Informacija

Geni i jedinice karte

Geni i jedinice karte


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Dva gena cvijeta, jedan koji kontrolira plave (B) naspram bijelih (b) latica, a drugi kontrolira okrugle (R) naspram ovalne (r) prašnike, povezani su i udaljeni su 10 jedinica karte. Križaš homozigotnu plavu ovalnu biljku s homozigotnom bijelom okruglom biljkom. Rezultirajuće potomstvo F1 križa se s homozigotnim bijelim ovalnim biljkama i dobije se 1000 biljaka potomaka. Koliko biljaka svakog od četiri fenotipa očekujete?

Odgovor je: 450 plavi ovalni i bijeli okrugli (roditeljski) i 50 plavi okrugli i bijeli ovalni (rekombinanti).

Evo kako to rješavam: BBrr (homozigotni plavi ovalni) X bbRR (homozigotni bijeli okrugli) daje četiri puta BbRr (heterozigotni plavi okrugli). Tada BbRr (nastalo F1 potomstvo) X bbrr (homozigotni bijeli oval) daje BbRr, bbRr, Bbrr i bbrr. Ne razumijem kako su brojevi 450 i 50 povezani s 10 jedinica karte, ali BbRr (plavi krug) i bbrr (bijeli oval) su roditeljski.

Izvor: Campbell Biology 2017, stranica 313.


Prema mojoj knjizi, jedinica karte je jedinica mjerenja udaljenosti između gena. Jedna jedinica karte je ekvivalentna frekvenciji rekombinacije od 1%.


Ne razumijem kako su brojevi 450 i 50 povezani s razmakom 10 jedinica karte,

Poanta je razumijevanja kako koristiti informacije jedinice karte.

Kad bi geni B i R bili nepovezani, gameta s alelom B imala bi 50% promjenu da ima R alel i 50% šanse da ima alel r. Bila bi samo sreća koji je kromosom ušao u gametu s kromosomom koji sadrži B.

Ali u ovom pitanju, B i R geni su na istom kromosomu. S obzirom na shemu uzgoja, F1 imaju jedan Br kromosom i jedan bR kromosom. Osim ako se prijelaz ne dogodi, gameta koja dobije B mora također dobiti r. Prijelaz se događa 10% vremena. Dakle, umjesto da gamete BR, Br, bR, br jednako vjerojatno dolaze iz F1, njihovi izgledi su zapravo 5%, 45%, 45%, 5%.


Dvije kopije kromosoma koje nose alele u F1 su

B-{10 jedinica karte}-r - Plavi oval b-{10 jedinica karte}-R - Bijeli okrugli

Kao što ste rekli, jedna jedinica karte je ekvivalentna frekvenciji rekombinacije od 1%. Deset jedinica karte = 10% frekvencije rekombinacije. To znači da će potomstvo imati plavi okrugli/bijeli ovalni fenotip samo 10% puta, dok će 90% vremena pokazati roditeljski fenotip.

Otuda 450/50 (90%/10%) omjera F2.


Broj parova baza kojima on odgovara uvelike varira u cijelom genomu (različite regije kromosoma imaju različite sklonosti križanju), a također ovisi o tome je li mejoza u kojoj se odvija križanje dio oogeneze (formiranje ženske spolne stanice) ili spermatogeneza (formiranje muških spolnih stanica).

Jedan centimorgan u prosjeku odgovara oko 1 milijun parova baza kod ljudi. [1] [2] Odnos je samo grub, budući da fizička kromosomska udaljenost koja odgovara jednom centimorganu varira od mjesta do mjesta u genomu, a također varira između muškaraca i žena budući da je rekombinacija tijekom formiranja gameta kod žena znatno češća nego u mužjaci. Kong i sur. izračunali su da je ženski genom dugačak 4460 cm, dok je muški genom dugačak samo 2590 cm. [3] Plasmodium falciparum ima prosječnu udaljenost rekombinacije od

15 kb po centimorganu: markeri odvojeni s 15 kb DNA (15 000 nukleotida) imaju očekivanu stopu kromosomskih križanja od 0,01 po generaciji. Imajte na umu da su nesintenički geni (geni koji se nalaze na različitim kromosomima) inherentno nepovezani, a cM udaljenosti nisu primjenjive na njih.

Budući da se genetska rekombinacija između dva biljega otkriva samo ako postoji neparan broj kromosomskih križanja između dva biljega, udaljenost u centimorganima ne odgovara točno vjerojatnosti genetske rekombinacije. Uz pretpostavku funkcije mape J. B. S. Haldanea, u kojoj je broj kromosomskih križanja raspoređen prema Poissonovoj distribuciji, [4] genetska udaljenost od d centimorgani će dovesti do neparnog broja kromosomskih križanja, a time i detektivne genetske rekombinacije, s vjerojatnošću

gdje je sinh hiperbolička sinusna funkcija. Vjerojatnost rekombinacije je približno d/100 za male vrijednosti od d i približava se 50% as d ide u beskonačnost.

Formula se može invertirati, dajući udaljenost u centimorganima kao funkciju vjerojatnosti rekombinacije:

Centimorgan je dobio ime u čast genetičara Thomasa Hunta Morgana od strane J. B. S. Haldanea. [5] Međutim, njegova matična jedinica, morgan, danas se rijetko koristi.


Fizičko i genetsko mapiranje genoma: 3 stvari o kojima treba znati

Ovaj članak baca svjetlo na fizičko i genetsko mapiranje genoma. Tri stvari o kojima treba znati su:

(1) Genetske tehnike korištene za eksperiment križanja (2) Molekularni biljezi u fizičkom mapiranju i (3) Restrikciono mapiranje fragmenata DNA.

Stvar # 1. Genetske tehnike korištene za eksperiment križanja:

Genetsko mapiranje temelji se na korištenju genetskih tehnika za izradu mapa koje prikazuju položaj gena i druge značajke sekvenci na genomu. Ove genetske tehnike uključuju pokuse križanja ili, u slučaju ljudi, ispitivanje obiteljske povijesti.

Genetsko mapiranje temelji se na načelima nasljeđivanja kako ih je prvi opisao Gregor Mendel 1865. i genetskim vezama.

Genetske karte kreiraju se kako bi se locirali geni ili likovi na kromosomu za njihovo korištenje u genetskim studijama. Fizičke karte kreiraju se kako bi se identificirale određene oznake za otkrivanje ili dijagnosticiranje specifičnog karaktera.

I. Genetska povezanost:

Genetska povezanost nastaje kada se određeni genetski lokusi ili aleli za gene nasljeđuju zajedno. Genetsku povezanost prvi su otkrili britanski genetičari William Bateson i Reginald Punnett ubrzo nakon što su Mendelovi zakoni ponovno otkriveni. Genetski lokusi na istom kromosomu fizički su povezani i imaju tendenciju da ostanu zajedno tijekom mejoze, te su stoga genetski povezani. Na primjer, kod voćnih mušica geni koji utječu na boju očiju i duljinu krila nasljeđuju se zajedno jer se pojavljuju na istom kromosomu.

Aleli za gene na različitim kromosomima obično nisu povezani, zbog neovisnog niza kromosoma tijekom mejoze. Budući da postoji određeno križanje DNK kada se kromosomi odvoje, aleli na istom kromosomu mogu se odvojiti i otići u različite stanice kćeri. Veća je vjerojatnost da se to dogodi ako su aleli udaljeni na kromosomu, jer je vjerojatnije da će doći do križanja između njih. Relativna udaljenost između dva gena može se izračunati korištenjem potomstva organizma koji pokazuje dvije povezane genetske osobine i pronalaženjem postotka potomstva u kojem se te dvije osobine ne odvijaju zajedno.

Što je veći postotak potomaka koji ne pokazuju obje osobine, to su oni udaljeniji na kromosomu. Među pojedincima eksperimentalne populacije ili vrste, neki fenotipovi ili osobine javljaju se nasumično jedni u odnosu na druge na način poznat kao neovisni asortiman.

Danas znanstvenici shvaćaju da se neovisni asortiman događa kada se geni koji utječu na fenotipove nalaze na različitim kromosomima ili razdvojeni na dovoljno velikoj udaljenosti na istom kromosomu da se rekombinacija dogodi barem u polovici vremena. Ali u mnogim slučajevima, čak i geni na istom kromosomu koji su naslijeđeni zajedno proizvode potomstvo s neočekivanim kombinacijama alela. To je rezultat procesa koji se zove križanje.

Na početku normalne mejoze par kromosoma (koji se sastoji od majčinog i očevog kromosoma) isprepliće se i izmjenjuje dijelove ili fragmente kromosoma. Par se zatim raspada i formira dva kromosoma s novom kombinacijom gena koja se razlikuje od kombinacije koju su dobili roditelji. Kroz ovaj proces rekombiniranja gena, organizmi mogu proizvesti potomstvo s novim kombinacijama majčinskih i očinskih osobina koje mogu doprinijeti ili poboljšati preživljavanje.

Ii. Genetska karta:

Genetska karta je mapa povezivanja vrste ili eksperimentalne populacije koja pokazuje položaj njezinih poznatih gena i/ili genetskih markera jedan u odnosu na drugi u smislu učestalosti rekombinacije tijekom križanja homolognih kromosoma. Što je veća učestalost rekombinacije (segregacije) između dva genetska markera, pretpostavlja se da su udaljeniji. Suprotno tome, što je niža frekvencija rekombinacije između markera, to je manja fizička udaljenost između njih.

Povijesno gledano, izvorno korišteni biljezi bili su detektivni fenotipovi (proizvodnja enzima, boja, oblici itd.) izvedeni iz kodirajućih sekvenci DNA. Sada su korištene nekodirajuće sekvence DNA kao što su mikrosateliti ili oni koji generiraju polimorfizam duljine restrikcijskih fragmenata (RFLP). Genetske karte pomažu istraživačima da lociraju druge markere, kao što su drugi geni testiranjem genetske povezanosti već poznatih biljega. Genetska karta nije fizička karta ili genska karta.

Da bi bio koristan u genetskoj analizi, gen mora postojati u najmanje dva oblika, ili alela, od kojih svaki specificira drugačiji fenotip. Ranije su se mogli proučavati samo oni geni čiji su se specifični fenotipovi mogli razlikovati vizualnim promatranjem. Ovaj pristup je ubrzo postao zastario jer je u mnogim slučajevima na jedan fenotipski karakter moglo utjecati više od jednog gena. Na primjer, 1922. godine 50 gena je mapirano na četiri kromosoma voćne mušice, ali devet od tih gena je bilo za boju očiju.

Zapažanja Thomasa Hunta Morgana da se količina križanja između povezanih gena razlikuje (djelomična veza) dovela su do ideje da frekvencija križanja može ukazivati ​​na udaljenost koja razdvaja gene na kromosomu. Morganov student Alfred Sturtevant razvio je prvu genetsku kartu, također nazvanu mapa povezivanja.

