La recombinación de genes es el intercambio de material genético entre diferentes organismos. Da como resultado la producción de descendientes con combinaciones de rasgos que difieren de los que se encuentran en ambos padres. La mayoría de estos intercambios genéticos ocurren naturalmente.
Cómo sucede
La recombinación de genes comienza como resultado de la separación de genes durante la formación de gametos durante la meiosis, la fertilización y el cruce. El cruce permite que los alelos de las moléculas de ADN cambien de posición de un segmento de cromosoma homólogo a otro. La recombinación es responsable de la diversidad genética de una especie o población.
Estructura cromosómica
Los cromosomas se encuentran dentro del núcleo de las células. Se forman a partir de la cromatina, una masa de material genético hecha de ADN que se envuelve firmemente alrededor de unas proteínas llamadas histonas. El cromosoma suele ser monocatenario y consta de una región de centrómero que conecta las regiones larga y corta.
Duplicación de cromosomas
Cuando una célula entra en su ciclo de vida, sus cromosomasse duplican a través de la replicación del ADN en preparación para la división. Cada cromosoma duplicado consta de dos idénticos, llamados cromátidas hermanas. Están asociados con la región del centrómero. Cuando las células se dividen, se forman conjuntos emparejados. Consisten en un cromosoma (homólogo) de cada padre.
Intercambio cromosómico
La recombinación de genes durante el entrecruzamiento fue descrita por primera vez por Thomas Hunt Morgan. En eucariotas, se ve facilitado por el cruce de cromosomas. El proceso de cruzamiento da como resultado que la descendencia tenga diferentes combinaciones de genes y pueda producir nuevos alelos quiméricos. Esto permite que los organismos que se reproducen sexualmente eviten el trinquete de Moeller, en el que los genomas de una población asexual acumulan deleciones genéticas de manera irreversible.
Durante la profase I, las cuatro cromátidas están estrechamente conectadas. En esta formación, los sitios homólogos de dos moléculas pueden emparejarse estrechamente e intercambiar información genética. La recombinación de genes puede ocurrir en cualquier parte del cromosoma. Su frecuencia entre dos puntos depende de la distancia que los separe.
Significado
El seguimiento del movimiento de los genes como resultado de cruces ha demostrado ser muy útil para los genetistas. Esto hace posible determinar qué tan separados están dos genes en un cromosoma. La ciencia también puede usar este método para inferir la presencia de ciertos genes. Una molécula en un par enlazado sirve como marcador para detectar la presencia de la otra. Se utiliza para detectar la presencia de patógenos.genes.
La frecuencia de recombinación entre dos loci observados es el valor de intersección. Depende de la distancia mutua de los focos genéticos observados. Para cualquier conjunto fijo de condiciones ambientales, la recombinación en una región particular de la estructura del enlace (el cromosoma) tiende a ser constante. Lo mismo ocurre con el valor de intersección, que se utiliza al generar mapas genéticos.
Meiosis
El cruce cromosómico implica el intercambio de cromosomas emparejados heredados de cada padre. La meiosis, como base de la recombinación de genes, juega un papel importante en este proceso. Los modelos moleculares de este proceso han evolucionado a lo largo de los años a medida que se ha ido acumulando evidencia. El nuevo modelo demuestra que dos de las cuatro cromátidas presentes al comienzo de la meiosis (profase I) están emparejadas entre sí y pueden interactuar. En él tiene lugar la recombinación de cromosomas y genes. Sin embargo, las explicaciones de la función adaptativa de la meiosis que se centran únicamente en la intersección son insuficientes para la mayoría de los eventos de intercambio.
Mitosis y cromosomas no homólogos
En las células eucariotas, el cruce también puede ocurrir durante la mitosis. Esto da como resultado dos células con material genético idéntico. Cualquier cruce que ocurra entre cromosomas homólogos en la mitosis no produce una nueva combinación de genes.
El cruce que ocurre en cromosomas no homólogos puede producir una mutación conocida comotranslocación Ocurre cuando un segmento de un cromosoma se separa y se mueve a una nueva posición en una molécula no homóloga. Este tipo de mutación puede ser peligroso ya que a menudo conduce al desarrollo de células cancerosas.
Conversión de genes
Cuando se transforman los genes, parte del material genético se copia de un cromosoma a otro sin cambiar el donante. La conversión de genes ocurre a una alta frecuencia en la ubicación real. Este es el proceso por el cual una secuencia de ADN se copia de una hélice a otra. La recombinación de genes y cromosomas se ha estudiado en cruces fúngicos, donde conviene observar los cuatro productos de meiosis individuales. Los eventos de conversión de genes se pueden distinguir como desviaciones en la división celular individual de la segregación 2:2 normal.
Ingeniería genética
La recombinación de genes puede ser artificial y deliberada. Se utiliza en fragmentos de ADN dispares, a menudo de diferentes organismos. Así, se obtiene ADN recombinante. La recombinación artificial se puede usar para agregar, eliminar o cambiar los genes de un organismo. Este método es importante para la investigación biomédica en el campo de la ingeniería genética y de proteínas.
Recuperación recombinante
Durante la mitosis y la meiosis, el paso de reparación homóloga (HRS) puede salvar el ADN dañado por varios factores exógenos. En humanos y roedores, una deficiencia en los productos genéticos requeridos para FGF durante la meiosis causa infertilidad.
BacteriasLa transformación es el proceso de transferencia de genes que generalmente ocurre entre células individuales de la misma especie. Implica la integración del ADN del donante en el cromosoma del receptor a través de la recombinación de genes. Este proceso es una adaptación para reparar las células dañadas. La transformación puede beneficiar a las bacterias patógenas al permitir la reparación del daño en el ADN que se produce en el entorno inflamatorio y oxidativo asociado con la infección del huésped.
Cuando dos o más virus, cada uno con daño genómico letal, infectan la misma célula huésped, los genomas pueden aparearse entre sí y atravesar el FGP para producir una descendencia viable. Este proceso se llama reactivación de la multiplicidad. Se ha estudiado en varios virus patógenos.
Recombinación en células procarióticas
Las células procarióticas, como las bacterias unicelulares sin núcleo, también se someten a una recombinación genética. En este caso, los genes de una bacteria se incluyen en el genoma de otra por cruzamiento. La recombinación bacteriana se lleva a cabo mediante los procesos de conjugación, transformación o transducción.
En la conjugación, una bacteria está conectada a otra a través de una estructura tubular de proteína. En el proceso de transformación, los procariotas toman ADN del medio ambiente. Suelen provenir de células muertas.
En la transducción, el ADN se intercambia a través de un virus que infecta bacterias, conocido como bacteriófago. Una vez que la célula extraña se internaliza mediante conjugación, transformación o transducción,la bacteria puede insertar sus segmentos en su propio ADN. Esta transferencia se realiza por cruce y conduce a la creación de una célula bacteriana recombinante.
