Генетика для студентов КРИ Часть 5. Механизм кроссинговера Анна Михайловна Гусаченко

реклама
Генетика
для студентов КРИ
Электронный лекционный курс – мультимедийная презентация
Анна Михайловна Гусаченко
Часть 5. Механизм кроссинговера
Цитологическое
доказательство
кроссинговера
Эксперимент К. Штерна
♀
(1930).
Хромосомы дрозофилы
Некроссоверы
маркированы цитологически:
♀
одна Х-хромосома несет
кусочек гетерохроматина от Y,
другая Х-хромосома короче
из-за транслокации участка
на 4 хромосому.
Генетические маркеры :
cr- глаза цвета гвоздики,
cr+ - дикий тип,
В – узкие глаза,
В+ - нормальные
♂
кроссоверы
♀
Цитологическое доказательство
кроссинговера
Эксперимент Х. Крейтон и Б.
МакКлинток на кукурузе.
Маркеры цитологические:
хромосома имеет блок
гетерохроматина и более длинная
из-за транслоцированного куска
другой хромосомы.
Маркеры генетические:
с - бесцветный, с+ - окрашенный
эндосперм,
wx – восковой, wx+ - нормальный
эндосперм
некроссоверы
кроссоверы
Вывод: при кроссинговере хромосомы
обмениваются участками и у животных, и
у растений.
На какой стадии происходит
кроссинговер?
До репликации (2 хроматиды)
или
после репликации
(4 хроматиды)?
• Бриджес, Андерсон (1925) показали, что
кроссинговер происходит на стадии 4-х
хроматид у дрозофилы на линии со
сцепленными Х-хромосомами
g
Y
g+
F1
дикий тип
x
g+
g
Y
дикий тип
g+
Редкие самки-
gg -гомозиготы
Бриджес, Андерсон (1925). Кроссинговер в
сцепленных Х-хромосомах между геном и
центромерой
F1:
Без
кроссинговера
g/g+
g/g+
Кроссинговер
между g и
центромерой
F1:
g/g алые
глаза
g+/g+
Обнаружен «митотический»соматический кроссинговер
Клон singet
Клон yellow
К.Штерн (1936)
Кроссинговер в
соматических
клетках
возникает как
случайное,
мутационное
событие.
Происходит по
похожему
механизму, что и
мейотический
на стадии 4-х
хроматид
«Митотический»- соматический
кроссинговер
Два мутантных
клона на
клыле
дрозофилы.
Мутации по
форме
щетинок
Дикий тип
Плесневый гриб Neurospora crassa
идеален для изучения кроссинговера
Цикл развития
Neurospora crassa
Гаплоид, N
Диплоид, 2N, мейоз
Гаплоидные споры
Цикл развития плесени
Neurospora crassa
Аски – «сумки» с гаплоидными спорами.
Каждый аск - продукт одного мейоза –
лежат рядом, удобны для анализа
Кроссинговер у плесени
Neurospora crassa
А
А1
А
А2
a
a
Нет кроссинговера между геном и
центромерой
А
а
Кроссинговер между геном и
центромерой
А2
а
А
а
митоз
A
A
а
а
а
а
А
А
а
а
А
А
а
а
А
А
Кроссоверные аски
а
а
a
А
А
А1
митоз
a
a
А
А
A
A
A
A
a
a
a
a
Некроссоверный аск
А
А
Кроссинговер у Neurospora crassa
Модель:
кроссинговер
происходит до
репликации на
стадии 2-х хроматид
Модель:
кроссинговер
происходит после
репликации на
стадии 4-х хроматид
Тэйлор (Taylor J.H., 1965) применил новый
метод – радиоавтографию – для
доказательства обмена между хроматидами
• Сперматогенез у кузнечика Romalea microptera.
• Тэйлор вводил кузнечикам тимидин, в котором
вместо Н был его тяжелый изотоп Н3
Доказательства обмена между хроматидами
Что такое тритий Н ?
3
• Триитий, сверхтяжёлый водород с молекулярной
массой 3, символы T и 3H — радиоактивный изотоп
водорода. Ядро трития состоит из протона и двух
нейтронов: p+ + 2n0
• В процессе распада тритий превращается в 3He с
испусканием электрона и антинейтрино (бетараспад), период полураспада — 12,32 года.
Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ),
средняя энергия электронов 6,5 кэВ.
• Электроны вылетают в разные стороны на
расстояние 1 мкм. Это расстояние удобно для
работы с клетками и хромосомами.
Тэйлор (Taylor J.H.) 1965
Доказательства обмена между хроматидами
• Надо, чтобы одна хроматида была меченая, другая
нет. Как это сделать?
• Как регистрировать (увидеть) метку?
Делают препарат хромосом. Используют фотоэмульсию
с AgBr, AgJ. Электроны восстанавливают Ag+ до
металлического серебра Ag0
А1 - М2
Тэйлор (Taylor J.H.) 1965
Доказательства обмена между хромосомами
•
•
•
Надо, чтобы одна хроматида была меченая, другая нет.
Прошла 1 репликация. Одна хроматида меченая, другая – нет.
В М2 видны можно увидеть обмены между меченой и
немеченой хроматидой (это половина всех обменов).
• Частота хиазм в самой большой хромосоме 3.67 –
кроссоверных хроматид 3.67/2 = 1.88, мы можем видеть
половину из них: 0.94. Тэйлор увидел 0.89
Подтвердил
гипотезу
«разрыввоссоединение»
А1 - М2
Генная конверсия у грибов
Линдегрен К.К. (1949) открыл необычное расщепление.
Нормальное расщепление в тетрадах 4:4 (2:2:2:2).
Иногда встречаются 6:2 и даже 3:5. Нарушается закон чистоты гамет.
Объяснил с помощью гипотезы Х.Винклера (1930) о генной конверсии
Образование полухиазмы (модель Холлидея),
ее разрезание по конверсионному и
кроссоверному типу (1964 и позже)
конверсия
кроссинговер
Полухиаз
ма
миграция
ветвей
Коррекция
гетеродуплекса
Образование полухиазмы (модель Холлидея),
ее разрезание по конверсионному и
кроссоверному типу
Полухиазма
в клетках
E. coli
(Potter,
Dressler,
1976)
конверсия
кроссинговер
Образование полухиазмы (модель Холлидея),
ее разрезание по конверсионному и
кроссоверному типу
Полухиазма – хиазма по одной из комплементарных цепей ДНК
Полухиазма может сдвигаться – это миграция ветвей
Полухиазма может изомеризоваться – разворачиваться в крест в
одном и в другом направлении.
Крест полухиазмы может разрезаться двумя способами:
•по той ветви, которая участвовала в полухиазме – это можно
заметить как конверсию,
•по той ветви, которая не участвовала – это будет кроссинговер
В месте кроссинговера или конверсии может возникнуть
гетеродуплекс – участок, где нуклеотиды не комплементарны (это
разные аллели).
Гетеродуплекс корректируется ферментами репарации по любой из
2-х цепей, но уже только по одной в участке кроссинговера
Современная
(самая последняя)
модель
кроссинговера
Двуцепочечный
разрыв:
Режутся оби цепи ДНК
В механизмах
рекомбинации еще
очень много неясного,
это направление
развивается
Кроссинговер,
конверсия (?)
кроссинговера нет,
конверсия
Скачать