În viața de zi cu zi, măsurăm distanțele în termeni de metri, picioare, mile, milimetri etc. Dar cum ați exprima distanța dintre două gene pe un cromozom? Toate unitățile de măsură standard sunt mult prea mari și nu se aplică cu adevărat geneticii noastre.
Acolo este unitatea centimorgan (adesea prescurtat la cm) intră. În timp ce centimorganii sunt folosiți ca unitate de distanță pentru a reprezenta gene pe un cromozom, este folosit și ca unitate de probabilitate pentru frecvența de recombinare.
Recombinarea este un fenomen natural (care este folosit și în ingineria genetică) în care în timpul evenimentelor încrucișate genele sunt „schimbate” pe cromozomi. Acest lucru rearanjează genele, care se pot adăuga la variabilitatea genetică a gametilor și pot fi folosite și pentru ingineria genetică artificială.
Ce este un Centimorgan?
A centimorgan, cunoscut și scris și ca unitate de hartă genetică (gmu), este, în inimă, o unitate de probabilitate. Un cM este egal cu distanța a două gene care dă o frecvență de recombinare de un procent. Cu alte cuvinte, un cM reprezintă a
o sută la sută că o genă va fi separată de alta genă din cauza unui eveniment încrucișat.Cu cât este mai mare cantitatea de centimorgani, cu atât genele sunt mai îndepărtate unele de altele.
Acest lucru are sens atunci când vă gândiți la ce este trecerea și recombinarea. Dacă două gene sunt una lângă alta, există o șansă mult mai mică ca acestea să fie separate una de alta pur și simplu pentru că sunt aproape împreună, motiv pentru care procentul de recombinare pe care îl reprezintă un singur cM este atât de scăzut: este mult mai puțin probabil să apară când genele sunt apropiate împreună.
Când două gene sunt mai îndepărtate, adică distanța cM este mai mare, înseamnă că este mult mai probabil să se separe în timpul unui eveniment de încrucișare, care corespunde probabilității (și distanței) mai mari reprezentate de centimorgan unitate.
Cum se utilizează Centimorgans?
Deoarece centimorganii reprezintă atât frecvența de recombinare, cât și distanțele genice, au câteva utilizări diferite. Primul este să cartografiați pur și simplu localizarea genelor pe cromozomi. Oamenii de știință au estimat că un cM este aproximativ echivalent cu un milion de perechi de baze la oameni.
Acest lucru permite oamenilor de știință să efectueze teste pentru a înțelege frecvența recombinării și apoi să o asigure cu lungimea și distanța genelor, ceea ce le permite să creeze hărți cromozomiale și genetice.
Poate fi folosit și în sens invers. Dacă cunoașteți distanța dintre două gene în perechi de baze, de exemplu, puteți calcula aceasta în centimorgane și, astfel, puteți calcula frecvența de recombinare pentru acele gene. Acest lucru este, de asemenea, utilizat pentru a testa dacă genele sunt „legate”, adică foarte apropiate între ele pe cromozom.
Dacă frecvența de recombinare este mai puțin decât 50 cM, înseamnă că genele sunt legate. Acest lucru, cu alte cuvinte, înseamnă că cele două gene sunt apropiate și sunt „legate” prin faptul că se află pe același cromozom. Dacă două gene au o frecvență de recombinare mai mare ca 50 cM, atunci acestea nu sunt legate și sunt astfel activate diferiți cromozomi sau foarte depărtate pe același cromozom.
Formula și calculul Centimorgan
Pentru un calculator centimorgan, veți avea nevoie atât de valorile numărului total de descendenți, cât și de numărul descendenților recombinați. Descendenții recombinați sunt descendenți care au o combinație alelă neparentală. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință încrucișează un heterozigot dublu cu un dublu homozigot recesiv (pentru genele de interes), care se numește „tester”.
De exemplu, să presupunem că există o muscă masculină cu genotip JjRr și o femelă muscă cu jjrr. Toate ouăle femelei vor avea genotipul „jr”. Sperma masculului fără evenimente încrucișate ar da doar JR și jr. Cu toate acestea, datorită evenimentelor de încrucișare și a recombinării, acestea ar putea, de asemenea, să ofere Jr sau jR.
Deci, moștenit direct genotipuri parentale ar fi fie JjRr, fie jjrr. Descendenți recombinați ar fi cei cu genotipul Jjrr sau jjRr. Ar fi descendenți de zbura cu aceste genotipuri descendenți recombinați, deoarece această combinație nu ar fi posibilă în mod normal, cu excepția cazului în care un eveniment încrucișat a avut loc.
Va trebui să te uiți la toate descendenții și să numeri atât descendența totală, cât și descendența recombinantă. Odată ce ați obținut valorile pentru descendența totală și recombinantă într-un experiment pe care îl desfășurați, puteți calcula frecvența recombinării folosind următoarea formulă centimorgan:
Frecvența recombinării = (# de descendenți recombinați / numărul total de descendenți) * 100m
Deoarece un centimorgan este egal cu un procent de frecvență de recombinare, puteți scrie, de asemenea, acel procent obținut ca în unități de centimorgan. De exemplu, dacă ați obține un răspuns de 67%, în centimorgani ar fi 67 cM.
Exemplu de calcul
Să continuăm cu exemplul folosit mai sus. Aceste două muște se împerechează și au următorul număr de descendenți:
JjRr = 789
jjrr = 815
Jjrr = 143
jjRr = 137
Descendența totală este egală cu toți acești descendenți adăugați, care sunt:
Descendență totală = 789 + 815 + 143 +137 = 1,884
Descendenții recombinați sunt egali cu numărul descendenților Jjrr și jjRr, care este:
Descendenți recombinați = 143 + 137 = 280
Deci, frecvența de recombinare în centimorgani este:
Frecvența de recombinare = (280 / 1.884) * 100 = 14,9 procente = 14,9 cM