Cái gì đang vượt qua. Vượt qua, cơ chế và ý nghĩa tiến hóa

Vượt qua(từ tiếng Anh vượt qua– chéo) là sự trao đổi các phần tương đồng của nhiễm sắc thể tương đồng (nhiễm sắc thể).

Cơ chế vượt qua “đoàn tụ”

Theo lý thuyết Janssens–Darlington, trao đổi chéo xảy ra ở kì đầu của giảm phân. Nhiễm sắc thể tương đồng với các nhiễm sắc thể đơn bội AB Và bụng tạo thành hóa trị hai. Ở một trong các nhiễm sắc thể của nhiễm sắc thể thứ nhất có một vết đứt ở vùng A–B, khi đó ở nhiễm sắc thể liền kề của nhiễm sắc thể thứ hai có một vết đứt ở vùng a–b. Tế bào tìm cách khắc phục tổn thương bằng cách sử dụng các enzyme tái tổ hợp sửa chữa và gắn các mảnh nhiễm sắc thể. Tuy nhiên, trong trường hợp này có thể nối ngang (crossover) và haplotypes tái tổ hợp (chromatids) Ab Và aB . Trong kỳ sau của phân chia giảm phân thứ nhất, xảy ra sự phân kỳ của nhiễm sắc thể hai nhiễm sắc thể, và ở kỳ phân chia thứ hai, xảy ra sự phân kỳ của các nhiễm sắc thể (nhiễm sắc thể đơn nhiễm sắc thể). Các nhiễm sắc thể không tham gia vào quá trình trao đổi chéo vẫn giữ được tổ hợp alen ban đầu của chúng. Các nhiễm sắc thể như vậy (nhiễm sắc thể đơn) được gọi là không chéo; với sự tham gia của chúng, các giao tử, hợp tử và cá thể không trao đổi chéo sẽ phát triển. Các nhiễm sắc thể tái tổ hợp được hình thành trong quá trình lai mang các tổ hợp alen mới. Các nhiễm sắc thể như vậy (nhiễm sắc thể đơn) được gọi là chéo, với sự tham gia của chúng, các giao tử lai, hợp tử và cá thể sẽ phát triển.

Như vậy, do vượt qua, sự tái tổ hợp- sự xuất hiện của các tổ hợp mới (haplotypes) của các khuynh hướng di truyền trong nhiễm sắc thể.

Ghi chú. Theo các lý thuyết khác, trao đổi chéo có liên quan đến sự sao chép DNA: hoặc trong quá trình giảm phân hoặc trong kỳ trung gian (xem bên dưới). Đặc biệt, có thể thay đổi ma trận ở ngã ba nhân bản.

Can thiệp là sự ngăn cản việc vượt qua các khu vực liền kề với điểm trao đổi đã xảy ra. Hãy xem xét ví dụ được mô tả trong một trong tác phẩm đầu tiên Morgana. Ông đã nghiên cứu tần số trao đổi chéo giữa các gen w (trắng- mắt trắng) Tại (màu vàng– thể vàng) và tôi(thu nhỏ - cánh nhỏ), khu trú trên nhiễm sắc thể X D. melanogaster. Khoảng cách giữa các gen w Và Tại tỷ lệ trao đổi chéo là 1,3 và giữa các gen Tại Và tôi– 32.6. Nếu hai hành vi lai chéo được quan sát một cách tình cờ thì tần số lai chéo dự kiến ​​sẽ bằng tích của tần số trao đổi chéo giữa các gen. Tại Và w và gen w Và tôi. Nói cách khác, tỷ lệ chéo kép sẽ là 0,43%. Trên thực tế, chỉ có một lần vượt qua kép trên 2205 con ruồi được phát hiện trong thí nghiệm, tức là 0,045%. Sinh viên của Morgan, G. Moeller, đã đề xuất xác định cường độ giao thoa một cách định lượng bằng cách chia tần số giao thoa kép quan sát được thực tế cho tần số dự kiến ​​về mặt lý thuyết (trong trường hợp không có giao thoa). Ông gọi chỉ số này hệ số xảy ra đồng thời, tức là sự trùng hợp ngẫu nhiên. Möller chỉ ra rằng ở nhiễm sắc thể Drosophila X, sự giao thoa đặc biệt mạnh ở khoảng cách ngắn; khi khoảng cách giữa các gen tăng lên, cường độ của nó giảm dần và ở khoảng cách khoảng 40 morganids trở lên, hệ số đồng mắc đạt 1 (giá trị tối đa của nó).



