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O crossover acontece entre os cromossomos dos avós?

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Reformulando a pergunta: o cruzamento acontece depois que o espermatozóide e o óvulo se encontram, mas antes que o feto formado comece a crescer?

Pelo que entendi, o espermatozóide e o óvulo humano são células haplóides. Isso significa que essas células passaram por meiose e cromossomos cruzados antes de se encontrarem. Nesse caso, o cruzamento aconteceu entre um par de cromossomos que vieram dos pais do pai do feto, e não entre os cromossomos da mãe e do pai do feto.

Estou errado?


Sua pergunta e sua pergunta reformulada não fazem a mesma coisa, então você pode querer editar sua pergunta.

O crossover ocorre durante a meiose, que é um tipo de divisão celular que ocorre na geração de gametas, durante a qual, é claro, apenas os cromossomos de um dos pais eventuais estariam presentes. A meiose não ocorre no feto, exceto eventualmente nas células da linha germinativa.


DP Biology Questionbank

Natureza da ciência:
Fazer observações cuidadosas - observação cuidadosa e manutenção de registros revelou dados anômalos que a lei de Mendel & rsquos de classificação independente não poderia explicar. Thomas Hunt Morgan desenvolveu a noção de genes ligados para explicar as anomalias. (1.8)Entendimentos:

  • Os cromossomos se replicam na interfase antes da meiose.
  • Crossing over é a troca de material de DNA entre cromátides homólogas não irmãs.
  • O cruzamento produz novas combinações de alelos nos cromossomos das células haplóides.
  • A formação de quiasmas entre cromátides não-irmãs pode resultar em uma troca de alelos.
  • Cromossomos homólogos se separam na meiose I.
  • As cromátides irmãs separam-se na meiose II.
  • O sortimento independente de genes é devido à orientação aleatória de pares de cromossomos homólogos na meiose I.

Aplicações e habilidades:

  • Os diagramas de quiasmas devem mostrar cromátides irmãs ainda estreitamente alinhadas, exceto no ponto onde ocorreu o cruzamento e um quiasma foi formado.

Utilização:
Plano de estudos e links interdisciplinares:
Biologia
Tópico 1.6 Divisão celular
Tópico 3.3 Meiose
Tópico 11.4 Reprodução sexual

  • Objetivo 6: A coloração de anteras de lírio ou outro tecido contendo células da linha germinativa e o exame ao microscópio para observar as células em meiose são atividades possíveis.

Perguntas diretamente relacionadas

  • 17N.2.HL.TZ0.05b: Explique a razão para os genes ligados não seguirem o padrão de herança descoberto por Mendel.
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  • 15N.1.HL.TZ0.34: Em que estágio da meiose um par de cromátides irmãs se separa? A. Metáfase I B. Anáfase.
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Subseções e suas questões relacionadas

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Variação genética

Reprodução sexual resulta em possibilidades infinitas de variação genética. Em outras palavras, a reprodução sexual resulta em descendentes que são geneticamente únicos. Eles diferem de ambos os pais e também um do outro. Isso ocorre por vários motivos.

  • Quando os cromossomos homólogos formam pares durante a prófase I da meiose I, o crossing-over pode ocorrer. Cruzamento é a troca de material genético entre cromossomos homólogos. Isso resulta em novas combinações de genes em cada cromossomo.
  • Quando as células se dividem durante a meiose, os cromossomos homólogos são distribuídos aleatoriamente nas células-filhas e diferentes cromossomos segregam independentemente uns dos outros. Este chamado é chamado sortimento independente. Isso resulta em gametas que possuem combinações únicas de cromossomos.
  • Na reprodução sexuada, dois gametas se unem para produzir uma prole. Mas quais serão os dois dos milhões de gametas possíveis? É provável que seja uma questão de sorte. Obviamente, é outra fonte de variação genética na prole. Isso é conhecido como fertilização aleatória.

Todos esses mecanismos trabalhando juntos resultam em uma quantidade incrível de variação potencial. Cada casal humano, por exemplo, tem potencial para produzir mais de 64 trilhões de filhos geneticamente únicos. Não admira que sejamos todos diferentes!

Cruzamento

O cruzamento ocorre durante a prófase I e é a troca de material genético entre cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos. Lembre-se durante a prófase I, os cromossomos homólogos se alinham em pares, gene por gene em todo o seu comprimento, formando uma configuração com quatro cromátides, conhecida como tétrade. Neste ponto, as cromátides estão muito próximas uma da outra e algum material de duas cromátides trocam de cromossomos, ou seja, o material se quebra e se reconecta na mesma posição no cromossomo homólogo (Figura ( PageIndex <2> )) . Essa troca de material genético pode acontecer muitas vezes dentro do mesmo par de cromossomos homólogos, criando combinações únicas de genes. Este processo também é conhecido como recombinação.

Figura ( PageIndex <2> ): & # 8203 & # 8203 & # 8203 & # 8203 & # 8203 & # 8203 & # 8203 Cruzamento. Uma fita materna de DNA é mostrada em vermelho. Uma fita paterna de DNA é mostrada em azul. O cruzamento produz dois cromossomos que não existiam anteriormente. O processo de recombinação envolve a quebra e reintegração dos cromossomos dos pais (M, F). Isso resulta na geração de novos cromossomos (C1, C2) que compartilham DNA de ambos os pais.

Durante a prófase I, os cromossomos se condensam e se tornam visíveis dentro do núcleo. À medida que o envelope nuclear começa a se quebrar, os cromossomos homólogos se aproximam. O complexo sinaptonemal, uma rede de proteínas entre os cromossomos homólogos, se forma em locais específicos, espalhando-se para cobrir todo o comprimento dos cromossomos. O emparelhamento estreito dos cromossomos homólogos é denominado sinapsis. Na sinapsis, os genes nas cromátides dos cromossomos homólogos estão alinhados uns com os outros. O complexo sinaptonemal também suporta a troca de segmentos cromossômicos entre cromátides homólogas não irmãs em um processo chamado crossing over. Os eventos de crossover são a primeira fonte de variação genética produzida pela meiose. Um único evento de cruzamento entre cromátides homólogas não irmãs leva a uma troca de DNA entre cromossomos. Após o cruzamento, o complexo sinaptonemal se quebra e a conexão de coesina entre os pares homólogos também é removida. No final da prófase I, os pares são mantidos juntos apenas nos quiasmas - eles são chamados de tétrades porque as quatro cromátides irmãs de cada par de cromossomos homólogos agora são visíveis.

Figura ( PageIndex <3> ): Cruzamento entre cromossomos homólogos O cruzamento ocorre entre cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos. O resultado é uma troca de material genético entre cromossomos homólogos. Isso ocorre quando os cromossomos homólogos se alinham. As cromátides de cada cromossomo podem se cruzar e recombinar (seções de troca). Isso resulta em dois cromossomos recombinantes e dois cromossomos não recombinantes.


Cruzamento em genes dentro do cromossomo | Genética

Neste artigo, discutiremos sobre: ​​- 1. Significado do cruzamento 2. Cruzamento duplo 3. Base citológica 4. Evidência citológica 5. Cruzamento somático 6. Diferentes teorias sobre o mecanismo 7. Teorias que explicam os acontecimentos 8. Formação de quiasma - as teorias 9. Nenhum cruzamento em Drosophila Males 10. Condições experimentais e tímidas.

  1. Significado de Crossing Over
  2. Cruzamento duplo
  3. Base citológica de cruzamento
  4. Evidência citológica de cruzamento
  5. Cruzamento Somático
  6. Diferentes teorias sobre o mecanismo de travessia
  7. Teorias que explicam os acontecimentos durante o cruzamento
  8. Formação de Chiasma - as teorias
  9. Sem cruzamento em machos de drosófila
  10. Frequência de cruzamento sob condições experimentais e tímidas

1. Significado de Cruzamento:

A vinculação é uma exceção aos princípios de Mendel & # 8217 de classificação independente e o cruzamento é, da mesma forma, uma exceção à vinculação.

Crossing over significa quebras na ligação e timidez dos genes dentro do cromossomo e um transbordo corporal de genes de um cromossomo para a posição correspondente em seu parceiro (Fig. 2.13). O fenômeno da passagem se assemelha muito ao sortimento independente de Mendel, mas é uma coisa diferente.

O sortimento independente se preocupa com o cromossomo inteiro, enquanto o cruzamento e a evasão envolvem partes do cromossomo. É uma espécie de embaralhamento de genes entre pares homólogos de cromossomos que sempre traz novas combinações.

Os gametas contendo as novas combinações e shynations são conhecidos como gametas cross-over ou uma combinação. Os gametas nos quais os genes ligados permanecem em suas combinações originais são chamados de gametas não cruzados.

Um caso de travessia em Drosophila:

Uma fêmea longa cinza obtida por meio de um cruzamento entre vesti & shygial fly cinza longo e preto é cruzada de volta com um macho vestigial preto. Espera-se que em tal cruzamento os dois tipos originais sejam produzidos no F2 geração.

Mas, na experiência real, quatro tipos de descendência - cinza longo e preto vestigial como as grandes combinações parentais e duas novas combinações cinza vestigial e preto longo e escuro. A porcentagem desses quatro tipos foi: cinza longo 41 & # 8211 5, preto vestigial 41-5, cinza vestigial 8 & # 82175 e preto longo 8 & # 82175.

As porcentagens mostram que a variedade livre e aleatória de todos os gametas não ocorreu porque, se assim fosse, a proporção seria de 1: 1: 1: 1.

O surgimento de novas combinações é o resultado de quebras na ligação dos genes dentro dos cromossomos e tissomas. Essa incompletude da ligação que leva à troca da posição dos genes de um cromossomo para a posição correspondente de seu parceiro é devido ao fenômeno e shymenon de crossing over (Fig. 2.14).

Do experimento mencionado acima, parece que há 83 por cento (41. 5 + 41. 5) de não cruzamento e 17 por cento (8 . 5 + 8 . 5) de cruzamento.

A porcentagem de cross-over varia entre genes diferentes. Mas, para cada par de genes, a porcentagem permanece constante. De acordo com Morgan, o cruzamento por & shycentage está relacionado à distância relativa nos cromossomos entre os dois pares de alelos.

Quanto maior a distância, maior será a quantidade de passagem sobre a aposta e tímida. De forma simples, pode-se afirmar que as quebras ocorrem com mais frequência em cromossomos longos do que em cromossomos curtos e entre pontos distantes do mesmo cromossomo.

Interferência e coincidência:

No cruzamento, não apenas um único par de genes isolados está envolvido, mas também todos os blocos de genes que estão próximos uns dos outros. Sua proximidade interfere mecanicamente no cruzamento de genes vizinhos devido à flexibilidade limitada dos cromossomos. Em outras palavras, o cruzamento em uma região particular de um cromossomo tenta evitar outro cruzamento próximo a ele.

