Un gene è un'unità elementare e strutturale dell'ereditarietà. Il concetto di gene fu proposto da Gregor Mendel, che condusse esperimenti sull'incrocio di piselli e scoprì che alcuni tratti vengono trasmessi in modo discreto alla prole. Successivamente è stato dimostrato che i geni sono localizzati sui cromosomi. La ricerca moderna ha rivelato la natura molecolare del gene: è una sezione di una molecola di DNA che codifica per una proteina o RNA.
Le mappe genetiche sono rappresentazioni grafiche della posizione dei geni sui cromosomi. L'ordine dei geni e le distanze tra loro vengono determinati utilizzando l'analisi della frequenza di crossover. Più i geni sono lontani tra loro su un cromosoma, maggiore è la probabilità che si incrocino tra loro. Pertanto, conoscendo le frequenze di ricombinazione, è possibile costruire una mappa genetica approssimativa.
Lo scambio genetico è il trasferimento di materiale genetico tra organismi o cellule. I principali metodi di scambio genetico:
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Il crossover è lo scambio di sezioni tra cromosomi omologhi durante il processo di meiosi. Porta alla ricombinazione genetica.
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La coniugazione è il trasferimento di materiale genetico da una cellula donatrice a una cellula ricevente nei batteri.
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La trasduzione è il trasferimento di geni batterici mediante virus (batteriofagi).
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La trasformazione è l'assorbimento del DNA nudo da parte di una cellula batterica dall'ambiente.
Lo scambio di materiale genetico gioca un ruolo importante nell'evoluzione, aumentando la diversità genetica delle popolazioni.