Iii. Frekvencija rekombinacije:

Sturtevant je pretpostavio da je križanje slučajan događaj, te da postoji jednaka šansa da se dogodi na bilo kojoj poziciji duž para poredanih kromatida. Predložio je da što je veća udaljenost između povezanih gena, to je veća šansa da će nesestrinske kromatide prijeći u regiju između gena. Određivanjem broja rekombinanata moguće je dobiti mjeru za udaljenost između gena. Ta se udaljenost naziva jedinica genetske mape (m.u.) ili centimorgan i definira se kao udaljenost između gena za koju je jedan proizvod mejoze u 100 rekombinantan.

Rekombinantna frekvencija (RF) od 1% je ekvivalentna 1 m.u. Mapa povezivanja stvara se pronalaženjem udaljenosti karte između niza osobina prisutnih na istom kromosomu, idealno izbjegavajući značajne praznine između osobina kako bi se izbjegle netočnosti koje će se pojaviti zbog mogućnosti višestrukih događaja rekombinacije.

Frekvencija rekombinacije je frekvencija na kojoj će se kromosomsko križanje dogoditi između dva lokusa (ili gena) tijekom mejoze. Frekvencija rekombinacije je mjera genetske povezanosti i koristi se u stvaranju mape genetskih veza. Tijekom mejoze, kromosomi se nasumično razvrstavaju u gamete, tako da je segregacija alela jednog gena neovisna o alelima drugog gena. To je navedeno u Mendelovom drugom zakonu i poznato je kao zakon neovisnog asortimana.

Zakon neovisnog asortimana uvijek vrijedi za gene koji se nalaze na različitim kromosomima, ali za gene koji se nalaze na istom kromosomu ne vrijedi uvijek. Kao primjer neovisnog sortimenta razmotrite križanje čistokrvnog homozigotnog roditeljskog soja s genotipom AABB s različitim čistokrvnim sojem s genotipom aabb. A i a i B i b predstavljaju alele gena A i B. Križanje ovih homozigotnih roditeljskih sojeva rezultirat će potomstvom F1 generacije s genotipom AaBb.

Potomstvo F1 AaBb proizvodi gamete koje su AB, Ab, aB i ab s jednakim frekvencijama (25%) jer se aleli gena A slažu neovisno o alelima za gen B tijekom mejoze. Imajte na umu da 2 od 4 gamete (50 %) Ab i aB- nisu bile prisutne u roditeljskoj generaciji. Ove gamete predstavljaju rekombinantne gamete. Rekombinantne gamete su one gamete koje se razlikuju od obje haploidne gamete koje čine diploidnu stanicu. U ovom primjeru, frekvencija rekombinacije je 50% budući da su 2 od 4 gamete bile rekombinantne gamete.

Učestalost rekombinacije bit će 50% kada su dva gena smještena na različitim kromosomima ili kada su široko razdvojeni na istom kromosomu. To je posljedica neovisnog asortimana. Kada su dva gena blizu na istom kromosomu, oni se ne sortiraju neovisno i kaže se da su povezani. Vezani geni imaju frekvenciju rekombinacije manju od 50%.

Kao primjer povezivanja, razmotrite klasični eksperiment Williama Batesona i Reginalda Punnetta. Zanimalo ih je nasljeđivanje osobina u slatkom grašku te su proučavali dva gena - gen za boju cvjetova (P-ljubičasta i p-crvena) i gen koji utječe na oblik peludnih zrna (L-dugi i I-okrugli). Prešli su čiste linije PPLL i ppll, a zatim sami prešli rezultirajuće PpLl linije.

Prema Mendelijevoj genetici, očekivani fenotipovi bi se pojavili u omjeru 9:3:3:1 PL:P1:pL:p1. Na svoje iznenađenje, primijetili su povećanu učestalost PL i pi i smanjenu učestalost P1 i pL (tablica 21.1).

Njihov eksperiment otkrio je povezanost između alela P i L i alela p i l. Učestalost P koji se pojavljuje zajedno s L i s p koji se javlja zajedno s I je veća od učestalosti rekombinantnih PI i pL. Frekvencija rekombinacije ne može se izračunati izravno iz ovog eksperimenta, ali je manja od 50%. Potomstvo je u ovom slučaju dobilo dva dominantna alela povezana na jednom kromosomu (koji se nazivaju spajanje ili cis raspored).

Međutim, nakon križanja, neko je potomstvo moglo dobiti jedan roditeljski kromosom s dominantnim alelom za jednu osobinu (npr. ljubičastu) povezanu s recesivnim alelom za drugu osobinu (npr. okrugli), a suprotno vrijedi za drugi roditeljski kromosom (npr. , crvena i duga). To se naziva odbojnost ili Trans-aranžman.

Fenotip bi ovdje i dalje bio ljubičast i dug, ali test križanja ove individue s recesivnim roditeljem dalo bi potomstvo s mnogo većim udjelom dva ukrštena fenotipa. Iako se takav problem možda ne čini vjerojatnim iz ovog primjera, nepovoljne veze odbijanja se pojavljuju tijekom uzgoja zbog otpornosti na bolesti kod nekih usjeva.

Kada su dva gena smještena na istom kromosomu, šansa da križanje proizvede rekombinaciju između gena izravno je povezana s udaljenosti između dva gena. Stoga je korištenje rekombinacijskih frekvencija korišteno za razvoj mapa povezivanja ili genetskih karata.

Iv. Genetsko mapiranje u bakterijama:

Bakterije su haploidni organizmi i ne prolaze kroz mejozu. Stoga su za stvaranje svojih genetskih karata genetičari koristili druge metode za induciranje križanja između homolognih segmenata bakterijske DNK.

Koristili su tri metode rekombinacije koja se događa u bakterijama:

(a) Konjugacija - Dvije bakterije dolaze u fizički kontakt i jedna bakterija (donor) prenosi DNK drugoj bakteriji (primatelja). Prenesena DNK može biti kopija nekog ili eventualno cijelog kromosoma stanice donora, ili može biti segment kromosomske DNK duljine do 1 mb integriran u plazmid. Potonji se naziva prijenos epizoma,

(b) Transdukcija - Uključuje prijenos malog segmenta DNK do 50 kb ili tako nešto, od donora do primatelja putem bakteriofaga,

(c) Transformacija - Stanica primateljica preuzima iz svoje okoline fragment DNA, rijetko duži od 50 kb, oslobođen iz stanice donora.

Kod bakterija, proučavani fenotip su biokemijske karakteristike kao što su sposobnost sinteze triptofana u dominantnom ili divljem tipu soja i nesposobnost sintetiziranja triptofana u drugom soju, a to je recesivni alel. Prijenos gena obično se uspostavlja između soja donora koji posjeduje dominantni gen na soj primatelja koji posjeduje recesivni gen. Prijenos u primatelja prati se traženjem postizanja biokemijske funkcije određene genom koji se proučava. To se može razumjeti pomoću (slika 21.1). Ovdje se funkcionalni gen za sintezu triptofana iz divljeg soja prenosi na primatelja kojem nedostaje funkcionalna kopija tog gena (trp –).

Taj se primatelj naziva auksotrof (bakterije koje mogu preživjeti samo ako im je triptofan). Divlji soj (trp + ) ne zahtijeva triptofan za svoj opstanak. Nakon prijenosa, potrebna su dva križanja za integraciju prenesenog gena u kromosom stanice primatelja, pretvarajući primatelja iz trp” u trp+.

Točni detalji karte ovise o korištenoj metodi prijenosa gena. Tijekom konjugacije, DNK se prenosi s donora na primatelja na isti način na koji se niz provlači kroz cijev. Relativni položaji markera na molekuli DNA mogu se stoga mapirati određivanjem vremena u kojem se markeri pojavljuju u stanici primatelju. Na primjer na slici 21.2, oznake A, B i C se prenose nakon 8, 20 i 30 minuta od početka konjugacije. Cijela DNK E. coli traje cca. 100 minuta za prijenos.

U slučaju transformacije i mapiranja transformacije omogućava se mapiranje gena koji su relativno blizu jedan drugome, jer je preneseni segment DNK kratak (<50kb), pa vjerojatnost da će se dva gena prenijeti zajedno ovisi o tome koliko su blizu na bakterijskoj DNK ( Slika 21.3).

Elie Wollman i Francois Jacob (1950-ih) proveli su prve eksperimente genetskog mapiranja na bakterijama. Proučavali su linearni prijenos gena u pokusima konjugacije između Hfr (Hfr- Visoka učestalost rekombinacije) i F – (F – faktor plodnosti) sojeva E. coli. Tijekom eksperimenta prekinuli su konjugaciju između bakterija u određeno vrijeme nazvano “Prekinuto parenje”. Primijetili su da je vrijeme koje je potrebno genima da uđu u stanicu primatelja izravno povezano s njihovim redoslijedom duž kromosoma.

Ovaj eksperiment ih je izveo da daju hipotezu da se (a) kromosom Hfr donora prenosi na linearni način u stanicu primatelja F (b) Redoslijed gena duž kromosoma može se zaključiti određivanjem vremena potrebnog za različite gena za ulazak u primatelja.

Studije konjugacije korištene su za mapiranje preko 1000 gena duž kružnog kromosoma E. coli. Genetske karte su skalirane u minutama, npr. kromosom E. coli dug je 100 minuta, konjugativni prijenos cijelog kromosoma traje otprilike 100 minuta (slika 21.4).

V. Mapiranje gena kod ljudi analizom pedigrea:

Za mapiranje ljudskih kromosoma očito se ne mogu izvoditi kontrolirani pokusi parenja. Međutim, moguće je procijeniti položaje na karti ispitivanjem povezanosti nekoliko generacija srodnika. To znači da su dostupni samo ograničeni podaci, a njihova je interpretacija često teška jer ljudski brak rijetko rezultira pogodnim testnim križanjem, a često su genotipovi jednog ili više članova obitelji nedostupni jer su te osobe mrtve ili ne žele surađivati.

Na primjer, prikupljeni su i pohranjeni uzorci krvi iz nekoliko velikih mormonskih obitelji u Utahu, gdje su svi članovi najmanje tri generacije bili živi za uzorkovanje. Oni su već korišteni za uspostavljanje genetskih veza i bit će dostupni u godinama koje dolaze za proučavanje drugih ljudskih gena kako budu identificirani.

Stvar # 2. Molekularni markeri u fizičkom mapiranju:

Različite vrste molekularnih markera koriste se za razumijevanje i utvrđivanje odnosa u različitim organizmima/pojedinacama, kao i za otkrivanje ili dijagnosticiranje karaktera. Ovi markeri služe za lociranje određenih karakteristika na gelu (uzorak trake) koji se mogu koristiti za otkrivanje specifičnog karaktera/defekta u genomu. Za razliku od genetskog mapiranja, fizičko mapiranje nije lociranje gena/likova na genomu, već stvaranje jedinstvenog uzorka obradom genomske DNK.

