Rekombinasi Genetik dan Penyeberangan

Rekombinasi genetik mengacu pada proses penggabungan kembali gen untuk menghasilkan kombinasi gen baru yang berbeda dari kedua induknya. Rekombinasi genetik menghasilkan variasi genetik pada organisme yang bereproduksi secara seksual.

Bagaimana Rekombinasi Genetik Terjadi?

Rekombinasi genetik terjadi sebagai akibat dari pemisahan gen yang terjadi selama pembentukan gamet di meiosis, penyatuan acak gen ini pada saat fertilisasi, dan transfer gen yang terjadi antara pasangan kromosom dalam proses yang dikenal sebagai crossing over.

Menyeberang memungkinkan alel pada molekul DNA untuk mengubah posisi dari satu segmen kromosom homolog ke yang lain. Rekombinasi genetika bertanggung jawab atas keragaman genetik dalam suatu spesies atau populasi.

Untuk contoh penyeberangan, Anda dapat memikirkan dua potong tali sepanjang kaki yang tergeletak di atas meja, berbaris di samping satu sama lain. Setiap bagian tali melambangkan kromosom. Yang satu berwarna merah. Yang satu berwarna biru. Sekarang, silang satu bagian di atas yang lain, untuk membentuk “X”. Sementara disilangkan, sesuatu yang menarik terjadi, segmen satu inci dari salah satu ujungnya putus. Ini beralih tempat dengan segmen satu inci sejajar dengan itu. Jadi, sekarang, tampak seolah-olah satu untaian panjang tali merah memiliki segmen biru satu inci di ujungnya, dan juga, tali biru memiliki segmen merah satu inci di ujungnya.

Struktur Kromosom

Kromosom terletak di dalam nukleus sel-sel kita dan terbentuk dari kromatin (massa materi genetik yang terdiri dari DNA yang melingkar erat di sekitar protein yang disebut histone). Sebuah kromosom biasanya beruntai tunggal dan terdiri dari daerah sentromer yang menghubungkan daerah lengan panjang (lengan q) dengan daerah lengan pendek ( Lengan p).

Rekombinasi Genetik dan Penyeberangan
Rekombinasi Genetik dan Penyeberangan

Duplikasi Chromosome

Ketika sebuah sel memasuki siklus sel, kromosomnya menduplikasi melalui replikasi DNA sebagai persiapan untuk pembelahan sel. Setiap kromosom digandakan terdiri dari dua kromosom identik yang disebut sister chromatids yang terhubung ke wilayah sentromer. Selama pembelahan sel, kromosom membentuk pasangan pasangan yang terdiri dari satu kromosom dari setiap orang tua. Kromosom ini, yang dikenal sebagai kromosom homolog, memiliki panjang yang mirip, posisi gen, dan lokasi sentromer.

Melintas di Meiosis

Rekombinasi genetik yang melibatkan penyeberangan terjadi selama profase I dari meiosis dalam produksi sel seks.

Pasangan kromosom yang disalin (sister chromatids) yang disumbangkan dari masing-masing orang tua berbaris bersama-sama membentuk apa yang disebut tetrad. Tetrad terdiri dari empat kromatid.

Ketika dua sister kromatid saling selaras satu sama lain, satu kromatid dari kromosom ibu dapat melintasi posisi dengan kromatid dari kromosom paternal, kromatid yang disilang ini disebut chiasma.

Persilangan terjadi ketika kiasma pecah dan segmen kromosom yang rusak berpindah ke kromosom homolog. Segmen kromosom rusak dari kromosom ibu akan bergabung dengan kromosom paternal homolog dan sebaliknya.

Pada akhir meiosis, setiap sel haploid yang dihasilkan akan mengandung satu dari empat kromosom. Dua dari empat sel akan mengandung satu kromosom rekombinan.

Menyeberang di Mitosis

Pada sel eukariotik (sel yang memiliki nukleus), persilangan juga dapat terjadi selama mitosis.

Sel somatik (sel non-seks) menjalani mitosis untuk menghasilkan dua sel berbeda dengan materi genetik identik. Dengan demikian, setiap crossover yang terjadi antara kromosom homolog dalam mitosis tidak menghasilkan kombinasi gen baru.
Menyeberang di Kromosom Non-Homolog

Penyeberangan yang terjadi pada kromosom non-homolog dapat menghasilkan sejenis mutasi kromosom yang dikenal sebagai translokasi.

Sebuah translokasi terjadi ketika segmen kromosom terlepas dari satu kromosom dan berpindah ke posisi baru pada kromosom non-homolog lainnya. Jenis mutasi ini bisa berbahaya karena sering mengarah pada perkembangan sel kanker.

Rekombinasi dalam Sel Prokariotik

Sel prokariotik, seperti bakteri yang uniseluler tanpa inti, juga mengalami rekombinasi genetik. Meskipun bakteri paling sering bereproduksi dengan pembelahan biner, mode reproduksi ini tidak menghasilkan variasi genetik. Dalam rekombinasi bakteri, gen dari satu bakteri dimasukkan ke dalam genom bakteri lain melalui penyeberangan. Rekombinasi bakteri dilakukan dengan proses konjugasi, transformasi, atau transduksi

Dalam konjugasi, satu bakteri menghubungkan dirinya dengan yang lain melalui struktur tabung protein yang disebut pilus. Gen ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lainnya melalui tabung ini.

Dalam transformasi, bakteri mengambil DNA dari lingkungannya. Sisa DNA di lingkungan paling sering berasal dari sel bakteri mati.

Dalam transduksi, DNA bakteri ditukar melalui virus yang menginfeksi bakteri yang dikenal sebagai bakteriofag. Setelah DNA asing diinternalisasi oleh bakteri melalui konjugasi, transformasi, atau transduksi, bakteri dapat menyisipkan segmen DNA ke DNA sendiri. Transfer DNA ini dilakukan melalui penyeberangan dan menghasilkan penciptaan sel bakteri rekombinan.