Hlavný rozdiel - mutácia vs. rekombinácia

DNA slúži ako genetický materiál väčšiny organizmov a uchováva informácie pre rast, vývoj a reprodukciu. Kompletná sada DNA organizmu sa nazýva genóm. Genómy organizmov sú dynamické entity, ktoré sa v priebehu času menia. Mutácia a rekombinácia sú dva typy zmien, ktoré sa môžu vyskytnúť v genómoch. Mutácia sa týka zmeny v nukleotidovej sekvencii krátkej oblasti DNA. Na druhej strane, rekombinácia rekonštruuje časť genómu. The hlavný rozdiel medzi mutáciou a rekombináciou je to mutácia prináša v genóme malé preskupenie, zatiaľ čo rekombinácia prináša rozsiahle preskupenie v genóme.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo je to mutácia - Definícia, typy, úloha 2. Čo je to rekombinácia - Definícia, typy, úloha 3. Aké sú podobnosti medzi mutáciou a rekombináciou - Prehľad bežných funkcií 4. Aký je rozdiel medzi mutáciou a rekombináciou - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: chromozomálna mutácia, DNA, mutácia s posunom rámca, genóm, homológna rekombinácia, bodová mutácia, rekombinácia, miestne špecifická rekombinácia, transpozícia

Čo je to mutácia

Mutácia sa týka trvalej dedičnej zmeny v nukleotidovej sekvencii génu alebo chromozómu. Môže k tomu dôjsť v dôsledku chýb počas replikácie DNA alebo škodlivého účinku mutagénov, ako je žiarenie a chemikálie. Mutáciou môže byť bodová mutácia, ktorá nahradí jeden nukleotid iným, mutácia s posunom rámca, ktorá vkladá alebo deletuje jeden alebo niekoľko nukleotidov, alebo chromozomálna mutácia, ktorá mení chromozomálne segmenty.

Bodové mutácie

Bodové mutácie sú tiež známe ako substitúcie, pretože nahrádzajú nukleotidy. Na základe účinku každého druhu mutácií je možné identifikovať tri typy bodových mutácií. Sú to missense mutácie, nezmyselné mutácie a tiché mutácie. V missense mutácie„zmena jedného páru báz v nukleotidovej sekvencii génu môže zmeniť jednu aminokyselinu, čo môže v konečnom dôsledku viesť k produkcii iného proteínu namiesto očakávaného proteínu. V nezmyselné mutácie, zmena jedného páru báz v nukleotidovej sekvencii génu môže slúžiť ako signál na inhibíciu prebiehajúcej translácie. To môže viesť k produkcii nefunkčného proteínu, ktorý pozostáva zo skrátenej sekvencie aminokyselín. V tiché mutácie„zmena môže kódovať buď rovnakú aminokyselinu v dôsledku degenerácie genetického kódu, alebo druhú aminokyselinu s podobnými vlastnosťami. Funkcia proteínu sa preto nemôže meniť prostredníctvom zmeny nukleotidovej sekvencie. Rôzne typy bodových mutácií sú uvedené na obrázku 1.

Obrázok 3: Bodové mutácie

Mutácie Frameshift

Tri typy mutácií posunu rámca sú inzercia, delécia a duplikácia. An vloženie jedného alebo niekoľkých nukleotidov zmení počet párov báz v géne. Vymazanie je odstránenie jedného alebo niekoľkých nukleotidov z génu. V duplikáciejeden alebo niekoľko nukleotidov sa skopíruje raz alebo niekoľkokrát. Všetky mutácie posunu rámca teda menia otvorený čítací rámec génu a zavádzajú zmeny do pravidelnej aminokyselinovej sekvencie proteínu. Účinok mutácie posunu rámca je znázornený na obrázku 2.

Obrázok 2: Mutácie Frameshift

Chromozomálna mutácia

Typy zmien v chromozomálnych segmentoch sú translokácie, duplikácie génov, intrachromozomálne delécie, inverzie a strata heterozygotnosti. Translokácie sú zámeny genetických častí nehomológnych chromozómov. V duplikácia génov môže dôjsť k viacnásobnému kopírovaniu konkrétnej alely, čím sa zvýši dávka génu. Intrachromozomálne delécie sú odstránenie segmentov chromozómov. Inverzie zmeniť orientáciu chromozómového segmentu. Heterozygotnosť génu je možné stratiť v dôsledku straty alely v jednom chromozóme deléciou alebo genetickou rekombináciou. Chromozomálne mutácie sú znázornené na obrázku 3.

Obrázok 1: Chromozomálne mutácie

Počet mutácií v genóme je možné minimalizovať mechanizmami opravy DNA. Oprava DNA môže prebiehať dvoma spôsobmi, ako pre-replikatívne a post-replikatívne. Pri pre-replikatívnej oprave DNA sa v nukleotidových sekvenciách hľadajú chyby a opravia sa pred replikáciou DNA. Pri post-replikatívnej oprave DNA sa v novo syntetizovanej DNA hľadajú chyby.

Čo je to rekombinácia

Rekombinácia sa týka výmeny reťazcov DNA, ktorá produkuje nové nukleotidové prestavby. Vyskytuje sa medzi oblasťami s podobnými nukleotidovými sekvenciami prerušením a opätovným spojením segmentov DNA. Rekombinácia je prirodzený proces regulovaný rôznymi enzýmami a proteínmi. Genetická rekombinácia je dôležitá pre zachovanie genetickej integrity a vytváranie genetickej diverzity. Tri typy rekombinácie sú homológna rekombinácia, miestne špecifická rekombinácia a transpozícia. Miestne špecifická rekombinácia aj transpozícia sa môžu považovať za nechromozomálnu rekombináciu, kde nedochádza k výmene sekvencií DNA.

