Rikombinimi i gjeneve është shkëmbimi i materialit gjenetik midis organizmave të ndryshëm. Rezulton në prodhimin e pasardhësve me kombinime tiparesh që ndryshojnë nga ato që gjenden tek të dy prindërit. Shumica e këtyre shkëmbimeve gjenetike ndodhin natyrshëm.
Si ndodh
Rikombinimi i gjeneve fillon si rezultat i ndarjes së gjeneve gjatë formimit të gameteve gjatë mejozës, fekondimit dhe kryqëzimit. Kryqëzimi i lejon alelet në molekulat e ADN-së të ndryshojnë pozicionin nga një segment kromozomi homolog në tjetrin. Rikombinimi është përgjegjës për diversitetin gjenetik të një specie ose popullate.
Struktura e kromozomeve
Kromozomet ndodhen brenda bërthamës së qelizave. Ato janë formuar nga kromatina, një masë e materialit gjenetik të bërë nga ADN-ja që është e mbështjellë fort rreth proteinave të quajtura histone. Kromozomi është zakonisht me një fije floku dhe përbëhet nga një zonë centromere që lidh rajonet e gjata dhe të shkurtra.
Dublikim i kromozomeve
Kur një qelizë hyn në ciklin e saj jetësor, kromozomet e sajdyfishohen përmes replikimit të ADN-së në përgatitje për ndarje. Çdo kromozom i dyfishuar përbëhet nga dy identikë, të quajtur kromatide motra. Ato lidhen me rajonin centromere. Kur qelizat ndahen, formohen grupe të çiftëzuara. Ato përbëhen nga një kromozom (homolog) nga secili prind.
Shkëmbimi kromozom
Rikombinimi i gjenit gjatë kryqëzimit u përshkrua për herë të parë nga Thomas Hunt Morgan. Në eukariotët, ajo lehtësohet nga kryqëzimi i kromozomeve. Procesi i kryqëzimit rezulton që pasardhësit të kenë kombinime të ndryshme gjenesh dhe mund të prodhojnë alele të reja kimerike. Kjo u mundëson organizmave që riprodhojnë seksualisht të shmangin rrobën e Moeller-it, në të cilën gjenomet e një popullate aseksuale grumbullojnë fshirje gjenetike në një mënyrë të pakthyeshme.
Gjatë profazës I, katër kromatidet janë të lidhura fort. Në këtë formacion, vendet homologe në dy molekula mund të çiftëzohen ngushtë me njëra-tjetrën dhe të shkëmbejnë informacion gjenetik. Rikombinimi i gjeneve mund të ndodhë kudo përgjatë kromozomit. Frekuenca e saj midis dy pikave varet nga distanca që i ndan ato.
Kuptimi
Gjurmimi i lëvizjes së gjeneve si rezultat i kryqëzimeve ka rezultuar të jetë shumë i dobishëm për gjenetistët. Kjo bën të mundur përcaktimin se sa larg janë dy gjene në një kromozom. Shkenca gjithashtu mund ta përdorë këtë metodë për të konstatuar praninë e gjeneve të caktuara. Një molekulë në një çift të lidhur shërben si një shënues për të zbuluar praninë e tjetrës. Përdoret për të zbuluar praninë e patogjenëvegjenet.
Frekuenca e rikombinimit ndërmjet dy lokuseve të vëzhguara është vlera e kryqëzimit. Varet nga distanca e ndërsjellë e vatrave gjenetike të vëzhguara. Për çdo grup të caktuar kushtesh mjedisore, rikombinimi në një rajon të caktuar të strukturës së lidhjes (kromozomi) priret të jetë konstant. E njëjta gjë është e vërtetë për vlerën e kryqëzimit, e cila përdoret gjatë krijimit të hartave gjenetike.
Mejoza
Kryqëzimi kromozomik përfshin shkëmbimin e kromozomeve të çiftëzuara të trashëguara nga secili prind. Mejoza, si bazë e rikombinimit të gjeneve, luan një rol të rëndësishëm në këtë proces. Modelet molekulare të këtij procesi kanë evoluar me kalimin e viteve, ndërsa provat janë grumbulluar. Modeli i ri tregon se dy nga katër kromatidet e pranishme në fillim të mejozës (profaza I) janë çiftuar me njëra-tjetrën dhe janë në gjendje të ndërveprojnë. Në të ndodh rikombinimi i kromozomeve dhe gjeneve. Megjithatë, shpjegimet e funksionit adaptiv të mejozës që fokusohen vetëm në kryqëzimin janë të pamjaftueshme për shumicën e ngjarjeve të shkëmbimit.