Dostupno je nekoliko molekularnih markera koji se koriste ovisno o cilju rada i raspoloživim objektima u centru. Upotreba ovih markera za izradu karata (npr. elektroforetskih uzoraka) organizma poznata je kao ‘fizičko mapiranje’. Molekularni markeri koji se koriste u fizičkom mapiranju opisani su u nastavku. Istodobno se razvijaju i nove tehnologije kako bi se riješili biološki problemi i pomogli pravni postupci.

Polimorfizam duljine ograničenog fragmenta (RFLP):

RFLP je metoda koju koriste molekularni biolozi za praćenje određenog slijeda DNK dok se prenosi na druge stanice. RFLP-ovi se mogu koristiti u mnogim različitim postavkama za postizanje različitih ciljeva. RFLP-ovi se mogu koristiti u slučajevima očinstva ili kaznenim predmetima za određivanje izvora uzorka DNK.

RFLP se može koristiti za određivanje statusa bolesti pojedinca. RFLP-ovi se mogu koristiti za mjerenje stopa rekombinacije koje mogu dovesti do genetske karte s udaljenosti između RFLP lokusa mjerenom u centiMorganima.

RFLP, kao molekularni marker, specifičan je za jednu kombinaciju klon/restrikcioni enzim. To je razlika u homolognim sekvencama DNA koja se može detektirati po prisutnosti fragmenata različitih duljina nakon probave dotičnih uzoraka DNA sa specifičnim restrikcijskim endonukleazama. Većina RFLP markera je ko-dominantna (u heterozigotnom uzorku će se otkriti oba alela) i vrlo su lokusno specifični.

RFLP sonda je označena DNA sekvenca koja se hibridizira s jednim ili više fragmenata probavljenog uzorka DNA nakon što su razdvojeni gel elektroforezom, otkrivajući tako jedinstveni uzorak blotinga karakterističan za specifični genotip na određenom lokusu. Kratki klonovi genomske DNA ili cDNA s jednom ili niskom kopijom obično se koriste kao RFLP sonde. RFLP sonde se često koriste u mapiranju genoma i u analizi varijacija (genotipizacija, forenzika, testovi očinstva, dijagnostika nasljednih bolesti, itd.) (slika 21.5).

Obično se DNK iz pojedinačnog uzorka prvo ekstrahira i pročišćava. Pročišćena DNK može se pojačati lančanom reakcijom polimeraze (PCR), DNK se zatim izrezuje na restrikcijske fragmente koristeći prikladne endonukleaze, koje režu molekulu DNA samo tamo gdje postoje specifične sekvence DNA, nazvane sekvencija prepoznavanja ili restrikcijska mjesta koja prepoznaju enzimi .

Ove sekvence su specifične za svaki enzim i mogu imati duljinu od četiri, šest, osam, deset ili dvanaest parova baza. Što više parova baza ima na restrikcijskom mjestu, to je ono specifičnije i manja je vjerojatnost da će pronaći mjesto za rez. Restrikcioni fragmenti se zatim odvajaju prema duljini elektroforezom u agaroznom gelu. Rezultirajući gel može se poboljšati Southern blottingom. Alternativno, fragmenti se mogu vizualizirati prethodnom ili naknadnom obradom agaroznog gela, korištenjem metoda kao što je bojanje etidijevim bromidom ili bojanje srebrom.

RFLP-ovi su pružili vrijedne informacije u mnogim područjima biologije, uključujući: probir ljudske DNK na prisutnost potencijalno štetnih gena (slika 21.6). Pružanje dokaza za utvrđivanje nevinosti ili vjerojatnosti krivnje osumnjičenika za zločin pomoću DNK “otiska prsta”. Udaljenost između mjesta presječenih restrikcijskim enzimima (restrikcijska mjesta) varira između pojedinaca, zbog umetanja, brisanja ili transverzija.

To uzrokuje da duljina fragmenata varira, a položaj određenih amplikona se razlikuje među pojedincima (dakle, polimorfizam). Ovo se može koristiti za genetski razlikovanje pojedinaca. Također može pokazati genetski odnos između pojedinaca, jer djeca nasljeđuju genetske elemente od svojih roditelja. RFLP analize mitohondrijske DNK mogu dovesti do utvrđivanja odnosa s majkom.

Fragmenti se također mogu koristiti za određivanje odnosa između i između vrsta usporedbom rezultirajućih haplotipova (skraćeno za ‘haploidni genotip’). RFLP je tehnika koja se koristi u odabiru uz pomoć markera. Polimorfizam duljine krajnjeg restrikcionog fragmenta (TRFLP ili ponekad T-RFLP) je tehnika molekularne biologije koja je prvobitno razvijena za karakterizaciju bakterijskih zajednica u uzorcima mješovitih vrsta. Tehnika je također primijenjena na druge skupine uključujući gljive u tlu.

Tehnika radi pomoću PCR amplifikacije DNA pomoću parova početnica koji su označeni fluorescentnim oznakama. PCR proizvodi se zatim probavljaju pomoću RFLP enzima, a rezultirajući obrasci se vizualiziraju pomoću DNA sekvencera. Rezultati se analiziraju ili jednostavnim prebrojavanjem i uspoređivanjem vrpci ili vrhova u TRFLP profilu, ili spajanjem vrpca iz jednog ili više TRFLP-a u bazu podataka poznatih vrsta.

ii. Mjerenje udaljenosti između dva RFLP lokusa:

Da biste izračunali genetsku udaljenost između dva lokusa, morate biti u mogućnosti promatrati rekombinaciju. Tradicionalno se to radilo promatranjem fenotipova, ali RFLP analizom moguće je izmjeriti genetsku udaljenost između dva RFLP lokusa bez obzira jesu li oni dio gena ili ne. Pogledajmo jednostavan primjer voćnih mušica. Dva RFLP lokusa s dva RFLP vrpca moguća na svakom lokusu (slika 21.7).

Ovi lokusi se nalaze na istom kromosomu za ženski (lijevo) i muški (desno). Gornji lokus može proizvesti dvije različite trake nazvane 1 i 3. Donji lokus može proizvoditi trake zvane 2 ili 4. Mužjak je homozigotan za traku 1 na gornjem lokusu i 2 za donji lokus. Ženka je heterozigotna na oba lokusa. Njihovi RFLP obrasci traka mogu se vidjeti na Southern blotu ispod (slika 21.8).

Mužjak može proizvesti samo jednu vrstu gameta (1 i 2), ali ženka može proizvesti četiri različite gamete. Dvije od četiri moguća se nazivaju roditeljskim jer nose obje RFLP trake s istog kromosoma 1 i 2 s lijevog kromosoma ili 3 i 4 s desnog kromosoma. Druga dva kromosoma su rekombinantna jer je došlo do rekombinacije između dva lokusa i tako su RFLP vrpci pomiješani tako da je 1 sada vezan za 4, a 3 je povezan s 2.

Kada se ove dvije muhe pare, može se izmjeriti učestalost četiri moguća potomstva i iz tih informacija može se odrediti genetska udaljenost između dva RFLP lokusa (gornjeg i donjeg) (slika 21.9).

U ovom primjeru, 70% potomstva proizvedeno je iz jaja roditeljskog genotipa, a 30% je proizvedeno iz jaja rekombinantnog genotipa. Stoga su ova dva RFLP lokusa međusobno udaljena 30 centiMorgana.

Izolacija dovoljne DNK za RFLP analizu je dugotrajna i radno intenzivna. Međutim, PCR se može koristiti za pojačavanje vrlo malih količina DNA, obično u 2-3 sata, do razina potrebnih za RFLP analizu. Stoga se više uzoraka može analizirati u kraćem vremenu. Alternativni naziv za tehniku ​​je Cleaved Amplified Polymorphic Sequence (CAPS) test.

RFLP je postupak u više koraka koji uključuje restrikcijsko enzimsko cijepanje, elektroforezu, Southern blotting i detekciju specifičnih sekvenci. To je dugotrajan proces.

Nasumično pojačana polimorfna DNK (RAPD):

Ova tehnika se može koristiti za određivanje taksonomskog identiteta, procjenu srodnih odnosa, otkrivanje međuspecifičnog protoka gena, analizu hibridne speciacije i stvaranje specifičnih sondi. Prednosti RAPD-a uključuju prikladnost za rad na anonimnim genomima, primjenjivost za rad gdje je dostupna ograničena DNK, učinkovitost i niske troškove. Također je koristan u razlikovanju pojedinaca, kultivara ili akcesija. RAPD-i također imaju primjenu u identifikaciji aseksualno reproduciranih biljnih sorti za forenzičke ili poljoprivredne svrhe, kao i za one ekološke.

U RAPD-u korištenjem različitih početnica mogu se generirati molekularni znakovi koji su dijagnostički na različitim taksonomskim razinama. Ovo je zapravo smanjena verzija PCR-a, ali koristi jedan slijed u dizajnu primera (tj. dva primera su još uvijek potrebna za PCR: isti se primer koristi na oba kraja).

Primer može biti posebno dizajniran, ali se može birati nasumično i koristi se za pojačavanje niza uzoraka koji će uključivati ​​i materijal od interesa kao i druge kontrolne uzorke s kojima se eksperimentalni materijal treba usporediti. Izbor duljine prajmera bit će kritičan za određivanje složenosti trake u rezultirajućem obrascu pojačanja. Na kraju će se pronaći određena sonda koja može razlikovati uzorak od interesa i one koji su različiti.

Za razliku od tradicionalne PCR analize, RAPD (izgovara se ‘rapid’) ne zahtijeva nikakvo specifično znanje o sekvenci DNK ciljnog organizma: identični 10-mer početnici će ili neće pojačati segment DNK, ovisno o pozicijama koje su komplementarna sekvenci početnica’. Na primjer, ne nastaje fragment ako su temeljni premazi žareni previše udaljeni ili 3′ kraja temeljnih premaza nisu okrenuti jedan prema drugom.

Stoga, ako se dogodila mutacija u DNA uzorka na mjestu koje je prethodno bilo komplementarno prajmeru, PCR proizvod neće biti proizveden, što rezultira drugačijim uzorkom amplificiranih segmenata DNA na gelu (slika 21.10). RAPD je jeftina, ali moćna metoda tipizacije za mnoge bakterijske vrste

Proizvodi RAPD amplifikacije mogu biti varijabilni (polimorfni) ili konstantni (nepolimorfni). U RAPD analizi nekoliko jedinki unutar vrste i vrsta unutar roda, mogu se identificirati konstantni fragmenti dijagnostički za rod, kao i fragmenti koji su polimorfni između vrsta roda. RAPD-i se mogu primijeniti za analizu fuzije genotipova na različitim taksonomskim razinama. Na razini pojedinca, RAPD markeri mogu se primijeniti na analizu roditeljstva, dok na razini populacije RAPD može otkriti hibridne populacije, vrste ili podvrste.

