Fenomenul a fost intuit de W. Sutton (1902), dar a fostdemonstrat pe cale experimental de ctre W. Bateson iR.C.Punnett (1906) la plante i T. Morgan (1910) laDrosophila melanogaster.

Fenomenul prin care genele existente pe acelaicromozom segreg i se transmit mpreun n timpulmeiozei

Caracterele i nsuirile controlate de gene localizate peacelai cromozom se transmit mpreun

Demonstreaz c legea segregrii independente afactorilor ereditari a lui Mendel are o valabilitate limitat.

Studiul fenomenului de linkage a permisevidenierea mai multor situaii:

Linkage complet (absolut sau total), atuncicand genele de pe acelai cromozom au tendinapermanent de a rmane nlnuite

Linkage incomplet (relativ sau parial), cndntre cromozomii omologi au loc schimburireciproce de gene.

Exemplu:

Drosophila melanogaster

Genele pentru ochi culoare purpurie (pr)

Genele pentru aripi vestigiale (vg) Situate pe cz 2 i recesive fa de

Alelele pentru ochi culoare roie (pr+ )

Alelele pentru aripi normal dezvoltate (vg +)

tip slbatic pr+pr+vg+vg+ mutant prprvgvg

P

pr+vg+

x

prvg pr+- -pr+

x

pr--pr

pr+vg+ prvg vg+- -vg+ vg--vg

Gamei pr+vg+ prvg

pr+- -pr+ pr--pr

vg+- -vg+ vg--vg

F1 pr+vg+ pr+vg+ pr+- -pr pr+- -pr

prvg prvg vg+- -vg vg+- -vg

Un testcross al unei femele F1 cu un mascul dublu homozigotpentru genele pr i vg va produce numai 2 fenotipuri: Un fenotip dublu heterozigot normal Un fenotip dublu homozigot recesiv RSF 1:1

Ppr+vg+

xprvg pr+- -pr

xpr- -pr

prvg prvg vg+- -vg vg- -vg

Gamei

pr+vg+ prvg pr+- -pr pr- -pr

prvg prvgvg+- -vg vg-

-vg

F1 1pr+vg+

: 1prvg pr+- -pr pr- -pr

prvg prvg vg+- -vg vg- -vg

Fenotip normal Fenotip mutantparental parental

Se constat absena segregrii independente agenelor care fac parte din grupul prvg, situatpe acelai cromozom 2

nlnuirea genelor, lincaj sau linkage

La Drosophila melanogaster sunt 4 grupe delincaj, corespunztor celor 4 cromozomi aisetului haploid al insectei (2n=8, n=4)

Exist o corelaie direct ntre lungimeacromozomilor care aparin unei anumiteperechi i numrul de gene care sencadreaz ntr-o anumit grup de lincaj

La organismele inferioare (bacterii) lincaj total (1 cz toate genele 1 grupde lincaj)

La organismele superioare: Nr. mare de cromozomi Nr. mare de grupe de lincaj

Nr. grupelor de lincaj nr. de cz neomologidin setul haploid (n)

La oarece (Mus musculus), 2n=40 20 grupe de lincaj

I lincaj (1915) ntre gena albino (c) i genapentru ochiul roz (p)

Al II-lea (1927) ntre gena dilute (d) i genapentru urechi mici (se)

La Bos taurus - asocieri ntre: gena pentru Hb i locusul pentru grupa sangvin A

Genele pentru ceruloplasmin i transferin

n funcie de modul de aezare a genelor dominantei recesive n cei 2 cz omologi:

poziia cis - ambele alele dominante se gsesc pe uncromozom, iar alelele recesive pe cromozomul omolog (AB// ab) Hibrizii rezult din prini cu genotipul AB/AB i ab/ab

poziia trans - fiecare cromozom are o alel dominant sialt alel recesiv (Ab // aB). Hibrizii rezult din prini cu genotipul Ab/Ab i aB/aB

Aceasta indic faptul c gameii de aceiasiconstituie pot fi parentali sau recombinai dupasocierea genelor parentale.

nlnuire incomplet - ntre cromozomiiomologi, asociai n pahiten, are loc unschimb reciproc de gene crossing-over

Testcross (heterozigoii din F1 cu formaparental recesiv): 4 clase fenotipice i genotipice n proporiineegale

Cele 2 caractere analizate sunt determinate de 2gene situate pe acelai cromozom, nlnuiteincomplet

O femel diheterozigot (AB/ab) Un mascul dublu homozigot recesiv(ab/ab)

F2: ~ 40% AB/ab

~ 40% ab/ab

~ 10% Ab/ab

~ 10% aB/ab

P AB/ab x ab/ab

Gamei AB ab Ab aB ab ab

parentali recombinai

FT AB/ab ab/ab Ab/ab aB/ab

41,3% 41,4% 8,6% 8,7%

82,7% 17,3%

Necrossoveri Crossoveri

Apariia celor 2 clase noi de indivizi aratnlnuirea incomplet a genelor pe cromozomulrespectiv.