Este fenômeno é chamado de interferência. É por causa da interferência que não há ou há poucos cruzamentos duplos dentro de uma seção de unidades do cromossomo 10 ou menos de comprimento. A quantidade de interferência torna-se menor quando a distância entre dois genes aumenta e pode não haver interferência quando a distância é muito grande.

Os cruzamentos duplos nada mais são do que a união ou & # 8216coincidência & # 8217 de dois cruzamentos simples. Assim, quando os cruzamentos duplos e shyovers ocorrem em números esperados, diz-se que a coincidência e a timidez são 100 por cento e, em tais casos, a interferência é 0. Quando não há cruzamentos duplos, a inter e timidez é 100 por cento e a coincidência é 0. Assim, a coincidência é inversamente proporcional e tímida à quantidade de interferência.

2. Cruzamento duplo:

Cruzar apenas uma vez é conhecido como cruzamento único e os gametas resultantes são chamados de cruzamento único. Mas às vezes o cruzamento ocorre em dois pontos no mesmo par de cromossomos. Isso é conhecido como cruzamento duplo e os gametas formados e tímidos são chamados de cruzamento duplo.

A quantidade de cruzamento duplo entre dois loci aumenta com a distância entre os loci. Mas, como regra, os cruzamentos duplos são menos do que os cruzamentos simples. O cruzamento também pode ocorrer em três loci no mesmo par de cromossomos (cruzamento triplo), mas eles são ainda menos.

Um caso de duplo cruzamento em Droso e shyphila:

Um duplo cruzamento envolve três genes ligados no mesmo cromossomo. No corpo amarelo Droso & shyphila (y), asa em miniatura (m) e cerdas bifurcadas (f) são três mutações recessivas no cromossomo X. A mosca normal tem corpo cinza, asas longas e cerdas retas.

Se indicarmos os genes mutantes pelos símbolos e seus alelos normais pelos sinais +, o amarelo, a miniatura e a fêmea bifurcada serão ymf / ymf, a fêmea pura será representada como +++ / +++ e um macho puro será representado Como +++. Um cruzamento entre ymf / ymf ♀ x +++ ♂ pode fornecer uma fêmea do genótipo ymf / +++.

Quando a divisão por redução ocorre na mulher, as seguintes possibilidades de formação de gametas serão encontradas (Fig. 2.15).

Agora podemos calcular as distâncias entre y m e f.

Porcentagem de cruzamento único entre y e m = 30%.

Porcentagem de duplo cruzamento entre y e m = 6%.

Porcentagem total de cruzamento entre y e m = 36%.

Porcentagem de cruzamento único entre m e f =14%.

Porcentagem de duplo cruzamento entre m e f= 6%.

Portanto, a porcentagem total de cruzamento entre m e f =20%.

Assim, a distância entre y e m = 36 e a distância entre m e f = 20. Uma vez que os genes estão na ordem y mf, a distância entre y e f = 36 + 20 = 56 (Fig. 2.16).

O cálculo acima mostra que, ao obter a distância, os crossovers duplos foram contados duas vezes. Isso parece um pouco confuso. Mas deve ser lembrado e evitado que um cruzamento duplo é equivalente a dois cruzamentos simples - um aposta e evita os genes y e me outro aposta e evita os genes m e f. O double cross & shyovers são, portanto, considerados duas vezes na obtenção da quantidade total de crossovers entre y e f.

3. Base citológica de cruzamento:

Durante o estágio de prófase da primeira divisão meiótica, os dois membros de cada par de cromossomos, isto é, os cromossomos materno e paterno vêm e se unem. Este emparelhamento é denominado sinapsis. O emparelhamento ocorre não apenas entre cromossomos homólogos e shysomes, mas também entre partes homólogas dos cromossomos. Cada cromossomo então se torna duplicado e, como resultado, uma tétrade consistindo de quatro cromátides é formada.

Durante a prófase final da primeira divisão meiótica, os dois centrômeros tendem a se separar. Mas as cromátides presas aos centrômeros, via de regra, não se separam e shiram uniformemente ao longo de todo o seu comprimento. Em um ou mais pontos ao longo da tétrade, duas das quatro cromátides parecem repousar uma sobre a outra, formando quiasma.

Em cada quiasma, duas das quatro cromátides se rompem e se unem novamente, de modo que as cromátides recém-orientadas são formadas a partir de seções das cromátides originais. Devido a este quiasma para & shimação, os cromossomos e os tíssomas maternos e paternos não podem transmitir como unidades individuais.

Eles são obrigados a trocar seções. A composição dos cromossomos antes e depois da meiose dos gats mudou até certo ponto por causa dessa inter-mudança segmentar. Walter explicou o fenômeno e shymenon como & # 8220Jack e Jill trocaram cabeças e, embora não falte nada, eles agora são indivíduos diferentes do que eram antes & # 8221.

4. Evidência citológica de cruzamento:

Crossing over envolve inter & shychange segmentar entre cromossomos homólogos. Mas, normalmente, o cruzamento não pode promover a alternância visível permanente na estrutura de um cromossomo. Assim, é quase impossível diferenciar entre um cromossomo não cruzado e um cromossomo cruzado e shyover.

Um experimento de Stern, no entanto, fornece evidências citológicas a favor do cruzamento. O experimento é clássico e demonstra resultados visíveis de cruzamento. Ele forma uma correlação direta do cruzamento genético e citológico e foi publicado em 1931.

O cromossomo X de Drosophila é em forma de haste e uma fêmea possui um par de X & # 8217s em forma de haste. Mas Stern obteve uma fêmea na qual um cromossomo X é dividido em dois. Uma parte desse X quebrado abriga o gene mutante cravo (Cravo = carro que é recessivo e dá olhos vermelho-escuros) e o gene Bar olho (Barra ou olhos estreitos, dominante).

Ambos os segmentos quebrados tinham centrômeros. Em um era o centrômero original, enquanto o outro derivava seu centrômero provavelmente do quarto cromossomo. Como esses fragmentos tinham um centrômero cada, eles puderam ser distribuídos da maneira normal na divisão do teto.

O cromossomo X ininterrupto e o shysome tinham um fragmento do cromossomo Y ligado a uma de suas extremidades e continha os alelos normais (+ & # 8217s) de Cravo e Barra (Fig. 2.17).

Agora, se não houver crossover, os dois cromossomos X irão para os dois gametas em sua composição alterada (alterada do normal) e se houver crossover bet & shyween Carnation and Bar, o cromossomo X quebrado com o gene Bar terá o cromossomo Y anexado para ele e o não quebrado perderá o cromossomo Y, embora tenha o gene car & shynation.

O cromossomo Y aqui atuará como o marcador e assim será possível distinguir os cruzamentos microscopicamente.

Agora, se o cromossomo X portador de Car + for adicionado a cada uma dessas quatro classes de ovos produzidos pela fêmea híbrida, apenas descendentes fêmeas resultarão. Quando os cromossomos dessas nascentes são examinados ao microscópio, verifica-se que (Fig. 2.18).

(a) Os descendentes que aparecem na barra Car & shynation estão com o cromo X quebrado e tímido.

(b) Os descendentes que aparecem redondos em vermelho (Normal) estão com o X intacto com o cromossomo Y anexado a ele.

(c) Os descendentes Bar vermelhos estão com X quebrado com cromossomo Y ligado à parte que contém o gene Bar.

(d) Os descendentes que aparecem na rodada de Car & shynation estão com X ininterrupto sem o cromo Y anexado e shysome.

Assim, torna-se evidente que quando duas classes genéticas não cruzadas carregam cromossomos X não cruzadas da mãe, mas as duas classes genéticas cruzadas carregam os cruzamentos X & # 8217s da mãe. Esta é a base citológica do cruzamento.

5. Cruzamento somático:

O emparelhamento de cromossomos é restrito às células germinativas e ocorre durante a primeira divisão de maturação. O cross & shyover somático é um fenômeno raro. Em Drosophila, um exemplo raro de cruzamento somático foi mostrado por Stern.

Esses cruzamentos somáticos ocorrem em uma ou duas células durante o desenvolvimento da mosca. Mas essas células dão origem a um agrupamento de células através do processo de divisão, resultando na formação de uma mancha ou mancha no corpo com as células cruzadas. As células somáticas em outras partes do corpo estarão normais. Assim, a mosca será um mosaico de tecidos cruzados e não cruzados.

Um cruzamento somático não pode ser in & shyvestigated levando-se em consideração os descendentes da mosca, uma vez que as células somáticas não dão origem a descendentes. Portanto, ao desestimular o cruzamento somático em qualquer organismo, é o próprio organismo a ser examinado em busca de qualquer & # 8216 ponto de cruzamento & # 8217.

Na Drosophila, foi possível detectar essas manchas com o uso de determinados genes. Os genes adequados para o efeito são a cor do corpo amarela (y) e & # 8216segmentado & # 8217, ou seja, cerdas curtas e encaracoladas (sn). Ambos os genes y e sn são mutantes recessivos e estão localizados no cromossomo X e nos shissomos. Alelos normais para os genes são indicados por sinais +.

Stern pegou uma mosca do genótipo y + / + sn. Ou seja, um cromossomo da mosca está com y + e seu cromossomo homólogo está com + sn (Fig. 2.19). Ambos os cromossomos são telo e shycentric (observe o ponto final do cromossomo e shysome).

Agora, vamos supor que no desenvolvimento da mosca o cruzamento ocorreu em uma dessas células e entre sn e o centrômero. As metades do cromossomo dividido anexadas a um determinado centrômero não permaneceriam mais iguais. Em cada caso, uma das cromátides irmãs seria y + e os pares dessas cromátides seriam + sn.

Agora, se durante o alinhamento dos cromossomos na metáfase, as duas cromossomos com y + estiverem voltadas para um pólo e as duas cromátides com + sn voltadas para o pólo oposto, no final da divisão obteríamos duas células - uma com genótipo y + / y + e o outro com genótipo + sn / + sn.

Por divisão posterior, cada uma das células daria origem a um agrupamento de células. Se esses dois aglomerados estiverem próximos à superfície do corpo, os aglomerados y + / y + formarão uma mancha amarela e + sn / + sn formarão uma mancha com cerdas chamuscadas. Os dois pontos ficariam próximos um do outro, pois foram derivados de células irmãs e, dessa forma, dariam origem a pontos gêmeos. As causas do cruzamento somático não são conhecidas.

6. Diferentes teorias sobre o mecanismo de cruzamento:

Esta teoria explica que, durante o estágio inicial de pró-shifase da Meiose, os cromossomos e os tíssomas se dividem longitudinalmente. Cada cromossomo forma duas cromossomos irmãs. Os dois croma e tímidos não-irmãos dos pares homólogos de cromossomos se enrolam.

