Гендердің рекомбинациясы – әртүрлі организмдер арасындағы генетикалық материал алмасу. Бұл екі ата-анадан ерекшеленетін белгілердің тіркесімі бар ұрпақтардың пайда болуына әкеледі. Бұл генетикалық алмасулардың көпшілігі табиғи түрде жүреді.
Бұл қалай болады
Гендердің рекомбинациясы мейоз, ұрықтану және айқасу кезінде гаметалардың түзілуі кезінде гендердің ажырауы нәтижесінде басталады. Кроссинг ДНҚ молекулаларындағы аллельдердің бір гомологиялық хромосома сегментінен екіншісіне позициясын өзгертуге мүмкіндік береді. Рекомбинация түрдің немесе популяцияның генетикалық әртүрлілігіне жауап береді.
Хромосома құрылымы
Хромосомалар жасуша ядросының ішінде орналасқан. Олар хроматиннен, гистондар деп аталатын белоктардың айналасында тығыз оралған ДНҚ-дан жасалған генетикалық материал массасынан түзіледі. Хромосома әдетте бір тізбекті және ұзын және қысқа аймақтарды байланыстыратын центромера аймағынан тұрады.
Хромосомалардың қайталануы
Жасуша өзінің өмірлік цикліне кіргенде, оның хромосомаларыБөлінуге дайындық кезінде ДНҚ репликациясы арқылы көбейтіледі. Әрбір қайталанатын хромосома апалы хроматидтер деп аталатын екі бірдей хромосомадан тұрады. Олар центромера аймағымен байланысты. Жасушалар бөлінгенде жұптастырылған жиынтықтар пайда болады. Олар әрбір ата-анадан бір хромосомадан (гомологтық) тұрады.
Хромосомалық алмасу
Кроссинг-over кезіндегі геннің рекомбинациясын алғаш рет Томас Хант Морган сипаттаған. Эукариоттарда ол хромосомалардың қиылысуы арқылы жеңілдетіледі. Айысу процесі ұрпақтың гендердің әртүрлі комбинацияларына ие болуына әкеледі және жаңа химерикалық аллельдер жасай алады. Бұл жыныстық жолмен көбейетін ағзаларға жыныссыз популяцияның геномдары қайтымсыз түрде генетикалық жойылуларды жинақтайтын Моллер ратчетінен аулақ болуға мүмкіндік береді.
Профаза I кезінде төрт хроматид тығыз байланысқан. Бұл түзілісте екі молекуладағы гомологтық учаскелер бір-бірімен тығыз жұптасып, генетикалық ақпаратпен алмаса алады. Геннің рекомбинациясы хромосоманың кез келген жерінде болуы мүмкін. Оның екі нүкте арасындағы жиілігі олардың арасындағы қашықтыққа байланысты.
Мағынасы
Кроссовер нәтижесінде гендердің қозғалысын қадағалау генетиктер үшін өте пайдалы екені дәлелденді. Бұл хромосомадағы екі геннің арақашықтығын анықтауға мүмкіндік береді. Ғылым бұл әдісті белгілі бір гендердің бар-жоғын анықтау үшін де пайдалана алады. Байланысқан жұптағы бір молекула екіншісінің болуын анықтау үшін маркер қызметін атқарады. Ол патогендердің болуын анықтау үшін қолданыладыгендер.
Екі байқалған локус арасындағы рекомбинация жиілігі қиылысу мәні болып табылады. Ол байқалатын генетикалық ошақтардың өзара қашықтығына байланысты. Қоршаған орта жағдайларының кез келген бекітілген жиынтығы үшін байланыс құрылымының (хромосома) белгілі бір аймағындағы рекомбинация тұрақты болады. Бұл генетикалық карталарды жасау кезінде қолданылатын қиылысу мәніне де қатысты.
Меиоз
Хромосомалық кроссовер әрбір ата-анадан тұқым қуалайтын жұп хромосомалардың алмасуын қамтиды. Бұл процесте гендердің рекомбинациясының негізі ретінде мейоз маңызды рөл атқарады. Бұл процестің молекулалық үлгілері дәлелдемелердің жинақталуына байланысты жылдар бойы дамыды. Жаңа модель мейоздың басында болатын төрт хроматидтің екеуі (профаза I) бір-бірімен жұптасып, өзара әрекеттесе алатынын көрсетеді. Онда хромосомалар мен гендердің рекомбинациясы жүреді. Дегенмен, тек қиылысуға бағытталған мейоздың бейімделу функциясының түсіндірмелері алмасу оқиғаларының көпшілігі үшін жеткіліксіз.