Noile asocieri de gene - recombinri (generecombinate)

Purttorii formelor recombinate (gamei sauorganisme) forme neateptate, recombinaisau crossoveri

Purttorii genelor rmase n combinaiile de laprini forme ateptate, forme de tipparental sau necrossoveri

CO poate fi pus n eviden numai cnddiferite perechi de alele se gsesc n stareheterozigot

Cnd genele sunt n stare homozigot, CO nupoate fi evideniat, deoarece schimbul desegmente identice nu d noi combinaii degene.

La Drosophila melanogaster:

O musculi diheterozigot (b+vgb+vg) cu: aripi vestigiale (vg) corp de culoare cenuie (b+)

O musculi diheterozigot (bvg+bvg+)cu: aripi normal dezvoltate (vg+) corp de culoare neagr (b)

Pb+vgb+vg

aripi vestigiale corp cenuiu xbvg+bvg+

Aripi normale corp negru

Gamei b+vg b+vg bvg+ bvg+

F1 b+vgbvg+

Fenotip slbatic (corp culoare cenuie, aripi normal dezvoltate)

Testcross:

Masculi din F1 (b+vgbvg+) cu: aripi normale (vg+) corp de culoare cenuie (b+)

Pb+vgbvg+

aripi normale corp cenuiu xbvgbvg

Aripi vestigiale corp negru

Gamei b+vg bvg+ bvg bvg

FT b+vgbvg b+vgbvg bvg+bvg bvg+bvg

RSF 1 : 1

Testcross:

Femele dublu recesive (bvgbvg)cu: aripi vestigiale (vg) corp de culoare neagr (b)

RSG i RSF de 1:1 demonstreaz c diheterozigotul a formatnumai 2 tipuri de gamei , n loc de 4

Morgan a presupus i demonstrat c la masculi nu are loc COn timpul meiozei

Se formeaz bivaleni, dar nu se realizeaz chiasme, ca ntimpul ovogenezei

Testcross:

Femele din F1 (b+vgbvg+) cu: aripi normale (vg+) corp de culoare cenuie (b+)

Pb+vgbvg+

aripi normale corp cenuiu xbvgbvg

Aripi vestigiale corp negru

Gamei b+vg bvg+ b+vg+ bvg bvg bvg

Necrossoveri Crossoveri

FT b+vgbvg bvg+bvg b+vg+bvg bvgbvg

41,3% 41,4% 8,6% 8,7%

RSF 82,7% 17,3%

Testcross:

Masculi dublu recesivi (bvgbvg)cu: aripi vestigiale (vg) corp de culoare neagr (b)

Aceste cifre procentuale pentru fiecare din cele 4categorii de descendeni s-au obinut fcnd raportuldintre nr. de indivizi din categoria respectiv i nr. totalde descendeni din FT.

Ex. : FT = 1980 Nr. de descendeni crossoveri = 342 % CO = 342 x 100/1980 = 17,3

Testcross pt. analiza genotipic a unui dihibrid (2 perechide gene pe cz diferii) RSG, RSF 1:1:1:1

Analiza genotipic a unui diheterozigot (2 perechi de genenlnuite incomplet, pe acelai cz) 4 categorii fenotipicen % inegale

A. Dup numrulpunctelor de fracturpe cromatidelebivalenilor:

1. Crossing over simplu: Se produce cte un punct de

fractur , la acelai nivel, n 2cromatide ale tetradei

2. Crossing over dublu: Producerea concomitent a 2

crossing-overuri simple

3. Crossing over multiplu: Producerea concomitent a mai

mult de 2 crossing-overurisimple, fiind antrenate n procesmai mult de 3 gene

B. Dup tipul de diviziune celular :

1. Crossing over meiotic: are loc in profaza I a meiozei (diplonem) - apar chiasme ntre cromatidele nesurori ale

cromozomilor omologi. este tipul cel mai frecvent de crossing over, care prin recombinrile intracromozomiale,

reprezint o surs foarte important a variabilitii organismelor. condiiile majore pentru manifestarea fenotipic a acestui tip de crossing over sunt:

prezena obligatorie a cromozomilor omologi in stare heterozigot si realizareaformaiunilor citologice de tetrad cromatidic.