Các kiểu vượt qua:

1. Vượt qua đôi và nhiều lần

2. Vượt qua cơ thể (phân bào)

3. Vượt qua không đều

Ý nghĩa tiến hóa của việc vượt qua

Kết quả của việc trao đổi chéo là các alen không thuận lợi, ban đầu được liên kết với các alen thuận lợi, có thể di chuyển sang nhiễm sắc thể khác. Sau đó, các kiểu đơn bội mới xuất hiện không chứa các alen bất lợi và các alen bất lợi này sẽ bị loại khỏi quần thể.

Ý nghĩa sinh học vượt qua

Nhờ sự kế thừa nối kết hợp thành công alen tương đối ổn định. Kết quả là các nhóm gen được hình thành, mỗi nhóm có chức năng như một siêu gen, kiểm soát một số tính trạng. Đồng thời, trong quá trình vượt qua, sự tái hợp xảy ra - tức là. tổ hợp alen mới. Vì vậy, việc trao đổi chéo làm tăng tính đa dạng tổ hợp của các sinh vật.

Điều này có nghĩa là...

a) trong thời gian chọn lọc tự nhiên các alen “hữu ích” tích lũy trong một số nhiễm sắc thể (và những người mang nhiễm sắc thể đó giành được lợi thế trong cuộc đấu tranh sinh tồn), trong khi các alen không mong muốn tích lũy trong các nhiễm sắc thể khác (và những người mang nhiễm sắc thể đó sẽ bị loại khỏi trò chơi - bị loại khỏi quần thể)

b) trong quá trình chọn lọc nhân tạo, các alen của các tính trạng có giá trị kinh tế tích lũy trong một số nhiễm sắc thể (và các gen mang nhiễm sắc thể đó được nhà tạo giống giữ lại), trong khi các alen không mong muốn tích lũy trong các nhiễm sắc thể khác (và các gen mang nhiễm sắc thể đó sẽ bị loại bỏ).

Trao đổi chéo: trao đổi vật chất di truyền giữa các nhiễm sắc thể do sự “phá vỡ” và nối các nhiễm sắc thể; quá trình trao đổi các phần của nhiễm sắc thể trong quá trình trao đổi nhiễm sắc thể (Hình 118, B4).

Trong giai đoạn pachytene (giai đoạn sợi dày), nhiễm sắc thể tương đồng ở trạng thái liên hợp thời gian dài: ở Drosophila - bốn ngày, ở người - hơn hai tuần. Trong suốt thời gian này, các phần riêng lẻ của nhiễm sắc thể tiếp xúc rất chặt chẽ. Nếu ở khu vực như vậy, sự đứt gãy trong chuỗi DNA xảy ra đồng thời ở hai nhiễm sắc thể thuộc các nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau, thì khi sự đứt gãy được phục hồi, có thể DNA của một nhiễm sắc thể tương đồng sẽ được kết nối với DNA của một nhiễm sắc thể tương đồng khác. Quá trình này được gọi là chuyển giao chéo.

Vì vượt qua là trao đổi lẫn nhau các phần tương đồng của nhiễm sắc thể giữa các nhiễm sắc thể tương đồng (theo cặp) của bộ đơn bội ban đầu - các cá thể có kiểu gen mới khác nhau. Trong trường hợp này, sự tái tổ hợp các đặc tính di truyền của bố mẹ đạt được, làm tăng tính biến đổi và cung cấp nguyên liệu phong phú hơn cho chọn lọc tự nhiên.

Các gen được trộn lẫn do sự kết hợp giữa giao tử của hai cá thể khác nhau, nhưng sự thay đổi di truyền không chỉ được thực hiện theo cách này. Không có đứa con nào cùng cha mẹ (trừ khi chúng là cặp song sinh giống hệt nhau) sẽ giống hệt nhau. Trong quá trình giảm phân, xảy ra hai kiểu tái tổ hợp gen khác nhau.

Một kiểu tái tổ hợp là kết quả của sự phân bố ngẫu nhiên các đặc điểm tương đồng giữa bố và mẹ giữa các tế bào con trong quá trình phân bào giảm nhiễm đầu tiên, mỗi giao tử nhận được sự lựa chọn khác nhau về nhiễm sắc thể của bố và mẹ. Từ đó, về nguyên tắc, các tế bào của bất kỳ cá thể nào cũng có thể hình thành 2 lũy thừa của n giao tử khác nhau về mặt di truyền, trong đó n là số lượng nhiễm sắc thể đơn bội. Tuy nhiên, trên thực tế, số lượng giao tử có thể có sẽ lớn hơn rất nhiều do trao đổi chéo (chéo) - một quá trình xảy ra trong kỳ đầu dài của lần phân chia giảm phân đầu tiên, khi các nhiễm sắc thể tương đồng trao đổi các phần. Ở người, trong mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng, trao đổi chéo xảy ra trung bình từ 2 - 3 điểm.

Khi băng qua có một khoảng trống xoắn kép DNA trong một nhiễm sắc thể của mẹ và một nhiễm sắc thể của bố, sau đó các đoạn tạo thành được tái hợp “theo chiều ngang” (quá trình tái tổ hợp di truyền). Sự tái tổ hợp xảy ra ở kỳ đầu của lần phân bào giảm nhiễm thứ nhất, khi hai nhiễm sắc thể chị em gắn chặt với nhau đến mức không thể nhìn thấy chúng một cách riêng biệt. Mãi về sau trong kỳ tiên tri kéo dài này, hai nhiễm sắc thể riêng biệt của mỗi nhiễm sắc thể mới có thể phân biệt rõ ràng. Tại thời điểm này, rõ ràng là chúng được kết nối bởi các tâm động và được sắp xếp chặt chẽ dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng. Hai thể tương đồng vẫn được liên kết tại các điểm xảy ra sự trao đổi chéo giữa nhiễm sắc thể của bố và nhiễm sắc thể của mẹ. Tại mỗi điểm như vậy, được gọi là chiasm, hai trong số bốn nhiễm sắc thể giao nhau. Vì vậy, đây là kết quả hình thái của sự trao đổi chéo đã xảy ra mà bản thân nó không thể quan sát được.

Kể tên kiểu và giai đoạn phân chia tế bào trong hình. Họ minh họa những quá trình nào? Những quá trình này dẫn đến điều gì?

Giải thích.

1) Kiểu và pha phân chia: Giảm phân - tiên tri1.

2) Các quá trình: trao đổi chéo, trao đổi vùng tương đồng của nhiễm sắc thể. Trao đổi lẫn nhau các phần giữa các nhiễm sắc thể tương đồng (theo cặp).

3) Kết quả: một sự kết hợp mới của các alen gen, do đó có tính biến đổi tổ hợp

Ghi chú:

trong đoạn 2, quy trình “liên hợp” đã được chỉ ra nhưng đã bị loại khỏi tiêu chí, bởi vì

Sự liên hợp nhiễm sắc thể là sự tập hợp tạm thời từng cặp các nhiễm sắc thể tương đồng, trong đó sự trao đổi các vùng tương đồng có thể xảy ra giữa chúng (hoặc có thể không xảy ra).

Giải thích từ trang web “người dùng” Evgeniy Sklyar- làm rõ điểm 2. Cũng sẽ được thanh tra viên coi là “đúng”

2) Các quá trình: tiếp hợp (khớp thần kinh) - tiếp cận và tiếp xúc của các nhiễm sắc thể tương đồng, trao đổi chéo - trao đổi các vùng tương đồng của nhiễm sắc thể.