Detekcija hibrida genotipova oslanja se na identifikaciju dijagnostičkih RAPD markera za roditeljske genotipove koji se istražuju. Međutim, RAPD markeri obično podcjenjuju genetske udaljenosti između udaljenih osoba, na primjer u međuspecifičnim usporedbama.

Mudro je biti oprezan kada koristite RAPD za taksonomske studije iznad razine vrste. Konvencionalne tehnike RFLP-a nisu prikladne za analizu očinstva i procjenu reproduktivnog uspjeha kod vrsta s velikim potomcima, zbog potrebe za utvrđivanjem očinstva za svako pojedinačno potomstvo. RAPD otisak prsta predstavlja spremnu alternativu za takve slučajeve.

Sintetičko potomstvo može se proizvesti miješanjem jednakih količina DNK majke i potencijalnog oca. Produkti amplifikacije iz sintetskog potomstva idealno bi trebali sadržavati puni komplet traka koje se pojavljuju u bilo kojem pojedinačnom potomstvu ovih roditelja (tablica 21.2).

ii. Ograničenja RAPD-a:

1. Gotovo svi RAPD markeri su dominantni, tj. nije moguće razlučiti je li segment DNA amplificiran od lokusa koji je heterozigotan (1 kopija) ili homozigot (2 kopije). Ko-dominantni RAPD markeri, promatrani kao segmenti DNK različite veličine amplificirani iz istog lokusa, otkrivaju se samo rijetko.

2. PCR je enzimska reakcija, stoga kvaliteta i koncentracija šablonske DNA, koncentracije komponenti PCR-a i uvjeti ciklusa PCR-a mogu uvelike utjecati na ishod. Stoga je RAPD tehnika poznato o laboratorijskoj ovisnosti i potrebni su pažljivo razvijeni laboratorijski protokoli kako bi se mogli reproducirati.

3. Nepodudarnosti između primera i šablona mogu rezultirati potpunim izostankom PCR produkta kao i samo smanjenom količinom proizvoda. Stoga RAPD rezultate može biti teško interpretirati.

Polimorfizam duljine fragmenta amplifikacije (AFLP):

Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) je genetska tehnika otiska prsta temeljena na polimerazi lančane reakcije (PCR) koju je ranih 1990-ih razvio Keygene. AFLP se može koristiti u otisku prstiju genomske DNK različitog porijekla i složenosti. Reakcija pojačanja je rigorozna, svestrana i robusna, i čini se da je kvantitativna.

Dok je AFLP sposoban proizvesti vrlo složene otiske prstiju (100 traka gdje RAPD proizvodi 20), to je tehnika koja zahtijeva DNK razumne kvalitete i eksperimentalno je zahtjevnija. AFLP koristi restrikcijske enzime za rezanje genomske DNA, nakon čega slijedi ligacija komplementarnih dvolančanih adaptera na krajeve restrikcijskih fragmenata.

Podskup restrikcijskih fragmenata se zatim umnožava korištenjem 2 primera komplementarna adaptoru i fragmentima restrikcijskih mjesta. Fragmenti se vizualiziraju na denaturirajućim poliakrilamidnim gelovima ili autoradiografskim ili fluorescentnim metodologijama.

AFLP-PCR je vrlo osjetljiva metoda za otkrivanje polimorfizama u DNA. Tehniku ​​su izvorno opisali Vos i Zabeau 1993. godine. Postupak ove tehnike podijeljen je u tri koraka (slika 21.11):

1. Probava ukupne stanične DNA s jednim ili više restrikcijskih enzima koji se često režu (Msel, 4 bp sekvence prepoznavanja) i onim koji reže rjeđe (EcoRI, 6 bp sekvencija prepoznavanja). Rezultirajući fragmenti su vezani za molekule adaptera specifične za kraj.

2. Selektivna amplifikacija nekih od ovih fragmenata s dva PCR primera koji imaju odgovarajuće sekvence specifične za adaptor i restrikcijsko mjesto.

3. Elektroforetsko odvajanje amplikona na gel matrici, nakon čega slijedi vizualizacija uzorka trake.

U drugom, “selektivnom”, PCR-u, koristeći proizvode prvog kao predložak, koriste se primeri koji sadrže dvije daljnje dodatne baze, po izboru korisnika. Korišteni temeljni premaz specifičan za EcoRI-adaptor nosi oznaku (fluorescentnu ili radioaktivnu). Gel elektroforetska analiza otkriva uzorak (otisak prsta) fragmenata koji predstavljaju oko 1/4000 fragmenata EcoRl-Msel.

AFLP’s, mogu biti ko-dominantni markeri, poput RFLP’s. Ko-dominacija nastaje kada je polimorfizam posljedica sekvenci unutar amplificirane regije. Ipak, zbog broja traka koje se vide u jednom trenutku, potrebni su dodatni dokazi kako bi se utvrdilo da skup traka proizlazi iz različitih alela na istom lokusu.

Međutim, ako je polimorfizam posljedica prisutnosti/odsutnosti početnog mjesta, odnos je dominacija. Alel koji nije primamljiv neće se detektirati kao traka. U usporedbi s RAPD-om, trebalo bi biti potrebno manje primera za pregled svih mogućih mjesta. AFLP se može koristiti za mapiranje, uzimanje otisaka prstiju i izračun genetske udaljenosti između genotipova. Prednost AFLP-a je njegova visoka multipleksnost i stoga mogućnost generiranja visoke gustoće markera.

Jedno ograničenje AFLP tehnike je da otisci prstiju mogu dijeliti nekoliko zajedničkih fragmenata kada je homologija genomske sekvence manja od 90%. Stoga se AFLP ne može koristiti u usporednoj genomskoj analizi sa sondama temeljenim na hibridizaciji ili kada se uspoređuju genomi koji se brzo razvijaju, poput genoma nekih mikroba. Suprotno tome, vrlo homogeni genomi možda nisu prikladni za AFLP analizu.

Studija o genetskoj raznolikosti ugrožene alpske biljke (Eryngium alpinum L. (Apiaceae)) pokazala je da AFLP markeri omogućuju brzu i pouzdanu procjenu intraspecifične genetske varijabilnosti u genetici očuvanja. Studija je pokazala da se ugrožena biljka nalazi u malim izoliranim populacijama. , te su populacije sadržavale veliku genetsku raznolikost, što je dobar pokazatelj da je oporavak vrste moguć.

ii. Ograničenja AFLP-a:

1. Za ocjenjivanje heterozigota i homozigota potrebna je vlasnička tehnologija. Inače, AFLP mora biti dominantno bodovan.

2. Razvijanje markera specifičnih za lokus iz pojedinačnih fragmenata može biti teško.

3. Potreba za korištenjem različitih kompleta prilagođenih veličini genoma koji se analizira.

Mikrosateliti:

Mikrosateliti se mogu koristiti za određivanje genetske raznolikosti unutar vrste, kao i za razlikovanje sorti, pa čak i pojedinaca, kao i porijekla. Distribucija genetske varijabilnosti obično se koristi za provjeru vrsta, podvrsta ili podjela populacije. Praćenje promjene raznolikosti također može biti korisno za predviđanje populacija u opasnosti jer postojanost populacije djelomično ovisi o održavanju njezina evolucijskog značaja što zahtijeva genetske varijacije.

Mikrosateliti su korišteni za procjenu demografskih uskih grla kod nekih vrsta. Usko grlo, kada ozbiljno i privremeno smanjuje veličinu populacije, također može drastično smanjiti genetsku raznolikost populacije. Uobičajena tema u genetici očuvanja je korištenje genetske varijacije za identifikaciju populacija koje su imale uska grla, budući da je utvrđeno da brojne ugrožene vrste i populacije imaju niske razine genetske varijacije.

Ponavljanja međujednostavnih sekvenci (ISSR):

ISSR se mogu koristiti za procjenu hibridizacije u prirodnim populacijama biljaka, kao što je to učinila studija o Penstemonu (Scrophulariaceae). Osam ISSR primera korišteno je za ispitivanje obrazaca hibridizacije i hibridne specijacije u hibridnom kompleksu koji uključuje četiri vrste, kao i za ispitivanje protoka gena posredovanog polenom. Prethodne studije koje su koristile alozime, varijacije na restrikcijskom mjestu nuklearne rDNA i DNK kloroplasta nisu uspjele utvrditi dolazi li do protoka gena među vrstama koje nisu P. cenranthifolius.

Prethodne studije također nisu pružile potporu hipotezama o diploidnoj hibridnoj specijaciji. ISSR se pokazao mnogo uspješnijom tehnikom u ovoj studiji, omogućujući diferenciranje svih vrsta i svih pristupa DNK. ISSR se također koristio za otkrivanje sorti i raznolikosti riže, otkrivajući mnogo više podataka nego RFLP. Tehnika je omogućila disekciju ispod razine podvrste i to joj daje dobru razinu primjenjivosti u proučavanju rijetkih ili ugroženih biljaka.

ISSR-i su korišteni zajedno s RAPD podacima za određivanje povijesti kolonizacije Olea europaea u Makroneziji, zajedno s lozama u kompleksu vrsta. Dvije tehnike također su korištene u ispitivanju povijesne biogeografije morske rakete (Cakile maritima) i morske božikovine (Eryngium maritimum), uspoređujući različite i samo udaljene svojte široko slične postojeće distribucije. Stabla generirana različitim metodama bila su uglavnom slična topološki. Koristeći rezultat, mogli bi se protumačiti rute raspršivanja vrste duž linearne obalne crte.

Zajednička uporaba RAPD-a i ISSR-a također je korištena za ispitivanje klonske raznolikosti u Calamagrostis porteri ssp. insperata (Poaceae), rijetka trava koja ima malo ili nimalo spolnog razmnožavanja, a širi se vegetativnim razmnožavanjem. Relativne prednosti i nedostaci različitih molekularnih biljega u fizičkom mapiranju sažeti su u tablici 21.3. Ove informacije sugeriraju da su markeri RFLP, SSR i AFLP najučinkovitiji u otkrivanju polimorfizma.

Međutim, s obzirom na veliku količinu DNK potrebne za RFLP detekciju i poteškoće u automatizaciji RFLP analize, AFLP i SSR su trenutno najpopularniji markeri.

Glavne upotrebe ovih markera uključuju:

1. Procjena genetske varijabilnosti i karakterizacija germplazme.

2. Identifikacija i otisak genotipova.

3. Procjena genetske udaljenosti između populacije, rodova i rasplodnog materijala.

4. Detekcija monogenih i kvalitativnih lokusa svojstava.

5. Odabir uz pomoć markera.

6. Identifikacija sekvenci korisnih gena kandidata.

Stvar # 3. Restrikciono mapiranje fragmenata DNK:

Mapiranje ograničenja:

Genetsko mapiranje korištenjem RFLP-a kao DNA markera može locirati položaje polimorfnih restrikcijskih mjesta unutar genoma, ali vrlo malo restrikcijskih mjesta u genomu je polimorfno, tako da mnoga mjesta nisu mapirana ovom tehnikom.

