Genetische koppeling en recombinatie

• Gekoppelde genen bevinden zich dicht bij elkaar op hetzelfde chromosoom, waardoor ze tijdens de meiose vaak samen worden overgeërfd.
• Genen op verschillende chromosomen worden niet noodzakelijkerwijs samen overgeërfd door de wet van onafhankelijke assortimenten.
• Chromosomen kunnen veranderen door recombinatie, waardoor gekoppelde genen niet altijd als een eenheid worden overgeërfd.

Genetische recombinatie

• Genetische recombinatie is wanneer de combinaties van allelen (genvarianten) van de ouders anders zijn in het nageslacht.
• Bij eukaryoten vindt genetische recombinatie plaats tijdens de meiose via crossing-over.
• Genetische recombinatie kan plaatsvinden tussen genen op hetzelfde chromosoom (gekoppelde genen) of op verschillende chromosomen (niet-gekoppelde genen).
• Recombinatie van niet-gekoppelde genen is het resultaat van onafhankelijke sortering van chromosomen tijdens de meiose.
• Gekoppelde genen recombineren via crossing-over.

Crossing-over

• Crossing-over is het proces waarbij homologe chromosomen (niet-zusterchromatiden) stukken uitwisselen tijdens meiose I.
• Crossing-over begint wanneer homologe chromosomen zich langs hun lengte uitlijnen.
• Chromosomen zijn via een eiwitcomplex, het synaptonemaal complex, aan elkaar gebonden.
• Wanneer de homologe chromosomen op deze manier aan elkaar gepaard zijn, wordt dit een tetrade of bivalent genoemd.
• Een tetrade bevat twee chromosomen, elk met twee chromatiden, dus vier chromatiden in totaal.
• Op meerdere plaatsen langs de tetrade worden de chromatiden van de homologe chromosomen verbroken en opnieuw verbonden met de niet-zusterchromatide.
• De punten waar de chromatiden breken en opnieuw verbonden worden, worden chiasmata genoemd.
• Crossing-over creëert een nieuwe gencombinatie op hetzelfde chromosoom, anders dan die van de ouders.
• De frequentie van recombinatie tussen twee gekoppelde genen hangt af van de afstand tussen de genen op het chromosoom.
• Genen die verder uit elkaar liggen, recombineren vaker dan genen die dichter bij elkaar liggen.
• De recombinatiefrequentie wordt gebruikt om een genetische kaart te maken van de relatieve posities van genen op een chromosoom.
• Afstand tussen genen wordt gemeten in kaart eenheden (mu) of centimorgans (cM), waarbij 1 mu overeenkomt met 1% recombinatiefrequentie.

Linkage mapping

• Linkage mapping, ook bekend als chromosoom mapping, bepaalt de posities van genen en genetische markers op een chromosoom.
• Linkage mapping is gebaseerd op het principe dat genen die zich dicht bij elkaar op een chromosoom bevinden, vaak samen worden overgeërfd.
• Hoe groter de afstand tussen twee genen, hoe groter de kans dat ze door crossing-over worden gescheiden.
• De recombinatiefrequentie tussen twee genen is evenredig met de afstand tussen de genen.
• Linkage mapping analyseert de recombinatiefrequentie tussen genen en genetische markers.
• De resultaten worden gebruikt om een genetische kaart te construeren die de relatieve posities van genen en genetische markers op een chromosoom weergeeft.
• Linkage mapping kan worden gebruikt om genen te identificeren die betrokken zijn bij ziekten en andere kenmerken.

Belang van genetische recombinatie

• Genetische recombinatie is belangrijk voor genetische diversiteit.
• Door genen te herschikken, zorgt recombinatie ervoor dat nakomelingen andere gencombinaties hebben dan hun ouders.
• Deze variatie is essentieel voor evolutie en maakt natuurlijke selectie mogelijk van organismen die beter zijn aangepast aan hun omgeving.
• Recombinatie helpt ook bij het elimineren van schadelijke mutaties uit populaties.
• Door schadelijke mutaties te scheiden van gunstige genen, zorgt recombinatie ervoor dat natuurlijke selectie de gunstige genen kan begunstigen zonder dat de schadelijke mutaties worden meegeleverd.
• Recombinatie is essentieel voor het herstellen van DNA-schade.
• Tijdens de meiose kunnen homologe chromosomen worden gebruikt als sjablonen voor het repareren van beschadigd DNA.
• Dit proces helpt de integriteit van genetische informatie te beschermen.

Crossing-over in evolutie

• Crossing-over is een belangrijke bron van genetische variatie.
• Crossing-over kan nieuwe fenotypes produceren door genen op nieuwe manieren te combineren.
• Sommige van deze nieuwe fenotypes kunnen voordelig zijn, waardoor de organismen beter zijn aangepast aan hun omgeving.
• Crossing-over kan ook helpen bij het verwijderen van schadelijke allelen uit een populatie.
• Als een schadelijk allel gekoppeld is aan een voordelig allel, is de kans kleiner dat het schadelijke allel uit de populatie wordt verwijderd.
• Crossing-over kan de koppeling tussen de allelen verbreken, waardoor het schadelijke allel wel uit de populatie kan worden verwijderd.
• Crossing-over kan de evolutie van nieuwe genen versnellen.
• Als een gen wordt gedupliceerd, kunnen de twee kopieën van het gen onafhankelijk van elkaar evolueren.
• Crossing-over kan de twee genkopieën combineren, waardoor een nieuw gen met nieuwe functies ontstaat.

Uitzonderingen op de regel van gekoppelde genen

• Hoewel genen die zich dicht bij elkaar op hetzelfde chromosoom bevinden vaak samen worden overgeërfd, zijn er uitzonderingen op deze regel.
• Een uitzondering is crossing-over, waardoor genen op hetzelfde chromosoom van elkaar gescheiden kunnen worden.
• Een andere uitzondering is genconversie, waarbij een gen wordt vervangen door een ander gen.
• Genconversie kan optreden bij schade aan DNA dat moet worden gerepareerd.
• Het reparatieproces kan soms een kopie van een ander gen gebruiken om de schade te herstellen, waardoor het oorspronkelijke gen wordt vervangen.