La recombinació gènica és l'intercanvi de material genètic entre diferents organismes. Dóna lloc a la producció de descendència amb combinacions de trets que difereixen de les que es troben en ambdós progenitors. La majoria d'aquests intercanvis genètics es produeixen de manera natural.
Com passa
La recombinació gènica comença com a resultat de la separació de gens durant la formació de gàmetes durant la meiosi, la fecundació i l'encreuament. L'encreuament permet que els al·lels de les molècules d'ADN canviïn de posició d'un segment de cromosoma homòleg a un altre. La recombinació és responsable de la diversitat genètica d'una espècie o població.
Estructura del cromosoma
Els cromosomes es troben dins del nucli de les cèl·lules. Es formen a partir de la cromatina, una massa de material genètic fet d'ADN que s'embolica amb una proteïna anomenada histones. El cromosoma sol ser de cadena simple i consta d'una regió centròmera que connecta les regions llarga i curta.
Duplicació de cromosomes
Quan una cèl·lula entra en el seu cicle vital, els seus cromosomeses dupliquen mitjançant la replicació de l'ADN en preparació per a la divisió. Cada cromosoma duplicat consta de dos idèntics, anomenats cromàtides germanes. Estan associats a la regió del centròmer. Quan les cèl·lules es divideixen, es formen conjunts aparellats. Consten d'un cromosoma (homòleg) de cada progenitor.
Intercanvi cromosòmic
La recombinació gènica durant l'encreuament va ser descrita per primera vegada per Thomas Hunt Morgan. En eucariotes, es facilita per l'encreuament de cromosomes. El procés d'encreuament fa que la descendència tingui diferents combinacions de gens i pugui produir nous al·lels quimèrics. Això permet als organismes que es reprodueixen sexualment evitar el trinquet de Moeller, en el qual els genomes d'una població asexual acumulen delecions genètiques de manera irreversible.
Durant la profase I, les quatre cromàtides estan estretament connectades. En aquesta formació, els llocs homòlegs de dues molècules es poden emparellar estretament entre ells i intercanviar informació genètica. La recombinació gènica es pot produir a qualsevol part del cromosoma. La seva freqüència entre dos punts depèn de la distància que els separa.
Significat
El seguiment del moviment dels gens com a resultat dels encreuaments ha demostrat ser molt útil per als genetistes. Això permet determinar a quina distància es troben dos gens en un cromosoma. La ciència també pot utilitzar aquest mètode per inferir la presència de determinats gens. Una molècula en un parell enllaçat serveix com a marcador per detectar la presència de l' altra. S'utilitza per detectar la presència de patògensgens.
La freqüència de recombinació entre dos loci observats és el valor d'intersecció. Depèn de la distància mútua dels focus genètics observats. Per a qualsevol conjunt fix de condicions ambientals, la recombinació en una regió particular de l'estructura d'enllaç (el cromosoma) tendeix a ser constant. El mateix passa amb el valor d'intersecció, que s'utilitza quan es generen mapes genètics.
Meiosi
L'encreuament cromosòmic implica l'intercanvi de cromosomes parells heretats de cada progenitor. La meiosi, com a base de la recombinació gènica, té un paper important en aquest procés. Els models moleculars d'aquest procés han anat evolucionant al llarg dels anys a mesura que s'han acumulat proves. El nou model demostra que dues de les quatre cromàtides presents a l'inici de la meiosi (profase I) estan emparellades entre elles i poden interactuar. Hi té lloc la recombinació de cromosomes i gens. Tanmateix, les explicacions de la funció adaptativa de la meiosi que se centren únicament en la intersecció són insuficients per a la majoria dels esdeveniments d'intercanvi.
Mitosi i cromosomes no homòlegs
A les cèl·lules eucariotes, el creuament també es pot produir durant la mitosi. Això dóna lloc a dues cèl·lules amb material genètic idèntic. Qualsevol creuament que es produeixi entre cromosomes homòlegs en la mitosi no produeix una nova combinació de gens.
L'encreuament que es produeix en cromosomes no homòlegs pot produir una mutació coneguda comtranslocació. Es produeix quan un segment d'un cromosoma es separa i es mou a una nova posició en una molècula no homòloga. Aquest tipus de mutació pot ser perillós, ja que sovint condueix al desenvolupament de cèl·lules canceroses.
Conversió de gens
Quan els gens es transformen, part del material genètic es copia d'un cromosoma a un altre sense canviar el donant. La conversió gènica es produeix amb una freqüència elevada a la ubicació real. Aquest és el procés pel qual una seqüència d'ADN es copia d'una hèlix a una altra. La recombinació de gens i cromosomes s'ha estudiat en creus de fongs, on és convenient observar els quatre productes de les meiosis individuals. Els esdeveniments de conversió de gens es poden distingir com a desviacions en la divisió cel·lular individual de la segregació normal 2:2.
Enginyeria gènica
La recombinació gènica pot ser artificial i deliberada. S'utilitza en fragments d'ADN diferents, sovint de diferents organismes. Així, s'obté ADN recombinant. La recombinació artificial es pot utilitzar per afegir, eliminar o canviar els gens d'un organisme. Aquest mètode és important per a la investigació biomèdica en el camp de l'enginyeria genètica i de proteïnes.
Recuperació recombinant
Durant la mitosi i la meiosi, l'ADN danyat per diversos factors exògens es pot salvar mitjançant l'etapa de reparació homòloga (HRS). En humans i rosegadors, una deficiència en els productes genètics necessaris per a FGF durant la meiosi provoca infertilitat.
BacterisLa transformació és el procés de transferència de gens que sol produir-se entre cèl·lules individuals de la mateixa espècie. Implica la integració de l'ADN del donant en el cromosoma del receptor mitjançant la recombinació gènica. Aquest procés és una adaptació per reparar les cèl·lules danyades. La transformació pot beneficiar els bacteris patògens en permetre la reparació del dany de l'ADN que es produeix a l'entorn inflamatori i oxidatiu associat a la infecció de l'hoste.
Quan dos o més virus, cadascun amb danys genòmics letals, infecten la mateixa cèl·lula hoste, els genomes poden aparellar-se entre ells i passar pel FGP per produir descendència viable. Aquest procés s'anomena reactivació de la multiplicitat. S'ha estudiat en diversos virus patògens.
Recombinació en cèl·lules procariotes
Les cèl·lules procariotes, com els bacteris unicel·lulars sense nucli, també experimenten una recombinació genètica. En aquest cas, els gens d'un bacteri s'inclouen en el genoma d'un altre per encreuament. La recombinació bacteriana es realitza mitjançant els processos de conjugació, transformació o transducció.
En conjugació, un bacteri està connectat amb un altre mitjançant una estructura tubular de proteïnes. En el procés de transformació, els procariotes prenen l'ADN del medi. Sovint provenen de cèl·lules mortes.
En la transducció, l'ADN s'intercanvia a través d'un virus que infecta bacteris, conegut com a bacteriòfag. Una vegada que la cèl·lula estranya s'interioritza mitjançant conjugació, transformació o transducció,el bacteri pot inserir els seus segments en el seu propi ADN. Aquesta transferència es realitza per encreuament i condueix a la creació d'una cèl·lula bacteriana recombinant.