Em seus pontos de contato, as cromátides primeiro se quebram e se cruzam. A teoria, portanto, afirma que o cruzamento não produz quiasmas, mas na verdade os quiasmas são causados ​​pelo cruzamento.

B. Teoria dos tipos de quiasmas:

A teoria afirma que a quebra de croma e tímidos ocorre no estágio de paquiteno. Depois de quebrar, as cromátides se unem novamente e formam um quiasma. Assim, de acordo com ele, o quiasma é o resultado da travessia.

Esta teoria é baseada no fato de que a atividade sintética e a duplicação de cromossomos e tissomas estão intimamente associadas à recombinação. No mecanismo de acordo com a teoria, as cromátides irmãs duplicam suas partes genéticas e as cromátides não-irmãs desenvolvem fibras ao acaso.

Todos os recombinantes são formados a partir de seções recém-formadas. A teoria pressupõe que a duplicação ocorre durante a prófase meiótica tardia, mas agora foi estabelecido que a replicação do DNA ocorre muito antes da sinapsis.

7. Teorias que explicam os acontecimentos durante o Cross-Over:

De acordo com essa teoria, as cromátides destinadas a se cruzarem tocam-se primeiro e depois se cruzam para dar origem ao quiasma. Depois disso, ocorre a quebra no ponto de contato e uma nova fixação das partes da cromátide ocorre.

Quebra primeira teoria:

Muller defendeu a teoria. De acordo com ele, os cromossomos e os shysomes destinados a se cruzarem primeiro se dividem em dois segmentos e, em seguida, ocorre a reunião entre as cromátides não-irmãs para dar um novo arranjo.

Essa teoria foi anunciada e tímida por Darlington. A teoria afirma que os cromossomos se quebram como resultado da tensão no momento do emparelhamento. Uma espécie de tensão se desenvolve quando duas cromátides se emparelham, torcendo-se uma em torno da outra e isso resulta em ruptura e reunião.

Belling acredita que o crossing-over ocorre entre genes recém-duplicados e duplicados e que não há quebra ou reunião durante o crossing-over.

Significado de travessia:

uma. O cruzamento apóia o fato de que os genes são arranjados de forma linear nos cromossomos.

b. Crossing over fornece oportunidades para reorganização de genes e, portanto, traz variações que desempenham um papel importante no processo de evolução.

c. Ao calcular a freqüência e freqüência de cruzamento, é possível plotar os genes nos cromossomos.

8. Formação de quiasma - as teorias:

O processo de formação do quiasma foi compreendido corretamente pela primeira vez por um citologista belga, Janssens (1909). Ele sugeriu que um quiasma representa uma troca de partes entre cromossomos homólogos, mas se pensa que a troca envolve os cromossomos inteiros ou, em outras palavras, ambas as cromátides de cada cromossomo homólogo e o shysome trocam partes com o cromossomo e os tímidos do outro.

Mas, a partir do conhecimento atual, sabemos que a troca em qualquer ponto é entre uma única cromátide - uma de origem paterna e outra de origem materna - enquanto as outras duas cromátides permanecem inalteradas. A Fig. 2.20 dá uma ideia esquemática da troca de genes entre cromátides durante o crossing over.

Muitas especulações têm sido feitas para atribuir as causas da quebra das cromátides. Os seguidores da teoria dos dois planos defendem que os quiasmas causam travessia. Enquanto os seguidores da teoria de um plano afirmam que quiasmata é a consequência, não a causa da travessia.

Mas a verdadeira causa por trás da quebra e subseqüente e tímida reintegração das cromátides ainda não é conhecida. No entanto, o processo é altamente preciso porque as duas cromátides em um quiasma trocam segmentos de imagem de espelho e nenhum ganho ou perda de genes ocorre (Fig. 2.21).

9. Sem cross-over em machos de Drosophila:

A recombinação de genes ligados ocorre na maioria dos organismos que fornecem materiais para estudos genéticos. Essa é a formação de quiasmas é universal em machos e fêmeas desses organismos. A situação é, no entanto, diferente no caso de machos de Drosophila, onde o cruzamento raramente ou nunca ocorre. Isso ocorre porque a ligação é completa na Drosophila masculina.

Uma situação semelhante é encontrada na traça-da-seda, onde não ocorre cross-over nas mulheres. Estudos citológicos da espermatogênese em machos de Drosophila mostram que os cromossomos homólogos emparelham normalmente. Mas nenhum quiasma é estabelecido e protegido pelo menos nos bivalentes autossômicos. Nas primeiras divisões meióticas, os pares de cromátides vão direto para os dois pólos e, na segunda divisão, o croma único e o tímido passam para cada célula.

10. Frequência de cruzamento sob condições experimentais e tímidas:

A frequência de cross over nos cromossomos e shysomes pode ser influenciada por uma série de fatores fisiológicos e ambientais externos. Em mulheres idosas de Drosophila, a quantidade de cruzamento é menor do que a encontrada em sua tenra idade.

Raios X & # 8217 (Muller), temperatura e posição química dos alimentos afetam a freqüência de cruzamento. A frequência de cruzamento, que é nula no caso de machos de Drosophila em circunstâncias normais, é aumentada por raios X & # 8217.

O cruzamento é uma característica que aparece durante a gametogênese. Em certas circunstâncias, foi observado em células somáticas. Este cruzamento somático ocorre em Drosophila (Stern) e no milho (Jones). Seu significado ainda não foi compreendido.


Cruzamento de genes: mecanismo, teorias e tipos

A ligação é causada devido a genes ligados carregados no mesmo cromossomo. Morgan destacou que o fenômeno de ligação completa ocorre raramente porque às vezes os genes ligados mostram a tendência de se separar durante a meiose e novas combinações são formadas.

Isso se deve ao intercâmbio de partes entre dois cromossomos homólogos para os quais o termo & # 8220crossing over & # 8221 é usado.

Assim, o crossing over pode ser definido como um mecanismo & # 8220 da recombinação dos genes devido ao intercâmbio de segmentos cromossômicos no momento do emparelhamento. & # 8221

No experimento de ligação com milho, é visto que os genes para a cor da semente C e semente S completa permanecem associados na combinação parental em cerca de 96 por cento, mas se separam em cerca de 4 por cento (ver Fig. 5.8). Essa recombinação de genes ligados para trocar partes entre cromossomos homólogos é chamada de crossing over.

O cruzamento ocorre no segmento do cromossomo entre os loci dos genes C e S em algumas células, mas não em outras, de modo que cerca de 96 por cento dos gametas contêm a combinação de genes parentais e 4 por cento contêm recombinação & # 8217s.

Mecanismo de Cruzamento:

Durante o estágio de zigoteno da primeira prófase da meiose, os cromossomos maternos e paternos homólogos começam a se emparelhar e ficar lado a lado. Este fenômeno é denominado sinapsis. Esse par de cromossomos homólogos é provocado pela atração mútua entre os genes alélicos. Os cromossomos emparelhados são conhecidos como bivalentes. Um estudo recente revela que a formação de sinapses e quiasmas é facilitada por uma estrutura de filamentos altamente organizada chamada de complexo sinaptonemal. A sinapsis é seguida pela duplicação de cromossomos que transformam a natureza bivalente do par de cromossomos em tetravalente.

Durante isso, cada um dos cromossomos homólogos em uma divisão bivalente longitudinalmente em duas cromátides irmãs anexadas ao centrômero indiviso. Assim, quatro cromátides são formadas que permanecem lado a lado como dois pares. Mais tarde, no estágio de paquiteno, ocorre o crossing over, durante o qual as cromátides não-irmãs do par homólogo se retorcem, sendo o ponto de contato das cromátides cruzadas denominado quiasma (Fig. 5.9).

No cruzamento, duas ou três cromátides estão envolvidas e, consequentemente, duas ou mais quiasmas são formadas. Em cada quiasma, a cromátide se quebra e o segmento rompido se reúne a uma nova cromátide (Fig. 5.10A e amp B). Assim, a troca de partes de cromátides acarreta alteração da sequência original de genes no cromossomo.

Após a conclusão do cruzamento, as cromátides não irmãs se repelem devido à falta de atração entre elas. A repulsão ou separação das cromátides começa do centrômero em direção ao final como um zíper e esse processo de separação é denominado terminalização. O processo de terminalização continua através do diploteno, diacinese e termina na metáfase I.

No final da terminalização, as cromátides torcidas se separam de modo que os cromossomos homólogos são separados completamente e se movem para pólos opostos na Anáfase I. O crossing over traz, portanto, a alteração da sequência linear do gene nos cromossomos que produzem gametas e, assim, adiciona uma nova combinação de caráter na progênie.

Teorias de Crossing Over:

(i) Contato Primeira Teoria (por Serebrovsky):

De acordo com essa teoria, as duas cromátides internas dos cromossomos homólogos em processo de cruzamento tocam-se primeiro e depois se cruzam. No ponto de ruptura do contato ocorre. Os segmentos quebrados novamente se unem para formar novas combinações (Fig. 5.11).

(ii) A Teoria do Breakage-First (por Muller):

De acordo com essa teoria, as cromátides em processo de cruzamento, em primeiro lugar, se dividem em duas, sem qualquer cruzamento, e depois disso os segmentos quebrados se reúnem para formar as novas combinações (Fig. 5.11).

(iii) Teoria da tensão (por Darlington):

De acordo com essa teoria, a quebra nos cromossomos ou cromátides deve-se à deformação causada pelo emparelhamento e posteriormente as partes quebradas voltam a se reunir.

Tipos de Cruzamento:

(eu) Cruzamento único:

Nesse tipo de cruzamento, apenas um quiasma é formado ao longo de todo o comprimento de um par de cromossomos. Os gametas formados por esse tipo de cruzamento são chamados de gametas de cruzamento único (Fig. 5.10A e B).

(ii) Cruzamento duplo:

Nesse tipo, dois quiasmas são formados ao longo de todo o comprimento do cromossomo, levando à quebra e reencontro das cromátides em dois pontos. Os gametas produzidos são chamados de gametas de cruzamento duplo (Fig. 5.14B).

(iii) Cruzamento múltiplo:

Nesse tipo, mais de dois quiasmas são formados e, portanto, o cruzamento ocorre em mais de dois pontos no mesmo par de cromossomos. É um fenômeno raro.

Fatores que influenciam o cruzamento:

Em Drosophila, o cruzamento é completamente suprimido nos homens, mas muito alto nas mulheres. Também há uma tendência de redução do crossing over em mamíferos machos.

Gowen descobriu pela primeira vez que a mutação reduz o cruzamento em todos os cromossomos da Drosophila.

A inversão é uma mudança intersegmental no cromossomo. Em um determinado segmento do cromossomo, o cruzamento é suprimido devido às inversões.

Plough demonstrou experimentalmente que quando a Drosophila é submetida a altas e baixas variações de temperatura, a porcentagem de passagem em certas partes do cromossomo é aumentada.

