Rekombination
Alles, was du zum Thema Rekombination wissen solltest, zeigen wir dir in diesem Beitrag und in unserem Video
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Inhaltsübersicht
Rekombination einfach erklärt
Als Rekombination bezeichnest du in der Biologie die Neuverteilung der Erbinformation in den Zellen. Die Umverteilungsvorgänge finden hauptsächlich während der Meiose statt. Durch den Austausch der bereits vorhandenen Allele entstehen neue Genkombinationen, die wichtig für die genetische Variabilität (Vielfalt) sind.
Merke: Allele sind verschiedene Varianten eines Gens, die zu unterschiedlichen Merkmalen führen. Wenn du dir die Haarfarbe ansiehst, kann ein Allel zum Beispiel für braune und eins für blonde Haare sorgen.
Genau wie eine Mutation, ist die Rekombination der Gene ein Faktor in der Evolution, der für die schnelle Anpassung an die Umwelt wichtig ist. Allerdings gibt es hier im Gegensatz zur Mutation keine Veränderung des vorhandenen Genpools. Es findet nur eine Umverteilung des genetischen Materials statt.
Eine Rekombination kann zwar Auswirkungen auf den Phänotyp (Aussehen), nicht aber auf den Genotyp (Genpool) haben.
In der Genetik bezeichnet der Begriff Rekombination die Neuordnung genetischer Informationen während der Meiose. Bereits vorhandene Allele werden neu miteinander kombiniert und sorgen so für genetische Variabilität. Es wird zwischen interchromosomaler und intrachromosomaler Rekombination unterschieden.
Sexuelle Rekombination
Die sexuelle Rekombination gibt es nur bei Eukaryoten während der sexuellen Fortpflanzung. Dabei kommt es bei der Meiose zu einem Kernphasenwechsel. Das ist der Wechsel zwischen diploidem und haploidem Chromosomensatz.
In der Evolution bringt die genetische Vielfalt, die durch sexuelle Rekombination erreicht wird, einen großen Vorteil. Im Gegensatz zur asexuellen Fortpflanzung passiert hier die Anpassung an sich ändernde Umweltfaktoren nämlich deutlich schneller. Während nachteilhafte Kombinationen zeitnah wieder verschwinden, können vorteilhafte Kombinationen in größerem Maße entstehen.
Du unterscheidest bei der Umverteilung genetischen Materials zwischen zwei verschiedenen Arten:
- Interchromosomale Rekombination
- Intrachromosomale Rekombination
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Interchromosomale Rekombination
Bei der interchromosomalen Rekombination findet eine Neuverteilung zwischen den vollständigen Chromosomen im Chromosomensatz statt. Das kann während der Fortpflanzung zu zwei Zeitpunkten passieren:
1) In der Meiose
Während der Meiose werden die homologen Chromosomen auf die Tochterzellen aufgeteilt. Aus einem doppelten (diploiden ) Chromosomensatz entsteht ein einfacher (haploider) Chromosomensatz. Die Neuverteilung findet in der ersten Anaphase statt. Dabei zieht der Spindelapparat in zufälliger Verteilung die homologen Chromosomen aus der Äquatorialebene zu den Polen.
2) Bei der Befruchtung
Die zweite Möglichkeit für eine neue Genkombination besteht während der Befruchtung bei der Verschmelzung der zwei Keimzellen zur Zygote. Die Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten ist dabei sehr groß.
Gehen wir von einer menschlichen Keimzelle aus, haben wir 23 Chromosomen. Das macht also 223 (= 8.388.608) Möglichkeiten zur Kombination. Die Wahrscheinlichkeit, zwei genetisch identische Nachkommen zu bekommen, ist damit also minimal.
Intrachromosomale Rekombination
Bei der intrachromosomalen Rekombination kommt es zu einer neuen Verteilung der Erbinformation innerhalb der Chromosomen. Dazu müssen sich die homologen Chromosomenpaare in der Prophase der Meiose aneinanderlagern.
Wenn sich die Chromatiden überkreuzen, kann es zum Crossing over kommen. Dabei werden einzelne Chromosomenabschnitte getauscht. Dabei brechen die Chromatiden zunächst auf und verbinden sich dann neu. Das funktioniert ähnlich, wie bei der Reparatur von DNA-Strangbrüchen. Das Ergebnis ist eine Neuanordnung verschiedener Allele .
Parasexuelle Rekombination
Die Weitergabe und der Austausch von genetischem Material findet auch bei Organismen statt, die sich nicht geschlechtlich fortpflanzen. Das nennst du parasexuelle Rekombination. Zu diesen Organismen gehören beispielsweise Prokaryoten, also Bakterien und Archaeen .
Parasexualität beschreibt die Fortpflanzung ohne Verschmelzung der Geschlechtszellen, also ohne Meiose. Da bei den Eukaryoten die neue Verteilung des Genmaterials während der Meiose stattfindet, muss es hier dementsprechend andere Mechanismen geben.
