Informatie

Genetische koppeling groter dan 50 centimorganen


Klassiek kan de koppeling tussen twee loci worden gemeten in centimorganen (cM), wat de procentuele kans vertegenwoordigt dat deze twee loci een oneven aantal keren zullen recombineren (waardoor een recombinant genotype wordt gegenereerd).

Vanwege het onafhankelijke assortiment wordt verwacht dat markers op verschillende chromosomen 50% van de tijd recombineren. Zoals ik begrijp, als men een klassiek experiment uitvoert en verschillende nakomelingen telt en vervolgens de schijnbare koppeling afleidt, worden waarden van 50 cM of meer geïnterpreteerd als "onmogelijk om te bepalen of op afzonderlijke chromosomen of gewoon heel vaak recombineert". Zie (bron), met grammatica gecorrigeerd:

Het laatste punt dat we moeten maken betreft de maximale afstand die we kunnen meten. Door de manier waarop de berekeningen worden uitgevoerd, kunnen we nooit meer (dan) 50% recombinante gameten hebben. Daarom is de (maximale) afstand dat twee genen uit elkaar kunnen zijn en toch die afstand meten, net minder (dan) 50 cM. Als twee genen meer dan 50 cM uit elkaar liggen, kunnen we niet bepalen of ze zich op hetzelfde chromosoom bevinden of op verschillende chromosomen.

Wikipedia geeft een analytische oplossing en merkt ook op dat (d is fysieke afstand):

De kans op recombinatie is ongeveer d/100 voor kleine waarden van d en nadert 50% als d naar oneindig gaat.

Wat gebeurt er echter als de koppeling is groter dan 50 cM? Afgezien van klassieke experimenten lijkt een dergelijke situatie in de realiteit mogelijk.

Gistchromosoom IV is bijvoorbeeld 1530 kb lang en gemiddeld 0,31 cM/kbp. Laten we twee genen op Chr.IV nemen:

  • DNF2 is ongeveer +631 kb.
  • TOM1 zit op ongeveer +1370 kb.

De fysieke afstand tussen deze is ongeveer 734 kb. Volgens de cM/kbp-waarde is de centimorgan-afstand $734 ext{ kb} cdot 0.31 ext{ cM}/ ext{kb} = 228 ext{ cM}$ . Hoe deze 228 te interpreteren?

Als ik een haploïde gist stuur, dat is: DNF2 TOM1 met een andere die is dnf2 tom1 (kleine letters geven minor allel aan in plaats van deletie), sporuleer ze dan, wat is de kans om sporen te krijgen met DNF2 tom1 of dnf2 TOM1 genotypen?

Ik realiseer me dat de cM/kbp-waarde slechts een vereenvoudiging is en dat koppeling in de praktijk een complexer fenomeen is. Desalniettemin lijkt het aannemelijk dat er meerdere crossover-evenementen kunnen plaatsvinden op Chr.IV, omdat het zo groot is. Dit omvat de mogelijkheid van 1, 3, 5 en meer kruisingen die een hybride zouden creëren (ervan uitgaande dat ze allemaal plaatsvinden tussen deze twee loci), evenals de mogelijkheid van 2, 4, enz. kruisingen die een niet-hybride spore zouden creëren ( tenminste voor zover het onze gekozen markers betreft).


Het begrijpen van de statistieken die we gebruiken als we het hebben over recombinatiesnelheid is een belangrijke vraag die helaas maar al te vaak wordt afgewezen in een inleiding tot evolutionaire biologie of populatiegenetica en die door velen verkeerd wordt begrepen. Ik heb er een gedeeltelijk begrip van, maar hopelijk lukt het me om een ​​fatsoenlijk antwoord te schrijven.

#Kort antwoord

Een recombinatiesnelheid en een genetische afstand (in centiMorgan) zijn twee verschillende dingen. Terwijl de recombinatiesnelheid wordt begrensd tussen 0 en 0,5, wordt de genetische afstand begrensd tussen 0 en oneindig. Er is een één-op-één functie van de genetische afstand tot de recombinatiesnelheid. Voor een kleine recombinatiesnelheid nemen de recombinatiesnelheid en de genetische afstand zeer vergelijkbare waarden aan, maar voor grotere waarden is de recombinatiesnelheid veel lager dan de genetische afstand.

#Lang antwoord

Er is een klein beetje wiskunde hieronder. Deze vergelijkingen zijn voornamelijk bedoeld voor nieuwsgierigheid, omdat men het antwoord kan begrijpen zonder de wiskunde erachter te begrijpen.

Definities van $r$ en $M$

Je raakt in de war tussen twee verschillende statistieken

  • De snelheid van recombinatie $r$ tussen twee plaatsen
  • $r$ is de kans dat twee loci in dezelfde gameet blijven nadat recombinatie heeft plaatsgevonden. Deze kans kan niet groter zijn dan 0,5 ($0 le r le 0,5$).
  • De afstand in Morgans $M$ (of vaker in centiMorgans) tussen twee loci. $M$ is het verwachte aantal cross-overs dat optreedt tussen de twee loci.

Morgans en centiMorgans

U zult merken dat ik in Morgans praat in plaats van in centiMorgans, wat niet typisch is in de literatuur, maar het helpt bij het overbrengen van de intuïtie van wat het betekent. Indien $150$ centiMorgans $=$ $1.5$ Morgan's. Voor twee loci die 1,5 Morgans op afstand liggen, is het verwachte aantal cross-overs tussen de twee loci 1,5 (per definitie). Hieronder vindt u wat meer uitleg over deze twee definities met wat tekening :)

Casestudy met lociEENenB

Terwijl $M$ en $r$ nauw verwant zijn, zijn ze niet precies hetzelfde. Beschouw de volgende reeks met de lociEENenB

---[A]------------------[B]---

Laten we aannemen dat de twee loci erg ver uit elkaar liggen en $M=2$. De kans om precies te hebben $k$ crossovers wordt daarom gegeven door een Poisson-verdeling met rate $M=2$

$$P(k) = frac{e^{-M}M^k}{k!}$$

Laten we zeggen voor een bepaald geval dat $k=1$ (een enkele cross-over vond plaats). Deze cross-over wordt weergegeven door een "/" hieronder

---[A]-------------/----[B]---

Hier duidelijk de twee sequenties op lociEENenBzal worden gescheiden. Laten we nu zeggen dat $k=2$ (twee cross-overs hebben plaatsgevonden).

