Geny sprzężone i crossing-over - jak obliczyć odległość między genami
7 min czytania · aktualizacja
Geny sprzężone leżą w tym samym chromosomie, więc zwykle dziedziczą się razem: w krzyżówce testowej zamiast równych klas 1:1:1:1 dają dwie liczne klasy rodzicielskie i dwie nieliczne rekombinowane. Rozdzielić je może crossing-over w profazie I mejozy. Wyjątek: bardzo odległe geny z jednego chromosomu mogą dawać proporcje jak geny niezależne. Odsetek potomstwa z nowymi kombinacjami cech to częstość rekombinacji, a ta odpowiada odległości między genami: 1% rekombinacji = 1 centymorgan (cM), czyli jedna jednostka mapowa. Na tej jednej zależności opiera się każde zadanie z mapowania genów.
Geny niezależne a geny sprzężone
Najszybciej różnicę widać w krzyżówce testowej heterozygoty AaBb z homozygotą recesywną aabb:
| Sytuacja | Gamety heterozygoty | Potomstwo krzyżówki testowej |
|---|---|---|
| geny w różnych chromosomach (niezależne) | AB, Ab, aB, ab po 25% | cztery klasy fenotypowe w stosunku 1:1:1:1 |
| geny sprzężone, bez crossing-over | tylko AB i ab (układ AB/ab) | dwie klasy rodzicielskie 1:1 |
| geny sprzężone z crossing-over | dużo AB i ab, mało Ab i aB | dwie liczne klasy rodzicielskie i dwie nieliczne rekombinowane |
Sygnał w zadaniu: jeśli cztery klasy potomstwa wychodzą w nierównych proporcjach - dwie duże i dwie małe - masz do czynienia z genami sprzężonymi i crossing-over.
Jak obliczyć odległość między genami
- Znajdź klasy rodzicielskie. To dwie najliczniejsze grupy potomstwa - mają kombinacje cech takie jak chromosomy rodzica.
- Znajdź klasy rekombinowane. To dwie najmniej liczne grupy.
- Policz częstość rekombinacji: suma obu klas rekombinowanych ÷ liczba wszystkich potomków × 100%.
- Zamień na odległość: wynik w procentach to odległość w centymorganach.
Przykład. Z krzyżówki testowej otrzymano 1000 potomków: 415 AB, 405 ab, 92 Ab i 88 aB.
- klasy rodzicielskie: AB i ab (415 + 405 = 820),
- klasy rekombinowane: Ab i aB (92 + 88 = 180),
- częstość rekombinacji = 180 ÷ 1000 × 100% = 18%,
- odległość między genami A i B = 18 cM.
Rodzic miał więc allele dominujące w jednym chromosomie, a recesywne w drugim - to układ cis (AB/ab). Gdyby najliczniejsze były klasy Ab i aB, rodzic miałby układ trans (Ab/aB), a rekombinantami byłyby AB i ab.
Kolejność trzech genów w chromosomie
Gdy znasz trzy odległości, kolejność wyznacza zasada: gen środkowy dzieli największą odległość na dwie mniejsze.
Przykład: A-B = 18 cM, B-C = 7 cM, A-C = 11 cM. Największa odległość to A-B, a 11 + 7 = 18, więc gen C leży między A i B. Kolejność: A - C - B.
Sumy rzadko zgadzają się co do jednostki przy dużych odległościach, bo podwójny crossing-over między odległymi genami „ukrywa” część rekombinacji. W zadaniach maturalnych dane są zwykle dobrane tak, żeby suma wyszła dokładnie - jeśli Ci nie wychodzi, sprawdź najpierw rachunek.
Dlaczego najwyżej 50%
Im dalej od siebie leżą geny, tym częściej między nimi zachodzi crossing-over. Nie należy jednak mylić częstości crossing-over z częstością rekombinacji, czyli odsetkiem gamet z nowymi kombinacjami alleli - to ona ma górną granicę 50%. W jednym crossing-over biorą udział tylko dwie z czterech chromatyd, a podwójny crossing-over między tymi samymi genami przywraca układ rodzicielski. Nawet gdy między odległymi genami crossing-over zachodzi w każdej komórce, połowa gamet ma więc kombinacje rodzicielskie. Przy 50% wszystkie cztery klasy potomstwa są równoliczne, a geny zachowują się jak niezależne, mimo że leżą w jednym chromosomie. Wynik powyżej 50% w zadaniu oznacza zamianę klas rodzicielskich z rekombinowanymi.
Pułapki, za które przepadają punkty
- Proporcja 9:3:3:1 dla genów sprzężonych. Prawo niezależnego dziedziczenia dotyczy genów w różnych chromosomach. Geny z jednego chromosomu dają podobne proporcje tylko wtedy, gdy leżą bardzo daleko od siebie - jeśli zadanie mówi o sprzężeniu, licz klasy rekombinowane.
- Liczenie tylko jednej klasy rekombinowanej. Częstość rekombinacji to suma obu.
- Pomylenie sprzężenia genów ze sprzężeniem z płcią. Sprzężenie z płcią oznacza położenie genu w chromosomie X lub Y, a nie jego sąsiedztwo z innym genem.
- Crossing-over „w mitozie”. Rekombinacja, o którą pytają zadania, zachodzi w profazie I mejozy między chromatydami niesiostrzanymi chromosomów homologicznych.
Najczęstsze pytania (FAQ)
Czym są geny sprzężone?
Jak obliczyć odległość między genami?
Jak rozpoznać klasy rekombinowane w krzyżówce testowej?
Dlaczego częstość rekombinacji nie przekracza 50%?
Krzyżówki jedno- i dwugenowe, krzyżówkę testową i dziedziczenie sprzężone z płcią omawia poradnik jak rozwiązywać krzyżówki genetyczne, a liczbę chromosomów i chromatyd w kolejnych fazach mejozy - tekst o liczbie chromosomów i chromatyd.