Homológna rekombinácia

Homologická rekombinácia je zodpovedná za meiotické kríženie a tiež za integráciu prenesenej DNA do kvasinkových a bakteriálnych genómov. Je popísaný v Holliday model. Vyskytuje sa medzi identickými alebo takmer identickými sekvenciami dvoch rôznych molekúl DNA, ktoré môžu zdieľať homológiu v obmedzenej oblasti. Homológna rekombinácia počas meiózy je znázornená na obrázku 4.

Obrázok 4: Chromozomálne kríženie

Site-specific rekombinácia

K miestne špecifickej rekombinácii dochádza medzi molekulami DNA s veľmi krátkymi homológnymi sekvenciami. Podieľa sa na integrácii DNA bakteriofága λ (λ DNA) počas infekčného cyklu do genómu E. coli.

Transpozícia

Transpozícia je proces používaný rekombináciou na prenos segmentov DNA medzi genómami. Počas transpozície sú transpozóny alebo mobilné prvky DNA lemované dvojicou krátkych priamych opakovaní, ktoré uľahčujú integráciu do druhého genómu rekombináciou.

Rekombinázy sú skupinou enzýmov, ktoré katalyzujú genetickú rekombináciu. Rekombináza, RecA, sa nachádza v E. coli. V baktériách dochádza k rekombinácii prostredníctvom mitózy a prenosu genetického materiálu medzi ich organizmy. V archaea sa RadA nachádza ako rekombinázový enzým, čo je ortolog RecA. V kvasinkách sa RAD51 nachádza ako rekombináza a DMC1 sa nachádza ako špecifická meiotická rekombináza.

Podobnosti medzi mutáciou a rekombináciou

Rozdiel medzi mutáciou a rekombináciou

Definícia

Mutácia: Mutácia sa týka trvalej dedičnej zmeny v nukleotidovej sekvencii génu alebo chromozómu.

Rekombinácia: Rekombinácia sa týka výmeny reťazcov DNA za vzniku nových nukleotidových prestavieb.

Význam

Mutácia: Mutácia je zmena v nukleotidovej sekvencii genómu.

Rekombinácia: Rekombinácia je preskupenie časti chromozómu.

Druhy

Mutácia: Tri typy mutácií sú bodové mutácie, mutácie s posunom rámca a chromozomálne mutácie.

Rekombinácia: Tri typy rekombinácie sú homológna rekombinácia, miestne špecifická rekombinácia a transpozícia.

Výskyt

Mutácia: Mutácia môže byť spôsobená chybami počas replikácie DNA.

Rekombinácia: K rekombinácii dochádza pri príprave gamét.

Vplyv na životné prostredie

Mutácia: Mutácie môžu byť vyvolané vonkajšími mutagénmi.

Rekombinácia: Väčšina rekombinácií sa vyskytuje prirodzene.

Suma zmeny

Mutácia: Mutácie prinášajú malé zmeny v genóme.

Rekombinácia: Rekombinácia prináša rozsiahle zmeny v genóme.

Príspevok k evolúcii

Mutácia: Príspevok mutácií k evolúcii je menší.

Rekombinácia: Rekombinácia je hlavnou hybnou silou evolúcie.

Úloha

Mutácia: Mutácie produkujú nové alely, ktoré zavádzajú genetickú variabilitu do konkrétnej populácie.

Rekombinácia: Rekombinácia prináša rozsiahle preskupenia do genómu organizmov, čo vedie k evolúcii.

Záver

Mutácia a rekombinácia sú dva mechanizmy, ktoré menia sekvenciu DNA genómu. Mutácia je zmena v nukleotidovej sekvencii, zatiaľ čo rekombinácia mení veľkú oblasť genómu. Pretože účinok rekombinácie na genóm je vyšší ako účinok mutácie, rekombinácia sa považuje za hlavnú hybnú silu evolúcie. Hlavným rozdielom medzi mutáciou a rekombináciou je účinok každého mechanizmu na nukleotidovú sekvenciu genómu.

Referencia:

1. Brown, Terence A. „Mutácia, oprava a rekombinácia“. Genomy. 2. vydanie., U.S. National Library of Medicine, 1. januára 1970, K dispozícii tu.

Obrázok so súhlasom:

1. „Point mutations-en“ Autor: Jonsta247-Vlastná práca (GFDL) prostredníctvom Commons Wikimedia 2. „Mutácie Frameshift (13080927393)“ Podľa Genomics Education Program-Frameshift mutácie (CC BY 2.0) prostredníctvom Commons Wikimedia 3. „Chromozomes mutations-en ”Od GYassineMrabetTalk✉Tento vektorový obrázok bol vytvorený pomocou Inkscape. -Vlastná práca na základe Chromosomenmutationen.png (verejná doména) prostredníctvom Commons Wikimedia 4. „Crossover 2“ od MichelHamels na francúzskej Wikipédii-z fr.wikipédie do Commons preniesol Bloody-libu pomocou CommonsHelper (verejná doména) prostredníctvom Commons Wikimedia