---[A]---/-----/--------[B]---

Hier, zelfs als er cross-overs hebben plaatsgevonden, zijn de twee sequenties op lociEENenBbij elkaar zullen blijven. Alleen de sequentie tussen de twee cross-overs komt van het homologe chromosoom.

Relatie tussen $r$ en $M$ - in woorden

Je zou kunnen zien dat het uit het vorige gedeelte komt. De kans $r$ van deze twee plaatsenEENenBte scheiden via recombinatie is de waarschijnlijkheid dat er een oneven aantal recombinatiegebeurtenissen tussen hen optreedt (wetend dat $M$ is het verwachte aantal cross-overs).

Relatie tussen $r$ en $M$ - in vergelijking

Laten we eerst de kans berekenen $p_{even}$ dat er een even aantal cross-overs optreedt. Deze kans is gewoon

$$p_{even} = sum_{k = 0}^{infty}{e^{-M}M^{2k} over (2k)!}$$

, waar ik zojuist de constante heb toegevoegd $2$ voordat $k$ zowel bij de teller als bij de noemer. Met wat algebra en trig kan men aantonen dat

$$p_{even} = sum_{k = 0}^{infty}{e^{-M}M^{2k} over (2k)!} = e^{-M}sum_{k = 0}^{infty}{M^{2k} over (2k)!} = $$

$$e^{-M} : cosh(M) = e^{-M}left ( frac{e^{M} + e^{-M}}{2} ight ) = {1 + e^{-2M}meer dan 2} $$


Als, $r = p_{oneven} = 1 - p_{even}$,

$$r = 1 - {1 + e^{-2M}over 2} = {1 - e^{-2M}over 2}$$

Daar gaan we! We hebben onze relatie tussen $r$ en $M$! Laten we er een grafiek van maken

#Relatie tussen $r$ en $M$ - op een grafiek

Ik heb zojuist de bovenstaande vergelijking in Mathematica grafisch weergegeven (Plot[y = (1 - Uitdr[-2 M ])/2, {M, 0, 5}])

Hier is dezelfde grafiek maar ingezoomd op lagere waarden van $r$ en $M$ (Plot[y = (1 - Exp[-2 M ])/2, {M, 0, 0.1}])

We zien duidelijk uit de grafiek dat voor lage waarden van $M$, als $M$ neemt toe $r$ quasi lineair toenemen ($Mr$). Voor grotere waarden van $M$, $r$ neemt nog steeds toe, maar langzamer en langzamer tot het bereiken van een asymptoot / plateau bij $frac{1}{2}$. $r$ is inderdaad begrensd tussen 0 (wanneer $M=0$) en $frac{1}{2}$ (wanneer $M=infty$).

Merk op dat het feit dat de som van de kansen van elke even $k$ in een Poisson-verdeling is altijd lager of gelijk aan 0,5 is op zich een interessant wiskundig feit!


Voor alle duidelijkheid: markers op verschillende koppelingsgroepen (chromosomen) recombineren niet 50% van de tijd. Het is alleen zo dat niet-gekoppelde mutaties 50% van de tijd co-segregeren.

Dit is een direct citaat uit Strickbergers leerboek "Genetica" 3e druk. 1985 blz. 397:

> Na vele tests met talrijke geslachtsgebonden genen, werd het volledige X-chromosoom van D. melanogaster werd in kaart gebracht en bleek een lengte van 68 kaarteenheden te hebben. Dit betekent echter niet dat er een recombinatiefrequentie van 68 procent is in een koppelingsexperiment tussen geel en dobberde die zich aan de uiterste uiteinden van het X-chromosoom bevinden. Zoals eerder uitgelegd, wordt niet meer dan 50 procent recombinatie verwacht tussen twee loci, aangezien slechts twee van de vier chromatiden in een meiotische tetrad betrokken zijn bij een bepaald kruispunt. In feite is de werkelijke recombinatiewaarde waargenomen tussen geel en dobberde kan zelfs minder dan 50 procent zijn in een koppelingsexperiment om de eenvoudige reden dat niet elk bivalent X-chromosoom een ​​​​crossover kan hebben in dat specifieke interval. <<

1 procent recombinatie = 1 kaarteenheid


Gedeelde centimorganen | Hoe ben ik gerelateerd aan mijn DNA-matches?

“Hoe ik verwant ben aan mijn DNA-matches? Het is een enorme vraag. De meeste mensen hebben DNA-matches waarvan ze de namen niet herkennen.

Het eerste dat u kunt doen, is hen VRAGEN wie ze zijn. Maar het is niet altijd gemakkelijk om te weten hoe u uw DNA-matches kunt bereiken. Dus voordat we zelfs maar aan het hele centimorganen-gedoe beginnen, willen we u onze gratis downloadbare gids aanbieden, 'Contact opnemen met uw DNA-matches'.

Nu is het mogelijk dat uw matches ook niet weten hoe u verwant bent. Dus laten we het daar nu over hebben GROTE aanwijzingen op de website van uw DNA-testbedrijf. Hier bij Your DNA Guide leren we mensen om die aanwijzingen te volgen. De grootste aanwijzing die je krijgt bij elke DNA-match is je hoeveelheid gedeeld DNA.