Muller demonstrou que as irradiações de raios-X aumentam a passagem perto do centrômero. Da mesma forma, Hanson mostrou que o rádio aumenta o cruzamento.

Bridges demonstrou que a idade também influencia a taxa de travessia em Drosophila. Quando a fêmea fica mais velha, a taxa de cruzamento aumenta.

A dieta rica em cálcio em Drosophila jovem diminui a taxa de cruzamento, conforme a dieta deficiente em íons metálicos aumenta a taxa de cruzamento.

8. A frequência de cruzamento é menor nas extremidades do cromossomo e também perto do centrômero em comparação com outras partes.

Significado de Crossing Over:

1. O cruzamento fornece uma prova direta do arranjo linear dos genes.

2. Através do cruzamento, segmentos de cromossomos homólogos são trocados e, portanto, fornecem a origem de novos caracteres e variações genéticas.

3. O cruzamento levou à construção de um mapa de ligação ou mapas genéticos de cromossomos.

4. O grupo de ligação e a ordem linear dos genes ajudam a revelar o mecanismo e a natureza dos genes.

5. O cruzamento desempenha um papel muito importante no campo da criação para melhorar as variedades de plantas e animais.


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O que é o cruzamento e por que é importante na meiose?

A meiose é necessária para a manutenção do número de cromossomos, bem como para o aumento da diversidade genética. Neste post do BiologyWise, explicamos o processo de passagem e por que isso é importante.

A meiose é necessária para a manutenção do número de cromossomos, bem como para o aumento da diversidade genética. Nesta postagem do BiologyWise, explicamos o processo de passagem e por que isso é importante.

Cruzamentos e mapeamento genético

O processo de crossing-over foi usado no mapeamento genético para entender a ordem dos genes em um cromossomo e para determinar a distância entre eles. Isso funciona com base no fato de que, se dois genes estiverem distantes um do outro no cromossomo, a frequência de cruzamento entre os dois será maior.

Você gostaria de escrever para nós? Bem, estamos procurando bons escritores que queiram espalhar a palavra. Entre em contato conosco e conversaremos.

Todos os indivíduos produzem seres semelhantes a si mesmos pelo processo de reprodução.Podemos classificar a reprodução em dois tipos básicos, sexual e assexuada. Todos os procariontes e alguns eucariotos se reproduzem por métodos assexuados. Isso inclui processos como brotamento, fissão binária, fragmentação, propagação vegetativa, partenogênese, etc.

A maioria dos eucariotos se reproduz por reprodução sexuada. Aqui, o material genético de dois organismos se combina para dar origem a um novo indivíduo. Esse processo ocorre com a ajuda de dois mecanismos subjacentes da meiose: o processo de formação e fertilização dos gametas - a fusão dos gametas masculino e feminino.

A meiose é um tipo especializado de divisão celular que ocorre apenas em células sexuais ou gametas especializados. Essa divisão reduz o número de cromossomos pela metade, é necessária para a formação de células haplóides (n) a partir de células diplóides (2n). Este processo é necessário para a manutenção do número de cromossomos nos indivíduos. Antes de começarmos com o que está acontecendo, gostaríamos de falar brevemente sobre meiose.

O que é meiose?

♦ Meiose pode ser definida como uma divisão de redução que ocorre nas células germinativas primordiais. Cada célula diplóide dará origem a quatro células-filhas haplóides no final de uma divisão meiótica. Antes da meiose, quando a célula está na fase S do ciclo celular, a replicação do DNA ocorre para gerar duas cópias idênticas de cada fita do cromossomo. Essas cópias idênticas são chamadas de & # 8216 cromátides irmãs & # 8217.

♦ Durante a meiose, os cromossomos geralmente são encontrados aos pares, um cromossomo é de origem materna e o outro é de origem paterna. Este par de cromossomos são conhecidos como cromossomos homólogos.

♦ A meiose pode ser dividida em duas fases: meiose I e meiose II. É na prófase da meiose I que ocorre o cruzamento dos cromossomos, e os cromossomos homólogos são separados em duas células-filhas. Na meiose II, as cromátides irmãs são separadas uma da outra para dar origem a quatro células-filhas haplóides. A meiose reduz o número de cromossomos pela metade, que novamente dobram no processo de fertilização e dão origem a um novo zigoto diplóide.

O que é Crossing Over?

♦ O cruzamento é simplesmente a troca de material genético entre dois cromossomos homólogos para dar origem a cromossomos recombinantes. Na prófase I, os cromossomos homólogos se alinham longitudinalmente ou se emparelham, e ocorre a troca de material genético entre os dois cromossomos, o que é conhecido como crossing over. O emparelhamento dos cromossomos homólogos é conhecido como sinapsis, e o ponto em que esses cromossomos se emparelham é conhecido como quiasma (pl. Quiasma).

♦ O processo de crossing over ou recombinação é iniciado pela proteína Spo 11. Esta proteína forma um complexo com outras proteínas como RAD50 e MRE11A, e NBS 1 é necessário para quebrar o DNA de fita dupla. Certas exonucleases são necessárias para realizar a digestão das extremidades 5 & # 8242 a fim de gerar caudas 3 & # 8242 de fita simples. MRE11A também demonstrou possuir certas atividades de exonuclease, bem como de endonuclease.

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♦ As recombinases de DNA como DMC1 e RAD51 então assumem o controle. Essas duas proteínas se ligam a algumas outras proteínas e são necessárias para a invasão da cromátide não-irmã. DMC1 é necessário para encontrar as sequências alélicas na cromátide não-irmã. RAD51 ajuda a provocar a invasão da cadeia da cromátide não-irmã de uma maneira dependente de ATP, bem como na busca de sequências alélicas.

♦ A seguir, a extremidade 3 & # 8242 da fita invasora é usada como um primer para a síntese do DNA complementar na cromátide não-irmã que foi invadida, ligando a fita invasora a ela. Conforme a síntese da sequência de DNA complementar continua, ela desloca a fita complementar original.

♦ A fita complementar deslocada de DNA então se liga à fita que era originalmente complementar à fita invasora. A estrutura assim formada é conhecida como junção de Holliday.

♦ Esses fios interligados são então cortados e ligados com a ajuda de certas endonucleases e ligase. Deve-se notar que a criação das caudas 3 & # 8242 de fita simples ocorre apenas nas partes não codificantes do DNA ou no DNA lixo.

Por que o cruzamento é importante?

♦ O cruzamento ajuda a provocar o embaralhamento aleatório do material genético durante o processo de formação dos gametas. Isso resulta na formação de gametas que darão origem a indivíduos que são geneticamente distintos de seus pais e irmãos.

♦ Esta variação genética é necessária para aumentar a capacidade de sobrevivência de uma população. Uma maior diversidade genética reduziria as chances de herança de características deletérias na população e, portanto, ajudaria a aumentar a aptidão dos indivíduos de uma população.

♦ Uma variação genética aumentada também significaria uma variação maior na suscetibilidade a doenças. Portanto, se houvesse uma epidemia de doença, essa variabilidade impediria que toda a população fosse exterminada.

♦ Outro benefício da variação genética é que algumas características que aumentariam a capacidade de sobrevivência de um indivíduo podem ser introduzidas na população.

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A meiose é uma fase nos organismos sexualmente reprodutivos, em que ocorre a divisão celular. É de grande importância, pois cria diversidade genética na população.

A meiose é uma fase nos organismos sexualmente reprodutivos, em que ocorre a divisão celular. É de grande importância, pois cria diversidade genética na população.

O artigo a seguir apresenta alguns pontos relacionados ao tema dos estudos do DNA e que descrevem especificamente a importância do DNA.


O crossover acontece entre os cromossomos dos avós? - Biologia

A animação no cabeçalho mostra o processo de recombinação genética em apenas dois pares de cromossomos (tétrades). Na realidade, tudo o que está acontecendo com essas tétrades está acontecendo simultaneamente com as outras 21 tétrades (ou 20 no caso dos homens). O resultado é sempre quatro células, cada uma com um único cromossomo # 1, e um cromossomo # 2 e um # 3 e assim por diante, até um de cada um dos 23 cromossomos. Assim, cada célula tem um conjunto completo de cromossomos e está pronta para se tornar um espermatozóide ou um óvulo.

Cada pessoa tem 23 pares de cromossomos em cada célula. Um membro de cada par vem de nossa mãe e um de nosso pai. Como parte da produção de óvulos e espermatozoides, os pares de cromossomos são divididos e distribuídos de forma independente e aleatória de forma que cada espermatozóide ou óvulo receba um membro de cada par.

Quando o espermatozóide e o óvulo se unem durante a fertilização, o gameta resultante recebe um membro de cada par de cromossomos de seu pai e um de sua mãe, dando-lhe os 46 cromossomos necessários para a vida humana. À medida que as células se dividem para formar um novo organismo, cada célula desse organismo recebe uma cópia exata de cada um dos 46 cromossomos resultantes.

O processo de seleção da meiose garante que os cromossomos recebidos por cada espermatozóide e óvulo sejam distribuídos de forma independente e aleatória.

Cada espermatozóide ou óvulo é produzido independentemente dos outros. Cada espermatozóide ou óvulo produzido por um indivíduo compartilhará uma quantidade significativa de DNA com todos os outros produzidos por essa pessoa, mas nenhum será exatamente o mesmo.

É tudo muito simples. . . Exceto que há uma pequena complicação. . .

Crossover ou recombinação

Entre a prófase 1 e a metafase 1 da meiose, duas cópias (cromátides) do cromossomo materno e duas cópias do cromossomo paterno se unem e se entrelaçam para formar uma tétrade (um abraço de despedida). No processo, eles trocam pedaços de si mesmos. "Pegue este pedaço para se lembrar de mim, minha querida." O cruzamento pode ocorrer entre os quatro membros da tétrade.

Isso resulta em cromossomos que são uma colcha de retalhos de DNA recebida dos pais de nosso pai e de nossa mãe. É chamado de recombinação genética ou, mais comumente, crossover. O crossover pode ocorrer em qualquer local de um cromossomo. Na verdade, pode ocorrer em vários locais ao mesmo tempo. Estima-se que, durante cada meiose em humanos, haja uma média de dois a três cruzamentos para cada par de cromossomos homólogos.

O crossover é obrigatório! Para que a formação de espermatozoides ou óvulos ocorra, deve haver pelo menos um evento de cruzamento para cada par de cromossomos homólogos durante a meiose.

Existem dois resultados possíveis de crossover (recombinação).

O cruzamento pode ocorrer entre as cromátides maternas idênticas ou entre as duas cromátides paternas idênticas. Esses eventos de crossover são invisíveis para o sequenciamento porque os cromossomos reconfigurados ainda serão cópias completas dos cromossomos maternos ou paternos. Sua ocorrência, no entanto, satisfaz o requisito de pelo menos um evento de cruzamento para cada par de cromossomos homólogos. Este tipo de cruzamento resulta em um neto recebendo um cromossomo totalmente idêntico de um avô.