Povećavamo gustoću markera na karti genoma korištenjem alternativne metode za lociranje položaja nekih nepolimorfnih restrikcijskih mjesta. To je ono što restrikcijskim mapiranjem postiže, iako u praksi tehnika ima ograničenja što znači da je primjenjiva samo na relativno male molekule DNA.

Metodologija za mapiranje ograničenja:

Najjednostavniji način za izradu restrikcijske mape je usporedba veličina fragmenata nastalih kada se molekula DNA probavlja s dva različita restrikcijska enzima koji prepoznaju različite ciljne sekvence. Primjer korištenja restrikcijskih enzima EcoRI i BamHI prikazan je na slici. 21.12. Prvo, molekula DNA se probavlja samo jednim od enzima, a veličine nastalih fragmenata mjere se elektroforezom u agaroznom gelu. Zatim se molekula probavlja s drugim enzimom, a rezultirajući fragmenti ponovno se dimenzioniraju u agaroznom gelu.

Rezultati naknadne uporabe dvaju enzima daju jasnu sliku o restrikcijskim mjestima koja stvaraju veliki broj fragmenata, ali ova metoda ne dopušta određivanje njihove relativne pozicije. Dodatne informacije se stoga dobivaju rezanjem molekule DNA s oba enzima zajedno. U primjeru prikazanom na slici 21.12, dvostruko ograničenje omogućuje mapiranje triju mjesta. Međutim, problem nastaje s većim fragmentom EcoRI jer on sadrži dva BamHI mjesta i postoje dvije alternativne mogućnosti za lokaciju karte vanjskog od njih.

Problem se riješio vraćanjem na izvornu molekulu DNK i ponovnom obradom s BamHI samim, ali ovaj put sprječavanjem dovršetka probave, na primjer, inkubiranjem reakcije samo kratko vrijeme podižući temperaturu inkubacije ispod optimalne. To se naziva djelomično ograničenje i dovodi do složenijeg skupa proizvoda. Kompletni restrikcijski proizvodi sada se nadopunjuju s djelomično ograničenim fragmentima koji još uvijek sadrže jedno ili više nerazrezanih BamHI mjesta.

U primjeru prikazanom na slici 21.12, veličina jednog od fragmenata djelomične restrikcije je dijagnostička i može se identificirati ispravna karta. Djelomično ograničenje obično daje informacije potrebne za dovršavanje karte, ali ako postoji mnogo mjesta ograničenja, onda ova vrsta analize postaje glomazna, jednostavno zato što postoji mnogo različitih fragmenata koje treba razmotriti. Alternativna strategija je jednostavnija jer omogućuje zanemarivanje većine fragmenata. To se postiže pričvršćivanjem radioaktivnog ili drugog tipa markera na svaki kraj početne molekule DNA prije provođenja djelomične probave.

Rezultat je da mnogi proizvodi djelomične restrikcije postaju “nevidljivi” jer ne sadrže krajnji fragment i stoga se ne pojavljuju kada se agarozni gel pregleda na označene proizvode (slika 21.12). Veličine djelomičnih restrikcijskih proizvoda koje su vidljive omogućuju postavljanje nemapiranih mjesta u odnosu na krajeve početne molekule.

Ljestvica restrikcionog mapiranja ograničena je veličinama restrikcijskih fragmenata. Karte ograničenja lako je generirati ako postoji relativno malo mjesta rezanja za enzime koji se koriste. Međutim, kako se broj mjesta rezanja povećava, tako se povećava i broj pojedinačnih, dvostrukih i djelomično ograničenih proizvoda čije se veličine moraju odrediti i usporediti da bi se karta mogla izraditi. Računalna analiza se može uvesti u igru, ali problemi se na kraju ipak javljaju.

Doći će se do faze kada sažetak sadrži toliko fragmenata da se pojedinačne trake spajaju na agaroznom gelu, povećavajući šanse da se jedan ili više fragmenata izmjeri pogrešno ili potpuno promaše. Ako nekoliko fragmenata ima slične veličine, čak i ako se svi mogu identificirati, možda ih neće biti moguće sastaviti u jasnu kartu. Restrikciono mapiranje je stoga primjenjivije na male, a ne velike molekule, pri čemu gornja granica za tehniku ​​ovisi o učestalosti restrikcijskih mjesta u molekuli koja se preslikava.

U praksi, ako je molekula DNA manja od 50 kb, obično je moguće konstruirati jasnu restrikcijsku kartu za odabir enzima sa šest sekvenci prepoznavanja nukleotida. Restrikcione mape su jednako korisne nakon kloniranja genomske DNA bakterije ili eukariota, ako su klonirani fragmenti duljine manje od 50 kb, jer se detaljna restrikcijska karta može izraditi kao preliminarno sekvenciranje klonirane regije. Ovo je važna primjena restrikcionog mapiranja u projektima sekvenciranja velikih genoma.

Restrikciono mapiranje može se koristiti za mapiranje cijelih genoma većih od 50 kb blagim eliminiranjem ograničenja restriktivnog mapiranja odabirom enzima za koje se očekuje da će imati rijetka mjesta rezanja u ciljnoj molekuli DNA.

Ovi “rijetki rezači” spadaju u dvije kategorije:

1. Nekoliko restrikcijskih enzima izrezano na sekvence prepoznavanja od sedam ili osam nukleotida. Primjeri su Sapl (5′-GCTCTTC-3′) i SgfI (5′-GCGATCGC-3′). Očekuje se da će enzimi sa sekvencama prepoznavanja od sedam nukleotida u prosjeku presjeći molekulu DNA s GC sadržajem od 50% jednom svakih 47 = 16 384 bp.

Enzimi s osam sekvenci prepoznavanja nukleotida trebali bi se rezati jednom svakih 48 = 65 536 bp. Ove brojke se uspoređuju s 46 = 4096 bp za enzime sa sekvencama prepoznavanja od šest nukleotida, kao što su BamHI i EcoRI.

Rezači sa sekvencama prepoznavanja od sedam ili osam nukleotida često se koriste u restrikcijskom mapiranju velikih molekula, ali pristup nije toliko koristan kao što bi mogao jednostavno zato što mnogi od ovih enzima nisu poznati.

2. Mogu se koristiti enzimi čije sekvence prepoznavanja sadrže motive koji su rijetki u ciljnoj DNK. Genomske molekule DNK nemaju nasumične sekvence, a neke molekule imaju značajan nedostatak određenih motiva. Na primjer, sekvenca 5′-CG-3′ rijetka je u genomima kralježnjaka jer stanice kralježnjaka posjeduju enzim koji dodaje metilnu skupinu ugljiku 5 C nukleotida u ovoj sekvenci.

Dominacija rezultirajućeg 5-metilcitozina daje timin. Posljedica je da su tijekom evolucije kralježnjaka mnoge sekvence 5′-CG𔃽 koje su izvorno bile u tim genomima pretvorene u 5′-TG-3′.

Restrikcioni enzimi koji prepoznaju mjesto koje sadrži 5′- CG-3′ stoga relativno rijetko režu DNK kralježnjaka. Primjeri su Smal (5′-CCCGGG-3′), koji prosječno reže ljudsku DNK svakih 78 kb, i BssHII (5′- GCGCGC𔃽′), koji reže jednom svakih 390 kb.

Potencijal mapiranja ograničenja stoga se povećava korištenjem rijetkih rezača. Još uvijek nije moguće konstruirati restrikcijske karte genoma životinja i biljaka, ali je izvedivo koristiti tehniku ​​s velikim kloniranim fragmentima, te s manjim molekulama DNA prokariota i nižih eukariota kao što su kvasac i gljive.

Ako se koristi rijedak rezač, možda će biti potrebno primijeniti posebnu vrstu elektroforeze u agaroznom gelu za proučavanje rezultirajućih restrikcijskih fragmenata. To je zato što odnos između duljine molekule DNA i brzine njezine migracije u gelu za elektroforezu nije linearan, a rezolucija se smanjuje kako molekule postaju duže (slika 21.13A). To znači da nije moguće odvojiti molekule dulje od oko 50 kb, jer sve te duže molekule rade kao jedna, sporo migrirajuća traka u standardnom agaroznom gelu.

Za njihovo razdvajanje potrebno je linearno električno polje koje se koristi u konvencionalnoj gel elektroforezi zamijeniti složenijim poljem. Primjer je gel elektroforeza s izmjenom ortogonalnog polja (OFAGE), u kojoj se električno polje izmjenjuje između dva para elektroda, od kojih je svaka postavljena pod kutom od 45″ u odnosu na duljinu gela (slika 21.13B).

Molekule DNK i dalje se kreću prema dolje kroz gel, ali svaka promjena u polju prisiljava molekule da se ponovno poravnaju. Kraće molekule se brže poravnavaju od duljih i tako brže migriraju kroz gel. Sveukupni rezultat je da se molekule puno duže od onih koje su odvojene konvencionalnom gel elektroforezom mogu razlučiti. Povezane tehnike uključuju CHEF (konturno stegnuta homogena električna polja) i FIGE (elektroforezu u gelu s inverzijom polja).


Mapiranje gena pomoću testnog križanja u tri točke | Stanična biologija

Frekvencije rekombinacije izravno su pro­porcionalne udaljenosti između gena o kojima je riječ i te se vrijednosti mogu koristiti u pripremi mapa povezivanja. Test križanje u tri točke (koji uključuje tri gena) daje nam informacije o relativnim udaljenostima između gena i govori nam linearni redoslijed u kojem su ti geni prisutni na kromosomu.

Važna značajka svih mapa povezivanja je njihova linearnost, tj. svi geni u danoj skupini povezivanja mogu se prikazati kao mapirani u linearnom nizu. Pretpostavimo da su na istom kromosomu prisutna tri gena A, B i C (tj. povezani su).

Mogu postojati tri moguća linearna reda u kojima ovi geni mogu biti prisutni na kromosomu. To su A-B-C, A-C-B ili B-A-C. U jednom slučaju, B je u sredini, a u druga dva, C i A su u sredini.

Stoga, u pronalaženju linearnog reda, treba otkriti gen koji se nalazi u centru.

U tu svrhu se radi test-križanje u tri točke koje uključuje križanje tri-hibridnog ABC/abc (dobivenog iz križanja ABC/ABC X abc/abc) s trostrukim homozigotnim recesivnim abc/abc. Dobiveno potomstvo predstavljat će gamete koje je stvorio hibrid. Pretpostavljajući A-B-C kao red gena, očekivani rezultati mogu se dijagramski prikazati kao na datoj slici 8.16.

Hipotetičke frekvencije osam tipova potomaka navedene su na slici 8.17 i mogu se koristiti za pripremu karte povezivanja.

Konstrukcija mapiranja gena veza:

Mape povezivanja pripremaju se uz pomoć rekombinacijskih frekvencija.