Classificatie van genetische varianten

Fenotypische variatie bij mensen is een direct gevolg van genetische variatie, die in combinatie met omgevings- en gedragsfactoren werkt om fenotypische diversiteit te produceren. Genetische varianten worden geclassificeerd op basis van twee basiscriteria: hun genetische samenstelling en hun frequentie in de populatie. Qua samenstelling kunnen polymorfismen worden geclassificeerd als sequentievarianten of structurele varianten. Sequentievarianten variëren van enkele nucleotide verschillen tussen individuen tot 1 kilobase (kb)-sized inserties of deleties (indels) van een segment van DNA (Figuur 1) [2]. Grotere inserties en deleties, evenals duplicaties, inversies en translocaties, worden gezamenlijk structurele varianten genoemd. Deze varianten kunnen in grootte variëren van 1 kb tot meer dan 5 megabasen (Mb) DNA [3].

Classificatie van genetische varianten naar samenstelling. Schema van sequentie en structurele varianten vergeleken met referentiesequentie. Sequentievariatie (aangegeven door rode lijn) verwijst naar varianten met één nucleotide en kleine (minder dan 1 kb) indels. Structurele variatie omvat inversies, translocaties en kopie-nummervarianten, die resulteren in de aanwezigheid van een DNA-segment in variabele aantallen in vergelijking met de referentiesequentie, zoals bij duplicaties, deleties of inserties. Aangepast van [4].

Genetische varianten worden ook geclassificeerd op basis van hun frequentie binnen de populatie, waarbij gewone varianten worden gedefinieerd als die waarin het minder belangrijke allel aanwezig is met een frequentie van meer dan 5% in de populatie, terwijl het voor zeldzame varianten aanwezig is met een frequentie van minder dan 5%. De fundamentele bron van genetische variatie is mutatie, en de meeste gemeenschappelijke genetische varianten ontstonden ooit in de menselijke geschiedenis en worden tegenwoordig door veel individuen gedeeld door afstamming van gemeenschappelijke oude voorouders. Een polymorfisme wordt, volgens afspraak, gedefinieerd als een genetische variant die aanwezig is in ten minste 1% van de bevolking en daarmee zeldzame varianten uitsluit die mogelijk in de relatief recente menselijke geschiedenis zijn ontstaan. Een groot deel van het onderzoek naar genetische variatie tot nu toe was gericht op het karakteriseren van de 10 miljoen geschatte single nucleotide polymorphisms (SNP's), aangezien deze ongeveer 78% van de menselijke varianten omvatten, en daarmee de meeste genetische diversiteit verklaren. SNP's bevinden zich gemiddeld elke 100 tot 300 basen in het genoom. Structurele varianten vertegenwoordigen slechts naar schatting 22% van alle varianten in het genoom, maar ze omvatten naar schatting 74% van de nucleotiden die tussen individuen verschillen [1]. Als gevolg van technologische vooruitgang die hun detectie mogelijk maakt, is er een stroom van recente pogingen geweest om structurele polymorfismen op genomische schaal te catalogiseren [4-6].

De studie van overerving van genetische variatie hangt af van twee sleutelconcepten: genetische koppeling en koppelingsonevenwicht (Figuur 2). Twee loci zijn genetisch gekoppeld als ze fysiek dicht genoeg bij elkaar zijn, zodat recombinatie tussen hen optreedt met een kans van minder dan 50% in een enkele generatie, wat resulteert in hun co-segregatie vaker dan wanneer ze onafhankelijk zouden worden geërfd (Figuur 2a ,B). De recombinatiefrequentie wordt gemeten in eenheden van centimorganen, waarbij 1 centimorgan gelijk is aan een kans van 1% dat twee loci onafhankelijk van elkaar zullen scheiden als gevolg van recombinatie in een enkele generatie. Eén centimorgan is gemiddeld gelijk aan 1 miljoen basenparen (bp) in het menselijk genoom.

Identificatie van genetische variatie die ten grondslag ligt aan menselijke ziekten met behulp van koppelingsanalyse en genoombrede associatiestudies. (een) Zeldzame kenmerken van Mendel, zoals een monogene ziekte met overerving van autosomale dominantie, kunnen worden bestudeerd met behulp van koppelingsanalyse in een familie. De ziektestatus wordt gevolgd binnen een stamboom (zeven aangetaste individuen afgebeeld in rood). (B) De ziekte loci (rode balk) co-segregeert met de genetische marker (blauwe balk), die zich op 10 centimorganen (cM) van elkaar bevindt. Elk van de zeven personen met de ziekte draagt ​​de blauwe genetische marker, beide geërfd van het aangetaste 'ouder'-chromosoom (geel). (C) Genetische varianten die ten grondslag liggen aan veelvoorkomende ziekten kunnen statistisch worden geïdentificeerd met behulp van op SNP gebaseerde koppelingsonevenwichtskaarten (LD). De frequentie van een oorzakelijke variant (rode ruit) zal hoger zijn (62%) bij mensen met de ziekte in vergelijking met een controlepopulatie (50%). (NS) LD-kaart van 11 varianten clustert in drie correlatieblokken r 2 & gt 0,8 (correlatiematrix op rode schaal). De LD tussen polymorfismen moet empirisch worden bepaald door een populatie te genotyperen en de correlatie te berekenen.

Koppelingsonevenwicht is een maat voor het gelijktijdig voorkomen in een populatie van een bepaald allel op één locus met een bepaald allel op een tweede locus met een hogere frequentie dan zou worden voorspeld door willekeurig toeval. Koppelingsonevenwicht ontstaat wanneer een nieuwe mutatie optreedt in een genoominterval dat al een bepaald variant-allel bevat, en wordt in de loop van vele generaties geërodeerd door recombinatie. Er zijn verschillende statistieken gebruikt om de hoeveelheid koppelingsonevenwicht tussen twee variante allelen te meten, een van de meest bruikbare is de correlatiecoëfficiënt R 2 . Wanneer R 2 = 1 de twee variante allelen zijn in volledig koppelingsonevenwicht, terwijl waarden van R 2 < 1 geven aan dat het voorouderlijke volledige koppelingsonevenwicht is uitgehold. Dus, terwijl genetische koppeling het resultaat is van recombinatie in de laatste twee tot drie generaties en co-segregatie in een stamboom meet, hangt het koppelingsonevenwicht af van de associatie van variante allelen binnen een populatie van niet-verwante individuen en weerspiegelt de evolutionaire geschiedenis (Figuur 2c, d).


