante allelen of ouderlijk zijn voor beide recessieve allelen.

Dus elk van deze cellen staat bekend als een spore. Dus ik zal hier sporennummers labelen. Dit is dus het sporennummer. En in dit geval krijg je twee sporen die dominant zijn voor beide allelen en twee sporen die recessief zijn voor beide allelen. Omdat er twee typen zijn, staat het bekend als een ditype. En dit is een ouderlijk ditype, want je hebt twee soorten sporen. En ze zijn allebei ouderlijk

Een alternatief scenario is dat deze chromosomen anders zouden uitlijnen, toch? Dus daar krijg je ouderlijke sporen. U kunt echter ook deze configuratie hebben, waar deze nu is omgedraaid. En tijdens meiose I hier, bewegen deze chromosomen samen. En ze produceren opnieuw twee soorten sporen, dus het is een ditype. Maar in dit geval zijn alle sporen niet-ouderlijk. Dus een ander scenario is dat je dit krijgt.

En omdat er twee typen zijn en ze niet-ouderlijk zijn, staat dit bekend als niet-ouderlijk ditype. Dat is een niet-ouderlijk ditype. En als deze genen volledig aan het centromeer zijn gekoppeld, dan kun je alleen deze twee klassen pakketten krijgen, oké? Dus als deze genen niet gekoppeld zijn, dus de twee genen zijn niet gekoppeld, maar beide gekoppeld aan het centromeer, dan krijg je ouderlijk ditype. 50% ouderlijk ditype, type 50% niet-ouderlijk ditype. Dus ik kort ouderlijke ditype PD en niet-ouderlijke ditype NPD af.

Dus wat moet er gebeuren om een ​​ander type spore te krijgen? En een ander type spore zou zijn... je zou sporen kunnen hebben die allemaal verschillende genotypen van elkaar zijn en dat je A cap dominant A/B dominant A, recessief b recessief a, dominant B en kleine letters a en b hebt. En dit staat bekend als tetratype, omdat er vier soorten zijn. Dus hoe kom je aan dit tetratype? Iemand een idee? Ja, Jeremia?

PUBLIEK: Je steekt over. Dus een van A en B zou een van de [ONAUDIBLE] inschakelen.

ADAM MARTIN: Waar zou de oversteek plaatsvinden?

PUBLIEK: Tussen de twee [ONAUDIBLE] één [ONAUDIBLE].

ADAM MARTIN: Tussen het allel en wat?

ADAM MARTIN: De kruising zou plaatsvinden tussen het gen...

PUBLIEK: Oh, en het centromeer.

ADAM MARTIN: En het centromeer, precies. Jeremy heeft helemaal gelijk. Dus Jeremy zei dat om een ​​tetratype te krijgen, je een recombinatie moet hebben, maar deze keer niet tussen twee genen, maar tussen een gen en het centromeer. Dus minstens één van de genen moet losgekoppeld zijn van het centromeer. En in dat geval krijg je nu een meiotische gebeurtenis die aanleiding geeft tot vier sporen.

En er zijn vier verschillende manieren om dit te krijgen. Dus als je twee genen hebt die niet gekoppeld zijn en er is er minstens één niet gekoppeld aan het centromeer, dan krijg je een patroon waarbij je een 1 op 1 op 4 verhouding hebt tussen al deze verschillende gebeurtenissen. Je hebt dus een verhouding van 1 op 1 op 4 tussen ouderlijk ditype, niet-ouderlijk ditype en tetratype.

En we kunnen dit zien in gist. Als je twee genen hebt die aan het centromeer zijn gekoppeld, krijg je alleen ouderlijke ditypes en niet-ouderlijke ditypes, waar vrijwel al het andere aanleiding geeft tot tetratypes, behalve als ze gekoppeld zijn. Wat gebeurt er als de twee genen aan elkaar zijn gekoppeld, ongeacht het centromeer? Als je twee genen hebt die met elkaar verbonden zijn, wat zal er dan zijn... hoe zal je nageslacht eruit zien?

ADAM MARTIN: Je krijgt alleen de ouders, of je krijgt heel veel ouders. Javier heeft helemaal gelijk, toch? Als de twee genen gekoppeld zijn, zullen de ouderlijke ditypes veel groter zijn dan alle andere klassen. Dit lijkt misschien esoterisch, maar ik hou van het idee dat je een verband kunt hebben tussen een gen en iets dat gewoon de plaats op het chromosoom is die fysiek wordt getrokken. Het maakt het allemaal veel fysieker, wat ik prettig vind om over na te denken.

Oké, we zijn bijna klaar. Ik heb alleen... ja, Natalie?

PUBLIEK: Kun je bespreken wat de PD [ONHOORBAAR] is?

ADAM MARTIJN: Ja. Dus PD is een ouderlijk ditype. Dit is dus het ouderlijke ditype. Het is een productklasse hier waar je vier sporen krijgt die elk van deze genotypen zijn, oké? Dus elk van deze 1, 2, 3 en 4 zou een van deze cellen vertegenwoordigen van een enkele meiotische gebeurtenis. Klopt dat, Natalie? Ziet iedereen wat ik daar deed? Dus deze 12 en 3 zijn de sporen van de meiotische gebeurtenis hier.


Genetische koppelingstoewijzing van meerdere epifysaire dysplasie naar het pericentromere gebied van chromosoom 19.

Multipele epifysaire dysplasie (MED) is een erfelijke chondrodystrofie die resulteert in misvorming van gewrichtsoppervlakken en in daaropvolgende degeneratieve gewrichtsziekte. De ziekte wordt overgeërfd als een autosomaal dominante eigenschap met een hoge penetrantie.Een MED-mutatie is in kaart gebracht door genetische koppelingsanalyse van DNA-polymorfismen in een enkele grote stamboom. Nauwe koppeling van MED aan 130 geteste chromosomale markers werd uitgesloten door tegenstrijdige overervingspatronen. Er werd echter sterk bewijs verkregen voor koppeling van MED aan markers in het pericentromere gebied van chromosoom 19. De meest nauw verbonden marker was D19S215, met een maximale LOD-score van 6,37 bij theta = 0,05. Multipoint-koppelingsanalyse gaf aan dat MED zich tussen D19S212 en D19S215 bevindt, een kaartinterval van 1,7 cM. Ontdekking van de kaartlocatie van MED in deze familie zal de identificatie van het mutante gen vergemakkelijken. De nauw verbonden DNA-polymorfismen zullen ook de middelen verschaffen om te bepalen of andere erfelijke chondrodystrofieën onderliggende defecten in hetzelfde gen hebben.