2. Crossing over mitotic sau somatic

la sfritul interfazei sau n profaza mitotic,atunci cnd cromozomii preche au formate cele 4cromatide i sunt n stare heterozigot.

se detecteaz fenotipic prin segregarea mitotic agenelor marker pe acelasi individ, determinndapariia de esuturi mozaicate (esuturi normalealturi de esuturi recombinate).

a fost pus n eviden la: Drosophila melanogaster (C. Stern, 1936); plante (J.H. taylor, 1958) numeroase microorganisme (bacterii, ciuperci).

C. Dup nivelul la care areloc ruperea i schimbul desegmente cromozomiale:

1. Crossing over egal:

chiasmele apar ntre loci omologi(la acelai nivel sau punct)

segmentele cromatidice care seschimb sunt egale (identice)

este tipul normal de crossingover, cu ruperi i schimburisimetrice (egale) de segmentecromatidice

2. Crossing overinegal:

segmentelecromatidice care seschimb sunt inegale

ntr-o cromatidremaniat vor apareuna sau mai multegene n dubluexemplar - fenomende duplicaie

n cealalt cromatidvor lipsi genelerespective -deficien

Sturtevant i Morgan (1923) auobservat crossing over-ul inegalla Drosophila, la locusul B,segmentul 16 A din cromozomulX.

Ochiul normal (B) - un singursegment 16 A,

ochiul Bar (BB) - duplicaie ntandem cu dou segmente 16 A

ochiul Bar (BBB) - triplicaiecu trei segmente 16 A.

De la ochiul normal (formarotund): la ochi mici, de form oblong

tipul Bar ochi foarte mici - la tipul duble

Bar- Relev efectul de dozaj al genelor.

Dac mediul de via n care se executexperimentul pentru relevarea crossing over-uluirmne constant de la o generaie la alta, atuncifrecvena CO dintre gene nu se modific, ceea ceindic faptul c acest fenomen este determinatgenetic.

n condiii de mediu cu factori variabili, valoareaCO se poate modifica intr-un sens sau altul.

Anumii factori biologici sau genetici pot afecta, nanumite cazuri, n mod drastic, valoarea CO ncrucisrile efectuate n scopul estimrii valorii CO sefac n condiii de mediu constante (uniforme) i cugenitori puri.

Sexul

La organismele cu lips de omologie ntrecromozomii sexului X i Y, nsoit adeseade absena chiasmelor ntre autozomiiomologi (n profaza I a meiozei), nu aparesau este foarte redus fenomenul decrossing over.

Vrsta

La Drosophila melanogaster, Bridges(1927) a constatat c femele de varstdiferite produc crossovere n proporiivariabile.

La organismele tinere % CO este mai mare

La Drosophila melanogaster, frecvena COeste maxim n prima perioad de via, iardup 10-11 zile recombinrile sunt minime.

Regiunea centromerului

n zona de o parte i de alta a centromerului, precum i nsatelii, chiasmele lipsesc sau se gsesc cu o frecvenredus.

genele din aceast parte a cromozomului sunt foartedense, puternic spiralizate, cu posibiliti mici detranscripie i deci, de funcionare, fiind considerateinactive.

CO nu are loc ntmpltor de-a lungul cromatidelor

Prezena unui CO ntr-o regiune a unui cz reduceposibilitatea producerii simultane a unui CO, n altregiune a aceluiai cz interferen

Factorii de mediu (temperatura,lumina, umididatea, nutriia, etc.) potafecta n mod diferit, n anumite etapeale dezvoltrii oraganismelor, apariiachiasmelor i respectiv, a crossingoverelor

Harta cromozomal constituie reprezentarea grafic acromozomilor cu indicarea ordinei i distanei relative agenelor linkage (pe fiecare cromozom).

Dac se utilizeaz distana dintre gene estimat prinfrecvena crossoverelor (n uniti Morgan) se obine ohart genetic.

n cazul n care pentru localizarea genelor pe cromozomise folosesc observaii citologice ale crossoverelor seobine harta citologic. Sunt cele mai complete se alctuiesc pe baza studiilor citologice ale crossoverelor,

asociate cu stabilirea genelor de pe fiecare cromozom si adistanelor dintre ele (proporionale cu frecvenacrossoverelor).