Welke van de volgende beweringen is waar met betrekking tot de genetische kaartafstand tussen twee markers?

Welke van de volgende beweringen over genetische variatie is waar. Als je problemen hebt of feedback wilt geven, horen we graag van je.

Interferentie en toeval

De genetische kaartafstand tussen twee loci is ongeveer gelijk aan.

Welke van de volgende beweringen is waar met betrekking tot de genetische kaartafstand tussen twee markers?. Welke van de volgende beweringen is niet waar met betrekking tot de vergelijkingen tussen genetisch-fysische en cytogenetische kaarten. Welke van de volgende beweringen is waar met betrekking tot genomische imprinting. Hoe groter de recombinante frequentie, hoe minder nauwkeurig deze is als maat voor de kaartafstand.

Vraag 1 van 15 welke van de volgende uitspraken beschrijft koppeling het beste. Begin met het bestuderen van biologie unit 3 moderne genetica. Als de allelfrequentie van c 07 is, wat is dan de.

Leer woordenschattermen en meer met flashcards-spellen en andere studiehulpmiddelen. Bekijk testvoorbereiding hoofdstuk 7 leesquiz met antwoorden van door 210 aan de universiteit van alabama birmingham. Als je contact wilt opnemen met het cursus notesorg web experience team, gebruik dan ons contactformulier.

X y en z zijn drie genen in drosophila. Welke van de volgende is een juiste uitspraak met betrekking tot. Voor algemene hulpvragen en suggesties kunt u onze speciale ondersteuningsforums proberen.

1welke van de volgende beweringen is waar met betrekking tot de genetische kaartafstand tussen twee markers. Mutatie is de ultieme bron van nieuwe allelen. Geïdentificeerd door het detecteren van bepaalde paren van allelen-ouders die significant vaker samen worden overgedragen dan door toeval verwacht en van andere paren van allelen niet-ouders of recombinanten die significant minder vaak samen worden overgedragen dan verwacht.

Een bepaald gen in een populatie heeft twee allelen c en c. Dit is een nuttige fundamentele eenheid die de tand des tijds heeft doorstaan ​​en nog steeds wordt gebruikt in de genetica. Een genetische kaarteenheid mu werd gedefinieerd als een recombinante frequentie van 1 procent.

A is omgekeerd gerelateerd aan de frequentie van chiasma bis direct gerelateerd aan de frequentie van oversteken. Welke van de volgende twee genen komt het dichtst in de buurt op een genetische kaart van drosphila. Onthoud snel de termen zinnen en nog veel meer.

De nauwkeurigheid neemt toe naarmate de afstand tussen de loci groter wordt. In hoofdstuk 5 hebben we geleerd dat de genetische basismethode voor het meten van kaartafstand is gebaseerd op recombinante frequentie rf. We hopen dat uw bezoek productief is geweest.

V het is een voorwaarde. De afstand tussen twee gekoppelde markers is hetzelfde in genetische en fysieke kaarten omdat oversteken met gelijke frequentie plaatsvindt over de gehele lengte van het chromosoom. Welke van de volgende is een waarheidsgetrouwe uitspraak over genetische kaarten en van scin 211 aan de Amerikaanse openbare universiteit.

Het resultaat van genen die zo dicht bij elkaar op een chromosoom liggen dat hun allelen niet onafhankelijk van elkaar worden gesorteerd.

Koppeling en gentoewijzing Biologie Encyclopedie Plantenlichaam

Chromosomale theorie van overerving en genetische koppelingsbiologie I

Genetische koppeling groter dan 50 centimorganen Biologie Stack Exchange

Formele genetische kaarten Sciencedirect

Biologie beheersen Hoofdstuk 15 Rhs Huiswerk

Openstax Biology Ch13 Modern begrip van overerving Top Hat

Het oversteken van definitie en functies Biologie Woordenboek

Biologie beheersen Hoofdstuk 15 Rhs Huiswerk

Biologie beheersen Hoofdstuk 15 Rhs Huiswerk

Openstax Biology Ch13 Modern begrip van overerving Top Hat

Antwoordsleutel tot oefenproblemen Genetica 371b Herfst 1999

Het menselijk genoomproject en de impact ervan op de studie van de mens

De chromosomale basis van overerving Artikel Khan Academy

Antwoordsleutel tot oefenproblemen Genetica 371b Herfst 1999

Grenzeneffect van co-scheidende markers op genetica met hoge dichtheid

Chromosomale theorie van overerving en genetische koppelingsbiologie I

Campbell Biology 10e editie Hoofdstuk 15 Flashcards Easy Notecards

De toepassing van Gbs-markeringen voor het uitbreiden van de dichte genetische kaart

Chromosomale Crossover Wikipedia

Formele genetische kaarten Sciencedirect

Gene Flow bemiddelt de rol van geslachtschromosoom Meiotic Drive tijdens

Openstax Biology Ch13 Modern begrip van overerving Top Hat

05 Basisprincipes van linkagemapping

Het menselijk genoomproject en de impact ervan op de studie van de mens

Modulariteit van genen die betrokken zijn bij lokale aanpassing aan klimaat ondanks

Afstanden meten op een kaart Hoe te stappen

Definitie van Three Point Testcross Chegg Com

Grenzeneffect van co-scheidende markers op genetica met hoge dichtheid

Recombinatiefrequentie en genmapping Praktijk Khan Academy

Gene Flow bemiddelt de rol van geslachtschromosoom Meiotic Drive tijdens

Gene Flow bemiddelt de rol van geslachtschromosoom Meiotic Drive tijdens:


7.5: Genetische mapping

  • Bijgedragen door Todd Nickle en Isabelle Barrette-Ng
  • Hoogleraren (biologie) aan Mount Royal University & University of Calgary

Omdat de frequentie van recombinatie tussen twee loci (tot 50%) ruwweg evenredig is met de chromosomale afstand ertussen, kunnen we recombinatiefrequenties gebruiken om genetische kaarten te maken van alle loci langs een chromosoom en uiteindelijk in het hele genoom. De eenheden van genetische afstand heten kaart eenheden (mu) of centiMorgans (cM), ter ere van Thomas Hunt Morgan door zijn leerling, Alfred Sturtevant, die het concept ontwikkelde. Genetici zetten recombinatiefrequenties routinematig om in cM: de recombinatiefrequentie in procent is ongeveer gelijk aan de kaartafstand in cM. Als twee loci bijvoorbeeld een recombinatiefrequentie van 25% hebben, wordt er gezegd dat ze

25 cM uit elkaar op een chromosoom (Figuur (PageIndex<9>)). Opmerking: deze benadering werkt goed voor kleine afstanden (RF<30%), maar faalt geleidelijk op langere afstanden omdat de RF een maximum bereikt van 50%. Sommige chromosomen zijn >100 cM lang, maar loci aan de uiteinden hebben slechts een RF van 50%. De methode voor het in kaart brengen van deze lange chromosomen wordt hieronder weergegeven.

Merk op dat de kaartafstand van twee loci alleen ons niets vertelt over de oriëntatie van deze loci ten opzichte van andere kenmerken, zoals centromeren of telomeren, op het chromosoom.

Figuur (PageIndex<9>): Twee genetische kaarten die consistent zijn met een recombinatiefrequentie van 25% tussen A en B. Let op de locatie van het centromeer. (Origineel-Deyholos-CC:AN)

Kaartafstanden worden altijd berekend voor één paar loci tegelijk. Door de resultaten van meerdere paarsgewijze berekeningen te combineren, wordt a genetische kaart van vele loci op een chromosoom kunnen worden geproduceerd (Figuur (PageIndex<10>)). Een genetische kaart toont de kaartafstand, in cM, die twee loci scheidt, en de positie van deze loci ten opzichte van alle andere in kaart gebrachte loci. De genetische kaartafstand is ruwweg evenredig met de fysieke afstand, d.w.z. de hoeveelheid DNA tussen twee loci. Bijvoorbeeld in Arabidopsis, 1,0 cM komt overeen met ongeveer 150.000 bp en bevat ongeveer 50 genen. Het exacte aantal DNA-basen in een cM hangt af van het organisme, en van de specifieke positie in het chromosoom hebben sommige delen van chromosomen (“crossover-hotspots&rdquo) een hogere recombinatiesnelheid dan andere, terwijl andere regio's minder oversteken en komen vaak overeen met grote gebieden van heterochromatine.

Figuur (PageIndex<10>): Genetische kaarten voor regio's van twee chromosomen van twee soorten van de mot, Bombyx. De schaal links toont de afstand in cM en de positie van verschillende loci wordt op elk chromosoom aangegeven. Diagonale lijnen die loci op verschillende chromosomen verbinden, tonen de positie van overeenkomstige loci in verschillende soorten. Dit wordt aangeduid als regio's van geconserveerde synteny. (NCBI-NIH-PD)

Wanneer een nieuw gen of nieuwe locus wordt geïdentificeerd door mutatie of polymorfisme, kan de geschatte positie op een chromosoom worden bepaald door het te kruisen met eerder in kaart gebrachte genen en vervolgens de recombinatiefrequentie te berekenen. Als het nieuwe gen en de eerder in kaart gebrachte genen een volledige of gedeeltelijke koppeling vertonen, zal de recombinatiefrequentie de geschatte positie van het nieuwe gen binnen de genetische kaart aangeven. Deze informatie is nuttig bij het isoleren (d.w.z. klonen) van het specifieke DNA-fragment dat codeert voor het nieuwe gen, via een proces dat op kaarten gebaseerd klonen.

Genetische kaarten zijn ook nuttig om genen/allelen in het fokken van gewassen en dieren te volgen, bij het bestuderen van evolutionaire relaties tussen soorten en bij het bepalen van de oorzaken en individuele gevoeligheid van sommige menselijke ziekten.

Figuur (PageIndex<11>): Een dubbele kruising tussen twee loci zal gameten produceren met ouderlijke genotypen. (Origineel-Deyholos-CC:AN)

Genetische kaarten zijn handig om de volgorde van loci langs een chromosoom weer te geven, maar de afstanden zijn slechts een benadering. De correlatie tussen recombinatiefrequentie en werkelijke chromosomale afstand is nauwkeuriger voor korte afstanden (lage RF-waarden) dan voor lange afstanden. Waargenomen recombinatiefrequenties tussen twee relatief ver verwijderde markers hebben de neiging om het werkelijke aantal crossovers dat plaatsvond te onderschatten. Dit komt omdat naarmate de afstand tussen loci toeneemt, ook de mogelijkheid van een tweede (of meer) cross-overs tussen de loci optreedt. Dit is een probleem voor genetici, omdat met betrekking tot de loci die worden bestudeerd, deze dubbele crossovers produceren gameten met dezelfde genotypen alsof er geen recombinatiegebeurtenissen hadden plaatsgevonden (Figuur (PageIndex<11>)) en ze hebben ouderlijke genotypen. Een dubbele crossover zal dus een ouderlijk type lijken te zijn en niet worden geteld als een recombinant, ondanks dat er twee (of meer) crossovers zijn. Genetici zullen soms specifieke wiskundige formules gebruiken om grote recombinatiefrequenties aan te passen om rekening te houden met de mogelijkheid van meerdere crossovers en zo een betere schatting te krijgen van de werkelijke afstand tussen twee loci.


