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Rekombination in der Genetik - Referat



Was ist unter „Rekombination“ zu verstehen?

Die Rekombination ist in der Genetik ein Vorgang, bei dem genetisches Material, DNA und RNA, neuangeordnet werden. Im engeren Sinne handelt es sich bei diesem Vorgang um den Austausch von Allelen. Die Rekombination ermöglicht neue Gen- und Merkmalskombinationen. Sie ist in der Genetik und in der Evolutionstheorie somit von zentraler Bedeutung, da sie neben der Mutation für genetische Variabilität innerhalb einer Population verantwortlich ist. Diese Variabilität ist die Basis für die Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingungen, die im Evolutionsprozess auftritt. Die Rekombination kann sowohl im Rahmen sexueller, als auch im Rahmen parasexueller und asexueller Fortpflanzung stattfinden. Die beim Menschen auftretende interchromosomale und intrachromosomale Rekombination tritt ausschließlich bei sexueller Fortpflanzung auf.

Interchromosomale Rekombination

Bei der interchromosomalen Rekombination kommt es zur Neukombination ganzer Chromosomen im Chromosomensatz. Dieser Vorgang lässt sich in zwei Phasen einteilen.

In der ersten Phase werden die Chromosomen bei der Meiose auf haploide Keimzellen verteilt. Anschließend kommt es zur Verschmelzung der Keimzellen zur diploiden Zygote. Die Anzahl der Rekombinationsmöglichkeiten, die im Rahmen der interchromosomalen Rekombination gegeben sind, ist von der Anzahl der Chromosomen abhängig. Interchromosomale Rekombination tritt bei sexueller Fortpflanzung auf.

Intrachromosomale Rekombination

Intrachromosomale Rekombination ist möglich, wenn zwischen gepaarten Chromatiden Abschnitte gegeneinander ausgetauscht werden. Während der Prophase der Meiose legen die Chromatiden sich übereinander. Im Rahmen dieses „crossing overs“ kann es zu einem Bruch von Teilabschnitten kommen, die mit Teilen des anderen Chromatids wieder geschlossen werden. Letztendlich kommt es bei diesem Vorgang zu einem teilweisen Austausch der Chromosomen. Auch die intrachromosomale Rekombination tritt ausschließlich im Rahmen sexueller Fortpflanzung auf.

Homologe Rekombination

Die homologe Rekombination tritt bei allen Organismen auf. Die Voraussetzung der homologen Rekombination besteht im Vorhandensein doppelsträngiger DNA-Abschnitte. Bei Doppelstrangbrüchen kann der Schaden durch homologe Rekombination ausgebessert werden. Hierzu wird die Information auf dem unbeschädigten Chromatiden als Vorlage benutzt. Die homologe Rekombination stellt also eine Möglichkeit dar, Genmutationen zu „reparieren“.

Die homologe Rekombination folgt in der Regel einem bestimmten Ablauf:

1. Zwei doppelsträngige DNA-Moleküle nähern sich an. Die Bereiche ähnlicher Nucleotidsequenzen befinden sich anschließend auf
gleicher Höhe.
2. Es kann nun zum Crossing-Over kommen. DNA-Abschnitte werden zwischen den „gepaarten“ DNA-Molekülen ausgetauscht.
3. Die Stelle, an der der Austausch stattfindet, kann sich an jeder beliebigen Stelle der homologen (ähnlichen) Nucleotidsequenz befinden.
4. Der Bruch des DNA-Strangs und die anschließende Verbindung der DNA-Moleküle erfolgt durch spezifische Enzyme, die sich Rekombinasen nennen. Während des Vorgangs geht kein Nucleotid verloren oder kommt hinzu.

Nicht-homologe Rekombination

Im Gegensatz zur homologen Rekombination werden keine weitgehend homologen Nucleotidsequenzen benötigt. Die nicht-homologe Rekombination lässt sich in die sequenzspezifische und die unspezifische Rekombination unterteilen.

Bei der sequenzspezifischen Rekombination beschränken die Rekombinationsbereiche sich auf kleinräumige Sequenzen auf Donor- und Ziel-DNA. Es kommt zur gezielten Integration von DNA in ein Genom, wozu ein Enzym – beispielsweise die Integrase - benötigt wird. Dieses Enzym bringt zwei nicht homologe Sequenzen, die sich auf zwei verschiedenen DNA-Molekülen befinden, zusammen. Es katalysiert darüber hinaus die Spaltung der beiden Sequenzen und ihre anschließende Verbindung. Die sequenzspezifische Rekombination findet beispielsweise statt, wenn ein Virengenom an einem bestimmten Ort in ein Chromosom integriert wird.



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