Por exemplo, clique na guia acima para Mapping Grandchildren & rsquos Chromosome Project e encontre os cromossomos # 6 de Cathryn & rsquos (todos vermelhos de sua avó materna). Em contraste, o cromossomo paterno # 6 de Cathryn & rsquos é uma mistura de três segmentos onde dois eventos de crossover formaram esse cromossomo principalmente de seu avô paterno (azul claro) com dois segmentos menores de sua avó paterna (azul escuro). Da mesma forma, a irmã de Cathryn & rsquos, Isabelle, recebeu um cromossomo nº 1 intacto de sua avó paterna (azul escuro).

O segundo resultado, do cruzamento entre uma cromátide materna e uma paterna, é de mais interesse para o genealogista genético. Esse é o processo que resulta na colcha de retalhos de segmentos tanto da linha materna quanto da paterna. Com o passar do tempo, essas trocas em cada geração resultam em segmentos cada vez menores de ancestrais mais distantes. Como os mesmos eventos estão ocorrendo em outras linhagens de ancestrais comuns, isso freqüentemente leva a segmentos cromossômicos compartilhados entre primos distantes.

Curiosamente, as taxas de cruzamento são 1,7 vezes maiores na meiose feminina do que na masculina. As taxas de crossover em homens são 5 vezes menores perto dos centrômeros, mas 10 vezes maiores perto dos telômeros em comparação com as mulheres. (Buard J, de Massy B: Brincando de esconde-esconde com pontos de acesso de cruzamento meiótico de mamíferos. Trends Genet. 2007, 23: 301-309. 10.1016 / j.tig.2007.03.014.)

O centiMorgan (cM) é uma unidade de "comprimento" do cromossomo usada na genealogia genética para descrever a quantidade de DNA compartilhada entre dois indivíduos. É uma medida da frequência de recombinação genética (cruzamento). Um cM é igual ao comprimento de um cromossomo sobre o qual ocorre o cruzamento com 1% de frequência em uma única geração. Em humanos, 1cM equivale, em média, a 1 milhão de pares de bases. (http://www.medicinenet.com/script/main/art.asp?articlekey=2665)

Quando os cromossomos chegam ao novo organismo, eles são um mosaico de DNA de todos os quatro avós (clique na guia Projeto de mapeamento do cromossomo do neto acima). E uma vez que os avós receberam seu DNA da mesma maneira, os cromossomos são na verdade uma mistura de DNA de muitos ancestrais que viveram há muito tempo. É claro que, à medida que o DNA é passado através das gerações, a contribuição de ancestrais mais distantes torna-se cada vez mais fragmentada e menor. Em muitos casos, não compartilhamos DNA de alguns de nossos ancestrais mais distantes. Em média, os estudos mostram que até 10% dos primos de terceiro grau e 50% ou de quarto primos compartilham agora segmentos de DNA idênticos.

Mapeando os cromossomos dos netos para os avós:

Um estudo de caso de recombinação genética

Os gráficos abaixo são mapas cromossômicos de DNA compartilhado entre duas irmãs completas, Cathryn e Isabelle, e todos os quatro avós. Todos os quatro avós e as netas testados na Family Tree DNA. Os dados compartilhados do segmento de DNA para cada avô / neto foram baixados do navegador de cromossomos FTDNA. Em seguida, foi enviado para http://kittymunson.com/dna/ChromosomeMapper.php, onde os cromossomos de cada menina foram mapeados para mostrar quais segmentos ela obteve de cada avô. Cada barra longitudinal no diagrama representa um par de cromossomos (basicamente duas fitas de DNA, uma de sua mãe e uma de seu pai). Segmentos de seus avós paternos são representados na barra superior de cada cromossomo - a avó paterna em azul escuro e o avô paterno em azul claro. A barra inferior representa os cromossomos maternos, vermelho da avó materna e laranja do avô materno. Você pode ver que os cromossomos são uma colcha de retalhos de segmentos de cada um dos quatro avós! Observe também que o mapa de cada menina mostra uma mistura diferente de segmentos de todos os quatro avós. É como embaralhar e comprar cartas. Existe uma mistura diferente a cada vez.

Sem dúvida, cada um de nós recebe uma divisão 50/50 do DNA de nossos pais. O DNA da árvore genealógica informa que a quantidade total de DNA compartilhado entre pais e filhos é de 3384 cM em 22 segmentos. Os 23º cromossomos (X e Y) não estão incluídos nos relatórios de quantidade de DNA compartilhada. No entanto, eles estão incluídos nos mapas do navegador de cromossomos. Clique aqui para ver um mapa do cromossomo pai-filho. Clique novamente para fechar.


Mecanismos de recombinação

A recombinação ocorre quando um pedaço do cromossomo paterno é trocado pelo pedaço homólogo de DNA no cromossomo materno correspondente (ou vice-versa). Obviamente, esse tipo de troca de DNA deve ser feito com cuidado e com equivalência, para que o DNA resultante não ganhe ou perca informações. Para garantir essa precisão na recombinação, as cromátides homólogas não irmãs são mantidas juntas por meio de proteínas em um complexo sinaptonemal (SC) durante a prófase I. Este complexo em forma de escada começa a se formar no estágio de zigoteno da prófase I e termina no paquiteno. O SC completo consiste em elementos protéicos laterais (também conhecidos como elementos axiais) que correm ao longo do comprimento das cromátides e um elemento central curto composto de proteínas fibrosas formando os degraus da escada perpendiculares aos dois elementos laterais.

A recombinação pode ocorrer com ou sem a formação de quebras na fita dupla e, de fato, pode ocorrer sem a formação do complexo sinaptonemal, embora o CS provavelmente aumente a eficiência da recombinação. No S. pombe, a meiose ocorre sem a formação de um complexo sinaptonemal, mas existem pequenas estruturas descontínuas um pouco semelhantes a partes do SC. Na mosca da fruta, Drosophila melanogaster, as fêmeas sofrem meiose usando um complexo sinaptonemal, mas os machos não sofrem recombinação meiótica e seus cromossomos não formam complexos sinaptonemais. Na maioria dos casos, a recombinação é precedida pela formação de nódulos de recombinação, que são complexos de proteínas que se formam em pontos potenciais de recombinação.

O mecanismo mais bem estudado para a recombinação meiótica envolve uma quebra de fita dupla de um dos cromossomos iniciada pela endonuclease específica da meiose, Spo11. As extremidades 5 & rsquo (uma em cada direção) deste corte são ligeiramente degradadas para formar saliências de cadeia única 3 & rsquo. Essas extremidades não emparelhadas levam à formação de Junções Holliday (em homenagem a Robin Holliday) com uma fita de outra cromátide atuando como um modelo para a síntese da porção ausente das cromátides, levando a duas cromátides irmãs que são "entrelaçadas" por ter uma fita de DNA emparelhada com uma cromátide diferente. Este emaranhamento pode ser resolvido com ou sem um crossover. A recombinação é iniciada no paquiteno e completa no diploteno, momento em que o complexo sinaptonemal se decompõe. À medida que as cromátides começam a se separar, quiasma (locais onde as cromátides permanecem em contato) tornam-se aparentes em alguns dos locais de recombinação. Quando a prófase é concluída, os quiasmas se resolvem do centro dos cromossomos até as extremidades.

Figura ( PageIndex <2> ). Recombinação de cromossomos homólogos.

Vídeo ( PageIndex <1> ): nesta animação, explore como uma junção de Holliday é formada e como ela pode ser resolvida posteriormente. (www.youtube.com/watch?v=MvnWxN81Qps)


BIO 140 - Biologia Humana I - Livro Didático

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Capítulo 9

O Processo de Meiose

OpenStax, The Process of Meiosis. OpenStax CNX. 24 de fevereiro de 2014 http://cnx.org/contents/[email protected] & copiar 24 de fevereiro de 2014 OpenStax. O conteúdo do livro didático produzido pela OpenStax é licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution License 3.0.

  • Descreva o comportamento dos cromossomos durante a meiose
  • Descrever eventos celulares durante a meiose
  • Explique as diferenças entre meiose e mitose
  • Explique os mecanismos dentro da meiose que geram variação genética entre os produtos da meiose

A reprodução sexual requer fertilização, a união de duas células de dois organismos individuais. Se cada uma dessas duas células contém um conjunto de cromossomos, a célula resultante contém dois conjuntos de cromossomos. As células haplóides contêm um conjunto de cromossomos. As células que contêm dois conjuntos de cromossomos são chamadas diplóides. O número de conjuntos de cromossomos em uma célula é chamado de nível de ploidia. Se o ciclo reprodutivo deve continuar, então a célula diplóide deve de alguma forma reduzir seu número de conjuntos de cromossomos antes que a fertilização possa ocorrer novamente, ou haverá uma duplicação contínua no número de conjuntos de cromossomos a cada geração. Portanto, além da fertilização, a reprodução sexual inclui uma divisão nuclear que reduz o número de conjuntos de cromossomos.

A maioria dos animais e plantas são diplóides, contendo dois conjuntos de cromossomos. Em cada célula somática do organismo (todas as células de um organismo multicelular, exceto os gametas ou células reprodutivas), o núcleo contém duas cópias de cada cromossomo, denominadas cromossomos homólogos. As células somáticas às vezes são chamadas de células & ldquobody & rdquo. Cromossomos homólogos são pares combinados contendo os mesmos genes em locais idênticos ao longo de seu comprimento. Organismos diplóides herdam uma cópia de cada cromossomo homólogo de cada pai juntos, eles são considerados um conjunto completo de cromossomos. As células haplóides, contendo uma única cópia de cada cromossomo homólogo, são encontradas apenas dentro de estruturas que dão origem a gametas ou esporos. Os esporos são células haplóides que podem produzir um organismo haplóide ou podem se fundir com outro esporo para formar uma célula diplóide. Todos os animais e a maioria das plantas produzem óvulos e espermatozóides, ou gametas. Algumas plantas e todos os fungos produzem esporos.

A divisão nuclear que forma as células haplóides, chamada meiose, está relacionada à mitose.Como você aprendeu, a mitose é a parte de um ciclo de reprodução celular que resulta em núcleos filhos idênticos que também são geneticamente idênticos ao núcleo original. Na mitose, os núcleos pai e filho estão no mesmo nível de ploidia e mdashdiploide para a maioria das plantas e animais. A meiose emprega muitos dos mesmos mecanismos da mitose. No entanto, o núcleo inicial é sempre diplóide e os núcleos que resultam no final de uma divisão celular meiótica são haplóides. Para atingir essa redução no número de cromossomos, a meiose consiste em uma rodada de duplicação cromossômica e duas rodadas de divisão nuclear. Como os eventos que ocorrem durante cada um dos estágios de divisão são análogos aos eventos de mitose, os mesmos nomes de estágio são atribuídos. No entanto, como há duas rodadas de divisão, o processo principal e os estágios são designados com um & ldquoI & rdquo ou um & ldquoII. & Rdquo Assim, a meiose I é a primeira rodada da divisão meiótica e consiste em prófase I, prometáfase I e assim por diante. Meiose II, em que ocorre a segunda rodada da divisão meiótica, inclui prófase II, prometáfase II e assim por diante.

