Генетическая рекомбинация

26.11.2014
Генетическая
рекомбинация
Рекомбинация

Образование новых сочетаний путем
перераспределения генетического материала
двух различных генетических единиц:
- двух различных молекул ДНК
- двух хромосом
- двух хромосомных наборов.
1
26.11.2014
Биологическая роль рекомбинации

Генетическая изменчивость

Естественный отбор

Биологическая эволюция
Фенотипические последствия
рекомбинаций
Генный полиморфизм
Нормальный фенотипический
полиморфизм
Различный ответ на действие факторов
среды (медикаменты, продукты питания,
токсины и др.)
Предрасположенность к некоторым
болезням
Проявление некоторых рецессивных
болезней





Типы рекомбинации

Геномная – 23 хр. ♀ + 23 хр ♂ = 46хр.

Хромосомные



Межхромосомные – между
негомологичными хромосомами
Внутрихромосомные – между
гомологичными хромосомами
Генные – между двумя аллельными
генами
Во время
оплодотворения
Во время
мейоза
Во время
мейоза
2
26.11.2014
?

Что представляет собой
оплодотворение?


Объединение двух половых клеток разного
происхождения (гаплоидные гаметы; 23 хр)
 образование зиготы (диплоидная клетка
46 хр).
Что представляет собой мейоз?

Образование гаплоидной гаметы (путем
редукционного деления 46 хр  образует
гаплоидные клетки с 23 хр)
Перенос генетического материала от поколения к
поколению
Митозы,
дифференциация,
рост
Митозы,
дифференциация,
рост
Copil
(2n)
Adulţi
(2n)
Zigot
(2n)
Мейоз
Сперматозоид (n)
Оплодотворение
Яйцеклетка (n)
Овогенез
Сперматогенез
Особенности расщепления хромосом в мейозе при
овогенезе и сперматогенезе
3
26.11.2014
Митоз vs. Мейоз
46 ОХ хр
46 ОХ хр
Репликация
Репликация
46 ДХ хр
46 ДХ хр
Митоз
46 ОХ
хр
Мейоз
46 ОХ
хр
23 ДХ
хр
I
23 ДХ
хр
II
Соматическая
клетка
23 ОХ
хр
23 ОХ
хр
23 ОХ
хр
23 ОХ
хр
Половые клетки = гаметы
2n=2c
Митоз
Мейоз
2n=4c
MI
! Биваленты на
экваторе
M
! ДХ хр к полюсам
AI
A
TI
T
2n=2c
! n=2c
MII
2n=2c
AII
TII
! ОХ хр к
полюсам
! n=c
Мейоз


Деление I – редукционное (2n=4cn=2c)
 Профаза I
 Метафаза I
 Анафаза I
 Телофаза I
Деление I – эквационное (n=2cn=c)
 Профаза II
 Метафаза II
 Анафаза II
 Телофаза II
4
26.11.2014
Мейоз I – редукционное
деление
Профаза I
 Конденсация хромосом
 Образование веретена деления
 !!! Коньюгация гомологичных хромосом
 образование бивалентов
 !!! Кроссинговер 
внетрихромосомноая рекомбинация
 Состоит из 5-ти фаз: Л, П, З, Д, Д
Профаза I
Лептотена
Зиготена
Конденсация
хроматина
!!! Коньюгация
гомологичных
хромосом
Пахитена
Диплотена
!!! Crossingover
Частичное
отталкивание
хромосом
Диакинез
Терминализация хиазм
Коньюгация
гомологичных хромосом




♀ ♂
Происходит в профазе I
Гомологичные хромосомы имеют
разное происхождение
Обеспечивается специальным
синаптонемальным комплексом
Роль – образование бивалентов
5
26.11.2014
Синаптонемальный комплекс
Scaffold
Хроматин
отцовских
хроматид
Рекомбинационные
узелки
Хроматин
материнских
хроматид
Кроссинговер




Происходит в профазе I
Заключается в перекрещивании несестринских
хроматид и обмене участками между ними 
внутрихромосомная рекомбинация
Обеспечивается синаптонемальным
комплексом
Роль – генетическая изменчивость
Кроссоверные
гаметы
Некроссоверные
гаметы
6
26.11.2014
Молекулярный механизм
кроссинговера
Метафаза I


У экватора располагаются
биваленты
!!! Ориентация хромосом к полюсам
носит случайный характер
Важно
или
7
26.11.2014
Анафаза I
Расщепление гомологичных хромосом
Миграция ДХ к полюсам
!!! Независимая сочетание хромосом =
межхромосомная рекомбинация  2n



или
AbC
aBc
или
или
ABC
abc
Abc
aBC
ABc
abC
Межхромосомная рекомбинация




Происходит в анафазе I
Осуществляется между
негомологичными хромосомами
Определятся случайным сочетанием
хромосом материнского и отцовского
происхождения
Роль  генетическая изменчивость
гамет
Телофаза I



Восстановление ядерной оболочки (n=2c)
Цитокинез
Образуются два гаметоцита с гаплоидным
набором хромосом  Уменьшение
количества хромосом в два раза
n=2c
2n=4c
n=2c
8
26.11.2014
Интеркинез


Накопление всего необходимого для
второго мейотического деления
Не происходит репликации ДНК!!
Мейоз II – эквационное деление



Профаза II
Образование веретена деления
Созревание кинетохоров
и
Метафаза II

У экватора располагаются
двухроматидные хромосомы
и
9
26.11.2014
Анафаза II
Продольное расщепление центромеры
Разделение хроматид
Миграция к полюсам ОХ хромосом



и
Телофаза II



Восстановление ядерной оболочки с
образованием двух гаплоидных ядер (n=c)
Цитокинез
Образуются 4 гаплоидные гаметы
n=2c
II дел
I дел
n=c
n=c
II дел
n=c
2n=4c
n=2c
n=c
10
26.11.2014
Биологическая роль мейоза




лежит в основе образования гамет,
обеспечивает связь между поколениями,
поддерживает постоянство числа хромосом в ряду
поколений организмов,
увеличивает генетическое разнообразие
n=2c
n=c
II дел
I дел
n=c
II дел
n=c
2n=4c
n=2c
n=c
Овогенез
Сперматогенез
Овогония
Сперматогония
Репликация
Репликация
Сперматоцит I-го порядка
Овоцит I-го порядка
Мейоз I (Редукционное)
Овоцит II-го порядка
Полярное
тельце
Мейоз I (Редукционное)
Сперматоциты
II-го порядка
Мейоз II (Эквационное)
Мейоз II (Эквационное)
Яйцеклетка
Сперматозоид
Сперматиды Образование
Полярные тельца
сперматозоидов
Оплодотворение)
Зигота
Сперматозоиды
11