Atravessando: Mecanismos, Tipos, Fatores e Significância

Cruzando os Cromossomos: Mecanismos, Tipos, Fatores e Significância!

O cruzamento é o processo de troca de material genético ou segmentos entre cromátides não irmãs de dois cromossomos homólogos. O cruzamento ocorre devido ao intercâmbio de seções de cromossomos homólogos.

Normalmente, se sortimento independente ocorre, ou seja, quando os genes estão presentes em cromossomos diferentes, devemos esperar uma razão cruzada de teste de 1: 1: 1: 1. Mas quando olhamos para a Fig. 5.48, um número muito baixo de classes recombinantes apareceu. Portanto, pode-se concluir que dois genes estão no mesmo cromossomo e o aparecimento de recombinantes em baixo número resultou do cruzamento.

Os cromossomos geralmente sofrem ruptura durante a gametogênese. Assim, existe um mecanismo pelo qual um grupo de genes no mesmo cromossomo muda com o grupo similar de genes no cromossomo homólogo. A porcentagem de cruzamento que é obtida entre diferentes genes ligados varia de acordo com a distância entre os genes nos cromossomos.

Além disso, os dois genes estão separados em um cromossomo, mais provavelmente é a ocorrência de crossing-over entre eles. Em um determinado ponto, apenas duas das quatro cromátides estão envolvidas na troca de suas partes e produzem 50% de gametas recombinantes.

Os genes, em tal caso, devem estar localizados muito distantes no mesmo cromossomo que permita o cruzamento em todas as células-mãe durante a divisão de redução. Sob tais condições, os genes se comportam como se estivessem localizados em diferentes cromossomos. A lei de Independent Assortment de Mendel vale apenas nas seguintes condições:

(a) Quando os genes estão localizados em cromossomos diferentes.

(b) Se os genes estão localizados no mesmo cromossomo, mas a distância entre eles é tão boa a ponto de produzir 50% de gametas recombinantes devido ao crossing-over.

Mecanismo de crossing-over:

Mecanismo de crossing-over pode ser explicado sob as seguintes cabeças:

(i) Synapsis:

Os cromossomos homólogos são pareados longitudinalmente devido a uma força de atração mútua no zigoto da prófase-I na meiose. O emparelhamento começa em um ou mais pontos e prossegue ao longo de todo o comprimento em um zíper. O processo de emparelhamento é chamado sinapse. Os cromossomos homólogos pareados são chamados de bivalentes. Durante a sinapse, um esqueleto molecular chamado complexo sinaptonemal alinha a molécula de DNA de dois cromossomos homólogos lado a lado.

(ii) Duplicação de cromossomas:

A sinapse é seguida pela duplicação dos cromossomos, que altera a natureza bivalente do cromossomo para o estágio de quatro filamentos ou para o tetravalente. O estágio de quatro galhos (Fig. 5.48) das cromátides ocorre devido à divisão de cromossomos homólogos em cromátides irmãs ligadas a centrômeros não divididos.

Fig. 5.48. O cruzamento no estágio de 4 cordões resulta em 50% de tipos de gametas recombinantes e 50% parentais.

(iii) Crossing-over:

No paquíteno, o cruzamento ocorre. As cromátides não irmãs de pares homólogos se torcem umas sobre as outras devido à ação da enzima endonuclease. As cromátides se conectam umas com as outras em pontos conhecidos como quiasmas.

O cruzamento pode ocorrer em vários pontos. O número de quiasmas formados é proporcional ao comprimento das cromátides. Os genes em loci distantes sofrem cruzamento, mas genes próximos não conseguem cruzar e exibem o fenômeno da ligação.

Durante a diacinese dos quiasmas da prófase I, mova-se em direção ao final do bivalente por um processo chamado de terminalização. Assim, as cromátides de torção se separam de modo que os cromossomos homólogos são completamente separados.

Na anáfase - 1 da meiose, os cromossomos homólogos se separam. É evidente que uma das cromátides de cada cromossomo carrega uma parte da cromátide de seu cromossomo homólogo. No final da meiose, quatro tipos de gametas são formados. Dois serão do tipo pai e dois conterão cromossomos com recombinação de genes formados durante a travessia.

Janssens (1909) foi o primeiro a entender corretamente o processo de formação do quiasma. O que realmente causa a quebra e a reunião das cromátides ainda permanece obscuro. Segundo Stem e Hota (1978), rupturas ou cortes aparecem nas cromátides devido à enzima endonuclease.

Esses entalhes geralmente ficam obstruídos, mas um em cada 1.000 desenvolve uma lacuna com a ajuda da enzima exonuclease. Os segmentos de cromátides separam-se entre duas lacunas com a ajuda de uma enzima chamada proteína U. Esses segmentos se unem com a ajuda da proteína-R.

Fig. 5.49. Os cinco nós A, B, C, D e E em uma corda são separados pelas distâncias mostradas.

Cruzando e quiasma:

Existem duas teorias sobre a relação entre o crossing over e a formação de quiasmas.

1. Teoria do tipo quiasma (Jenssen, 1909):

De acordo com essa teoria, o ato de crossing-over é seguido pela formação do quiasma. Aqui a formação do quiasma é a consequência do crossing-over. Esta visão afirma que loops adjacentes são organizados em um plano e, portanto, é chamado de teoria de um plano. De acordo com essa teoria, o crossing-over ocorre no estágio paquíteno e o quiasma aparece no diplotene.

2. Teoria clássica (Sharp, 1934):

De acordo com essa teoria, cruzar o resultado da formação do quiasma. Laços adjacentes são organizados em ângulos retos entre si e, portanto, é chamado de teoria de dois planos. Os quiasmas são organizados em paquíteno e o cruzamento ocorre no estágio diplóteno. Essa teoria foi considerada insustentável e, portanto, rejeitada.

Tipos de Crossing-over:

Dependendo do número de quiasmas que aparecem, os seguintes tipos de cruzamento podem ser discutidos:

i) Single cross-over:

Neste caso, só um chiasma se forma que leva à formação de gametas atravessadas únicas. É o tipo mais comum de cross-over.

ii) Cross-over duplo:

Em duplo cruzamento, dois quiasmas se desenvolvem. Estes quiasmas podem aparecer entre as mesmas cromátides ou entre diferentes cromátides. Este tipo de cruzamento forma-se dois gametas atravessando.

iii) Cross-over múltiplo:

Aqui, 'mais de dois quiasmas são constituídos. Pode ainda ser classificado em triplo (3 quiasmas), quádruplo (4 quiasmas) e assim por diante. Múltiplo crossing-over é de ocorrência rara.

Fatores que influenciam o crossing-over:

Distância entre os genes. Mais a distância entre dois genes no mesmo cromossomo, maior a frequência de cruzamento.

Significância da travessia:

(i) Este processo fornece uma reserva inesgotável de variabilidade genética em organismos sexualmente reprodutores.

(ii) As recombinações úteis são utilizadas pelos criadores de plantas e animais. Os criadores tentam romper as ligações cruzando-as para obter combinações de características úteis na progênie.

(iii) Esse processo produz nova combinação de genes (recombinação). A revolução verde e a revolução branca são devidas principalmente ao recolhimento seletivo da recombinação genética útil desenvolvida pelo processo de crossing-over.