U svakodnevnom životu mjerimo udaljenosti u metrima, stopama, miljama, milimetrima itd. Ali kako biste izrazili udaljenost između dva gena na kromosomu? Sve standardne mjerne jedinice su prevelike i zapravo se ne odnose na našu genetiku.
Tu je jedinica centimorgan (često skraćeno na cM) ulazi. Iako se centimorgani koriste kao jedinica udaljenosti za predstavljanje gena na kromosomu, on se koristi i kao jedinica vjerojatnosti za učestalost rekombinacije.
Rekombinacija je prirodni fenomen (koji se također koristi u genetskom inženjerstvu) gdje se tijekom križnih događaja geni "zamijene" na kromosomima. To preuređuje gene, što može pridonijeti genetskoj varijabilnosti spolnih stanica, a može se koristiti i za umjetni genetski inženjering.
Što je centimorgan?
A centimorgan, također poznat i napisan kao a jedinica genetske karte (gmu), u srcu je jedinica vjerojatnosti. Jedan cM jednak je udaljenosti dva gena koja daje učestalost rekombinacije od jedan posto. Drugim riječima, jedan cM predstavlja a šansa od jedan posto da će se jedan gen odvojiti od drugog gena zbog događaja križanja.
Što je veća količina centimorgana, geni su udaljeniji jedni od drugih.
To ima smisla kad razmislite što je prijelaz i rekombinacija. Ako su dva gena tik jedan do drugog, mnogo je manja vjerojatnost da će se međusobno odvojiti jednostavno zato što su blizu zajedno, zbog čega je postotak rekombinacije koji predstavlja jedan cM tako nizak: mnogo je manja vjerojatnost da će se dogoditi kad su geni blizu zajedno.
Kada su dva gena udaljenija, odnosno cM udaljenost je veća, to znači da će se vjerojatnije odvojiti tijekom događaja križanja, što odgovara većoj vjerojatnosti (i udaljenosti) koju predstavlja centimorgan jedinica.
Kako se koriste centimorgani?
Budući da centimorgani predstavljaju učestalost rekombinacije i udaljenost gena, oni imaju nekoliko različitih namjena. Prvo je jednostavno mapiranje mjesta gena na kromosomima. Znanstvenici su procijenili da je jedan cM otprilike jednak milijunu baznih parova kod ljudi.
To znanstvenicima omogućuje provođenje testova kako bi razumjeli učestalost rekombinacije, a zatim to izjednačuju s duljinom i udaljenostom gena, što im omogućuje izradu kromosoma i genskih mapa.
Može se koristiti i obrnuto. Ako, na primjer, znate udaljenost između dva gena u osnovnim parovima, možete to izračunati u centimorganima i tako izračunati učestalost rekombinacije za te gene. To se također koristi za ispitivanje jesu li geni "povezani", što znači vrlo blizu jedan na drugom na kromosomu.
Ako je učestalost rekombinacije manje od 50 cM, to znači da su geni povezani. To, drugim riječima, znači da su dva gena bliska i da su "povezani" time što su na isti kromosom. Ako dva gena imaju učestalost rekombinacije veći od 50 cM, tada nisu povezane i tako su uključene različiti kromosomi ili vrlo daleko na istom kromosomu.
Centimorgan formula i proračun
Za centimorgan kalkulator trebat će vam vrijednosti i ukupnog broja potomstva i broja rekombinantnog potomstva. Rekombinantni potomci su potomci koji imaju ne-roditeljsku kombinaciju alela. Da bi to učinili, znanstvenici križaju dvostruki heterozigot s dvostrukim homozigotnim recesivom (za gene koji su u pitanju), a koji se naziva "ispitivač".
Na primjer, recimo da postoji muška muha s genotipom JjRr i ženska muha s jjrr. Sva jaja ženke imat će genotip "jr". Mužjakova sperma bez crossover događaja dala bi samo JR i jr. Međutim, zahvaljujući crossover događajima i rekombinaciji, oni također mogu potencijalno dati Jr ili jR.
Dakle, izravno naslijeđeno roditeljski genotipovi bilo bi JjRr ili jjrr. Rekombinantno potomstvo bili bi oni s genotipom Jjrr ili jjRr. Muha potomstvo s tim genotipovima bi bilo rekombinantno potomstvo jer ta kombinacija obično ne bi bila moguća ako se ne dogodi križanje dogodila.
Morat ćete pogledati sve potomke i izbrojati ukupno potomstvo i rekombinantno potomstvo. Nakon što u eksperimentu koji izvodite imate vrijednosti za ukupno i za rekombinantno potomstvo, možete izračunati učestalost rekombinacije pomoću sljedeće centimorgan formule:
Učestalost rekombinacije = (# rekombinantnog potomstva / ukupno # potomstva) * 100m
Budući da je jedan centimorgan jednak postotku učestalosti rekombinacije, također možete zapisati taj postotak kao u centimorgan jedinicama. Na primjer, ako dobijete odgovor od 67 posto, u centimorganima bi to bilo 67 cM.
Primjer izračuna
Nastavimo s gore korištenim primjerom. Te dvije muhe se pare i imaju sljedeći broj potomaka:
JjRr = 789
jjrr = 815
Jjrr = 143
jjRr = 137
Ukupni potomci jednaki su svim dodanim potomcima, a to je:
Totalno potomstvo = 789 + 815 + 143 +137 = 1,884
Rekombinantno potomstvo jednako je broju potomstva Jjrr i jjRr, koji je:
Rekombinantno potomstvo = 143 + 137 = 280
Dakle, učestalost rekombinacije u centimorgana je:
Učestalost rekombinacije = (280 / 1.884) * 100 = 14,9 posto = 14,9 cM