Razmotrimo primjer kukuruza koji uključuje tri karaktera endosperma. Ova tri znaka su obojeni aleuron (C) naspram bezbojnog aleurona (c), puni endosperm (Sh) ver­sus skupljeni endosperm (sh) i endosperm bez voska (Wx) nasuprot voštanom endospermu (wx). Podaci koje je iznio C. B. Hutchinson 1922. dani su na slici 8.18.

Tri vrijednosti rekombinacije, tj. C-Sh, Sh-Wx, C-Wx, treba razraditi kako bi se saznao linearni redoslijed tri gena, C, Sh i Wx. U prikazanim podacima, potomci roditeljskih tipova prisutni su u većoj frekvenciji.

C i sh su zajedno prisutni u P1, dakle, potomstvo koje pokazuje njihovo razdvajanje bi se zabilježilo kao rekombinacija između C i Sh. Slično se može zabilježiti rekombinacija između sh i Wx, kao i između C i Wx.

Matematički odnos između vrijednosti rekombinacije triju gena može se koristiti za određivanje redoslijeda gena. Iz vrijednosti X, Y i Z primjera (slika 8.17) može se odrediti redoslijed gena:

ako je Z = X -I- Y, redoslijed gena je A-B-C

ako je Z = X – Y, redoslijed gena je A-C-B

ako je Z = Y – X, redoslijed gena je B-A-C.

U primjeru (Sl. 8-18), vrijednost rekombinacije­tion C-Wx (21,7%) je gotovo jednaka vrijednosti rekombinacije (C-sh) + (sh – Wx) = 3,5 + 18,4 = 21,9%. Stoga bi sh trebao biti smješten između C i Wx. Drugi način određivanja redoslijeda gena je usporedba alelne kombinacije paren­tal i dvostrukog križanja rekombinantnih klasa potomstva.

Od osam (4 para) fenotipskih klasa potomstva, jedan par ima najvišu frekvenciju i shyquency koja predstavlja roditeljsku (nerekombinantnu) klasu, a jedan par ima najnižu frekvenciju koja predstavlja dvostruku križnu rekombinantnu klasu.

U primjeru (Sl. 8.18), klasa potomstva s najvećom frekvencijom razvija se iz nerekombinantnih gameta, C sh Wx i c Sh wx, a klasa potomstva s najnižom frekvencijom razvija se iz dvostrukih križnih rekombinantnih gameta, C Sh Wx i c sh wx.

Usporedba alelnih rasporeda nerekombinantnih gameta s dvostrukim križnim rekombinantnim gametama [(C sh Wx i C Sh Wx) ili (c Sh wx i c sh wx)] pokazuje da se Sh ili sh ističe kao promijenjeni lokus koji ukazuje na njegov položaj u sredina. Stoga će redoslijed gena biti C-sh-Wx.

Udaljenost i jedinica mapiranja gena:

Udaljenost karte dana je frekvencijom rekombinacije, predstavljenom u jedinici karte (m.u.), koja se također naziva centi-Morgan (cM).

1% rekombinacije = 1 m.u. = 1 cm.

U slučaju gornjeg primjera (slika 8.18), karta povezivanja će izgledati ovako:

Karta povezivanja može se pripremiti drugim izračunom kada se redoslijed gena otkrije izravno iz podataka uspoređivanjem alelnih kombinacija roditeljskih i rekombinantnih klasa potomstva s dvostrukim križanjem i shyoverom. U primjeru na slici 8.18, određen redoslijed gena je C-sh-Wx.

U testnom križanju u tri točke, neke roditeljske kom&šibinacije su rezultat dvostrukih križanja (proizvodi nekih višestrukih križanja nisu rekombinantni). Ova križanja nisu mogla biti uključena za određivanje rekombinantne frekvencije između terminalnih gena. Stoga se sve udaljenosti karte temeljene na rekombinantnoj frekvenciji mogu podcijeniti od udaljenosti fizičke karte.

Kada su dva lokusa udaljenija na kromosomu, dolazi do dvostrukog križanja između njih koji će težiti maskiranju rekombinante. Dakle, udaljeno povezani lokusi obično izgledaju bliže nego što stvarno jesu. Stoga su točnije dis­tance karte one ustanovljene na vrlo usko povezanim lokusima.

Stoga su zbrojene kratke udaljenosti točnije od izravno izmjerenih velikih udaljenosti. U primjeru (Sl. 18.8), razlika između zbrojenih vrijednosti kratke udaljenosti (3,5 + 18,4 = 21,9) i vrijednosti duže udaljenosti (21,7) iznosi 21,9 – 21,7 = 0,2, što je zbog činjenice da u dužim Dvostruki skretnici vrijednosti udaljenosti nisu uključeni.

Stoga na velikim udaljenostima na karti, izmjerena i zaštićena udaljenost karte (frekvencija rekombinacije) i stvarna udaljenost karte ne odgovaraju i linearni odnos između njih ne vrijedi. Frekvencija rekombinacije između bilo koja dva gena nikada neće premašiti 50, ali udaljenost mape može premašiti 50.

Pri nižim vrijednostima postoji linearni odnos, ali kako se vrijednost rekombinacije približava 50%, linearni odnos se postupno gubi i frekvencija rekombinacije je uvijek manja od udaljenosti karte. To je zbog prisutnosti većeg broja dvostrukih i parnih višestrukih križanja koji imaju tendenciju maskiranja rekombinante.

Funkcija mapiranja gena:

Stvarne udaljenosti karte ne bi se smjele miješati s izmjerenom udaljenosti karte na temelju frekvencija rekombinacije. Frekvencije rekombinacije zahtijevaju matematičku obradu (ispravka­tion) kako bi se dobile relativno precizne procjene udaljenosti karte između lokusa. Prava udaljenost karte će se zapravo dobiti korištenjem funkcije preslikavanja kako je to razradio Haldane (1919).

Odražava odnos između stvarne udaljenosti karte i frekvencije rekombinacije (RF) koja poprima oblik krivulje (slika 8.19A), pokazujući predviđene povećane udaljenosti karte za duže frekvencije rekombinacije. Točna mjera fizičke udaljenosti je srednji broj (m) križanja koja se javljaju u tom segmentu po mejozi.

Stoga je pristup funkciji preslikavanja pronaći funkciju koja povezuje RF s ‘m’. U bilo kojoj kromosomskoj regiji različite mogućnosti križanja su 0, 1, 2, 3, 4 ili više. Bilo koji broj križanja proizvodi frekvenciju od 50% rekom­binants (slika 8.19B). Stoga je jedina klasa koja je ključna nulta klasa.

Stoga je prava determinanta RF relativna veličina klasa bez križanja, naspram klasa s bilo kojim brojem križanja koji nije nula.

Pojava križanja duž kro&shimosoma koji je odgovoran za rekombinaciju može se opisati statističkom distribucijom nazvanom Poissonova distribucija, koja se koristi za događaje niske srednje vrijednosti. Preko male regije kromosoma, križanje će se dogoditi u malom broju stanica od ukupnog broja stanica koje prolaze kroz mejozu. Ako znamo srednju vrijednost (m) križanja u ovoj maloj regiji

M = srednji broj križanja,

I = stvarni broj križanja.

Na primjer, ako postoji u prosjeku jedan fizički događaj križanja za određeni interval, neke ćelije možda nemaju križanje za taj inter­val, dok druge imaju jedan, dva, tri itd.

Učestalost ćelija koje nemaju križanje za taj interval može se izračunati pomoću Poissonove distribucije:

Stoga će učestalost stanica s barem jednim križanjem u toj regiji u ukupnoj populaciji (tj. 1,0) biti:

1 – e -m = 1 – 0,37 = 0,63. Ove stanice će imati 50% proizvoda rekom­binants, tako da je frekvencija rekombinacije, RF = ½(1 – e -m ) = ½ X 0,63 = 0,315. Stoga će interval povezivanja jednog događaja fizičkog križanja pokazati samo 31,5% rekombinantnih proizvoda dok bi se očekivalo 50% rekombinacije.

Ako je RF poznat, m se može izračunati:

RF = ½(1 – e -m ), ili, 2RF = 1 – e -m ,

ili, e -m = 1 – 2RF, ili, -m = logn(1 – 2RF),

gdje logn = prirodni logaritam,

ili, m = -logn(1 – 2RF) = funkcija mapiranja.

Na primjer, ako je u testnom križanju RF 27,5%, tada je e -m = 1 – 2 X 0,275 = 0,45 pomoću kalkulatora možemo zaključiti m = 0,8, tj. postoji 0,8 križanja po mejozi u toj kromosomskoj regiji.

Posljednji korak je pretvaranje ove mjere udaljenosti fizičke karte u ispravljenu jedinicu karte. U vrlo malim genetskim regijama očekuje se da će RF biti točna mjera fizičke udaljenosti jer nema višestrukih križanja. U stvari, mejoza će pokazati ili nema križanja ili samo jedno križanje.

Učestalost križanja (m) će se tada prevesti u ispravan rekombinantni dio m /2 jer će rekombinanti biti 1 /2 kromatida koje proizlaze iz klase single crossover. Ovo definira opći odnos­ship između ‘m’ i ispravljene rekombinantne frakcije, može se smatrati m /2.

Stoga, u gornjem primjeru, ‘m’ vrijednost od 0,8 može se pretvoriti u ispravljeni rekombinantni udio od 0,8 /2=0,4(40%) ili 40 jedinica karte, što je sub­stantialno veće od 27,5 m.u. izvedeno iz promatranog RF.

Vrijednost ‘m’ ili stvarni prosječni broj križanja bit će indeks prave udaljenosti karte u regiji (m = 1 =50 cM, m = 2 = 100 cM, m = 3 = 150 cM, m = 4 = 200 cm).‘m’ vrijednost izvedena korištenjem funkcije mapiranja kada se ucrta u odnosu na RF vrijednosti, RF vrijednosti do 10% bit će linearne s jedinicama karte, ali za veće vrijednosti odnos ne vrijedi, npr. za RF = 27,5 %, m = 0,8 = 40 u = 40 cm.

Dakle, ako se RF vrijednosti koriste za izravno mapiranje bez korištenja funkcije mapiranja, udaljenost će biti podcijenjena.


Genetika -- jedinice karte

UREDI problem u nastavku: Upravo sam shvatio da različiti brojevi potomaka zbrajaju 9900, a ne 10 000, što je pretpostavljeni zbroj. Dakle, za problem #2, nasumično sam dodao 100 svojim rekombinantnim brojevima i dobio odgovor, 30.1, koji se pokazao točnim.

Ali ista stvar nije uspjela za problem broj 1. Dodavanje 100 rekombinantnim brojevima rezultiralo je odgovorom 1,2, što nije točno. Ni točan odgovor nije 1.1, koji bi činio udaljenost između 30.1 - 29 (udaljenost od sp-cn minus udaljenost od px-cn.)