Meiose I

A meiose é precedida por uma interfase que consiste no G1, S e G2 fases, que são quase idênticas às fases anteriores à mitose. O G1 fase, que também é chamada de primeira fase de lacuna, é a primeira fase da interfase e é focada no crescimento celular. A fase S é a segunda fase da interfase, durante a qual o DNA dos cromossomos é replicado. Finalmente, o G2 fase, também chamada de segunda fase de gap, é a terceira e última fase da interfase, nesta fase, a célula passa pelos preparativos finais para a meiose.

Durante a duplicação do DNA na fase S, cada cromossomo é replicado para produzir duas cópias idênticas, chamadas de cromátides irmãs, que são mantidas juntas no centrômero por proteínas coesina. A coesina mantém as cromátides juntas até a anáfase II. Os centrossomas, que são as estruturas que organizam os microtúbulos do fuso meiótico, também se replicam. Isso prepara a célula para entrar na prófase I, a primeira fase meiótica.

Prófase I

No início da prófase I, antes que os cromossomos possam ser vistos claramente ao microscópio, os cromossomos homólogos são fixados em suas pontas ao envelope nuclear por proteínas. À medida que o envelope nuclear começa a se quebrar, as proteínas associadas aos cromossomos homólogos aproximam o par. Lembre-se de que, na mitose, os cromossomos homólogos não se emparelham. Na mitose, os cromossomos homólogos se alinham de ponta a ponta para que, quando se dividam, cada célula filha receba uma cromátide irmã de ambos os membros do par homólogo. O complexo sinaptonemal, uma rede de proteínas entre os cromossomos homólogos, primeiro se forma em locais específicos e depois se espalha para cobrir todo o comprimento dos cromossomos. O emparelhamento estreito dos cromossomos homólogos é denominado sinapsis. Na sinapsis, os genes nas cromátides dos cromossomos homólogos estão alinhados precisamente uns com os outros. O complexo sinaptonemal apóia a troca de segmentos cromossômicos entre cromátides homólogas não irmãs, um processo chamado crossing over. O cruzamento pode ser observado visualmente após a troca como quiasma (singular = quiasma) (Figura 1).

Em espécies como os humanos, embora os cromossomos sexuais X e Y não sejam homólogos (a maioria de seus genes difere), eles têm uma pequena região de homologia que permite que os cromossomos X e Y se pareçam durante a prófase I. Um complexo sinaptonemal parcial se desenvolve apenas entre as regiões de homologia.

Figura 1: No início da prófase I, os cromossomos homólogos se unem para formar uma sinapse. Os cromossomos estão fortemente unidos e em perfeito alinhamento por uma rede de proteínas chamada de complexo sinaptonemal e por proteínas coesina no centrômero.

Localizados em intervalos ao longo do complexo sinaptonemal estão grandes conjuntos de proteínas chamados nódulos de recombinação. Esses conjuntos marcam os pontos de quiasmas posteriores e medeiam o processo de várias etapas de cruzamento e recombinação genética mdahor entre as cromátides não-irmãs. Perto do nódulo de recombinação em cada cromátide, o DNA de fita dupla é clivado, as extremidades cortadas são modificadas e uma nova conexão é feita entre as cromátides não irmãs. À medida que a prófase I progride, o complexo sinaptonemal começa a se decompor e os cromossomos começam a se condensar. Quando o complexo sinaptonemal desaparece, os cromossomos homólogos permanecem ligados uns aos outros no centrômero e no quiasma. Os quiasmas permanecem até a anáfase I. O número de quiasmas varia de acordo com a espécie e o comprimento do cromossomo. Deve haver pelo menos um quiasma por cromossomo para a separação adequada de cromossomos homólogos durante a meiose I, mas pode haver até 25. Após o cruzamento, o complexo sinaptonemal se quebra e a conexão de coesina entre pares homólogos também é removida. No final da prófase I, os pares são mantidos juntos apenas nos quiasmas (Figura 2) e são chamados de tétrades porque as quatro cromátides irmãs de cada par de cromossomos homólogos agora são visíveis.

Os eventos de crossover são a primeira fonte de variação genética nos núcleos produzidos pela meiose. Um único evento de cruzamento entre cromátides não-irmãs homólogas leva a uma troca recíproca de DNA equivalente entre um cromossomo materno e um cromossomo paterno. Agora, quando essa cromátide irmã é movida para uma célula de gameta, ela carregará algum DNA de um dos pais do indivíduo e algum DNA do outro pai. A cromátide recombinante irmã tem uma combinação de genes maternos e paternos que não existiam antes do cruzamento. Múltiplos cruzamentos em um braço do cromossomo têm o mesmo efeito, trocando segmentos de DNA para criar cromossomos recombinantes.

Figura 2: O cruzamento ocorre entre cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos. O resultado é uma troca de material genético entre cromossomos homólogos.

Prometáfase I

O evento-chave na prometáfase I é a ligação dos microtúbulos da fibra do fuso às proteínas do cinetocoro nos centrômeros. As proteínas cinetocóricas são complexos multiproteicos que ligam os centrômeros de um cromossomo aos microtúbulos do fuso mitótico. Microtúbulos crescem de centrossomas colocados em pólos opostos da célula. Os microtúbulos se movem em direção ao meio da célula e se ligam a um dos dois cromossomos homólogos fundidos. Os microtúbulos se ligam a cada cromossomo e cinetocoros # 39. Com cada membro do par homólogo ligado a pólos opostos da célula, na próxima fase, os microtúbulos podem separar o par homólogo. Uma fibra de fuso que se anexou a um cinetocoro é chamada de microtúbulo de cinetocoro. No final da prometáfase I, cada tétrade está ligada a microtúbulos de ambos os pólos, com um cromossomo homólogo voltado para cada pólo. Os cromossomos homólogos ainda são mantidos juntos em quiasmas. Além disso, a membrana nuclear foi totalmente destruída.

Metafase I

Durante a metáfase I, os cromossomos homólogos estão dispostos no centro da célula, com os cinetocoros voltados para pólos opostos. Os pares homólogos orientam-se aleatoriamente no equador. Por exemplo, se os dois membros homólogos do cromossomo 1 são rotulados a e b, então os cromossomos podem alinhar a-b ou b-a. Isso é importante para determinar os genes transportados por um gameta, pois cada um receberá apenas um dos dois cromossomos homólogos. Lembre-se de que os cromossomos homólogos não são idênticos. Eles contêm pequenas diferenças em suas informações genéticas, fazendo com que cada gameta tenha uma composição genética única.

Essa aleatoriedade é a base física para a criação da segunda forma de variação genética na prole. Considere que os cromossomos homólogos de um organismo que se reproduz sexualmente são originalmente herdados como dois conjuntos separados, um de cada pai. Usando humanos como exemplo, um conjunto de 23 cromossomos está presente no óvulo doado pela mãe. O pai fornece o outro conjunto de 23 cromossomos no esperma que fertiliza o óvulo. Cada célula da prole multicelular possui cópias dos dois conjuntos originais de cromossomos homólogos. Na prófase I da meiose, os cromossomos homólogos formam as tétrades. Na metáfase I, esses pares se alinham no ponto intermediário entre os dois pólos da célula para formar a placa metafásica. Como há uma chance igual de que uma fibra de microtúbulo encontre um cromossomo herdado pela mãe ou pelo pai, o arranjo das tétrades na placa metafásica é aleatório. Qualquer cromossomo herdado da mãe pode enfrentar qualquer um dos pólos. Qualquer cromossomo herdado pelo pai também pode enfrentar qualquer um dos pólos. A orientação de cada tétrade é independente da orientação das outras 22 tétrades.

Este evento & mdash o sortimento aleatório (ou independente) de cromossomos homólogos na placa metafásica & mdash é o segundo mecanismo que introduz variação nos gametas ou esporos. Em cada célula que sofre meiose, o arranjo das tétrades é diferente. O número de variações depende do número de cromossomos que constituem um conjunto. Existem duas possibilidades de orientação na placa metafásica, o número possível de alinhamentos, portanto, é igual a 2n, Onde n é o número de cromossomos por conjunto. Os humanos têm 23 pares de cromossomos, o que resulta em mais de oito milhões (2 23 ) possíveis gametas geneticamente distintos. Este número não inclui a variabilidade que foi criada anteriormente nas cromátides irmãs por cruzamento. Dados esses dois mecanismos, é altamente improvável que quaisquer duas células haplóides resultantes da meiose tenham a mesma composição genética (Figura 3).

Para resumir as consequências genéticas da meiose I, os genes maternos e paternos são recombinados por eventos de crossover que ocorrem entre cada par homólogo durante a prófase I. Além disso, o sortimento aleatório de tétrades na placa metafásica produz uma combinação única de cromossomos maternos e paternos que fará o seu caminho para os gametas.

Figura 3: A variedade aleatória e independente durante a metáfase I pode ser demonstrada considerando uma célula com um conjunto de dois cromossomos (n = 2). Neste caso, existem dois arranjos possíveis no plano equatorial na metáfase I. O número total possível de gametas diferentes é 2n, Onde n é igual ao número de cromossomos em um conjunto. Neste exemplo, existem quatro combinações genéticas possíveis para os gametas. Com n = 23 em células humanas, há mais de 8 milhões de combinações possíveis de cromossomos paternos e maternos.

Anáfase I

Na anáfase I, os microtúbulos separam os cromossomos ligados. As cromátides irmãs permanecem fortemente unidas no centrômero. Os quiasmas são quebrados na anáfase I à medida que os microtúbulos ligados aos cinetóforos fundidos separam os cromossomos homólogos (Figura 4).

Telófase I e citocinese

Na telófase, os cromossomos separados chegam em pólos opostos. O restante dos eventos típicos de telófase podem ou não ocorrer, dependendo da espécie. Em alguns organismos, os cromossomos decondensos e os envelopes nucleares se formam em torno das cromátides na telófase I. Em outros organismos, a citocinese & mdash a separação física dos componentes citoplasmáticos em duas células-filhas & mdash ocorre sem reforma dos núcleos. Em quase todas as espécies de animais e alguns fungos, a citocinese separa o conteúdo celular por meio de um sulco de clivagem (constrição do anel de actina que leva à divisão citoplasmática). Nas plantas, uma placa celular é formada durante a citocinese celular por vesículas de Golgi que se fundem na placa metafásica. Essa placa celular acabará por levar à formação de paredes celulares que separam as duas células-filhas.