3) Kết quả: một sự kết hợp mới của các alen gen, do đó làm tăng tính không đồng nhất di truyền của nhiễm sắc thể và do đó, tạo ra các giao tử (bào tử).

Không có sự biến thiên tổ hợp, bởi vì Người ta chỉ có thể nói về sự biến đổi dựa trên một thế hệ sinh vật mới.

khớp thần kinh- sự liên hợp của các nhiễm sắc thể, tập hợp tạm thời các nhiễm sắc thể tương đồng theo cặp, trong đó sự trao đổi các vùng tương đồng có thể xảy ra giữa chúng... (sách giáo khoa dành cho các lớp chuyên ngành do Shumny biên tập)

Vì vậy, vượt qua là một phần của liên hợp, ít nhất là về mặt thời gian.

Nguồn: Kỳ thi Thống nhất Quốc gia môn Sinh học ngày 30/05/2013. Sóng chính. Siberi. Phương án 4., Kỳ thi Thống nhất năm 2017

Khách mời 19.08.2015 17:20

Có một lỗi trong lời giải thích. Hình vẽ thể hiện quá trình trao đổi chéo: 1. hóa trị hai trước khi trao đổi chéo, 2. hóa trị hai sau khi trao đổi chéo.

KHÔNG CÓ LIÊN HỆ TRONG HÌNH.

Gulnara 01.06.2016 13:49

Trao đổi chéo là trao đổi các đoạn nhiễm sắc thể tương đồng, tại sao lại viết chéo, trao đổi các đoạn nhiễm sắc thể tương đồng riêng biệt, cách nhau bằng dấu phẩy???

Natalia Evgenievna Bashtannik

không, đây là ba quá trình khác nhau:

tiếp hợp, trao đổi chéo, trao đổi vùng nhiễm sắc thể tương đồng

Svetlana Vasilyeva 17.11.2016 02:56

Có thể vượt qua mà không cần chia động từ???? Sự liên hợp (tập hợp các nhiễm sắc thể tương đồng) luôn xảy ra, nhưng việc trao đổi chéo không phải lúc nào cũng xảy ra, chỉ xảy ra ở 30%! Trao đổi chéo là sự tiếp xúc của các nhiễm sắc thể tương đồng, sau đó xảy ra sự trao đổi giữa các phần giống hệt nhau của chúng..... hay không?

Natalia Evgenievna Bashtannik

Bản chất của câu hỏi là gì?

Vượt qua là đi qua, trao đổi lẫn nhau các phần tương đồng của các nhiễm sắc thể tương đồng do sự đứt gãy và kết nối theo một trật tự mới của các sợi của chúng - nhiễm sắc thể; dẫn đến sự kết hợp mới của các alen của các gen khác nhau.

Tại sao 30%??? Xác suất chéo khác biệt, phụ thuộc vào khoảng cách giữa các gen. Vượt qua 1% = 1M (Morganide).

Nếu việc vượt qua đã xảy ra, điều này không có nghĩa là việc trao đổi sẽ diễn ra.