Koppelingsgroep

Om koppelingsgroepen te definiëren of specifiek koppelingen in de biologie te definiëren, moet men begrijpen dat genen zich op de chromosomen bevinden. Deze genen kunnen specifieke markers zijn die zich op de chromosomen bevinden. Deze resulteren ook in bepaalde fenotypes, d.w.z. fysieke kenmerken zoals lang, kort, rond, ruw, enz.

Deze genen, volgens Mendel's Wetten van Overerving, zijn doorgaans bekend om onafhankelijk van elkaar te sorteren. Maar van sommige fenotypen is bekend dat ze met elkaar worden gecombineerd, omdat ze samen met elkaar in de soort voorkomen. Dit komt door de genetische koppeling waarin de neiging van de DNA-sequenties van genen is om dicht bij elkaar te liggen en dus leidt tot de overerving van de groepen genen die samen voorkomen. Deze geknuppelde genen die heel dicht bij elkaar op een chromosoom liggen, staan ​​​​bekend als koppelingsgroepen.

Concept van koppelingsgroep

Koppelingsgroep is de groep genen die het concept van de genetische koppeling volgen, wat een neiging is van de DNA-sequenties van de genen die zeer dicht bij elkaar op het chromosoom liggen en samen worden overgeërfd tijdens de meiosefase van de seksuele reproductiemodus.

Wanneer twee of meer genetische markers fysiek dicht bij elkaar op een chromosoom aanwezig zijn en het zeer onwaarschijnlijk is dat ze op verschillende chromatiden worden gescheiden wanneer er chromosomale cross-over is terwijl de cel meiose celdeling ondergaat, wordt gezegd dat ze aan elkaar zijn gekoppeld . Dit concept wordt gebruikt om koppeling in de biologie te definiëren en beantwoordt de vraag - wat is een koppelingsgroep?

Koppelgroep in de biologie

Volgens het concept dat wordt gebruikt om koppeling in de biologie te definiëren, is een koppelingsgroep de verzameling van alle genen die op een enkel chromosoom aanwezig zijn. Vanwege hun locatie worden ze als groep samen geërfd.

Hierdoor, terwijl de cel celdeling ondergaat, bewegen deze sets genen die bepalen wat een koppelingsgroep is, samen als een enkele eenheid in plaats van als onafhankelijke en verschillende entiteiten. Dit is in tegenstelling tot Mendels erfrecht, die ook de wet van onafhankelijk assortiment beschrijft. De wet van onafhankelijk assortiment stelt dat de genen en hun allelen die verschillende eigenschappen of fenotypes vertegenwoordigen onafhankelijk van elkaar worden doorgegeven terwijl ze van de ene generatie naar de volgende gaan.

De ontdekking van koppelingsgroepen verduidelijkte echter de reden waarom bepaalde eigenschappen gewoonlijk samen worden overgeërfd. Dit werk leverde een bewijs van concept dat genen fysieke structuren zijn die gerelateerd zijn door een eenheid van fysieke afstand.

Deze eenheid van fysieke afstand is centimorganen (cm). Een afstand van 1 cm is de scheiding van twee verschillende markers per 100 meiotische producten of 50 meiosecyclus. Deze koppelingsgroepen en koppelingsconcepten worden gebruikt om koppelingskaarten te construeren die de relatieve afstanden tussen twee markeringen weergeven.

Koppelingskaarten en koppelingsanalyse

Een koppelingskaart is ook bekend als een genetische kaart. Zo'n kaart is een tabelweergave van een soort of experimentele populatie die aangeeft dat de positie van de bekende genen of genetische markers relatief is ten opzichte van elkaar in termen van frequentie van recombinatie in plaats van een specifieke fysieke afstand langs elk van de chromosomen. Een van de eerste dergelijke koppelingskaarten die werd ontwikkeld, werd opgesteld met behulp van de koppelingsgroep in drosophila. Een koppelingskaart wordt opgesteld op basis van de frequenties van de recombinatiegebeurtenis tussen twee of meer markers tijdens het oversteken van de homologe chromosomen.

Gebaseerd op de concepten die koppeling in de biologie definiëren, is er een methode van koppelingsanalyse die wordt gebruikt om te zoeken naar de segmenten van chromosomen die gewoonlijk samen met een specifiek fenotype segregeren door de generaties van dezelfde familie. Koppelingsanalyse kan ook worden gebruikt om de koppelingskaarten te bepalen in het geval van zowel de binaire als kwantitatieve kenmerken. Maar er zijn bepaalde beperkingen aan de methode van koppelingsanalyse.

Hoewel de koppelingsanalyse succesvol is geweest in het identificeren van genetische varianten bij mensen, via het verschillende aantal koppelingsgroepen bij mensen, die de oorzaak zijn van zeldzame aandoeningen zoals de ziekte van Huntington, heeft het zichzelf gefaald wanneer het wordt toegepast voor meer algemene aandoeningen zoals de hartaandoeningen en verschillende vormen van kanker. Een verklaring voor dit soort voorvallen is dat de genetische mechanismen die een rol spelen bij veelvoorkomende aandoeningen verschillen van de mechanismen die een rol spelen bij zeldzame aandoeningen.

Veelvoorkomend voorbeeld van koppelingsgroepen - geslachtskoppeling

Seksuele fenotypes of seksuele kenmerken zijn een prominent voorbeeld dat kan worden gebruikt om koppeling en koppelingsgroepen aan te geven. Dit concept van geslachtskoppeling kan de koppelingsgroep bij mannen en vrouwen verklaren en verklaringen geven voor de kenmerken die als koppelingsgroepen moeten worden overgedragen en gedragen. Geslachtskoppeling is het concept waarbij bepaalde kenmerken of fenotypes aan één geslacht kunnen worden gekoppeld. De complete set genen van het X-chromosoom wordt samen gedragen in zowel mensen als Drosophila-vliegen, terwijl de Y-chromosomen slechts een paar genen bij elkaar dragen. Daarom is de koppelingsgroep bij menselijke mannen relatief klein in vergelijking met de koppelingsgroep bij menselijke vrouwen.

