Główna różnica – mutacja vs rekombinacja

DNA służy jako materiał genetyczny większości organizmów, przechowujący informacje potrzebne do wzrostu, rozwoju i reprodukcji. Kompletny zestaw DNA organizmu określany jest mianem genomu. Genomy organizmów to dynamiczne jednostki, które zmieniają się w czasie. Mutacja i rekombinacja to dwa rodzaje zmian, które mogą wystąpić w genomach. Mutacja odnosi się do zmiany sekwencji nukleotydowej krótkiego regionu DNA. Z drugiej strony rekombinacja rekonstruuje część genomu. ten główna różnica między mutacją a rekombinacją jest to, że mutacja powoduje przegrupowanie na małą skalę w genomie, podczas gdy rekombinacja powoduje przegrupowanie na dużą skalę w genomie.

Kluczowe obszary objęte

1. Co to jest mutacja – Definicja, typy, rola 2. Co to jest rekombinacja? – Definicja, typy, rola 3. Jakie są podobieństwa między mutacją a rekombinacją? – Zarys wspólnych cech 4. Jaka jest różnica między mutacją a rekombinacją? – Porównanie kluczowych różnic

Kluczowe terminy: mutacja chromosomowa, DNA, mutacja z przesunięciem ramki, genom, rekombinacja homologiczna, mutacja punktowa, rekombinacja, rekombinacja specyficzna dla miejsca, transpozycja

Co to jest mutacja

Mutacja odnosi się do trwałej, dziedzicznej zmiany w sekwencji nukleotydowej genu lub chromosomu. Może powstać z powodu błędów podczas replikacji DNA lub szkodliwego działania mutagenów, takich jak promieniowanie i chemikalia. Mutacja może być mutacją punktową, która zastępuje pojedynczy nukleotyd innym, mutacją przesunięcia ramki odczytu, która wstawia lub usuwa jeden lub kilka nukleotydów, lub mutacją chromosomową, która zmienia segmenty chromosomów.

Mutacje punktowe

Mutacje punktowe są również znane jako substytucje, ponieważ zastępują nukleotydy. Na podstawie wpływu każdego typu mutacji można zidentyfikować trzy rodzaje mutacji punktowych. Są to mutacje zmiany sensu, mutacje nonsensu i mutacje ciche. w mutacje zmiany sensu, zmiana pojedynczej pary zasad w sekwencji nukleotydowej genu może zmienić pojedynczy aminokwas, co może ostatecznie skutkować wytworzeniem innego białka zamiast białka oczekiwanego. w nonsensowne mutacje, zmiana pojedynczej pary zasad w sekwencji nukleotydowej genu może służyć jako sygnał do hamowania trwającej translacji. Może to skutkować produkcją niefunkcjonalnego białka, składającego się ze skróconej sekwencji aminokwasowej. w ciche mutacje, zmiana może kodować albo ten sam aminokwas ze względu na degenerację kodu genetycznego, albo drugi aminokwas o podobnych właściwościach. W związku z tym funkcja białka może nie ulec zmianie, ponieważ sekwencja nukleotydów jest różna. Różne rodzaje mutacji punktowych pokazano na rysunku 1.

Rysunek 3: Mutacje punktowe

Mutacje przesuwające ramkę

Trzy typy mutacji przesunięcia ramki to insercja, delecja i duplikacja. jakiś wprowadzenie jednego lub kilku nukleotydów zmieni liczbę par zasad genu. Usunięcie to usunięcie jednego lub kilku nukleotydów z genu. w duplikacje, jeden lub kilka nukleotydów jest kopiowanych raz lub kilka razy. Tak więc wszystkie mutacje przesunięcia ramki zmieniają otwartą ramkę odczytu genu, wprowadzając zmiany w regularnej sekwencji aminokwasowej białka. Efekt mutacji przesunięcia ramki pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2: Mutacje z przesunięciem ramek

Mutacja chromosomowa

Rodzaje zmian w segmentach chromosomowych to translokacje, duplikacje genów, delecje wewnątrz chromosomu, inwersje i utrata heterozygotyczności. Translokacje są zamiennikami części genetycznych chromosomów niehomologicznych. w duplikacja genu, może wystąpić wiele kopii określonego allelu, zwiększając dawkę genu. Delecje wewnątrzchromosomalne to usuwanie segmentów chromosomów. Inwersje zmienić orientację segmentu chromosomu. Heterozygotyczność genu może zostać utracona z powodu utraty allelu w jednym chromosomie przez delecję lub rekombinację genetyczną. Mutacje chromosomalne przedstawiono na figurze 3.

Rysunek 1: Mutacje chromosomowe

Liczbę mutacji w genomie można zminimalizować dzięki mechanizmom naprawy DNA. Naprawa DNA może zachodzić na dwa sposoby: przedreplikacyjny i postreplikacyjny. W przedreplikacyjnej naprawie DNA sekwencje nukleotydowe są przeszukiwane pod kątem błędów i naprawiane przed replikacją DNA. W poreplikacyjnej naprawie DNA, nowo zsyntetyzowane DNA jest przeszukiwane pod kątem błędów.