CHUYỂN ĐỔI CHUYỂN ĐỔI

(Chuyển đổi trong tiếng Anh - chéo), trao đổi chéo, trao đổi lẫn nhau các phần tương đồng của các nhiễm sắc thể tương đồng do sự đứt gãy và kết nối theo một trật tự mới của các sợi của chúng - nhiễm sắc thể; dẫn đến sự kết hợp mới của các alen của các gen khác nhau. Cơ chế quan trọng nhất đảm bảo tính biến đổi tổ hợp trong quần thể và từ đó cung cấp nguyên liệu cho tự nhiên. lựa chọn. Xảy ra ở các tế bào phân chia ít thường xuyên hơn trong quá trình phân bào. Có thể dẫn đến sự tái tổ hợp các phần lớn của nhiễm sắc thể với một số phần khác. gen hoặc các bộ phận của một gen (intrigene K.), cả hai chuỗi của phân tử DNA hoặc chỉ một chuỗi. Tần số trao đổi chéo giữa các gen phản ánh khoảng cách giữa chúng trong nhiễm sắc thể và được định nghĩa là tần số trao đổi chéo (với sự kết hợp của các alen không phải của bố mẹ) trong một phép lai phân tích, nghĩa là tần số của các giao tử trao đổi chéo; có thể thay đổi dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, hoá học nhất định. và vật lý. các yếu tố. Cơ chế phân tử K. không hoàn toàn rõ ràng. K. được sử dụng trong di truyền học. phân tích để giải số nhiều các vấn đề về di truyền học. (xem TÁI TỔNG HỢP, BẢN ĐỒ DI TRUYỀN CỦA Nhiễm sắc thể).

.(Nguồn: Sinh học từ điển bách khoa." Ch. biên tập. M. S. Gilyarov; Nhóm biên tập: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin và những người khác - tái bản lần thứ 2, đã sửa. - M.: Sov. Bách khoa toàn thư, 1986.)

vượt qua

Trao đổi lẫn nhau các phần giữa các nhiễm sắc thể tương đồng (theo cặp). Xảy ra trong quá trình phân chia tế bào - giảm phân và (ít thường xuyên hơn) nguyên phânở giai đoạn tiên tri, khi các nhiễm sắc thể tương đồng được ghép đôi đã chứa hai nhiễm sắc thể chị em nhiễm sắc thể. Ở giai đoạn bốn nhiễm sắc thể này, các phần nhiễm sắc thể tương đồng được trao đổi: trong mỗi nhiễm sắc thể tương đồng, một nhiễm sắc thể bị phá vỡ, và sau đó các đoạn nhiễm sắc thể lân cận được tái hợp lại, nhưng theo kiểu đan chéo (tiếng Anh: “crossing over” - đi qua). Trong quá trình trao đổi chéo, các gen từ nhiễm sắc thể tương đồng này được chuyển sang nhiễm sắc thể khác, tạo ra các tổ hợp mới. alen gen, tức là đang xảy ra sự tái tổ hợp vật chất di truyền. Trao đổi chéo là một trong những cơ chế di truyền sự biến thiên.

.(Nguồn: “Sinh học. Bách khoa toàn thư minh họa hiện đại.” Tổng biên tập A. P. Gorkin; M.: Rosman, 2006.)


từ đồng nghĩa:

Xem "CROSSINGOVER" là gì trong các từ điển khác:

    Vượt qua... Sách tham khảo từ điển chính tả

    - (tiếng Anh chéo) trao đổi lẫn nhau các phần của nhiễm sắc thể tương đồng (ghép đôi), dẫn đến sự phân phối lại (tái tổ hợp) các gen định vị trong chúng. Xảy ra trong quá trình phân chia tế bào; một trong những cơ chế biến dị di truyền. TRONG… … Từ điển bách khoa lớn

Vượt qua (Chuyển đổi chéo trong tiếng Anh - Cross of Nhiễm sắc thể) - quá trình trao đổi các nhiễm sắc thể tương đồng theo từng phần trong quá trình liên hợp của chúng ở kỳ đầu I của bệnh teo cơ. Vượt qua là một trong những cơ chế tái tổ hợp di truyền (trao đổi gen). Tần số của nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa các gen: các gen càng ở xa nhau thì sự trao đổi chéo giữa chúng càng thường xuyên xảy ra. 1% trao đổi chéo được lấy làm đơn vị khoảng cách giữa các gen. Cô ấy được đặt tên Morganidađể vinh danh T. Morgan, người đã phát triển nguyên tắc lập bản đồ di truyền. Dấu hiệu tế bào học của sự vượt qua là chiasmata - χ hình vẽ hóa trị hai trong quá trình trao đổi vị trí. Trao đổi chéo thường là giảm phân, nhưng đôi khi xảy ra trong quá trình nguyên phân (chuyển đổi soma). Nó cũng có thể xảy ra trong một gen.

Vượt qua là một trong các quá trình quan trọng nhất cung cấp biến thiên tổ hợp và do đó cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên.

Bản chất của quá trình này bao gồm việc trao đổi các phần của nhiễm sắc thể tương đồng. Điều này xảy ra bằng cách phá vỡ và sau đó nối các nhiễm sắc thể theo một trật tự mới. Trao đổi chéo có thể dẫn đến sự tái tổ hợp các phần lớn của nhiễm sắc thể với nhiều gen hoặc các phần của một gen (cái gọi là sự vượt qua xâm lấn), cả hai chuỗi của phân tử DNA hoặc chỉ một chuỗi. Trao đổi chéo xảy ra trong quá trình tiếp hợp ở pha I giảm phân. Việc vượt qua cũng có thể được quan sát thấy khi phân chia phân bào, nhưng ít thường xuyên hơn. Trong trường hợp sinh vật vô tính quá trình phân bào chéo là cách duy nhất tái tổ hợp di truyền. Quá trình phân bào chéo có thể dẫn đến biểu hiện khảm tính trạng lặnở một cá thể dị hợp tử. Biểu thức này có quan trọng trong quá trình sinh ung thư và nghiên cứu các đột biến lặn gây chết người.

Hiện tượng trao đổi chéo được F. Janssens phát hiện vào năm 1909 khi đang nghiên cứu quá trình phân bào của tế bào kỳ nhông, nhưng về mặt lý thuyết, hiện tượng trao đổi chéo đã được dự đoán từ trước đó. Đặc biệt, nhà tế bào học người Mỹ W. Sutton đã đề xuất vào năm 1903 rằng một số gen có thể nằm trên một nhiễm sắc thể, và sau đó phải quan sát thấy sự di truyền liên kết của các tính trạng, tức là. một số dấu hiệu khác nhau có thể được di truyền như thể chúng được kiểm soát bởi một gen duy nhất. Một tập hợp gen như vậy trên một nhiễm sắc thể tạo thành một nhóm liên kết. Trên thực tế, việc nghiên cứu các nhóm chéo và liên kết đã giúp tạo ra bản đồ nhiễm sắc thể. Bản đồ nhiễm sắc thể đầu tiên được tạo ra cho ruồi giấm Drosophila.

Các kiểu vượt qua

Tùy theo theo loại tế bào, trong đó xảy ra sự vượt qua:

  • meogen - xảy ra trong giai đoạn đầu của sự phân chia đầu tiên của bệnh teo cơ, trong quá trình hình thành tế bào mầm,
  • phân bào - trong quá trình phân chia tế bào soma, chủ yếu là phôi thai. Dẫn đến mô hình khảm trong biểu hiện của các triệu chứng.

Tùy thuộc vào tương đồng phân tử của các vùng nhiễm sắc thể, đi vào giao cắt:

  • bình thường (bằng) – trao đổi diễn ra khu vực khác nhau nhiễm sắc thể.
  • không đồng đều - có một khoảng cách trong các phần nhiễm sắc thể không giống nhau.

Tùy thuộc vào số lượng chiasmata được hình thành và sự phá vỡ nhiễm sắc thể với sự tái tổ hợp các gen tiếp theo:

  • đơn,
  • gấp đôi,
  • nhiều.

Ý nghĩa sinh học của việc lai chéo là vô cùng lớn, vì tái tổ hợp di truyền có thể tạo ra những tổ hợp gen mới, trước đây chưa từng tồn tại và do đó làm tăng tính biến đổi di truyền, mang lại nhiều cơ hội cho sinh vật thích nghi với điều kiện khác nhau môi trường. Giá trị chéo:

  • dẫn đến sự gia tăng biến thiên tổ hợp,
  • dẫn tới sự gia tăng đột biến.

Một người đặc biệt thực hiện việc lai tạo để có được những tổ hợp cần thiết để sử dụng trong công tác nhân giống.