Biologie 171

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Bespreek Suttons chromosomale overervingstheorie
  • Beschrijf genetische koppeling
  • Leg het proces van homologe recombinatie of kruising uit
  • Beschrijf de aanmaak van chromosomen
  • Bereken de afstanden tussen drie genen op een chromosoom met behulp van een driepuntstestkruis

Lang voordat wetenschappers chromosomen onder een microscoop visualiseerden, begon de vader van de moderne genetica, Gregor Mendel, in 1843 met het bestuderen van erfelijkheid. Met verbeterde microscopische technieken aan het einde van de 19e eeuw konden celbiologen subcellulaire structuren kleuren en visualiseren met kleurstoffen en hun acties observeren tijdens celdeling en meiose. Bij elke mitotische deling repliceerden chromosomen, condenseerden ze van een amorfe (geen constante vorm) kernmassa in verschillende X-vormige lichamen (paren van identieke zusterchromatiden) en migreerden ze naar afzonderlijke cellulaire polen.

Chromosomale theorie van overerving

De speculatie dat chromosomen de sleutel zouden kunnen zijn om erfelijkheid te begrijpen, bracht verschillende wetenschappers ertoe de publicaties van Mendel te onderzoeken en zijn model opnieuw te evalueren in termen van chromosoomgedrag tijdens mitose en meiose. In 1902 merkte Theodor Boveri op dat een goede embryonale ontwikkeling van zee-egels niet plaatsvindt tenzij er chromosomen aanwezig zijn. Datzelfde jaar observeerde Walter Sutton chromosoomscheiding in dochtercellen tijdens meiose ((figuur)). Samen leidden deze waarnemingen tot de chromosomale overervingstheorie, die chromosomen identificeerde als het genetische materiaal dat verantwoordelijk is voor Mendeliaanse overerving.


De chromosomale overervingstheorie was consistent met de wetten van Mendel, die door de volgende waarnemingen werden ondersteund:

  • Tijdens meiose migreren homologe chromosoomparen als discrete structuren die onafhankelijk zijn van andere chromosoomparen.
  • Chromosoomsortering van elk homoloog paar in pre-gameten lijkt willekeurig te zijn.
  • Elke ouder synthetiseert gameten die slechts de helft van hun chromosomale complement bevatten.
  • Hoewel mannelijke en vrouwelijke gameten (sperma en ei) verschillen in grootte en morfologie, hebben ze hetzelfde aantal chromosomen, wat wijst op gelijke genetische bijdragen van elke ouder.
  • De gametische chromosomen combineren tijdens de bevruchting om nakomelingen te produceren met hetzelfde chromosoomnummer als hun ouders.

Ondanks overtuigende correlaties tussen chromosoomgedrag tijdens meiose en de abstracte wetten van Mendel, stelden wetenschappers de chromosomale overervingstheorie voor lang voordat er enig direct bewijs was dat chromosomen eigenschappen droegen. Critici wezen erop dat individuen veel meer onafhankelijk segregerende eigenschappen hadden dan dat ze chromosomen hadden. Pas na een aantal jaren van kruisen met de fruitvlieg, Drosophila melanogaster, dat Thomas Hunt Morgan experimenteel bewijs leverde om de chromosomale theorie van overerving te ondersteunen.

Genetische koppeling en afstanden

Het werk van Mendel suggereerde dat eigenschappen onafhankelijk van elkaar worden geërfd. Morgan identificeerde een 1:1 overeenkomst tussen een segregerende eigenschap en het X-chromosoom, wat suggereert dat willekeurige chromosoomsegregatie de fysieke basis was van Mendels model. Dit toonde ook aan dat gekoppelde genen de voorspelde resultaten van Mendel verstoren. Dat elk chromosoom veel gekoppelde genen kan dragen, verklaart hoe individuen veel meer eigenschappen kunnen hebben dan dat ze chromosomen hebben. Onderzoekers in het laboratorium van Morgan suggereerden echter dat allelen op hetzelfde chromosoom niet altijd samen werden geërfd. Tijdens meiose werden gekoppelde genen op de een of andere manier ontkoppeld.

Homologe recombinatie

In 1909 observeerde Frans Janssen chiasmata - het punt waarop chromatiden met elkaar in contact komen en segmenten kunnen uitwisselen - voorafgaand aan de eerste meiosedeling. Hij suggereerde dat allelen ontkoppeld worden en dat chromosomen fysiek segmenten uitwisselen. Terwijl chromosomen condenseerden en gepaard gingen met hun homologen, leken ze op verschillende punten op elkaar in te werken. Janssen suggereerde dat deze punten overeenkwamen met regio's waarin chromosoomsegmenten werden uitgewisseld. We weten nu dat de koppeling en interactie tussen homologe chromosomen, of synapsis, meer doet dan alleen de homologen organiseren voor migratie naar afzonderlijke dochtercellen. Wanneer gesynapseerd, ondergaan homologe chromosomen wederzijdse fysieke uitwisselingen aan hun armen in homologe recombinatie, of eenvoudiger, "oversteken".

Om een ​​beter inzicht te krijgen in het type experimentele resultaten dat onderzoekers op dat moment verkregen, moet u een heterozygoot individu overwegen dat dominante maternale allelen erfde voor twee genen op hetzelfde chromosoom (zoals AB) en twee recessieve vaderlijke allelen voor diezelfde genen (zoals ab). Als de genen gekoppeld zijn, zou je verwachten dat dit individu gameten produceert die ofwel: AB of ab met een 1:1 verhouding. Als de genen niet gekoppeld zijn, zou het individu moeten produceren AB, Ab, aB, en ab gameten met gelijke frequenties, volgens het Mendeliaanse concept van onafhankelijk assortiment. Omdat ze overeenkomen met nieuwe allelcombinaties, zijn de genotypen Ab en aB niet-ouderlijke typen die het resultaat zijn van homologe recombinatie tijdens meiose. Oudertypes zijn nakomelingen die dezelfde allelische combinatie vertonen als hun ouders. Morgan en zijn collega's ontdekten echter dat wanneer ze zulke heterozygote individuen kruisten met een homozygote recessieve ouder (AaBb × aabb), kwamen zowel ouderlijke als niet-ouderlijke gevallen voor. Er kunnen bijvoorbeeld 950 nakomelingen worden teruggevonden die ofwel: AaBb of aabb, maar er zouden ook 50 nakomelingen ontstaan ​​die ofwel Aabb of aaBb. Deze resultaten suggereerden dat koppeling het vaakst voorkwam, maar een significante minderheid van de nakomelingen waren de producten van recombinatie.


Kan de voorspelde frequentie van het recombinante nageslacht in een testkruis voor twee kenmerken zoals die hier 60 procent zijn? Waarom of waarom niet?

Genetische kaarten

Janssen had niet de technologie om oversteken aan te tonen, dus het bleef een abstract idee dat wetenschappers niet algemeen geloofden. Wetenschappers dachten dat chiasmata een variatie op synapsis was en konden niet begrijpen hoe chromosomen konden breken en weer samen konden komen. Toch waren de gegevens duidelijk dat koppeling niet altijd optrad. Uiteindelijk was er een jonge student en een "all-nighter" nodig om het koppelings- en recombinatieprobleem wiskundig op te helderen.

In 1913 verzamelde Alfred Sturtevant, een student in het laboratorium van Morgan, resultaten van onderzoekers in het laboratorium en nam ze op een avond mee naar huis om erover na te denken. De volgende ochtend had hij de eerste 'chromosoomkaart' gemaakt, een lineaire weergave van genvolgorde en relatieve afstand op een chromosoom ((figuur)).