Het is algemeen bekend dat de eitjes van het vrouwtje het X-chromosoom dragen en dat de zaadcellen ofwel het X-chromosoom ofwel het Y-chromosoom kunnen dragen. Wanneer een eicel met een X-chromosoom wordt bevrucht door een sperma dat een ander X-chromosoom draagt, wordt een vrouwtje geboren, en wanneer een ei wordt bevrucht door het sperma dat een Y-chromosoom draagt, wordt een mannetje geboren. Daarom zal in een kind dat een XY-chromosoompaar draagt, elk fenotype of elke eigenschap die wordt gedragen door het X-chromosoom tot expressie worden gebracht, tenzij en totdat een overeenkomstig allel aanwezig is op het Y-chromosoom.

Voorbeelden van geslachtsgebonden kenmerken bij mannen die de koppelingsgroep bij menselijke mannen volgen, zijn rode en groene kleurenblindheid en hemofilie. Dit komt omdat de fenotypes worden gecontroleerd door de genen die aanwezig zijn op het X-chromosoom en vaker voorkomen bij mannen dan bij vrouwen vanwege de afwezigheid van een overeenkomstig allel op het Y-chromosoom.


Litt, M. & Luty, J.A. Een hypervariabele microsatelliet onthuld door in vitro amplificatie van een dinucleotide-herhaling in het actine-gen van de hartspier. Ben. J. hum. Genet. 44, 397–101 (1989).

Weber, JL & May, P.E. Overvloedige klasse van menselijke DNA-polymorfismen die kunnen worden getypeerd met behulp van de polymerasekettingreactie. Ben. J. hum. Genet. 44, 388–396 (1989).

Dietrich, W. et al. Een genetische kaart van de muis die geschikt is voor het typen van intraspecifieke kruisen. Genetica 131, 423–447 (1992).

Weissenbach, J. et al. Een koppelingskaart van de tweede generatie van het menselijk genoom. Natuur 359, 794–801 (1992).

Serikawa, T. et al. Rat-genmapping met behulp van PCR-geanalyseerde microsatellieten. Genetica 131, 701–721 (1992).

Bernardi, G. De isochore organisatie van het menselijk genoom en zijn evolutionaire geschiedenis - een overzicht. Gen 135, 57–66 (1993).

Vignal, A. et al. Een niet-radioactieve multiplexprocedure voor het genotyperen van microsatellietmarkers. In Methoden in moleculaire genetica: gen- en chromosoomanalyse (red. Adolph, K.W.) 211-221 (Academic Press, San-Diego, 1993).

Weber, JL & Wong, C. Mutatie van menselijke korte tandemherhalingen. Brommen. molek. Genet. 2, 1123–1128 (1993).

Matise, T.C., Perlin, M. & Chakravarti, A. Automated construction of genetic linkage maps using an expert system (MultiMap): a human genome linkage map. Natuur Genet. 6, 384–390 (1994).

Lander, E.S. & Green, P. Construction of multilocus genetic linkage maps in humans. Proc. natn. Acad. Wetenschap. VS. 84, 2363–2367 (1987).

Lathrop, M. et al. A primary genetic map of markers of human chromosome 10. genomica 2, 157–164 (1988).

Saccone, S., De Sario, A., Delia Valle, G. & Bernardi, G. The highest gene concentrations in the human genome are in T-bands of metaphase chromosomes. Proc. natn. Acad. Wetenschap. VS. 89, 4913–4917 (1992).

Buetow, K.H. et al. Integrated human genome-wide maps constructed using the CEPH reference panel. Natuur Genet. 6, 391–393 (1994).

Cohen, D., Chumakov, I. & Weissenbach, J. A first-generation physical map of the human genome. Natuur 366, 698–701 (1993).

Lathrop, G.M. & Lalouel, J.M. Easy calculations of lod scores and genetic risks on small computers. Ben. J. hum. Genet. 36, 460–465 (1984).

Lathrop, G.M. & Lalouel, J.M. Statistical methods for linkage analysis. In Handbook of Statistics (ed. Chakraborty, C.) 81–123 (Elsevier, Amsterdam, 1991).

Hudson, T.J. et al. Isolation and chromosomal assignment of 100 highly informative human simple sequence repeat polymorphisms. genomica 13, 622–629 (1992).

Barber, T.D. et al. A highly informative dinucleotide repeat polymorphism at the D2S211 locus linked to ALPP, FN1 and TNP1. Brommen. molec. Genet. 2, 88 (1993).

Cassard, A.M. et al. Human uncoupling protein gene: structure, comparison with rat gene, and assignment to the long arm of chromosome 4. J. cel. Biochem. 43, 255–264 (1990).

Goold, R.D. et al. The development of Sequence-Tagged sites for human chromosome 4. Brommen. molec. Genet. 2, 1271–1288 (1993).

Bosma, P.J. et al. Human plasminogen activator inhibitor-1 gene: Promoter and structural gene nucleotide sequences. J. biol. Chem. 263, 9129–9141 (1988).

Wilkie, P.J., Krizman, D.B. & Weber, J.L. Linkage map of human chromosome 9 microsatellite polymorphisms. genomica 12, 607–609 (1992).

Litt, M., Sharma, V. & Luty, J.A. A highly polymorphic (TG)n microsatellite at the D11S35 locus. Cytogenet. Cel Genet. 51, 1034 (1989).

Reed, K.E. et al. Molecular cloning and functional expression of human connexin37, an endothelial cell gap junction protein. J. clin Invest. 91, 997–1004 (1993).

Bowcock, A. et al. Microsatellite polymorphism linkage map of human chromosome 13q. genomica 15, 376–386 (1993).

Polymeropoulos, M.H., Xiao, H., Ide, S.E. & Merril, C.R. Dinucleotide repeat polymorphism at the D14S99E locus. Brommen. molec. Genet. 2, 490 (1993).

Shen, Y. et al. Four dinucleotide repeat polymorphisms on human chromosome 16 at D16S289, D16S318, D16S319 and D16S320. Brommen. molec. Genet. 1, 773 (1992).

Sharma, V., Quo, Z. & Litt, M. Dinucleotide repeat polymorphism at the D18S37 locus. Brommen. molec. Genet. 1, 289 (1992).

Brophy, B.K. et al. cDNA sequence of the pregnancy-specific β1-glycoprotein-11s (PSG-11s). Biochim. Biofysica. Acta 1131, 119–121 (1992).

Thompson, L.H. et al. Molecular cloning of thee human XRCC1 gene, which corrects defective DNA strand break repair and sister chromatid exchange. Molec. Cel Biol. 10, 6160–6171 (1990).

Martin-Gallardo, A. et al. Automated DNA sequencing and analysis of 106 kilobasesfrom human chromosome 19q13.3. Natuur Genet. 1, 34–39 (1992).


Chromosomal Theory of Inheritance

The speculation that chromosomes might be the key to understanding heredity led several scientists to examine Mendel’s publications and reevaluate his model in terms of chromosome behavior during mitosis and meiosis. In 1902, Theodor Boveri observed that proper sea urchin embryonic development does not occur unless chromosomes are present. That same year, Walter Sutton observed chromosome separation into daughter cells during meiosis ((Figure)). Together, these observations led to the Chromosomal Theory of Inheritance , which identified chromosomes as the genetic material responsible for Mendelian inheritance.


The Chromosomal Theory of Inheritance was consistent with Mendel’s laws, which the following observations supported:

  • During meiosis, homologous chromosome pairs migrate as discrete structures that are independent of other chromosome pairs.
  • Chromosome sorting from each homologous pair into pre-gametes appears to be random.
  • Each parent synthesizes gametes that contain only half their chromosomal complement.
  • Even though male and female gametes (sperm and egg) differ in size and morphology, they have the same number of chromosomes, suggesting equal genetic contributions from each parent.
  • The gametic chromosomes combine during fertilization to produce offspring with the same chromosome number as their parents.

Despite compelling correlations between chromosome behavior during meiosis and Mendel’s abstract laws, scientists proposed the Chromosomal Theory of Inheritance long before there was any direct evidence that chromosomes carried traits. Critics pointed out that individuals had far more independently segregating traits than they had chromosomes. It was only after several years of carrying out crosses with the fruit fly, Drosophila melanogaster, that Thomas Hunt Morgan provided experimental evidence to support the Chromosomal Theory of Inheritance.


Homologe recombinatie

In 1909, Frans Janssen observed chiasmata—the point at which chromatids are in contact with each other and may exchange segments—prior to the first division of meiosis. He suggested that alleles become unlinked and chromosomes physically exchange segments. As chromosomes condensed and paired with their homologs, they appeared to interact at distinct points. Janssen suggested that these points corresponded to regions in which chromosome segments were exchanged. It is now known that the pairing and interaction between homologous chromosomes, known as synapsis, does more than simply organize the homologs for migration to separate daughter cells. When synapsed, homologous chromosomes undergo reciprocal physical exchanges at their arms in a process called homologous recombination , or more simply, “crossing over.”

To better understand the type of experimental results that researchers were obtaining at this time, consider a heterozygous individual that inherited dominant maternal alleles for two genes on the same chromosome (such as AB) and two recessive paternal alleles for those same genes (such as ab). If the genes are linked, one would expect this individual to produce gametes that are either AB of ab with a 1:1 ratio. If the genes are unlinked, the individual should produce AB, Ab, aB, en ab gametes with equal frequencies, according to the Mendelian concept of independent assortment. Because they correspond to new allele combinations, the genotypes Ab and aB are nonparental types that result from homologous recombination during meiosis. Parental types are progeny that exhibit the same allelic combination as their parents. Morgan and his colleagues, however, found that when such heterozygous individuals were test crossed to a homozygous recessive parent (AaBb × aabb), both parental and nonparental cases occurred. For example, 950 offspring might be recovered that were either AaBb of aabb, but 50 offspring would also be obtained that were either Aabb of aaBb. These results suggested that linkage occurred most often, but a significant minority of offspring were the products of recombination.

Kunstverbinding

Figure 2: Inheritance patterns of unlinked and linked genes are shown. In (a), two genes are located on different chromosomes so independent assortment occurs during meiosis. The offspring have an equal chance of being the parental type (inheriting the same combination of traits as the parents) or a nonparental type (inheriting a different combination of traits than the parents). In (b), two genes are very close together on the same chromosome so that no crossing over occurs between them. The genes are therefore always inherited together and all of the offspring are the parental type. In (c), two genes are far apart on the chromosome such that crossing over occurs during every meiotic event. The recombination frequency will be the same as if the genes were on separate chromosomes. (d) The actual recombination frequency of fruit fly wing length and body color that Thomas Morgan observed in 1912 was 17 percent. A crossover frequency between 0 percent and 50 percent indicates that the genes are on the same chromosome and crossover occurs some of the time.

In a test cross for two characteristics such as the one shown here, can the predicted frequency of recombinant offspring be 60 percent? Waarom of waarom niet?


Beoordelingsvragen

X-linked recessive traits in humans (or in Drosophila) are observed ________.

  1. in more males than females
  2. in more females than males
  3. in males and females equally
  4. in different distributions depending on the trait

The first suggestion that chromosomes may physically exchange segments came from the microscopic identification of ________.

Which recombination frequency corresponds to independent assortment and the absence of linkage?

Which recombination frequency corresponds to perfect linkage and violates the law of independent assortment?


Bekijk de video: How to solve crossing-over and map units centiMorgans problems (November 2021).