遺伝子組換えと交差

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遺伝子組換えとは、遺伝子を組み換えて、いずれかの親のものとは異なる新しい遺伝子の組み合わせを生成するプロセスを指します。遺伝子組換えは、有性生殖を行う生物に遺伝的変異をもたらします。

組換えと交差

遺伝子組換えは、生殖細胞の配偶子形成中に発生する遺伝子の分離の結果として発生します。 減数分裂 、受精時のこれらの遺伝子のランダムな結合、およびクロスオーバーとして知られるプロセスで染色体ペア間で行われる遺伝子の伝達。

交差により、DNA分子上の対立遺伝子は、ある相同染色体セグメントから別のセグメントに位置を変更できます。遺伝子組換えは、種または個体群における遺伝的多様性の原因です。

交差の例として、2 フィートの長さのロープがテーブルの上に横たわり、並んでいると考えることができます。ロープの各部分は染色体を表しています。 1つは赤です。 1つは青です。次に、一方のピースを他方の上に交差させて「X」を形成します。ロープが交差しているときに、興味深いことが起こります。赤いロープの一方の端から 1 インチの部分が切れます。青いロープ上で、それと平行な 1 インチのセグメントで場所を切り替えます。そのため、赤いロープの 1 本の長いストランドの端に 1 インチの青い部分があり、同様に、青いロープの端に 1 インチの赤い部分があるように見えます。

染色体構造

染色体 私たちの細胞の核内に位置し、クロマチン (ヒストンと呼ばれるタンパク質にしっかりと巻き付いた DNA からなる遺伝物質の塊) から形成されます。染色体は通常、一本鎖であり、長腕領域 (q アーム) と短腕領域 (p アーム) を接続するセントロメア領域で構成されます。

染色体の複製

細胞が細胞周期に入ると、その染色体は複製されます。 DNA複製 細胞分裂の準備中。複製された各染色体は、セントロメア領域に接続されている姉妹染色分体と呼ばれる 2 つの同一の染色体で構成されています。細胞分裂の間、染色体は、それぞれの親からの 1 つの染色体からなる対のセットを形成します。相同染色体として知られるこれらの染色体は、長さ、遺伝子の位置、セントロメアの位置が似ています。

減数分裂でのクロスオーバー

クロスオーバーを含む遺伝子組換えは、性細胞産生における減数分裂の前期 I で発生します。

それぞれの親から提供された複製された染色体のペア (姉妹染色分体) は、密接に並んで、いわゆる四分子を形成します。テトラッドは4つで構成されています 染色分体 .

2 つの姉妹染色分体が互いに近接して整列しているため、母方の染色体の 1 つの染色分体は、父方の染色体の染色分体と位置を交差させることができます。これらの交差した染色分体はキアズマと呼ばれます。

クロスオーバーは、キアズマが壊れ、壊れた染色体セグメントが相同染色体に切り替わるときに発生します。母方の染色体からの壊れた染色体セグメントは、相同な父方の染色体に結合され、逆もまた同様です。

減数分裂の終わりに、結果として得られる各一倍体細胞には、4 つの染色体のうちの 1 つが含まれます。 4 つのセルのうちの 2 つには、1 つの組換え染色体が含まれます。

有糸分裂での交差

真核細胞 (定義された核を持つもの) では、クロスオーバーも発生する可能性があります。 有糸分裂 .

体細胞 (非性細胞) は、有糸分裂を経て、同一の遺伝物質を持つ 2 つの異なる細胞を生成します。そのため、有糸分裂で相同染色体間で発生するクロスオーバーは、遺伝子の新しい組み合わせを生成しません。

非相同染色体

非相同染色体で起こる交叉は、一種の 染色体の突然変異 転座として知られています。

転座は、染色体セグメントが 1 つの染色体から切り離され、別の非相同染色体上の新しい位置に移動するときに発生します。このタイプの変異は、しばしば癌細胞の発生につながるため、危険な場合があります。

原核細胞における組換え

原核細胞 核を持たない単細胞のバクテリアと同様に、遺伝子組換えも起こります。細菌は最も一般的には二分裂によって繁殖しますが、この繁殖方法では遺伝的変異は生じません。細菌の組換えでは、ある細菌の遺伝子が交差によって別の細菌のゲノムに組み込まれます。細菌の組換えは、接合、形質転換、または形質導入のプロセスによって達成されます。

接合では、1 つの細菌が線毛と呼ばれるタンパク質チューブ構造を介して別の細菌に接続します。遺伝子は、このチューブを介して、ある細菌から別の細菌に移されます。

形質転換では、細菌は環境から DNA を取り込みます。環境中の DNA の残骸は、最も一般的に死んだバクテリア細胞に由来します。

の 形質導入では、バクテリオファージとして知られる細菌に感染するウイルスを介して細菌の DNA が交換されます。接合、形質転換、または形質導入によって外来 DNA が細菌によって内部移行されると、細菌は DNA のセグメントを自身の DNA に挿入することができます。この DNA の導入は、交差を介して行われ、組換え細菌細胞が作られます。