Welke van de volgende uitspraken is waar?

  1. Recombinatie van de lichaamskleur en rood/cinnaber oog allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en aristae lengte.
  2. Recombinatie van de allelen van de lichaamskleur en de lengte van de aristae zal vaker voorkomen dan de allelen van de rood/bruine ogen en de allelen van de lengte van de aristae.
  3. Recombinatie van de grijs/zwarte lichaamskleur en lange/korte aristae-allelen zal niet optreden.
  4. Recombinatie van het rood/bruine oog en lange/korte aristae allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en lichaamskleur.

Zoals (Figuur) laat zien, kunnen we door recombinatiefrequentie te gebruiken om genetische afstand te voorspellen, de relatieve genvolgorde op chromosoom 2 afleiden. De waarden vertegenwoordigen kaartafstanden in centimorganen (cM), die overeenkomen met recombinatiefrequenties (in procenten). Daarom lagen de genen voor lichaamskleur en vleugelgrootte 65,5 × 48,5 = 17 cM uit elkaar, wat aangeeft dat de maternale en vaderlijke allelen voor deze genen recombineren in gemiddeld 17 procent van de nakomelingen.

Om een ​​chromosoomkaart te construeren, ging Sturtevant ervan uit dat genen serieel op draadachtige chromosomen waren geordend. Hij nam ook aan dat de incidentie van recombinatie tussen twee homologe chromosomen met gelijke waarschijnlijkheid overal langs de lengte van het chromosoom zou kunnen voorkomen. Op basis van deze veronderstellingen postuleerde Sturtevant dat allelen die ver uit elkaar lagen op een chromosoom, meer kans hadden om te dissociëren tijdens meiose, simpelweg omdat er een groter gebied was waarover recombinatie zou kunnen plaatsvinden. Omgekeerd zouden allelen die dicht bij elkaar op het chromosoom lagen waarschijnlijk samen worden geërfd. Het gemiddelde aantal cross-overs tussen twee allelen - dat wil zeggen hun recombinatiefrequentie - correleerde met hun genetische afstand van elkaar, ten opzichte van de locaties van andere genen op dat chromosoom. Gezien het voorbeeld van kruising tussen: AaBb en aabb hierboven kunnen we de frequentie van de recombinatie berekenen als 50/1000 = 0,05. Dat wil zeggen, de kans op een cross-over tussen genen A/a en B/b was 0,05, of 5 procent. Een dergelijk resultaat zou erop wijzen dat de genen definitief met elkaar verbonden waren, maar dat ze ver genoeg uit elkaar lagen om af en toe cross-overs te laten plaatsvinden. Sturtevant verdeelde zijn genetische kaart in kaarteenheden, of centimorganen (cM), waarin een recombinatiefrequentie van 0,01 overeenkomt met 1 cM.

Door allelen in een lineaire kaart weer te geven, suggereerde Sturtevant dat genen kunnen variëren van perfect koppelen (recombinatiefrequentie = 0) tot perfect ontkoppelen (recombinatiefrequentie = 0,5) wanneer genen op verschillende chromosomen liggen of genen ver uit elkaar liggen op hetzelfde chromosoom. Perfect niet-gekoppelde genen komen overeen met de frequenties waarvan Mendel voorspelde dat ze onafhankelijk zouden sorteren in een dihybride kruising. Een recombinatiefrequentie van 0,5 geeft aan dat 50 procent van de nakomelingen recombinanten zijn en de andere 50 procent ouderlijke typen. Dat wil zeggen, elk type allelcombinatie wordt met dezelfde frequentie weergegeven. Dankzij deze weergave kon Sturtevant additief afstanden berekenen tussen verschillende genen op hetzelfde chromosoom. Toen de genetische afstanden 0,50 naderden, werden zijn voorspellingen echter minder nauwkeurig omdat het niet duidelijk was of de genen erg ver uit elkaar lagen op dezelfde of op verschillende chromosomen.

In 1931 toonden Barbara McClintock en Harriet Creighton de kruising van homologe chromosomen in maïsplanten aan. Weken later toonde Curt Stern microscopisch homologe recombinatie in Drosophila. Stern observeerde verschillende X-gebonden fenotypes die geassocieerd waren met een structureel ongebruikelijk en ongelijk X-chromosoompaar waarin één X een klein eindsegment mist en de andere X was gefuseerd met een stuk van het Y-chromosoom. Door vliegen te kruisen, hun nakomelingen te observeren en vervolgens de chromosomen van de nakomelingen te visualiseren, toonde Stern aan dat elke keer dat de nakomelingen-allelcombinatie afweek van een van de oudercombinaties, er een overeenkomstige uitwisseling van een X-chromosoomsegment was. Het gebruik van gemuteerde vliegen met structureel verschillende X-chromosomen was de sleutel tot het observeren van de producten van recombinatie omdat DNA-sequencing en andere moleculaire hulpmiddelen nog niet beschikbaar waren. We weten nu dat homologe chromosomen regelmatig segmenten uitwisselen in meiose door hun DNA wederzijds te breken en weer samen te voegen op precieze locaties.

Bekijk hier het proces van Sturtevant om een ​​genetische kaart te maken op basis van recombinatiefrequenties.

In kaart gebrachte eigenschappen van Mendel

Homologe recombinatie is een algemeen genetisch proces, maar Mendel heeft het nooit waargenomen. Als hij zowel gekoppelde als niet-gekoppelde genen had onderzocht, zou het voor hem veel moeilijker zijn geweest om op basis van probabilistische berekeningen een uniform model van zijn gegevens te maken. Onderzoekers die sindsdien de zeven eigenschappen die Mendel onderzocht, in kaart hebben gebracht op de zeven chromosomen van het genoom van een erwtenplant, hebben bevestigd dat alle genen die hij onderzocht ofwel op afzonderlijke chromosomen liggen ofwel voldoende ver uit elkaar liggen om statistisch niet met elkaar verbonden te zijn. Sommigen hebben gesuggereerd dat Mendel enorm veel geluk had om alleen niet-gekoppelde genen te selecteren, terwijl anderen zich afvroegen of Mendel gegevens heeft weggegooid die op koppeling wijzen. In ieder geval observeerde Mendel consequent onafhankelijk assortiment omdat hij genen onderzocht die effectief ontkoppeld waren.

Sectie Samenvatting

De chromosomale overervingstheorie van Sutton en Boveri stelt dat chromosomen de voertuigen zijn van genetische erfelijkheid. Noch de Mendeliaanse genetica, noch de genkoppeling is perfect nauwkeurig. In plaats daarvan omvat chromosoomgedrag segregatie, onafhankelijk assortiment en soms koppeling. Sturtevant bedacht een methode om de recombinatiefrequentie te beoordelen en de relatieve posities en afstanden van gekoppelde genen op een chromosoom af te leiden op basis van het gemiddelde aantal cross-overs in het tussenliggende gebied tussen de genen. Sturtevant nam terecht aan dat genen in seriële volgorde op chromosomen zijn gerangschikt en dat recombinatie tussen homologen overal op een chromosoom met gelijke waarschijnlijkheid kan plaatsvinden. Terwijl koppeling ervoor zorgt dat allelen op hetzelfde chromosoom samen worden overgeërfd, vertekent homologe recombinatie allelen in de richting van een onafhankelijk overervingspatroon.