Duas células haplóides são o resultado final da primeira divisão meiótica. As células são haplóides porque em cada pólo existe apenas um de cada par de cromossomos homólogos. Portanto, apenas um conjunto completo de cromossomos está presente. É por isso que as células são consideradas haplóides e há apenas um conjunto de cromossomos, embora cada homólogo ainda consista em duas cromátides irmãs. Lembre-se de que as cromátides irmãs são meramente duplicatas de um dos dois cromossomos homólogos (exceto para mudanças que ocorreram durante o crossing over). Na meiose II, essas duas cromátides irmãs se separarão, criando quatro células-filhas haplóides.

Clique no link abaixo e reveja o processo de meiose, observando como os cromossomos se alinham e migram:

Meiose II

Em algumas espécies, as células entram em uma breve interfase, ou interquinese, antes de entrarem na meiose II. A intercinesia não possui fase S, portanto os cromossomos não são duplicados. As duas células produzidas na meiose I passam pelos eventos da meiose II em sincronia. Durante a meiose II, as cromátides irmãs dentro das duas células-filhas se separam, formando quatro novos gametas haplóides. A mecânica da meiose II é semelhante à mitose, exceto que cada célula em divisão tem apenas um conjunto de cromossomos homólogos. Portanto, cada célula tem metade do número de cromátides irmãs para se separar como uma célula diplóide em mitose.

Prófase II

Se os cromossomos se descondensarem na telófase I, eles se condensarão novamente. Se os envelopes nucleares foram formados, eles se fragmentam em vesículas. Os centrossomas que foram duplicados durante a interquinese afastam-se uns dos outros em direção a pólos opostos e novos fusos são formados.

Prometáfase II

Os envoltórios nucleares são completamente destruídos e o fuso está totalmente formado. Cada cromátide irmã forma um cinetocoro individual que se liga aos microtúbulos de pólos opostos.

Metáfase II

As cromátides irmãs são condensadas ao máximo e alinhadas no equador da célula.

Anáfase II

As cromátides irmãs são separadas pelos microtúbulos cinetocóricos e se movem em direção a pólos opostos. Os microtúbulos não cinetocóricos alongam a célula.

Figura 4: O processo de alinhamento dos cromossomos difere entre a meiose I e a meiose II. Na prometáfase I, os microtúbulos se ligam aos cinetocoros fundidos de cromossomos homólogos, e os cromossomos homólogos são arranjados no ponto médio da célula na metáfase I. Na anáfase I, os cromossomos homólogos são separados. Na prometáfase II, os microtúbulos se ligam aos cinetocoros das cromátides irmãs, e as cromátides irmãs estão dispostas no ponto médio das células na metáfase II. Na anáfase II, as cromátides irmãs são separadas.

Telófase II e citocinese

Os cromossomos chegam em pólos opostos e começam a se descondensar. Os envelopes nucleares se formam ao redor dos cromossomos. A citocinese separa as duas células em quatro células haplóides únicas. Nesse ponto, os núcleos recém-formados são ambos haplóides. As células produzidas são geneticamente únicas por causa da variedade aleatória de homólogos paternos e maternos e por causa da recombinação de segmentos maternos e paternos de cromossomos (com seus conjuntos de genes) que ocorre durante o cruzamento. Todo o processo de meiose é descrito na Figura 5.

Figura 5: Uma célula animal com um número diplóide de quatro (2n = 4) prossegue através dos estágios da meiose para formar quatro células-filhas haplóides.

Comparando meiose e mitose

Mitose e meiose são formas de divisão do núcleo em células eucarióticas. Eles compartilham algumas semelhanças, mas também exibem diferenças distintas que levam a resultados muito diferentes (Figura 6). A mitose é uma divisão nuclear única que resulta em dois núcleos que geralmente são divididos em duas novas células. Os núcleos resultantes de uma divisão mitótica são geneticamente idênticos ao núcleo original. Eles têm o mesmo número de conjuntos de cromossomos, um conjunto no caso de células haplóides e dois conjuntos no caso de células diplóides. Na maioria das plantas e em todas as espécies animais, são normalmente as células diplóides que sofrem mitose para formar novas células diplóides. Em contraste, a meiose consiste em duas divisões nucleares resultando em quatro núcleos que geralmente são divididos em quatro novas células. Os núcleos resultantes da meiose não são geneticamente idênticos e contêm apenas um conjunto de cromossomos. Isso é metade do número de conjuntos de cromossomos na célula original, que é diplóide.

As principais diferenças entre mitose e meiose ocorrem na meiose I, que é uma divisão nuclear muito diferente da mitose. Na meiose I, os pares de cromossomos homólogos tornam-se associados entre si, são ligados ao complexo sinaptonemal, desenvolvem quiasmas e passam por cruzamento entre cromátides irmãs e se alinham ao longo da placa metafásica em tétrades com fibras de cinetóforo de pólos de fuso opostos ligados a cada um cinetocoro de um homólogo em uma tétrade. Todos esses eventos ocorrem apenas na meiose I.

Quando os quiasmas se resolvem e a tétrade é quebrada com os homólogos movendo-se para um pólo ou outro, o nível de ploidia & mdash o número de conjuntos de cromossomos em cada núcleo futuro & mdash foi reduzido de dois para um. Por esse motivo, a meiose I é chamada de divisão de redução. Não há tal redução no nível de ploidia durante a mitose.

A meiose II é muito mais análoga a uma divisão mitótica. Nesse caso, os cromossomos duplicados (apenas um conjunto deles) se alinham na placa metafásica com cinetocoros divididos anexados a fibras de cinetóforo de pólos opostos. Durante a anáfase II, como na anáfase mitótica, os cinetóforos se dividem e uma cromátide irmã & mdashnow referida como um cromossomo & mdashis é puxada para um pólo enquanto a outra cromátide irmã é puxada para o outro polo. Se não fosse pelo fato de que houve cruzamento, os dois produtos de cada divisão individual da meiose II seriam idênticos (como na mitose). Em vez disso, eles são diferentes porque sempre houve pelo menos um cruzamento por cromossomo. A meiose II não é uma divisão de redução porque, embora haja menos cópias do genoma nas células resultantes, ainda há um conjunto de cromossomos, como havia no final da meiose I.

Figura 6: Meiose e mitose são precedidas por uma rodada de replicação de DNA, no entanto, a meiose inclui duas divisões nucleares. As quatro células filhas resultantes da meiose são haplóides e geneticamente distintas. As células-filhas resultantes da mitose são diplóides e idênticas à célula-mãe.

Conexão de evolução

O mistério da evolução da meiose

Algumas características dos organismos são tão difundidas e fundamentais que às vezes é difícil lembrar que evoluíram como outras características mais simples. A meiose é uma série de eventos celulares tão extraordinariamente complexa que os biólogos têm dificuldade em formular hipóteses e testar como ela pode ter evoluído. Embora a meiose esteja inextricavelmente ligada à reprodução sexual e suas vantagens e desvantagens, é importante separar as questões da evolução da meiose e da evolução do sexo, porque a meiose precoce pode ter sido vantajosa por razões diferentes das que é agora. Pensar fora da caixa e imaginar quais poderiam ter sido os primeiros benefícios da meiose é uma abordagem para descobrir como ela pode ter evoluído.

A meiose e a mitose compartilham processos celulares óbvios e faz sentido que a meiose tenha evoluído a partir da mitose. A dificuldade reside nas diferenças claras entre a meiose I e a mitose.Adam Wilkins e Robin Holliday 1 resumiram os eventos únicos que precisaram ocorrer para a evolução da meiose a partir da mitose. Essas etapas são emparelhamento de cromossomos homólogos, trocas cruzadas, cromátides irmãs permanecendo ligadas durante a anáfase e supressão da replicação do DNA na interfase. Eles argumentam que o primeiro passo é o mais difícil e mais importante, e que entender como ele evoluiu tornaria o processo evolutivo mais claro. Eles sugerem experimentos genéticos que podem lançar luz sobre a evolução das sinapses.

Existem outras abordagens para compreender a evolução da meiose em andamento. Diferentes formas de meiose existem em protistas unicelulares. Algumas parecem ser formas de meiose mais simples ou mais & ldquoprimitivas & rdquo. Comparar as divisões meióticas de diferentes protistas pode lançar luz sobre a evolução da meiose. Marilee Ramesh e colegas 2 compararam os genes envolvidos na meiose em protistas para entender quando e onde a meiose pode ter evoluído. Embora a pesquisa ainda esteja em andamento, estudos recentes sobre meiose em protistas sugerem que alguns aspectos da meiose podem ter evoluído mais tarde do que outros. Esse tipo de comparação genética pode nos dizer quais aspectos da meiose são os mais antigos e de quais processos celulares eles podem ter tomado emprestado em células anteriores.

Clique nas etapas desta animação interativa para comparar o processo meiótico da divisão celular ao da mitose. O site oferece uma versão para impressão disponível se a animação não iniciar.

Resumo da Seção

A reprodução sexual requer que organismos diplóides produzam células haplóides que podem se fundir durante a fertilização para formar descendentes diplóides. Tal como acontece com a mitose, a replicação do DNA ocorre antes da meiose durante a fase S do ciclo celular. A meiose é uma série de eventos que organizam e separam cromossomos e cromátides em células-filhas. Durante as interfases da meiose, cada cromossomo é duplicado. Na meiose, há duas rodadas de divisão nuclear, resultando em quatro núcleos e geralmente quatro células-filhas, cada uma com metade do número de cromossomos da célula-mãe. O primeiro separa os homólogos, e o segundo & mdashlike mitose & mdash separa as cromátides em cromossomos individuais. Durante a meiose, a variação nos núcleos filhos é introduzida por causa do cruzamento na prófase I e do alinhamento aleatório das tétrades na metáfase I. As células que são produzidas pela meiose são geneticamente únicas.

A meiose e a mitose compartilham semelhanças, mas têm resultados distintos. As divisões mitóticas são divisões nucleares únicas que produzem núcleos filhos que são geneticamente idênticos e têm o mesmo número de conjuntos de cromossomos que a célula original. As divisões meióticas incluem duas divisões nucleares que produzem quatro núcleos filhos que são geneticamente diferentes e têm um conjunto de cromossomos em vez dos dois conjuntos de cromossomos na célula-mãe. As principais diferenças entre os processos ocorrem na primeira divisão da meiose, na qual cromossomos homólogos são pareados e trocam segmentos de cromátides não-irmãos. Os cromossomos homólogos se separam em núcleos diferentes durante a meiose I, causando uma redução do nível de ploidia na primeira divisão. A segunda divisão da meiose é mais semelhante a uma divisão mitótica, exceto que as células filhas não contêm genomas idênticos por causa do cruzamento.