Es gibt folgende drei Arten des Gentransfers bei Prokaryoten:
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Konjugation: Der Austausch von genetischem Material zwischen zwei Zellen durch deren direkte Verbindung.
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Transformation: Die Übertragung von freier DNA in eine Zelle (ohne Hilfe von Viren).
- Transduktion: DNA-Transfer mithilfe von Viren als Transporter.
Homologe und nicht homologe Rekombination
Die Rekombination ist sowohl zwischen gleichartigen, also homologen, als auch zwischen unterschiedlichen, den nicht homologen, Chromosomen möglich. Du unterscheidest deswegen auch zwischen der homologen und der nicht homologen (heterologen) Rekombination.
Diese Neuanordnungen können zum einen während der Meiose und der Befruchtung passieren. Zum anderen sind Rekombinationen aber auch bei Reparaturen der DNA möglich. Kommt es nämlich zur Entstehung von DNA-Doppelstrangbrüchen, müssen diese schnell repariert werden. Dazu müssen die DNA-Stränge wieder verknüpft werden.
Das kann eine Zelle auf zwei Arten umsetzen.
Homologe Rekombination
Hier wird der Bruch mithilfe eines identischen (homologen) DNA-Stücks repariert. Es ist dabei essenziell, dass die doppelsträngigen DNA-Sequenzen homolog sind. Diese Abschnitte sind sich nämlich in ihrer Basenabfolge sehr ähnlich.
Die identischen Stränge nähern sich nun bei der homologen Reparatur an. Der beschädigte Strang kann jetzt unter Vorlage des anderen repariert und wieder verknüpft werden. Diese Art der Reparatur ist meist fehlerfrei.
Nicht homologe/heterologe Rekombination
Nicht homologe Chromosomen sind nicht identisch. Dementsprechend kann ein Bruch nicht nach dem Vorbild des anderen Chromosoms repariert werden. Stattdessen werden die Bruchenden zurechtgeschnitten und direkt wieder verknüpft. Dabei können jedoch oft Teile der Sequenz verloren gehen. Du sprichst hier von sogenannten Deletionen.
Rekombination — häufigste Fragen
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Rekombination — häufigste Fragen
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Was bedeutet Rekombination in der Biologie?Rekombination bedeutet in der Biologie die Neuverteilung der Erbinformation in Zellen. Dabei werden bereits vorhandene Allele (Genvarianten) neu kombiniert, sodass neue Genkombinationen entstehen. Das passiert hauptsächlich während der Meiose und sorgt für genetische Variabilität, ohne den Genpool selbst zu verändern.
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Warum macht Rekombination eine Population genetisch vielfältiger?Rekombination macht eine Population genetisch vielfältiger, weil sie vorhandene Allele in neuen Kombinationen zusammenbringt. Dadurch entstehen unterschiedliche Genkombinationen, die zu mehr genetischer Variabilität (Vielfalt) führen. So kann sich eine Population schneller an veränderte Umweltbedingungen anpassen, ohne neue Gene zu erzeugen.
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Was ist der Unterschied zwischen interchromosomaler und intrachromosomaler Rekombination?Interchromosomale Rekombination verteilt ganze Chromosomen neu, intrachromosomale tauscht Stücke innerhalb eines Chromosoms aus. Bei der interchromosomalen Rekombination werden homologe Chromosomen zufällig auf Tochterzellen aufgeteilt. Bei der intrachromosomalen Rekombination entstehen neue Allelkombinationen durch Crossing-over zwischen Chromatiden.
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Wann passiert die interchromosomale Rekombination in der Meiose?Die interchromosomale Rekombination passiert in der Meiose in der ersten Anaphase (Anaphase I). In dieser Phase zieht der Spindelapparat die homologen Chromosomen in zufälliger Verteilung aus der Äquatorialebene zu den Polen. Dadurch entstehen neue Kombinationen ganzer Chromosomen in den Tochterzellen.
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Was passiert beim Crossing over in der Prophase der Meiose?Beim Crossing-over in der Prophase werden zwischen Chromatiden homologer Chromosomen einzelne Abschnitte ausgetauscht. Dazu überkreuzen sich die Chromatiden, brechen an bestimmten Stellen auf und verbinden sich danach neu. Das Ergebnis ist eine Neuanordnung verschiedener Allele innerhalb der Chromosomen.
Rekombination Gentechnik
Die Werkzeuge der Gentechnik sind heutzutage so weit entwickelt, dass es möglich ist, DNA künstlich herzustellen. Bei der sogenannten Klonierung geht es darum, DNA Fragmente in Vektoren einzubauen und sie mit deren Hilfe in Zellen einzubringen. Mehr zur Klonierung erfährst du in unserem Video , also schau rein!