Kunstverbindingen

(Figuur) Kan de voorspelde frequentie van recombinante nakomelingen 60 procent zijn in een testkruis voor twee kenmerken zoals de hier getoonde? Waarom of waarom niet?

(Figuur) Nee. De voorspelde frequentie van recombinante nakomelingen varieert van 0% (voor gekoppelde eigenschappen) tot 50% (voor niet-gekoppelde eigenschappen).

(Figuur) Welke van de volgende beweringen is waar?

  1. Recombinatie van de lichaamskleur en rood/cinnaber oog allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en aristae lengte.
  2. Recombinatie van de allelen van de lichaamskleur en de lengte van de aristae zal vaker voorkomen dan de allelen van de rood/bruine ogen en de allelen van de lengte van de aristae.
  3. Recombinatie van de grijs/zwarte lichaamskleur en lange/korte aristae-allelen zal niet optreden.
  4. Recombinatie van het rood/bruine oog en lange/korte aristae allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en lichaamskleur.

Gratis antwoord

Leg uit hoe de chromosomale overervingstheorie ons begrip van genetica heeft vergroot.

De chromosomale overervingstheorie stelde voor dat genen zich op chromosomen bevinden. Het begrip dat chromosomen lineaire arrays van genen zijn, verklaarde koppeling en kruising verklaarde recombinatie.

Woordenlijst


Homologe recombinatie

In 1909 observeerde Frans Janssen chiasmata - het punt waarop chromatiden met elkaar in contact komen en segmenten kunnen uitwisselen - voorafgaand aan de eerste deling van meiose. Hij suggereerde dat allelen ontkoppeld worden en dat chromosomen fysiek segmenten uitwisselen. Terwijl chromosomen condenseerden en gepaard gingen met hun homologen, leken ze op verschillende punten op elkaar in te werken. Janssen suggereerde dat deze punten overeenkwamen met regio's waarin chromosoomsegmenten werden uitgewisseld. Het is nu bekend dat de koppeling en interactie tussen homologe chromosomen, bekend als synapsis, meer doet dan alleen de homologen organiseren voor migratie naar afzonderlijke dochtercellen. Wanneer gesynapseerd, ondergaan homologe chromosomen wederzijdse fysieke uitwisselingen aan hun armen in een proces dat homologe recombinatie wordt genoemd, of eenvoudiger, "oversteken".

Om een ​​beter inzicht te krijgen in het soort experimentele resultaten dat onderzoekers op dat moment verkregen, moet u een heterozygoot individu overwegen dat dominante maternale allelen erfde voor twee genen op hetzelfde chromosoom (zoals AB) en twee recessieve vaderlijke allelen voor diezelfde genen (zoals ab). Als de genen gekoppeld zijn, zou je verwachten dat dit individu gameten produceert die ofwel: AB of ab met een 1:1 verhouding. Als de genen niet gekoppeld zijn, zou het individu moeten produceren AB, Ab, aB, en ab gameten met gelijke frequenties, volgens het Mendeliaanse concept van onafhankelijk assortiment. Omdat ze overeenkomen met nieuwe allelcombinaties, zijn de genotypen Ab en aB niet-ouderlijke typen die het resultaat zijn van homologe recombinatie tijdens meiose. Oudertypes zijn nakomelingen die dezelfde allelische combinatie vertonen als hun ouders. Morgan en zijn collega's ontdekten echter dat wanneer dergelijke heterozygote individuen werden getest met een homozygote recessieve ouder (AaBb × aabb), kwamen zowel ouderlijke als niet-ouderlijke gevallen voor. Er kunnen bijvoorbeeld 950 nakomelingen worden teruggevonden die ofwel: AaBb of aabb, maar er zouden ook 50 nakomelingen worden verkregen die ofwel Aabb of aaBb. Deze resultaten suggereerden dat koppeling het vaakst voorkwam, maar een significante minderheid van de nakomelingen waren de producten van recombinatie.


Kan de voorspelde frequentie van recombinante nakomelingen in een testkruising voor twee kenmerken zoals hier getoond 60 procent zijn? Waarom of waarom niet?


Genetische koppeling

genetische koppeling is de neiging van allelen die dicht bij elkaar op een chromosoom liggen om samen te worden geërfd tijdens de meiosefase van seksuele voortplanting.

Genetische koppeling
Gekoppelde genen zitten dicht bij elkaar op een chromosoom, waardoor ze waarschijnlijk samen worden overgeërfd (links).
Genen op afzonderlijke chromosomen zijn nooit gekoppeld (midden).

genetische koppeling
Geplaatst door Leslie Samuel
/ˈliNGkij/ Zelfstandig naamwoord, mv. genetische koppelings 1. De eigenschap van genen om samen te worden geërfd. (wiktionary.org) 2. De neiging van genen die zich proximaal van elkaar op een chromosoom bevinden om samen te worden geërfd tijdens meiose.

Tijdens homologe recombinatie
Wanneer een persoon twee exemplaren van hetzelfde chromosoom heeft (elk autosomaal chromosoom, twee X-chromosomen in het geval van vrouwelijke zoogdieren, of twee Z-chromosomen in het geval van mannelijke vogels), .

onderzoek: Onderzoek van het DNA van familieleden om te bepalen wie mogelijk risico loopt op een genetische aandoening die in de stamboom voorkomt. Artsen zoeken naar variaties die consequent voorkomen in het DNA van familieleden met de aandoening.

wordt verondersteld te ontstaan ​​om genen te accommoderen die het beste functioneren in elkaars gezelschap, d.w.z. om een ​​noodzakelijk coöperatief effect te bieden dat de overleving verbetert.

treedt op wanneer de loci van twee allelen zijn gekoppeld of dicht bij elkaar op het chromosoom. Tijdens de vorming van gameten resulteert recombinatie van het genetische materiaal in herschikking van de allelen.

is wanneer twee genen die dicht bij elkaar op een chromosoom liggen, samen worden geërfd.Dit werd bewezen door Thomas Hunt Morgan toen hij zich realiseerde dat de oogkleur en het geslacht van een fruitvlieg verband hielden.

: Definitie & Analyse
Dodelijke allelen: definitie en voorbeelden
Genetische aandoeningen: penetrantie en fenotypische variabiliteit.

treedt op wanneer de loci van twee allelen dicht bij elkaar op een chromosoom liggen. Tijdens de vorming van gameten herschikt recombinatie de allelen. De kans dat een dergelijke herschikking plaatsvindt tussen twee allelen is omgekeerd evenredig met de afstand daartussen.

kaart -- een chromosoomkaart die de relatieve posities toont van de bekende genen op de chromosomen van een bepaalde soort. Genetische screening - het testen van groepen individuen om defecte genen te identificeren die erfelijke aandoeningen kunnen veroorzaken.

kaart. Een lineaire kaart van de relatieve posities van genen langs een chromosoom. Afstanden worden vastgesteld door koppelingsanalyse, die de frequentie bepaalt waarmee twee genloci worden gescheiden tijdens chromosomale recombinatie. (Zie In kaart brengen.) Genetische marker.

kaarten en fysieke kaarten zijn nodig om een ​​compleet beeld van het genoom op te bouwen. Het hebben van een volledige kaart van het genoom maakt het voor onderzoekers gemakkelijker om individuele genen te bestuderen.

Een centimorgan is een eenheid die wordt gebruikt om te meten

. Eén centimorgan is gelijk aan een kans van één procent dat een marker op een chromosoom wordt gescheiden van een tweede marker op hetzelfde chromosoom als gevolg van kruising in een enkele generatie.

voor identificatie van genetische markers voor forensische of

analyse. Het mengsel van fragmenten wordt gelabeld met een fluorofoor voor gevoelige detectie en gescheiden onder denaturerende omstandigheden door capillaire elektroforese.

De menselijke kaart met 5.000 genetische markers stelde onderzoekers in staat om andere markers, inclusief genen, te lokaliseren door te testen op

met de bekende markeringen.
De volgende stap was het omzetten van de relatieve afstanden naar een fysieke maat, meestal het aantal nucleotiden langs het DNA.

‎ (← links)
Koppelingsonevenwicht ‎ (← links)
Hypostatisch ‎ (← links)
Lim domein ‎ (← links)
Hollandric ‎ (← links)
Doseringscompensatie ‎ (← links)
Beadle George ‎ (← links)
Dna-methylering ‎ (←-links)
Gevoeligheidsgenen voor borstkanker ‎ (← links) .

. De observatie dat sommige genen bij meiose niet onafhankelijk van elkaar segregeren, brak de wetten van Mendeliaanse overerving en verschafte de wetenschap een manier om kenmerken toe te wijzen aan een locatie op de chromosomen.

Linkage and Crossing Over Review - Beelddiversiteit:

Meer hapklare vragen en antwoorden hieronder
2. Waarom is drosophila een geschikt dier voor het bestuderen van gekoppelde genen?
.

restrictiefragmentlengtepolymorfisme (RFLP) Variatie tussen individuen in de grootte van de DNA-fragmenten die zijn geknipt door specifieke restrictie-enzymen polymorfe nucleotidesequenties die resulteren in RFLP's worden gebruikt als markers op zowel fysieke kaarten als

bibliotheken van klonen kunnen voor veel toepassingen worden gebruikt, waaronder screening op een specifiek gen of genomisch gebied van belang, evenals voor fysieke mapping. Informatie verzameld over individuele klonen uit fysieke kaartanalyses wordt ingevoerd in een relationele database en gebruikt om fysieke en

Variatie tussen individuen in DNA-fragmentgroottes die zijn geknipt door specifieke restrictie-enzymen. Polymorfe sequenties die resulteren in RFLP's worden gebruikt als markers op zowel fysieke kaarten als

kaarten. RFLP's worden meestal veroorzaakt door mutatie op een snijplaats.
Zie ook: marker, polymorfisme (ORNL) .


Abstract

Kelp tandbaars (Epinephelus bruneus) is een belangrijke aquacultuursoort in Japan, Korea en China. De maricultuurproductie van de soort is toegenomen vanwege de grote vraag en de marktprijs. Sommige problemen hebben echter invloed op de aquacultuur van kelp grouper, zoals de lage groeisnelheid, de hoge mortaliteit als gevolg van ziekten en het lage vermogen om het larvale stadium te overleven. Om economisch belangrijke eigenschappen te analyseren, zijn genetische koppelingskaarten een effectief hulpmiddel. We hebben geslachtsspecifieke koppelingskaarten van kelp-tandbaars geconstrueerd met behulp van 222 microsatellietmarkers. De mannelijke kaart bestond uit 23 koppelingsgroepen met 161 markers en de vrouwelijke kaart bestond uit 25 koppelingsgroepen met 173 markers. De totale lengte van de mannelijke en vrouwelijke kaarten was respectievelijk 650,5 cM en 944,4 cM, en de gemiddelde intervallen waren respectievelijk 5,0 cM en 6,7 cM. De gemiddelde verhouding van recombinatie tussen mannen en vrouwen was 1:1,5. Bovendien leverden syntenische sequentievergelijkingen basisinformatie op over verschillende potentiële kandidaatgenen die de fysiologische en biochemische reacties van organismen beïnvloeden. Op basis van de koppelingskaart kan worden verwacht dat verdere detectie van kwantitatieve kenmerken (QTL) of kandidaat-gen(en) zal bijdragen aan het ondersteunen van fokprogramma's van kelp grouper. Bovendien biedt de kaart, door elementaire genoominformatie van kelp grouper te bieden, een eerste stap in de richting van vergelijkende QTL en vergelijkende genoomanalyses met andere groupers in de toekomst.


Chromosomale theorie van overerving

De speculatie dat chromosomen de sleutel zouden kunnen zijn om erfelijkheid te begrijpen, bracht verschillende wetenschappers ertoe de publicaties van Mendel te onderzoeken en zijn model opnieuw te evalueren in termen van chromosoomgedrag tijdens mitose en meiose. In 1902 merkte Theodor Boveri op dat een goede embryonale ontwikkeling van zee-egels niet plaatsvindt tenzij er chromosomen aanwezig zijn. Datzelfde jaar observeerde Walter Sutton chromosoomscheiding in dochtercellen tijdens meiose ((figuur)). Samen leidden deze waarnemingen tot de chromosomale overervingstheorie, die chromosomen identificeerde als het genetische materiaal dat verantwoordelijk is voor Mendeliaanse overerving.


De chromosomale overervingstheorie was consistent met de wetten van Mendel, die door de volgende waarnemingen werden ondersteund:

  • Tijdens meiose migreren homologe chromosoomparen als discrete structuren die onafhankelijk zijn van andere chromosoomparen.
  • Chromosoomsortering van elk homoloog paar in pre-gameten lijkt willekeurig te zijn.
  • Elke ouder synthetiseert gameten die slechts de helft van hun chromosomale complement bevatten.
  • Hoewel mannelijke en vrouwelijke gameten (sperma en ei) verschillen in grootte en morfologie, hebben ze hetzelfde aantal chromosomen, wat wijst op gelijke genetische bijdragen van elke ouder.
  • De gametische chromosomen combineren tijdens de bevruchting om nakomelingen te produceren met hetzelfde chromosoomnummer als hun ouders.

Ondanks overtuigende correlaties tussen chromosoomgedrag tijdens meiose en de abstracte wetten van Mendel, stelden wetenschappers de chromosomale overervingstheorie voor lang voordat er enig direct bewijs was dat chromosomen eigenschappen droegen. Critici wezen erop dat individuen veel meer onafhankelijk segregerende eigenschappen hadden dan dat ze chromosomen hadden. Pas na een aantal jaren van kruisen met de fruitvlieg, Drosophila melanogaster, dat Thomas Hunt Morgan experimenteel bewijs leverde om de chromosomale theorie van overerving te ondersteunen.


Genkoppeling en chromosoomkaarten

Thomas Hunt Morgan bestudeerde fruitvliegen en ontdekte dat bij sommige kruisingen de verwachte resultaten niet plaatsvonden. Verdere experimenten bevestigden dat allelen die zich op hetzelfde chromosoom bevinden, samen worden overgeërfd.

*Mendel's dihybride kruising AaBb x AaBb zou geen 9:3:3:1 verhouding hebben opgeleverd als hij allelen had gekozen die zich op dezelfde chromosomen bevinden.

Een veel voorkomende kruising die wordt gebruikt om koppelingsgroepen aan te tonen, is de kruising van een heterozygoot wildtype rudimentaire vleugels/zwart lichaam met een recessieve mutant.

Het kruis zou er zo uitzien

vg+ vg bl+ bl x vg vg bl bl

Het kan op dit punt gemakkelijker zijn om de oudere notatie voor letters te gebruiken, waar het kruis eruit zou zien als AaBb x aabb

Er zijn twee mogelijke arrangementen voor de heterozygoot (AaBb) in de bovenstaande kruising.

Als de dominante allelen op verschillende chromosomen (Ab) liggen, wordt dit TRANS . genoemd
Als de dominante allelen AB op hetzelfde chromosoom liggen, wordt dit een CIS-rangschikking genoemd

Cross produceert: 50% wildtype / 50% mutant

Als er geen oversteek heeft plaatsgevonden, is de uitkomst altijd 1:1, maar dit is niet wat Thomas Hunt Morgan heeft waargenomen.

Verwacht Opgemerkt
Wildtype 50 33
Mutant 50 33
Vestigial Wings, Wild 0 17
Wild, zwart lichaam 0 17

Vraag: Hoe zou u deze resultaten verklaren?

Antwoord: De twee nakomelingen die niet op beide ouders leken, worden recombinanten genoemd. Ze zijn het resultaat van CROSS-OVER die plaatsvond tijdens meiose, de allelen wisselen van positie.

Met behulp van deze methodologie werden de chromosomen van de fruitvlieg in kaart gebracht. Elke MAP UNIT geeft aan hoe ver de allelen uit elkaar liggen op het chromosoom, het aantal is gebaseerd op hoe vaak oversteken plaatsvindt.

Chromosoom 2 op Drosophila Melanogaster (fruitvlieg)

Oefenvragen

1. Een dumpy gevleugelde (dd) fruitvlieg met lange aristae (AA) wordt gekruist met een lange gevleugelde (Dd) korte aristae (aa). Toon het kruis en de fenotypische verhoudingen.

2. Een fruitvlieg met korte poten (ll) en rudimentaire vleugels (ww) wordt gekruist met een vlieg die heterozygoot is voor beide eigenschappen. Ervan uitgaande dat de dominante allelen zich op afzonderlijke chromosomen bevinden, toont u het kruis en de verwachte fenotypische proporties.

3. Bij fruitvliegen zijn rode ogen een dominant allel op het X-chromosoom. De recessieve aandoening resulteert in witte ogen. De bruine lichaamseigenschap is ook X-gebonden en is dominant voor gele lichamen. Een vrouw die beide eigenschappen heterozygoot is met de dominante allelen op hetzelfde chromosoom, wordt gekruist met een man met witte ogen en gele body. Toon het kruis en de fenotypische verhoudingen (Vergeet niet dat deze eigenschappen X-gebonden zijn!)

Bij erwtenplanten bevinden bloemkleur en pollenvorm zich op hetzelfde chromosoom. Een plant met paarse bloemen en lang stuifmeel (AaBb) wordt gekruist met een plant die recessief is voor beide eigenschappen (aabb).

De resultaten zijn als volgt:


a) Staan de chromosomen van de AaBb-ouder in de cis- of trans-positie? Schets een punnett-vierkant met de verwachte nakomelingen.


63 Chromosomale theorie en genetische koppeling

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Bespreek Suttons chromosomale overervingstheorie
  • Beschrijf genetische koppeling
  • Leg het proces van homologe recombinatie of kruising uit
  • Beschrijf de aanmaak van chromosomen
  • Bereken de afstanden tussen drie genen op een chromosoom met behulp van een driepuntstestkruis

Lang voordat wetenschappers chromosomen onder een microscoop visualiseerden, begon de vader van de moderne genetica, Gregor Mendel, in 1843 met het bestuderen van erfelijkheid. Met verbeterde microscopische technieken aan het einde van de 19e eeuw konden celbiologen subcellulaire structuren kleuren en visualiseren met kleurstoffen en hun acties observeren tijdens celdeling en meiose. Bij elke mitotische deling repliceerden chromosomen, condenseerden ze van een amorfe (geen constante vorm) kernmassa in verschillende X-vormige lichamen (paren van identieke zusterchromatiden) en migreerden ze naar afzonderlijke cellulaire polen.

Chromosomale theorie van overerving

De speculatie dat chromosomen de sleutel zouden kunnen zijn om erfelijkheid te begrijpen, bracht verschillende wetenschappers ertoe de publicaties van Mendel te onderzoeken en zijn model opnieuw te evalueren in termen van chromosoomgedrag tijdens mitose en meiose. In 1902 merkte Theodor Boveri op dat een goede embryonale ontwikkeling van zee-egels niet plaatsvindt tenzij er chromosomen aanwezig zijn. Datzelfde jaar observeerde Walter Sutton chromosoomscheiding in dochtercellen tijdens meiose ((figuur)). Samen leidden deze waarnemingen tot de chromosomale overervingstheorie, die chromosomen identificeerde als het genetische materiaal dat verantwoordelijk is voor Mendeliaanse overerving.


De chromosomale overervingstheorie was consistent met de wetten van Mendel, die door de volgende waarnemingen werden ondersteund:

  • Tijdens meiose migreren homologe chromosoomparen als discrete structuren die onafhankelijk zijn van andere chromosoomparen.
  • Chromosoomsortering van elk homoloog paar in pre-gameten lijkt willekeurig te zijn.
  • Elke ouder synthetiseert gameten die slechts de helft van hun chromosomale complement bevatten.
  • Hoewel mannelijke en vrouwelijke gameten (sperma en ei) verschillen in grootte en morfologie, hebben ze hetzelfde aantal chromosomen, wat wijst op gelijke genetische bijdragen van elke ouder.
  • De gametische chromosomen combineren tijdens de bevruchting om nakomelingen te produceren met hetzelfde chromosoomnummer als hun ouders.

Ondanks overtuigende correlaties tussen chromosoomgedrag tijdens meiose en de abstracte wetten van Mendel, stelden wetenschappers de chromosomale overervingstheorie voor lang voordat er enig direct bewijs was dat chromosomen eigenschappen droegen. Critici wezen erop dat individuen veel meer onafhankelijk segregerende eigenschappen hadden dan dat ze chromosomen hadden. Pas na een aantal jaren van kruisen met de fruitvlieg, Drosophila melanogaster, dat Thomas Hunt Morgan experimenteel bewijs leverde om de chromosomale theorie van overerving te ondersteunen.

Genetische koppeling en afstanden

Het werk van Mendel suggereerde dat eigenschappen onafhankelijk van elkaar worden geërfd. Morgan identificeerde een 1:1 overeenkomst tussen een segregerende eigenschap en het X-chromosoom, wat suggereert dat willekeurige chromosoomsegregatie de fysieke basis was van Mendels model. Dit toonde ook aan dat gekoppelde genen de voorspelde resultaten van Mendel verstoren. Dat elk chromosoom veel gekoppelde genen kan dragen, verklaart hoe individuen veel meer eigenschappen kunnen hebben dan dat ze chromosomen hebben. Onderzoekers in het laboratorium van Morgan suggereerden echter dat allelen op hetzelfde chromosoom niet altijd samen werden geërfd. Tijdens meiose werden gekoppelde genen op de een of andere manier ontkoppeld.

Homologe recombinatie

In 1909 observeerde Frans Janssen chiasmata - het punt waarop chromatiden met elkaar in contact komen en segmenten kunnen uitwisselen - voorafgaand aan de eerste meiosedeling. Hij suggereerde dat allelen ontkoppeld worden en dat chromosomen fysiek segmenten uitwisselen. Terwijl chromosomen condenseerden en gepaard gingen met hun homologen, leken ze op verschillende punten op elkaar in te werken. Janssen suggereerde dat deze punten overeenkwamen met regio's waarin chromosoomsegmenten werden uitgewisseld. We weten nu dat de koppeling en interactie tussen homologe chromosomen, of synapsis, meer doet dan alleen de homologen organiseren voor migratie naar afzonderlijke dochtercellen. Wanneer gesynapseerd, ondergaan homologe chromosomen wederzijdse fysieke uitwisselingen aan hun armen in homologe recombinatie, of eenvoudiger, "oversteken".

Om een ​​beter inzicht te krijgen in het soort experimentele resultaten dat onderzoekers op dat moment verkregen, moet u een heterozygoot individu overwegen dat dominante maternale allelen erfde voor twee genen op hetzelfde chromosoom (zoals AB) en twee recessieve vaderlijke allelen voor diezelfde genen (zoals ab). Als de genen gekoppeld zijn, zou je verwachten dat dit individu gameten produceert die ofwel: AB of ab met een 1:1 verhouding. Als de genen niet gekoppeld zijn, zou het individu moeten produceren AB, Ab, aB, en ab gameten met gelijke frequenties, volgens het Mendeliaanse concept van onafhankelijk assortiment. Omdat ze overeenkomen met nieuwe allelcombinaties, zijn de genotypen Ab en aB niet-ouderlijke typen die het resultaat zijn van homologe recombinatie tijdens meiose. Oudertypes zijn nakomelingen die dezelfde allelische combinatie vertonen als hun ouders. Morgan en zijn collega's ontdekten echter dat wanneer ze zulke heterozygote individuen kruisten met een homozygote recessieve ouder (AaBb × aabb), kwamen zowel ouderlijke als niet-ouderlijke gevallen voor. Er kunnen bijvoorbeeld 950 nakomelingen worden teruggevonden die ofwel: AaBb of aabb, maar er zouden ook 50 nakomelingen ontstaan ​​die ofwel Aabb of aaBb. Deze resultaten suggereerden dat koppeling het vaakst voorkwam, maar een significante minderheid van de nakomelingen waren de producten van recombinatie.


Kan de voorspelde frequentie van het recombinante nageslacht in een testkruis voor twee kenmerken zoals die hier 60 procent zijn? Waarom of waarom niet?

Genetische kaarten

Janssen had niet de technologie om oversteken aan te tonen, dus het bleef een abstract idee dat wetenschappers niet algemeen geloofden. Wetenschappers dachten dat chiasmata een variatie op synapsis was en konden niet begrijpen hoe chromosomen konden breken en weer samen konden komen. Toch waren de gegevens duidelijk dat koppeling niet altijd optrad. Uiteindelijk was er een jonge student en een "all-nighter" nodig om het koppelings- en recombinatieprobleem wiskundig op te helderen.

In 1913 verzamelde Alfred Sturtevant, een student in het laboratorium van Morgan, resultaten van onderzoekers in het laboratorium en nam ze op een avond mee naar huis om erover na te denken. De volgende ochtend had hij de eerste 'chromosoomkaart' gemaakt, een lineaire weergave van genvolgorde en relatieve afstand op een chromosoom ((figuur)).


Welke van de volgende uitspraken is waar?

  1. Recombinatie van de lichaamskleur en rood/cinnaber oog allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en aristae lengte.
  2. Recombinatie van de allelen van de lichaamskleur en de lengte van de aristae zal vaker voorkomen dan de allelen van de rood/bruine ogen en de allelen van de lengte van de aristae.
  3. Recombinatie van de grijs/zwarte lichaamskleur en lange/korte aristae-allelen zal niet optreden.
  4. Recombinatie van het rood/bruine oog en lange/korte aristae allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en lichaamskleur.

Zoals (Figuur) laat zien, kunnen we door recombinatiefrequentie te gebruiken om genetische afstand te voorspellen, de relatieve genvolgorde op chromosoom 2 afleiden. De waarden vertegenwoordigen kaartafstanden in centimorganen (cM), die overeenkomen met recombinatiefrequenties (in procenten). Daarom lagen de genen voor lichaamskleur en vleugelgrootte 65,5 × 48,5 = 17 cM uit elkaar, wat aangeeft dat de maternale en vaderlijke allelen voor deze genen recombineren in gemiddeld 17 procent van de nakomelingen.

Om een ​​chromosoomkaart te construeren, ging Sturtevant ervan uit dat genen serieel op draadachtige chromosomen waren geordend. Hij nam ook aan dat de incidentie van recombinatie tussen twee homologe chromosomen met gelijke waarschijnlijkheid overal langs de lengte van het chromosoom zou kunnen voorkomen. Op basis van deze veronderstellingen postuleerde Sturtevant dat allelen die ver uit elkaar lagen op een chromosoom, meer kans hadden om te dissociëren tijdens meiose, simpelweg omdat er een groter gebied was waarover recombinatie zou kunnen plaatsvinden. Omgekeerd zouden allelen die dicht bij elkaar op het chromosoom lagen waarschijnlijk samen worden geërfd. Het gemiddelde aantal cross-overs tussen twee allelen - dat wil zeggen hun recombinatiefrequentie - correleerde met hun genetische afstand van elkaar, ten opzichte van de locaties van andere genen op dat chromosoom. Gezien het voorbeeld van kruising tussen: AaBb en aabb hierboven kunnen we de frequentie van de recombinatie berekenen als 50/1000 = 0,05. Dat wil zeggen, de kans op een cross-over tussen genen A/a en B/b was 0,05, of 5 procent. Een dergelijk resultaat zou erop wijzen dat de genen definitief met elkaar verbonden waren, maar dat ze ver genoeg uit elkaar lagen om af en toe cross-overs te laten plaatsvinden. Sturtevant verdeelde zijn genetische kaart in kaarteenheden, of centimorganen (cM), waarin een recombinatiefrequentie van 0,01 overeenkomt met 1 cM.