Notas de rodapé

1 Adam S. Wilkins e Robin Holliday, & ldquoThe Evolution of Meiosis from Mitosis & rdquo Genética 181 (2009): 3 & ndash12.

2 Marilee A. Ramesh, Shehre-Banoo Malik e John M. Logsdon, Jr, & ldquoA Inventário Filogenético de Genes Meióticos: Evidência de Sexo em Giardia e uma origem eucariótica precoce da meiose, & rdquo Biologia Atual 15 (2005): 185 e ndash91.


Notas sobre o processo e mecanismo de passagem

Janssens (1909) foi a primeira pessoa a descobrir a formação do quiasma e o processo relacionado de passagem (hipótese do tipo quiasma). Morgan (1910) descobriu os fenômenos de ligação e recombinação.

Cortesia da imagem: online.santarosa.edu/homepage/cgalt/BIO10-Stuff/Ch09-Genetics/Crossing-Over.jpg

A recombinação ou nova combinação de genes só é possível devido à troca de material genético entre cromossomos homólogos (Breakage and Reunion Theory, Darlington 1937). A ligação é incompleta em tais casos.

Definição:

(i) Crossing over é uma recombinação de genes devido à troca de material genético entre dois cromossomos homólogos,

(ii) É a troca mútua de segmentos de material genético entre cromátides não-irmãs de dois cromossomos homólogos, de modo a produzir recombinações ou novas combinações de genes.

As cromátides não-irmãs nas quais ocorreu a troca de segmentos são chamadas de recombinantes ou cruzamentos, enquanto as outras cromátides nas quais o cruzamento não ocorreu são conhecidas como cromátides parentais ou não cruzamentos.

C.B. Hutchinson (1922) cruzou uma variedade de milho colorido de cruzamento puro e de grão liso (CS / CS) com a variedade de milho de cruzamento puro incolor e de grão encolhido (cs / cs). Plantas de F1 geração possuía grãos coloridos e lisos mostrando que ambas as expressões são dominantes. F1 as plantas eram obviamente heterozigóticas para as duas características (CS / cs). F1 as plantas foram então testadas em cruzadas com pais recessivos duplos (cs / cs). Resultou em quatro tipos de descendência na proporção de 27: 1: 1: 27 em vez da proporção de 1: 1: 1: 1 esperada para uma variedade independente (Tabela 5.3).

Tabela 5.3. Teste de cruzamento entre plantas de milho heterozigóticas e de grão liso (CS / cs) com progenitores duplamente recessivos com grãos incolores e encolhidos (cs / cs):

A proporção acima é possível quando os genes das duas características não apresentam sortimento independente. Aparentemente, os dois genes estão ligados no mesmo cromossomo, mas 1,8% das cromátides não-irmãs dos cromossomos homólogos mostram cruzamentos entre os dois genes por meio da troca de segmentos.

Recombinação e Cruzamento:

Um novo agrupamento de genes ou uma nova combinação de caracteres que é diferente dos tipos parentais é chamado de recombinação ou tipo recombinante. É produzido devido ao cruzamento que ocorre durante a meiose antes da formação do gameta. A frequência de recombinação está diretamente relacionada à frequência de cruzamento.

No entanto, às vezes dois ou mais cruzamentos podem ocorrer simultaneamente nas mesmas cromátides não irmãs dos cromossomos homólogos, sem alterar a frequência de recombinações. Portanto, a frequência de cruzamento pode ser maior do que a frequência de recombinações observadas. A frequência de recombinação (valor cruzado, COV) é calculada usando a fórmula

Este COV de 10,7% entre os genes de olhos vermelhos e asas normais significa que esses genes estão localizados 10,7 unidades no mesmo cromossomo.

Tipos parentais e recombinantes:

Um indivíduo contém dois cromossomos homólogos de cada tipo. Os dois cromossomos são obtidos de dois pais diferentes, pai e mãe. Portanto, esses cromossomos também são chamados de cromossomos paternos e maternos. Suponha que esses dois cromossomos possuam dois genes ligados, AB (dominante) em um e ab (recessivo) no outro. Cada cromossomo possui ainda duas cromátides de tipo semelhante (AB, AB ab, ab).

Se não houver cruzamento no momento da formação dos gametas ou meiose, apenas dois tipos de gametas são produzidos, um carregando a ligação paterna (AB) e a outra materna (ab). No caso de o cruzamento ocorrer em um lugar, uma cromátide de cada cromossomo homólogo se envolve na troca de segmento, enquanto a outra cromátide permanece inalterada.

Assim, quatro tipos de cromátides serão produzidos após um cruzamento - AB, Ab, aB, ab. Dois deles são parentais (AB, ab) e dois recombinantes (Ab, aB). Após a meiose, os quatro tipos de cromátides segregam e passam para quatro gametas diferentes, 2 parentais e 2 recombinantes (Fig. 5.20).

Caso a distância entre dois genes ligados seja tal que um cruzamento ocorra regularmente entre eles a cada meiose, eles produzirão dois tipos parentais e dois recombinantes na proporção de 25%: 25%: 25%: 25%. Isso é semelhante ao sortimento independente. Mendel teve sorte porque três das sete características usadas por ele em seus famosos experimentos exibiram cruzamentos regulares.

Portanto, o sortimento independente pode ocorrer em duas circunstâncias,

(a) Os genes ocorrem em diferentes cromossomos não homólogos,

(b) Genes situados no mesmo cromossomo, mas mostrando cruzamento regular (50% de recombinantes ou cruzamentos).

Fatores que influenciam o cruzamento (e ligação):

A distância física entre dois genes determina a força da ligação e a frequência do cruzamento entre dois genes. A força da ligação aumenta com a proximidade dos dois genes. Por outro lado, a frequência de crossing aumenta com o aumento da distância física entre os dois genes.

O aumento da idade diminui o grau de cruzamento na maioria dos casos.

Drosophila masculina mostra pouco cruzamento. O fenômeno do crossing-over é bastante comum na mosca fêmea. O cruzamento insignificante também é relatado em um sexo de alguns outros organismos heterogaméticos.

A exposição aos raios X aumenta a incidência de crossover. Whittinghill produziu vários cruzamentos em machos de Drosophila com a ajuda de raios-X.

As variações na temperatura aumentam a frequência de passagem.

A presença de centrômero e áreas heterocromáticas (por exemplo, perto do telômero) diminui a taxa de cruzamento.

Descobriu-se que uma série de produtos químicos presentes na comida mudam o grau de passagem nos animais.

Um cruzamento reduz a ocorrência de outro cruzamento em sua vizinhança. O fenômeno é chamado de interferência. Coincidência é a razão de cruzamento duplo observado em relação ao cruzamento duplo esperado com base na não interferência ou ocorrência independente. A coincidência é pequena quando a interferência é alta.

Importância:

1. Crossing over é um meio de introduzir novas combinações de genes e, portanto, características.

2. Aumenta a variabilidade, o que é útil para a seleção natural em ambientes alterados.

3. Uma vez que a frequência de cruzamento depende da distância entre os dois genes, o fenômeno é usado para preparar mapas cromossômicos de ligação.

4. Provou que os genes se encontram de forma linear no cromossomo.

5. Os criadores devem selecionar uma população pequena ou grande para obter os cruzamentos necessários. Para obter cruzamentos entre genes intimamente ligados, uma população muito grande é necessária.

6. As recombinações úteis produzidas por crossing-over são utilizadas por criadores para desenvolver novas variedades úteis de plantas e animais. A revolução verde foi alcançada na Índia devido a esta coleta seletiva de recombinações úteis. A operação inundação ou revolução branca também está sendo realizada em linhas semelhantes.

Tipos de Cruzamento:

O cruzamento pode ser simples, duplo ou múltiplo,

(i) Cruzamento Único:

O cruzamento ocorre em um ponto entre duas cromátides não-irmãs de um par de cromossomos homólogos. Existem dois tipos parentais e dois recombinantes,

(ii) Cruzamento duplo:

O cruzamento ocorre em dois pontos em um par homólogo de cromossomos,

(a) Cruzamento duplo recíproco:

Dois pontos de cruzamento ocorrem entre as mesmas cromátides não irmãs,

(b) Cruzamento Complementar:

Os dois cruzamentos envolvem três ou todas as quatro cromátides de modo que o número de cruzamentos seja três ou quatro com ocorrência
de um ou nenhum tipo parental,

(iii) Cruzamento múltiplo:

Três ou mais pontos de passagem ocorrem no mesmo cromossomo homólogo. Cruzamentos duplos e tipos parentais podem ou não ocorrer.

Mecanismo de Cruzamento:

Os cromossomos são replicados na fase S da interfase. Portanto, os cromossomos leptotenos são de fita dupla, embora as duas fitas não sejam visíveis devido à presença do complexo de nucleoproteínas entre as cromátides.

(i) Sinapsis:

Cromossomos replicados, mas aparentemente homólogos únicos, passam a estar lado a lado com loci de genes semelhantes dos dois cromossomos exatamente opostos. Ocorre no estágio de zigoteno da prófase I. O fenômeno é denominado sinapsis. Os pares sinapses de cromossomos homólogos são chamados de bivalentes. A pequena quantidade de cromossomos não replicados (0,3%), se presente, também sofre replicação (Stem e Hotta, 1973). Os dois cromossomos homólogos são mantidos juntos por um complexo sinaptinemal.

(ii) Cruzamento:

Ocorre no estágio de paquiteno, no estágio de quatro fitas com o auxílio de enzimas (endonuclease, exo-nuclease, proteína R ou recombinase Stern e Hotta, 1969, 1978). Ocorre quebra de segmentos cromátides, troca de segmentos cromátides não-irmãs e posteriormente sua fusão em novos locais.

(iii) Estágio Tetrad:

O complexo sinaptinemal começa a se dissolver, exceto na região de passagem. Portanto, os cromossomos se separam e as cromátides tornam-se distintas na maioria dos lugares. Como um bivalente parece ter quatro cromátides agora, é chamado de estágio de tétrade. Ocorre no estágio de diplóteno da prófase I. Os pontos de ligação sinaptinérmica entre os cromossomos homólogos são chamados de quiasmas. Em estágios posteriores, os quiasmas tendem a se deslocar para os lados. O fenômeno é denominado terminalização. Muitos deles desaparecem antes da metáfase I.


Assista o vídeo: Chromosomal Inheritance (Julho 2022).


Comentários:

  1. Gurutz

    Esta opção não se encaixa em mim.

  2. Warrick

    Não está claro para mim.

  3. Tessema

    E como nesse caso agir?

  4. Friduwulf

    Você não está certo. Nós discutiremos.

  5. Yozshuk

    Eu considero, que você não está certo. Estou garantido. Eu posso provar. Escreva para mim em PM, discutiremos.



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