Митоз және гомологты емес хромосомалар
Эукариоттық жасушаларда кроссовер митоз кезінде де болуы мүмкін. Нәтижесінде генетикалық материалы бірдей екі жасуша пайда болады. Митоздағы гомологиялық хромосомалардың арасында болатын кез келген кроссовер гендердің жаңа комбинациясын тудырмайды.
Гомологты емес хромосомаларда болатын айқасу мутация ретінде белгілітранслокация. Ол хромосоманың сегменті гомологты емес молекуладан бөлініп, жаңа орынға ауысқанда пайда болады. Мутацияның бұл түрі қауіпті болуы мүмкін, себебі ол көбінесе ісік жасушаларының дамуына әкеледі.
Гендік конверсия
Гендер өзгерген кезде генетикалық материалдың бір бөлігі донорды өзгертпей бір хромосомадан екіншісіне көшіріледі. Геннің конверсиясы нақты жерде жоғары жиілікте жүреді. Бұл ДНҚ тізбегін бір спиральдан екіншісіне көшіру процесі. Гендер мен хромосомалардың рекомбинациясы саңырауқұлақ крестінде зерттелді, мұнда жеке мейоздардың төрт өнімін бақылау ыңғайлы. Генді түрлендіру оқиғаларын жасушаның жеке бөлінуіндегі қалыпты 2:2 бөлінуінен ауытқу ретінде ажыратуға болады.
Гендік инженерия
Геннің рекомбинациясы жасанды және әдейі болуы мүмкін. Ол көбінесе әртүрлі организмдерден алынған әр түрлі ДНҚ фрагменттеріне қолданылады. Осылайша рекомбинантты ДНҚ алынады. Жасанды рекомбинация ағзаның гендерін қосу, жою немесе өзгерту үшін қолданылуы мүмкін. Бұл әдіс генетикалық және ақуыздық инженерия саласындағы биомедициналық зерттеулер үшін маңызды.
Рекомбинантты қалпына келтіру
Митоз және мейоз кезінде әр түрлі экзогендік факторлар әсерінен зақымдалған ДНҚ гомологты қалпына келтіру сатысы (HRS) арқылы сақталуы мүмкін. Адамдарда және кеміргіштерде мейоз кезінде FGF үшін қажетті ген өнімдерінің жетіспеушілігі бедеулікті тудырады.
Бактериялартрансформация – әдетте бір түрдің жеке жасушалары арасында болатын гендердің тасымалдану процесі. Ол геннің рекомбинациясы арқылы донорлық ДНҚ-ны реципиент хромосомасына біріктіруді қамтиды. Бұл процесс зақымдалған жасушаларды қалпына келтіруге бейімделу болып табылады. Трансформация патогендік бактерияларға пайдалы болуы мүмкін, бұл қожайын инфекциясымен байланысты қабыну, тотығу ортасында пайда болатын ДНҚ зақымдануын қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
Әрқайсысында өлімге әкелетін геномдық зақымдануы бар екі немесе одан да көп вирустар бір иесі жасушаны жұқтырған кезде, геномдар бір-бірімен жұптасып, өміршең ұрпақты шығару үшін ККЖ арқылы өте алады. Бұл процесс көптікті реактивация деп аталады. Ол бірнеше патогендік вирустарда зерттелген.
Прокариоттық жасушалардағы рекомбинация
Ядросы жоқ бір жасушалы бактериялар сияқты прокариоттық жасушалар да генетикалық рекомбинациядан өтеді. Бұл жағдайда бір бактерияның гендері екіншісінің геномына айқасу арқылы кіреді. Бактериялық рекомбинация конъюгация, трансформация немесе трансдукция процестерімен жүзеге асырылады.
Конъюгацияда бір бактерия екіншісімен белок түтікшелі құрылым арқылы байланысады. Трансформация процесінде прокариоттар ДНҚ-ны қоршаған ортадан алады. Олар көбінесе өлі жасушалардан шығады.
Трансдукцияда ДНҚ бактериофаг деп аталатын бактерияларды зақымдайтын вирус арқылы алмасады. Бөгде жасуша конъюгация, трансформация немесе трансдукция арқылы интернационализацияланғаннан кейін,бактерия өз сегменттерін өзінің ДНҚ-сына енгізе алады. Бұл тасымалдау кроссинг арқылы жүзеге асырылады және рекомбинантты бактериялық жасушаның пайда болуына әкеледі.