Co to jest rekombinacja

Rekombinacja odnosi się do wymiany nici DNA, tworząc nowe rearanżacje nukleotydów. Występuje między regionami o podobnych sekwencjach nukleotydowych poprzez łamanie i ponowne łączenie segmentów DNA. Rekombinacja to naturalny proces regulowany przez różne enzymy i białka. Rekombinacja genetyczna jest ważna dla zachowania integralności genetycznej i generowania różnorodności genetycznej. Trzy typy rekombinacji to rekombinacja homologiczna, rekombinacja miejscowo-specyficzna i transpozycja. Zarówno rekombinacja miejscowo-specyficzna, jak i transpozycja mogą być uważane za rekombinację niechromosomalną, w której nie zachodzi wymiana sekwencji DNA.

Rekombinacja homologiczna

Rekombinacja homologiczna odpowiada za przejście mejotyczne oraz integrację przeniesionego DNA do genomów drożdży i bakterii. Jest to opisane przez Model wakacyjny. Występuje między identycznymi lub prawie identycznymi sekwencjami dwóch różnych cząsteczek DNA, które mogą mieć homologię w ograniczonym regionie. Rekombinację homologiczną podczas mejozy przedstawiono na rycinie 4.

Rysunek 4: Krzyżowanie chromosomów

Rekombinacja specyficzna dla miejsca

Rekombinacja miejscowo-specyficzna zachodzi między cząsteczkami DNA o bardzo krótkich sekwencjach homologicznych. Bierze udział w integracji DNA bakteriofaga λ (DNA λ) podczas jego cyklu infekcji do genomu E. coli.

Transpozycja

Transpozycja to proces wykorzystywany przez rekombinację do przenoszenia segmentów DNA między genomami. Podczas transpozycji transpozony lub ruchome elementy DNA są otoczone parą krótkich prostych powtórzeń, co ułatwia integrację z drugim genomem poprzez rekombinację.

Rekombinazy to klasa enzymów, które katalizują rekombinację genetyczną. Rekombinaza RecA znajduje się w E. coli. W bakteriach rekombinacja zachodzi poprzez mitozę i przenoszenie materiału genetycznego między ich organizmami. W archeonach RadA występuje jako enzym rekombinazy, który jest ortologiem RecA. W drożdżach RAD51 występuje jako rekombinaza, a DMC1 występuje jako specyficzna rekombinaza mejotyczna.

Podobieństwa między mutacją a rekombinacją

Różnica między mutacją a rekombinacją

Definicja

Mutacja: Mutacja odnosi się do trwałej, dziedzicznej zmiany w sekwencji nukleotydowej genu lub chromosomu.

Rekombinacja: Rekombinacja odnosi się do wymiany nici DNA, tworząc nowe rearanżacje nukleotydów.

Znaczenie

Mutacja: Mutacja to zmiana w sekwencji nukleotydowej genomu.

Rekombinacja: Rekombinacja to rearanżacja części chromosomu.

Rodzaje

Mutacja: Trzy rodzaje mutacji to mutacje punktowe, mutacje przesunięcia ramki i mutacje chromosomowe.

Rekombinacja: Trzy typy rekombinacji to rekombinacja homologiczna, rekombinacja miejscowo-specyficzna i transpozycja.

Występowanie

Mutacja: Mutacja może być spowodowana błędami podczas replikacji DNA.

Rekombinacja: Rekombinacja następuje podczas przygotowania gamet.

Wpływ na środowisko

Mutacja: Mutacje mogą być wywołane przez zewnętrzne mutageny.

Rekombinacja: Większość rekombinacji zachodzi naturalnie.

Kwota zmiany

Mutacja: Mutacje wprowadzają do genomu zmiany na małą skalę.

Rekombinacja: Rekombinacja powoduje zmiany w genomie na dużą skalę.

Wkład w ewolucję

Mutacja: Wkład mutacji w ewolucję jest mniejszy.

Rekombinacja: Rekombinacja jest główną siłą napędową ewolucji.

Rola

Mutacja: Mutacje wytwarzają nowe allele, wprowadzając zmienność genetyczną do określonej populacji.

Rekombinacja: Rekombinacja wprowadza zmiany w genomie organizmów na dużą skalę, prowadząc do ewolucji.

Wniosek

Mutacja i rekombinacja to dwa mechanizmy, które zmieniają sekwencję DNA genomu. Mutacja to zmiana w sekwencji nukleotydowej, podczas gdy rekombinacja zmienia duży region genomu. Ponieważ wpływ rekombinacji na genom jest wyższy niż efekt mutacji, rekombinacja jest uważana za główną siłę napędową ewolucji. Główną różnicą między mutacją a rekombinacją jest wpływ każdego mechanizmu na sekwencję nukleotydową genomu.

Referencja:

1. Brown, Terence A. „Mutacja, naprawa i rekombinacja”. Genomy. Wydanie II., Narodowa Biblioteka Medyczna Stanów Zjednoczonych, 1 stycznia 1970, dostępna tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Mutacje punktowe-en” Autor: Jonsta247 – Praca własna (GFDL) za pośrednictwem Commons Wikimedia 2. „Mutacje Frameshift (13080927393)” Autor: Program Edukacji Genomicznej – Mutacje Frameshift (CC BY 2.0) przez Commons Wikimedia 3. „Mutacje chromosomów-pl ” Autor: GYassineMrabetTalk✉Ta grafika wektorowa została stworzona za pomocą programu Inkscape. – Praca własna na podstawie Chromosomenmutationen.png (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia 4. „Crossover 2” autorstwa MichelHamels z francuskiej Wikipedii – przeniesione z fr.wikipedia do Commons autorstwa Bloody-libu przy użyciu CommonsHelper (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia