Nützliche Hinweise zum Mechanismus des Übergangs

Nützliche Hinweise zum Mechanismus des Überkreuzens!

Laut Morgan wird die Verknüpfung dadurch verursacht, dass verknüpfte Gene von demselben Chromosom ausgeführt werden. Er wies auch darauf hin, dass das Phänomen der vollständigen Verknüpfung selten auftritt, da die verknüpften Gene manchmal die Tendenz zeigen, sich während der Meiose zu trennen. Auf diese Weise kann die Überkreuzung als "Mechanismus der Rekombination der Gene aufgrund des Austausches chromosomaler Segmente zum Zeitpunkt der Paarung" definiert werden.

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Die Kreuzung zwischen verknüpften Genen ermöglicht ihre Rekombination während der Meiose. Der Crossover-Mechanismus ist wie folgt:

Mechanismus der Kreuzung:

Die Abbildung zeigt, dass die Kreuzung, die zur Rekombination verknüpfter Gene führt, auf den Austausch von Abschnitten homologer Chromosomen zurückzuführen ist. Bei der Meiose kommen die homologen (mütterlichen und väterlichen) Chromosomen zusammen und paaren sich während der Prophase. Die Paarung ist bemerkenswert genau und wird offensichtlich durch gegenseitige Anziehung der Teile der Chromosomen hervorgerufen, die ähnlich oder homolog sind, weil sie allellische Gene enthalten.

Während des Übergangs zwischen dem Pachyten und dem Diplotene der Prophase der Meiose teilen sich die gepaarten Chromosomen jeweils in zwei Chromatiden, so dass die zweiwertige aus vier Chromatiden besteht. Etwa zu dem Zeitpunkt, zu dem die Chromosomen zum ersten Mal geteilt werden, bilden die Chromatiden einen oder mehrere Austausch oder Chiasmata pro zweiwertiger Verbindung.

Bei jedem Chiasma sind zwei der Chromatiden gebrochen und wieder zusammengefügt worden, so dass die neuen Chromatiden nun aus Abschnitten der ursprünglichen Chromatiden gebildet werden. Aufgrund der Chiasma-Bildung werden mütterliche und väterliche Chromosomen nicht als unteilbare Einheiten übertragen; Sie tauschen Abschnitte aus, und die neuen Chromosomen, die infolge der Meiose entstehen, tragen Gene, die sich vor der Meiose in verschiedenen Mitgliedern des Paars homologer Chromosomen befanden. Janssens (1909) entdeckte zum ersten Mal den Prozess der Chiasmenbildung. Dies ist ein sehr präzises Verfahren, da die beiden Chromatiden bei einem Chiasma exakt äquivalente Segmente austauschen, so dass mit sehr seltenen Ausnahmen weder ein Chromatid noch Gene gewinnt oder verliert.

Keine Kreuzung bei Drosophila-Männchen:

In den meisten Organismen findet die Rekombination verknüpfter Gene sowohl bei Frauen als auch bei Männern statt. In ähnlicher Weise findet in den meisten Organismen die Chiasmata-Bildung sowohl bei der weiblichen als auch bei der männlichen Meiose statt. In Drosophila ist die Situation jedoch ganz anders. In Drosophila kommt es beim Männchen selten oder nie zu einer Kreuzung. In der Seidenraupemotte scheint es jedoch bei den Weibchen zu fehlen.

Rekombination und Kreuzung:

Die zytologischen Beobachtungen haben eine wichtige Tatsache bezüglich der Überkreuzung festgestellt, dass der Austausch von Chromosomensegmenten, die die Rekombination von verknüpften Genen verursachen, im Vierstrang- oder Tetrad-Stadium in der Prophase der meiotischen Teilung stattfindet. Hier haben sich die homologen Chromosomen gepaart, jedes Homolog hat sich in zwei durch ungeteilte Zentromere zusammengehaltene Chromatiden gespalten und Chiasmen werden in der Tetrade beobachtet.

Bei sorgfältiger Beobachtung zeigt sich, dass bei jedem Chiasma nur zwei der vier Chromatiden überkreuzen, während die beiden anderen Chromatiden ihre ursprünglichen Kontinuitäten beibehalten. Genetisch bedeutet es, dass von den vier Chromosomen, die aus der Meiose hervorgehen, nur zwei auf einer Ebene eine Kreuzung aufweisen können.

Rekombination ist ein Prozess, der in einer Vielzahl von Situationen auftreten kann, aber der populärste ist die Meiose. Dies ist also ein meiotischer Prozess, der ein haploides Produkt erzeugt, dessen Genotyp sich von den beiden haploiden Genotypen unterscheidet, aus denen der Diploid besteht. Das Rekombinationsprodukt ist rekombinant.

Chiasma - Typ Hypothese:

Morgan schlug vor, dass die Bildung von Rekombinanten durch das Auftreten von Kreuzungen (dh Chiasma-Bildung) während der Meiose I erklärt werden kann. Dies führte zu einer Hypothese vom Chiasma-Typ. Die folgenden Punkte stützen diese Hypothese:

1. Während der Prophase I (dh Zygoten) paaren homologe Chromosomen (dh Synapsis), wobei jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht.

2. Während Pachyten der Prophase I brechen zwei Nicht-Schwesterchromatide an homologen Stellen und verbinden sich dann wieder.

3. Eine solche Verbindung findet zwischen Nicht-Schwesterchromatiden statt und führt zu physischem Austausch.

4. Dieser physikalische Austausch führt zu einer Umverteilung der Gene und somit findet eine Rekombination statt.

Synaptonemaler Komplex und der Prozess des Überschreitens:

Da es sich bei der DNA um das Material des Gens handelt, wird deutlich, dass das Überkreuzen das Brechen und Wiedervereinigen von DNA beinhaltet. Während der Synapsis richtet ein Molekülgerüst, bekannt als Synaptonemal-Komplex, die DNA-Moleküle der beiden homologen Chromosomen nebeneinander aus.

Mit dem Ergebnis wird der DNA-Strang eines Chromosoms, dh ein Chromatid, in der Lage, sich mit dem entsprechenden DNA-Strang des anderen zu paaren, wo ihre Basensequenz übereinstimmt. Durch den Bruch und die Neusynthese eines DNA-Strangs unter Verwendung eines Strangs anderer Chromatid-DNA als Templat kommt es zu einer Kreuzung.

Bei der Kreuzung werden Chromosomen im Synaptonemal-Komplex gebrochen und wieder zusammengefügt, was durch zytologische Methoden beobachtet werden kann. Bei männlicher Drosophila wurde jedoch während der Spermienbildung kein Crossover beobachtet. Ebenso findet während der Meiose keine Rekombination von Genen statt.