Alctuirea hrilor genetice presupune o serie de etape, ianume:

Identificarea grupelor linkage prin ncruciri i retroncruciri,prin analiza relaiilor de linkage dintre diveri loci ai unui cromozom

Identificarea locilor i localizarea fiecrei gene ntr-un cromozom pe baza corelaiei proporionale existente ntre frecvena crossing-overului dintre gene i distana dintre acestea

Stabilirea distanei dintre genele aparinnd aceluiai grup denlnuire formele noi recombinate; Frecvena CO este dp cu distana dintre gene exprimate n uniti de

recombinare (uniti Morgan - morgani) Este egal cu 1% CO (frecvena de recombinare constatat ntre o pereche de gene)

Stabilirea ordinei (poziiei) genelor n cromozomi pe bazaproporionalitii i a frecvenei constante a CO ntre genele plasaten acelai cromozom

Fenomenul de CO - mijloc de apreciere a distanei dintregene, n cadrul aceluiai cromozom

Procentul de CO de 1% - unitatea de msur a distaneidintre gene 1 centimorgan (cM)

Cnd formele crossovere reprezint 3% din totaluldescendenilor cele 2 gene urmrite situate pe acelaicromozom, se gsesc la distan de 3cM una fa de cealalt

n aprecierea distanei se urmresc totdeauna cel puin 3gene care de obicei se transmit nlnuit, dar la carefenomenul de CO poate interveni pentru c sunt suficient dedeprtate unele fa de altele Concomitent cu distana se stabilete i ordinea n care se

situeaz cele 3 gene n cromozom.

La D. melanogaster grupa a 2-a delincaj 3 gene recesive: b culoarea neagr a corpului

pr culoarea purpurie a ochilor

c - curbarea aripilor Se dorete localizarea celor 3 loci pe cz 2

Distana ntre b i c : se ncrucieaz forme cu corp negru (b) i aripicurbate (c) cu femele de tip slbatic (b+ c+)

Ca urmare a CO, n descenden 27% formeneteptate

Distana ntre b i c este de 27 cM.

Distana ntre c i pr : se ncrucieaz forme cu aripi curbate (c) i ochipurpurii (pr) cu femele de tip slbatic (pr+ c+)

Ca urmare a CO, n descenden 21% formeneteptate

Distana ntre c i pr este de 21 cM.

Pentru clarificare se afl distana dintreb i pr : se ncrucieaz forme cu corp negru (b) i ochipurpurii (pr) cu femele de tip slbatic (b+ pr+)

Dac rezult 6% forme neteptate, distana ntre b ipr este de 6 cM. Gena pr se afl ntre genele b i c

Dac rezult 48% forme neteptate, distanantre b i pr este de 48 cM.

Gena c se afl ntre genele b i pr

Situaia se complic atunci cnd distanadintre 3 gene luate n calcul este mai mare,existnd posibilitatea CO multiple.

Se ncrucieaz forme triplu homozigoterecesive (aabbcc) cu forme triplu homozigotede tip slbatic (a+a+b+b+c+c+) n F1 hibrizi triheterozigoi - a+ab+bc+c

Testcross a+ab+bc+c i aabbcc FT:

56,1% forme parentale 10,4% tipuri de CO simplu ntre a i b 24,5% tipuri de CO simplu ntre b i c 4,6% tipuri de CO dublu

CO simplu ntre a i b

a- -a+ a- -a+ a- -a+

b- -b+ b+- -b b+- i -b

c- -c+ c+- -c c+- -c

CO simplu ntre b i c

a- -a+ a- -a+ a- -a+

b- -b+ b- -b+ b- i -b+

c- -c+ c+- -c c+- -c

CO dublu ntre a i c

a- -a+ a- -a+ a- -a+

b- -b+ b+- -b b+- i -b

c- -c+ c- -c+ c- -c+

Pentru aflarea % de CO dintre a i b se nsumeazcele 10,4% CO simple cu 4,6% CO duble = 15% Distana a b = 15 cM

% CO dintre b i c = 29,1 (24,5 % COS + 4,6%COD)

% CO dintre a i c = 44,1% 10,4% COS + 24,5% COS + 2 x 4,6% COD

15 cM a b

29,1 cM b c

44,1 cM a c

15 cM 29,1 cM

La Drosophila melanogaster, lungimea celor4 cromozomi, exprimat prin frecvena CO :

Cromozomul 1 (X) grupul de lincaj I = 66 cM

Cromozomul 2 (grupul de lincaj II) = 107,3cM

Cromozomul 3 (grupul de lincaj III) = 106,2cM

Cromozomul 4 (grupul 0 de lincaj IV) = 0,2 cM