Door allelen in een lineaire kaart weer te geven, suggereerde Sturtevant dat genen kunnen variëren van perfect koppelen (recombinatiefrequentie = 0) tot perfect ontkoppelen (recombinatiefrequentie = 0,5) wanneer genen op verschillende chromosomen liggen of genen ver uit elkaar liggen op hetzelfde chromosoom. Perfect niet-gekoppelde genen komen overeen met de frequenties waarvan Mendel voorspelde dat ze onafhankelijk zouden sorteren in een dihybride kruising. Een recombinatiefrequentie van 0,5 geeft aan dat 50 procent van de nakomelingen recombinanten zijn en de andere 50 procent ouderlijke typen. Dat wil zeggen, elk type allelcombinatie wordt met dezelfde frequentie weergegeven. Dankzij deze weergave kon Sturtevant additief afstanden berekenen tussen verschillende genen op hetzelfde chromosoom. Toen de genetische afstanden 0,50 naderden, werden zijn voorspellingen echter minder nauwkeurig omdat het niet duidelijk was of de genen erg ver uit elkaar lagen op dezelfde of op verschillende chromosomen.

In 1931 toonden Barbara McClintock en Harriet Creighton de kruising van homologe chromosomen in maïsplanten aan. Weken later toonde Curt Stern microscopisch homologe recombinatie in Drosophila. Stern observeerde verschillende X-gebonden fenotypes die geassocieerd waren met een structureel ongebruikelijk en ongelijk X-chromosoompaar waarin één X een klein eindsegment mist en de andere X was gefuseerd met een stuk van het Y-chromosoom. Door vliegen te kruisen, hun nakomelingen te observeren en vervolgens de chromosomen van de nakomelingen te visualiseren, toonde Stern aan dat elke keer dat de nakomelingen-allelcombinatie afweek van een van de oudercombinaties, er een overeenkomstige uitwisseling van een X-chromosoomsegment was. Het gebruik van gemuteerde vliegen met structureel verschillende X-chromosomen was de sleutel tot het observeren van de producten van recombinatie omdat DNA-sequencing en andere moleculaire hulpmiddelen nog niet beschikbaar waren. We weten nu dat homologe chromosomen regelmatig segmenten uitwisselen in meiose door hun DNA wederzijds te breken en weer samen te voegen op precieze locaties.

Bekijk hier het proces van Sturtevant om een ​​genetische kaart te maken op basis van recombinatiefrequenties.

In kaart gebrachte eigenschappen van Mendel

Homologe recombinatie is een algemeen genetisch proces, maar Mendel heeft het nooit waargenomen. Als hij zowel gekoppelde als niet-gekoppelde genen had onderzocht, zou het voor hem veel moeilijker zijn geweest om op basis van probabilistische berekeningen een uniform model van zijn gegevens te maken. Onderzoekers die sindsdien de zeven eigenschappen die Mendel onderzocht, in kaart hebben gebracht op de zeven chromosomen van het genoom van een erwtenplant, hebben bevestigd dat alle genen die hij onderzocht ofwel op afzonderlijke chromosomen liggen ofwel voldoende ver uit elkaar liggen om statistisch niet met elkaar verbonden te zijn. Sommigen hebben gesuggereerd dat Mendel enorm veel geluk had om alleen niet-gekoppelde genen te selecteren, terwijl anderen zich afvroegen of Mendel gegevens heeft weggegooid die op koppeling wijzen. In ieder geval observeerde Mendel consequent onafhankelijk assortiment omdat hij genen onderzocht die effectief ontkoppeld waren.

Sectie Samenvatting

De chromosomale overervingstheorie van Sutton en Boveri stelt dat chromosomen de voertuigen zijn van genetische erfelijkheid. Noch de Mendeliaanse genetica, noch de genkoppeling is perfect nauwkeurig. In plaats daarvan omvat chromosoomgedrag segregatie, onafhankelijk assortiment en soms koppeling. Sturtevant bedacht een methode om de recombinatiefrequentie te beoordelen en de relatieve posities en afstanden van gekoppelde genen op een chromosoom af te leiden op basis van het gemiddelde aantal cross-overs in het tussenliggende gebied tussen de genen. Sturtevant nam terecht aan dat genen in seriële volgorde op chromosomen zijn gerangschikt en dat recombinatie tussen homologen overal op een chromosoom met gelijke waarschijnlijkheid kan plaatsvinden. Terwijl koppeling ervoor zorgt dat allelen op hetzelfde chromosoom samen worden overgeërfd, vertekent homologe recombinatie allelen in de richting van een onafhankelijk overervingspatroon.

Vragen over visuele verbinding

(Figuur) Kan de voorspelde frequentie van recombinante nakomelingen 60 procent zijn in een testkruis voor twee kenmerken zoals de hier getoonde? Waarom of waarom niet?

(Figuur) Nee. De voorspelde frequentie van recombinante nakomelingen varieert van 0% (voor gekoppelde eigenschappen) tot 50% (voor niet-gekoppelde eigenschappen).

(Figuur) Welke van de volgende beweringen is waar?

  1. Recombinatie van de lichaamskleur en rood/cinnaber oog allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en aristae lengte.
  2. Recombinatie van de allelen van de lichaamskleur en de lengte van de aristae zal vaker voorkomen dan de allelen van de rood/bruine ogen en de allelen van de lengte van de aristae.
  3. Recombinatie van de grijs/zwarte lichaamskleur en lange/korte aristae-allelen zal niet optreden.
  4. Recombinatie van het rood/bruine oog en lange/korte aristae allelen zal vaker voorkomen dan recombinatie van de allelen voor vleugellengte en lichaamskleur.

Beoordelingsvragen

X-gebonden recessieve eigenschappen bij mensen (of in Drosophila) worden waargenomen _________.

  1. bij meer mannen dan bij vrouwen
  2. bij meer vrouwen dan mannen
  3. bij mannen en vrouwen gelijk
  4. in verschillende distributies afhankelijk van de eigenschap

De eerste suggestie dat chromosomen fysiek segmenten kunnen uitwisselen, kwam van de microscopische identificatie van ________.

Welke recombinatiefrequentie komt overeen met onafhankelijk assortiment en de afwezigheid van koppeling?

Welke recombinatiefrequentie komt overeen met perfecte koppeling en is in strijd met de wet van onafhankelijk assortiment?

Vragen over kritisch denken

Leg uit hoe de chromosomale overervingstheorie ons begrip van genetica heeft vergroot.

De chromosomale overervingstheorie stelde voor dat genen zich op chromosomen bevinden. Het begrip dat chromosomen lineaire arrays van genen zijn, verklaarde koppeling en kruising verklaarde recombinatie.

Woordenlijst


Bekijk de video: Genotyp. Phänotyp Unterschied Grundbegriffe Genetik 4 (November 2021).