Mitoza dhe kromozomet johomologe
Në qelizat eukariote, kryqëzimi mund të ndodhë edhe gjatë mitozës. Kjo rezulton në dy qeliza me material gjenetik identik. Çdo kryqëzim që ndodh midis kromozomeve homologe në mitozë nuk prodhon një kombinim të ri gjenesh.
Kryqëzimi që ndodh në kromozomet johomologe mund të prodhojë një mutacion të njohur sizhvendosje. Ndodh kur një segment i një kromozomi ndahet dhe zhvendoset në një pozicion të ri në një molekulë jo-homologe. Ky lloj mutacioni mund të jetë i rrezikshëm pasi shpesh çon në zhvillimin e qelizave kancerogjene.
Konvertimi i gjenit
Kur gjenet transformohen, një pjesë e materialit gjenetik kopjohet nga një kromozom në tjetrin pa ndryshuar dhuruesin. Konvertimi i gjenit ndodh në një frekuencë të lartë në vendndodhjen aktuale. Ky është procesi me të cilin një sekuencë e ADN-së kopjohet nga një spirale në tjetrën. Rikombinimi i gjeneve dhe kromozomeve është studiuar në kryqëzimet e kërpudhave, ku është e përshtatshme të vëzhgohen katër produktet e meiozave individuale. Ngjarjet e konvertimit të gjeneve mund të dallohen si devijime në ndarjen individuale të qelizave nga ndarja normale 2:2.
Inxhinieria e gjeneve
Rikombinimi i gjenit mund të jetë artificial dhe i qëllimshëm. Përdoret në fragmente të ndryshme të ADN-së, shpesh nga organizma të ndryshëm. Kështu, fitohet ADN-ja rekombinante. Rikombinimi artificial mund të përdoret për të shtuar, hequr ose ndryshuar gjenet e një organizmi. Kjo metodë është e rëndësishme për kërkimin biomjekësor në fushën e inxhinierisë gjenetike dhe të proteinave.
rikuperim rekombinant
Gjatë mitozës dhe mejozës, ADN-ja e dëmtuar nga faktorë të ndryshëm ekzogjenë mund të ruhet nga hapi i riparimit homolog (HRS). Tek njerëzit dhe brejtësit, një mangësi në produktet e gjeneve të kërkuara për FGF gjatë mejozës shkakton infertilitet.
Bakteretransformimi është procesi i transferimit të gjeneve që zakonisht ndodh ndërmjet qelizave individuale të së njëjtës specie. Ai përfshin integrimin e ADN-së së dhuruesit në kromozomin e marrësit përmes rikombinimit të gjeneve. Ky proces është një përshtatje për të riparuar qelizat e dëmtuara. Transformimi mund të përfitojë nga bakteret patogjene duke lejuar riparimin e dëmtimit të ADN-së që ndodh në mjedisin inflamator dhe oksidativ të lidhur me infeksionin e bujtësit.
Kur dy ose më shumë viruse, secili që përmban dëmtime gjenomike vdekjeprurëse, infektojnë të njëjtën qelizë strehuese, gjenomet mund të bashkohen me njëri-tjetrin dhe të kalojnë nëpër FGP për të prodhuar pasardhës të qëndrueshëm. Ky proces quhet riaktivizim i shumëfishtë. Është studiuar në disa viruse patogjene.
Rikombinimi në qelizat prokariote
Qelizat prokariote, si bakteret njëqelizore pa bërthamë, gjithashtu i nënshtrohen rikombinimit gjenetik. Në këtë rast, gjenet e një bakteri përfshihen në gjenomën e një tjetri duke kryqëzuar. Rikombinimi bakterial kryhet nga proceset e konjugimit, transformimit ose transduksionit.
Në konjugim, një bakter është i lidhur me një tjetër nëpërmjet një strukture tubulare proteinike. Në procesin e transformimit, prokariotët marrin ADN-në nga mjedisi. Më shpesh vijnë nga qelizat e vdekura.
Në transduksion, ADN-ja shkëmbehet përmes një virusi që infekton bakteret, i njohur si bakterofag. Pasi qeliza e huaj të brendësohet përmes konjugimit, transformimit ose transduksionit,bakteri mund të fusë segmentet e tij në ADN-në e tij. Ky transferim kryhet me kryqëzim dhe çon në krijimin e një qelize bakteriale rekombinante.