Evo mojih pitanja o ovom novom obratu: 1) Zašto bi 100 potomaka bilo izostavljeno iz različitih klasa potomaka. Kako je to odraz onoga što se događa u eksperimentima u stvarnom životu? 2) Kako znaš gdje dodati 100 potomaka, a gdje ne? Udaljenost između px-cn nije trebala dodatnih 100. A udaljenost između sp-cn jest. 3) A zašto ništa od ovoga ne radi za udaljenost između px-sp?

Bok. Ne mogu shvatiti ovaj problem:

Ženke heterozigotne za recesivne mutacije drugog kromosoma pn, px i sp pare se s muškim homozigotom za sve tri mutacije. Potomci su:

px sp cn 1410
px sp + 3498
px + cn 1
px + + 11
+ sp cn 8
+ sp + 0 (nije viđeno)
++ cn 3483
+ + + 1489
-----
10.000 ukupno

Točno sam shvatio da je srednji gen px.
Točno sam shvatio da je udaljenost između
px-cn je 20 m.u.

Ali čini se da ne mogu shvatiti 1) udaljenost između
px-sp ili 2) udaljenost između sp-cn.

Prvo sam gore navedenim klasama dodijelio sljedeće vrste, redoslijedom kojim su gore navedene:

SCO (single crossover)
P (roditeljski)
DCO (dvostruki crossover)
SCO
SCO
DCO
P
SCO

1) Za određivanje RF-a px-sp: [(1 + 11 + 8 + 0) / 10 000] x 100 = 0,2 m.u.

1) Za određivanje RF-a sp-cn: [(1410 + 11 + 8 + 1489) / 10 000] x 100 = 29,18 m.u.

Ali niti jedan od tih odgovora nije točan.

Možete li objasniti kako riješiti ovaj problem?

© BrainMass Inc. brainmass.com 4. ožujka 2021., 17:38 ad1c9bdddf
https://brainmass.com/biology/genetics/genetics-map-units-3764

Pregled rješenja

Očekivao bih da je ovo tipkarska pogreška u pitanju. Ne biste trebali nagađati o 100 "nestalih" potomaka. Iako pravi eksperiment vjerojatno neće dati tako lijep, okrugli broj kao 10 000, (iskren) istraživač nikada ne bi dodao brojeve kojih nije bilo. Konačno, mislim da ste promijenili brojeve px sp cn i px sp +, kao i + + cn i + + +, u brojevima koje ste mi dali (barem na temelju vaših pokušaja rješavanja problema).
<br><br> Dakle, ako je px sp + 1410, a + + cn je .


Geni i jedinice karte - biologija

. Karta Jedinice: Glacial Meltwater Sažetak: GIS Data Guide Support Quaternary Geologic . Depoziti u a karta jedinica položeni su u jednom ledenjačkom jezeru, a .
Cijeli članak >>>

. od Karta Jedinice: Thames Basin Sažetak: GIS Data Guide SupportQuaternary Geologic . Karta jedinice uključuju površinske materijale debljine više od 3 ft (1 m), koji .
Cijeli članak >>>

Nekoliko karta jedinica imena su kombinacija dvaju naziva ekosustava. . Biti uključen u karta jedinica naziv, svaka komponenta mora predstavljati najmanje 10 .
Cijeli članak >>>

Nekoliko karta jedinica imena su kombinacija dvaju . Vodonosna fen Karta Jedinica Sažeci: . Močvarno područje poplavnog područja karta jedinica kombinacije: RD4F12 RD4F1-3 RD4F1 .
Cijeli članak >>>

centimorgan ( ′sentə′mörgən ) ( genetika ) A jedinica genetskih karta udaljenost, jednaka udaljenosti duž kromosoma koji daje rekombinaciju
Cijeli članak >>>

Papir Karte. Hidrološka jedinica s jednim slojem jedinica karta SAD-a dostupan je objavljen u velikom broju. 1T) i "Hidrološki Jedinica Karta Sjedinjenih Država, Zapad".
Cijeli članak >>>

KARTA JEDINICA. ZA PRVI RAZRED. NAPISILE: WENDY HALES I CAMILLA WEBB. [email protected] . Karta vještine se podučavaju tijekom osnovnih razreda. .
Cijeli članak >>>

ArcView koristi karta jedinice postavku za određivanje točne skale vašeg pogleda. . Također, ako je Karta Jedinice nisu navedeni, traka razmjera neće odražavati ljestvicu. .
Cijeli članak >>>

Taksonomske klase i Karta Jedinica Komponente . Zahtijeva karta jedinica podaci komponente u NASIS-u imaju reprezentativnu vrijednost unutar .
Cijeli članak >>>

Primjeri četiri načina obrade karta jedinica slijede tumačenja. . Primjeri koriste istu teoriju karta jedinica skup podataka, s definiranim 10 posto.
Cijeli članak >>>

Nevada Department of Wildlife je državna agencija odgovorna za obnovu i upravljanje ribom i divljim životinjama. karta koji prikazuje lov jedinica granice .
Cijeli članak >>>

Opis Karta Jedinice. Francuski planinski četverokut sadrži izlaganje stijena. nekonsolidirani slojevi tufa (karta jedinica Tvt) koji se čini .
Cijeli članak >>>

obično proizlaze iz jednog karta jedinica, ali neki uključuju nekoliko. vrste stijena. . slom strmostranog tijela od bazaltne tuf breče (karta jedinica Tpb) .
Cijeli članak >>>

Kupite/Prijavite se za licencu! Datumi i naknade za sezonu. Velika igra. Planinski lav. Mala . Kalendar | stranica Karta | O nama | Politika privatnosti | Pristupačnost onemogućena .
Cijeli članak >>>

. Teror Karte i Jedinice! Drago mi je što mogu najaviti teror Karte I Jedinice je natrag! . tim kao što su novi izgled stranice i novi Karte i jedinice da vi uživate! .
Cijeli članak >>>

Članak: List autokluba karta jedinica bliži se kraju ceste:/c/a/2008/05/26/BUOE10S5V 4.DTL . Državni automobilski savez proizveo je svoju prvu cestu karta godine 1909. godine.
Cijeli članak >>>

Karta Jedinica. Roditeljski materijal. Dostupni kapacitet zadržavanja vode. Sezonska visoka razina vode . Primjeri za karta jedinica faze koje se koriste u okrugu Plymouth su faze nagiba, .
Cijeli članak >>>

Neki primjeri dimenzija u smislu Dooma karta jedinice su: . Karta jedinica. Iz Doom Wiki. 24 = 16 jedinice: mali karta detalji kao što su potporne grede i zidne svjetiljke .
Cijeli članak >>>

Upravljanje divljim životinjama u Oregonu Jedinica Karta . Trošak od jedinica karta iznosi 5 dolara. . The karta uključuje pisani opis svakog lova jedinice, zajedno s .
Cijeli članak >>>

Što je karta jedinica? Znacenje karta jedinica medicinski izraz. Što čini karta jedinica znači? . karta jedinica. Etimologija: L, mappa, salveta, unus, jedan .
Cijeli članak >>>


Dokazi za povezane gene u Drosophila

Ova slika prikazuje probno križanje muha koje se razlikuju po dva znaka: boji tijela (b) i veličina krila (V g). Ženke su heterozigotne za oba gena, a fenotipovi su im divlji tip, pa pokazuju siva tijela i normalna krila (b+ b i vg+ V g). Mužjaci su homozigotni recesivni i izražavaju mutantne fenotipove za obje karakteristike, tako da pokazuju crna tijela i tragična krila (b b i V g V g). Kada je T.H. Morgan je postigao ovaj konkretni eksperiment i klasificirao potomstvo prema fenotipu, otkrio je da su roditeljski fenotipovi nerazmjerno zastupljeni među potomcima. Da su dva znaka bila na različitim kromosomima i razvrstani neovisno, Morgan bi očekivao da će vidjeti omjer rekombinantnih fenotipova prema roditeljskim fenotipovima od 1:1:1:1. Ipak, Morganovo promatranje nesrazmjernog potomstva dovelo ga je do zaključka da su geni za boju tijela i veličinu krila u Drosophila obično su se zajedno prenosile s roditelja na potomstvo jer su se nalazile na istom kromosomu. Stoga su gen za crnu boju tijela i gen za tragična krila povezani. To znači da se genetska lokacija ovih gena nalazi blizu jedan drugom i na istom kromosomu.


Lik. Crossing over računa za rekombinantne fenotipove. (Kliknite na sliku za povećanje)

Problem 10: Iznimke za omjer potomaka 9:3:3:1? - Pregledajte ovo pitanje s web-mjesta The Biology Project. Možda se sjećate da ste ranije vidjeli ovaj problem kada ste učili o dihibridnim križanjima, ali on je posebno primjenjiv na temu ovog vodiča.


Izrada karata veza

Karta povezivanja je kromosomska karta vrste koja pokazuje položaj njenih poznatih gena ili markera jedan u odnosu na drugi, a ne kao specifične fizičke točke na svakom kromosomu.Mapa povezivanja razlikuje se od mape gena. Thomas Hunt Morgan primijetio je da je količina križanja između povezanih gena različita. To daje ideju da frekvencija križanja označava udaljenost između gena na kromosomu. Morganov student Alfred Sturtevant razvio prvu genetsku – kartu, također nazvanu mapa povezivanja.

Sturtevant je predložio da što je veća udaljenost između povezanih gena, veća je šansa za križanje između nesestrinskih kromatida. Ako se mjeri broj rekombinantnih, tada se može izmjeriti udaljenost između gena. Ta se udaljenost naziva a jedinica genetske karte (m.u.), ili a centimorgan. Definira se kao udaljenost između gena za koju je jedan proizvod mejoze u 100 rekombinantan. Rekombinantna frekvencija (RF) od I % je ekvivalentno I m.u. Karta povezivanja se stvara pronalaženjem udaljenosti karte između niza osobina koje su prisutne na istom kromosomu. Izbjegavaju se značajni jazovi između osobina. Može uzrokovati netočnosti zbog višestrukih događaja rekombinacije.

Mapiranje veza ključno je za identificiranje lokacije gena koji uzrokuju genetske bolesti. U normalnoj populaciji, genetske osobine i markeri pojavit će se u svim mogućim kombinacijama. Učestalosti kombinacija određene su frekvencijama pojedinih gena.

Mapa povezivanja temelji se na učestalostima rekombinacije između markera tijekom križanja homolognih kromosoma. Što je veća učestalost rekombinacije (segregacije) između dva genetska markera, to će biti udaljeniji. Suprotno tome, što je veća učestalost povezivanja između markera, to je manja fizička udaljenost između :hem. Povijesno gledano, izvorno korišteni biljezi bili su detektivni fenotipovi (proizvodnja enzima, boja očiju) izvedeni iz kodirajućih sekvenci DNA.

Genetske karte pomažu istraživačima da lociraju druge markere, kao što su drugi geni testiranjem genetske povezanosti već poznatih biljega.


Uvod u genetsku analizu. 7. izdanje.

Do sada smo promatrali povezanost u križanjima dvostrukih heterozigota s dvostruko recesivnim ispitivačima. Sljedeća razina složenosti je križanje trostrukog heterozigota s trostruko recesivnim testerom. Ova vrsta križanja, nazvana test križa u tri točke, ilustrira standardni pristup koji se koristi u analizi povezivanja. Ovdje ćemo razmotriti dva primjera takvih križeva.

Prvo, fokusiramo se na tri Drosophila geni koji imaju alele ne-divljeg tipa sc (skraćenica od štit, ili gubitak određenih torakalnih čekinja), ec (skraćenica od ehinus, ili hrapava površina oka), i V g (skraćenica od tragično krilo). Možemo prijeći sc/sc · ec/ec · V g/V g trostruko recesivne muhe s divljim muhama za stvaranje trostrukih heterozigota, sc/sc +  · ec/ec +  · V g/V g + . Analiziramo rekombinaciju u ovim heterozigotima testiranjem križanja heterozigotnih ženki s triput recesivnim tester mužjacima. Slijede rezultati takvog probnog križanja. Potomstvo je navedeno kao gametski genotipovi koji potječu od heterozigotnih ženki. Moguće je osam gametičkih tipova, a izbrojani su u sljedećim brojevima na uzorku od 1008 potomaka muha:

Sustavni način analize takvih križanja je izračunavanje svih mogućih rekombinantnih frekvencija, ali uvijek je vrijedno pregledati podatke za očite obrasce prije nego to učinite. Na prvi pogled u prethodnim podacima možemo primijetiti da postoji značajno odstupanje od omjera 1:1:1:1:1:1:1:1 koje se očekuje ako su svi geni nepovezani. Dakle, počnimo izračunavati vrijednosti rekombinantne frekvencije, uzimajući lokuse par po par. Počevši od sc i ec loci (zanemarujući V g locus za sada), utvrđujemo za koji su gametski genotipovi rekombinantni sc i ec. Budući da znamo da su heterozigoti nastali iz sc · ec i sc +  · ec + gamete, znamo da rekombinantni produkti mejoze moraju biti sc · ec + i sc +  · ec. Napominjemo s popisa da postoji 12 +� +� +� =� ovih tipova dakle, 020805/05, 0205/05  ×� =𠁕.5 mu Ova frekvencija nam govori da ti lokusi moraju biti povezani na istom kromosomu, kako slijedi:

Pogledajmo sada rekombinaciju između sc i V g loci. Roditeljski genotipovi “input” bili su sc vg i sc +  V g + , pa moramo izračunati učestalost scV g + i sc +  V g vrste potomstva (ovaj put ignoriramo ). Vidimo da postoji 243 +� +� + ec16 =� rekombinanti jer je 506/1008 vrlo blizu RF od 50 posto, zaključujemo da sc i V g lokusi nisu povezani i vjerojatno nisu na istom kromosomu. Odnos veze možemo sažeti na sljedeći način:

Sada biste trebali vidjeti da je ec i V g lokusi također moraju biti nepovezani. Zbrajanjem rekombinanata na popisu i izračunom RF to će se potvrditi. (Probajte.) Nakon što smo napravili te zaključke o povezanosti, možemo prepisati roditelje probnog križa kao sc +  ec + /scec  V g + /V g × scec/scec  vg/vg.

Drugi primjer, u kojem su neki drugi lokusi Drosophila su korišteni, uvest će neke važnije genetske koncepte. Ovdje su aleli ne-divljeg tipa v (crvenocrvene oči), cv (bez križnih vena ili odsutnost križne vene na krilu), i ct (izrezani ili odrezani rubovi krila). Ovog puta roditeljski dio su homozigotne dvostruko recesivne muhe genotipa v + /v +  · cv/cv · ct/ct i homozigotne pojedinačno recesivne muhe genotipa v/v · cv + /cv +  · ct + /ct + . Iz ovog križanja, trostruko heterozigotno potomstvo genotipa v/v +  · cv/cv +  · ct/ct + dobiju se, a ženke ovog genotipa se testom križaju na trostruke recesive genotipa v/v · cv/cv · ct/ct. Ženski gametski genotipovi koji određuju osam tipova potomstva iz ovog testnog križanja prikazani su ovdje s njihovim brojevima, od ukupnog uzorka od 1448 muha:

Još jednom, potreban je standardni rekombinacijski pristup, ali moramo biti oprezni u našoj klasifikaciji roditeljskih i rekombinantnih tipova. Imajte na umu da su roditeljski ulazni genotipovi za trostruke heterozigote v +  · cv · ct i v · cv +  · ct + to moramo uzeti u obzir kada odlučujemo što čini rekombinant.

Počevši od v i cv loci, vidimo da su rekombinante genotipa v · cv i v +  · cv + i da postoji 45 +� +� +� =� ovih rekombinanti. Od ukupno 1448 muha, ovaj broj daje RF od 18,5 posto.

Za v i ct loci, rekombinanti su v · ct i v +  · ct + . Postoji 89 +� +𠁓 +𠁕 =� ovih rekombinanata među 1448 muha.

Za ct i cv, rekombinanti su cv · ct + i cv +  · ct. Postoji 45 +� +𠁓 +𠁕 =� ovih rekombinanti među 1448 posto, dakle 02060Í.

Svi lokusi su povezani na istom kromosomu, jer su sve RF vrijednosti znatno manje od 50 posto. Jer v i cv lokusi pokazuju najveću RF vrijednost, stoga moraju biti najdalje jedan od drugog ct mjesto mora biti između njih. Karta se može nacrtati na sljedeći način:

Testcross se može prepisati kao v +  cvct/vcv +  ct +  × vctcv/vctcv.

Ovdje imajte na umu nekoliko važnih točaka. Prvo, zaključili smo drugačiji redoslijed gena od onog iz našeg popisa genotipova potomaka. Budući da je svrha vježbe bila utvrditi odnos povezivanja ovih gena, izvorni popis je nužno bio proizvoljan, redoslijed jednostavno nije bio poznat prije nego što su podaci analizirani.

Drugo, to smo definitivno utvrdili ct je između v i cv i kolike su udaljenosti između ct a ovi lokusi u jedinicama karte. Ali mi smo proizvoljno postavili v lijevo i cv desno karta bi se jednako dobro mogla obrnuti.

Treća točka koju treba napomenuti je da dvije manje udaljenosti karte, 13,2 m.u. i 6,4 m.u., zbrajaju se 19,6 m.u., što je veće od 18,5 m.u., udaljenost izračunata za v i cv. Zašto je to tako? Odgovor na ovo pitanje leži u načinu na koji smo analizirali dvije najrjeđe klase u našoj klasifikaciji rekombinacije za v i cv loci. Sada kada imamo kartu, možemo vidjeti da su ove dvije rijetke klase zapravo dvostruke rekombinante, koje proizlaze iz dva križanja (slika 5-12). Međutim, nismo računali vctcv + i v +  ct +  cv genotipova kada smo izračunali RF vrijednost za v i cv uostalom, s obzirom na v i cv, to su roditeljske kombinacije (vcv + i v +  cv). U svjetlu naše karte, međutim, vidimo da je to dovelo do podcjenjivanja udaljenosti između v i lokusi. Ne samo da smo trebali izbrojati dvije najrjeđe klase, već smo svaki od njih trebali izbrojati dvaput jer svaki predstavlja dvostruku rekombinantnu klasu. Dakle, možemo ispraviti vrijednost dodavanjem brojeva 45 +� +� +� +𠀅+�𠁓𠁓𠁓�x050205050502 + cv5 =�. Od ukupno 1448, ovaj broj iznosi točno 19,6 posto, što je identično zbroju vrijednosti dviju komponenti.

Slika 5-12

Primjer dvostrukog crossovera. Primijetite da dvostruko križanje proizvodi dvostruke rekombinantne kromatide koje imaju roditeljske alelne kombinacije na vanjskim lokusima.

Sada kada smo imali određenog iskustva s podacima ovog križanja, možemo se osvrnuti na popis potomaka i vidjeti da je obično moguće zaključiti redoslijed gena inspekcijom, bez analize rekombinantne frekvencije. Moguća su samo tri reda gena, svaki s različitim genom u srednjem položaju. Općenito je točno da su dvostruke rekombinantne klase najmanje. Samo jedan red bi trebao biti kompatibilan s najmanjim klasama koje su formirane dvostrukim križanjima, kao što je prikazano na slici 5-13. Samo jedan red daje dvostruke rekombinante genotipa vctcv + i v +  ct +  cv. Napominjemo da sposobnost otkrivanja dvostrukog križanja ovisi o postojanju heterozigotnog gena između dva križanja ako majke ovog potomstva nisu bile heterozigotne ct/ct + , nikada ne bismo mogli identificirati dvostruke rekombinantne klase.

Slika 5-13

S tri gena moguća su samo tri genska reda. Dvostruka križanja stvaraju jedinstvene dvostruko rekombinantne genotipove za svaki red gena. Samo je prva mogućnost kompatibilna s podacima u tekstu.

Konačno, imajte na umu da karte povezivanja samo preslikavaju lokuse u međusobnom odnosu, uz korištenje standardnih kartografskih jedinica. Ne znamo gdje se nalaze lokusi na kromosomu— pa čak ni na kojem se specifičnom kromosomu nalaze. Mapa povezivanja je u biti apstraktni konstrukt koji se može povezati s određenim kromosomom i specifičnim kromosomskim regijama samo primjenom posebnih vrsta citogenetskih analiza, kao što ćemo vidjeti u poglavlju 17.

PORUKA

Test križanja s tri (i više) točke omogućuju procjenu povezanosti između tri (ili više) gena u jednom križanju.

Prema dogovoru s izdavačem, ovoj je knjizi moguće pristupiti pomoću značajke pretraživanja, ali je nije moguće pregledavati.


Genetske i fizičke karte

Mapiranje kromosoma brojenjem rekombinantnih fenotipova proizvodi a genetska karta kromosoma. Ali svi geni na kromosomu ugrađeni su u jednu molekulu DNK. Geni su jednostavno dijelovi molekule (otvoreni okviri za čitanje ili ORF) koji kodiraju proizvode koji stvaraju promatrano svojstvo (fenotip). Brzi napredak u sekvenciranju DNK proizveo je kompletne genome za stotine mikroba i nekoliko eukariota.

Posjedovanje kompletnog slijeda omogućuje izravno određivanje redoslijeda i razmaka gena. Ovako nacrtane karte nazivaju se fizičke karte.

Kakav je odnos između genetske karte i fizičke karte kromosoma? Kao vrlo grubo pravilo, 1 cM na kromosomu obuhvaća 1 megabazu (1 Mb = 10 6 bp) DNK. Ali iz gore navedenih razloga, ovaj odnos je samo približan. Iako su genetske karte ljudskih ženki u prosjeku 90% dulje od istih karata kod muškaraca, njihovi kromosomi sadrže isti broj parova baza. Dakle njihova fizičke karte su identične.


Gledaj video: Глобальное семейное дерево на сайте Geni (Svibanj 2022).