Основное отличие - мутация против рекомбинации

ДНК служит генетическим материалом большинства организмов, храня информацию для роста, развития и воспроизводства. Полный набор ДНК организма называется геномом. Геномы организмов - это динамические сущности, которые со временем меняются. Мутация и рекомбинация - это два типа изменений, которые могут происходить в геномах. Мутация относится к изменению нуклеотидной последовательности короткого участка ДНК. С другой стороны, рекомбинация реконструирует часть генома. В главное отличие между мутацией и рекомбинацией заключается в том, что мутация приводит к мелкомасштабной перестройке в геноме, тогда как рекомбинация приводит к крупномасштабной перестройке в геноме.

Ключевые области покрыты

1. Что такое мутация - Определение, типы, роль 2. Что такое рекомбинация - Определение, типы, роль 3. Каковы сходства между мутацией и рекомбинацией - Обзор общих черт 4. В чем разница между мутацией и рекомбинацией - Сравнение основных различий

Ключевые термины: хромосомная мутация, ДНК, мутация сдвига рамки считывания, геном, гомологичная рекомбинация, точечная мутация, рекомбинация, сайт-специфическая рекомбинация, транспозиция.

Что такое мутация

Мутация относится к постоянному наследственному изменению нуклеотидной последовательности гена или хромосомы. Это может произойти из-за ошибок при репликации ДНК или повреждающего действия мутагенов, таких как радиация и химические вещества. Мутация может быть точечной мутацией, которая заменяет один нуклеотид другим, мутацией сдвига рамки считывания, которая вставляет или удаляет один или несколько нуклеотидов, или хромосомной мутацией, которая изменяет хромосомные сегменты.

Точечные мутации

Точечные мутации также известны как замены, поскольку они заменяют нуклеотиды. На основе эффекта каждого типа мутаций можно выделить три типа точечных мутаций. Это миссенс-мутации, бессмысленные мутации и молчаливые мутации. В миссенс-мутации, изменение одной пары оснований в нуклеотидной последовательности гена может изменить одну аминокислоту, что в конечном итоге может привести к образованию другого белка вместо ожидаемого белка. В бессмысленные мутацииизменение одной пары оснований в нуклеотидной последовательности гена может служить сигналом для ингибирования продолжающейся трансляции. Это может привести к выработке нефункционального белка, состоящего из укороченной аминокислотной последовательности. В тихие мутацииизменение может кодировать либо ту же аминокислоту из-за вырожденности генетического кода, либо вторую аминокислоту с аналогичными свойствами. Следовательно, функция белка не может изменяться в зависимости от нуклеотидной последовательности. На рисунке 1 показаны различные типы точечных мутаций.

Рисунок 3: Точечные мутации

Мутации сдвига кадра

Три типа мутаций сдвига рамки считывания - это вставка, удаление и дупликация. An вставка одного или нескольких нуклеотидов изменит количество пар оснований гена. Удаление это удаление одного или нескольких нуклеотидов из гена. В дублирование, один или несколько нуклеотидов копируются один или несколько раз. Итак, все мутации сдвига рамки считывания изменяют открытую рамку считывания гена, внося изменения в обычную аминокислотную последовательность белка. Эффект мутации сдвига рамки считывания показан на рисунке 2.

Рисунок 2: Мутации сдвига кадра

Хромосомная мутация

Типы изменений в хромосомных сегментах - это транслокации, дупликации генов, внутрихромосомные делеции, инверсии и потеря гетерозиготности. Транслокации представляют собой перестановки генетических частей негомологичных хромосом. В дупликация гена может возникнуть множество копий определенного аллеля, увеличивая дозу гена. Внутрихромосомные делеции удаление сегментов хромосом. Инверсии изменить ориентацию сегмента хромосомы. Гетерозиготность гена может быть потеряно из-за потери аллеля в одной хромосоме в результате делеции или генетической рекомбинации. Хромосомные мутации показаны на рисунке 3.

Рисунок 1: Хромосомные мутации

Количество мутаций в геноме можно минимизировать с помощью механизмов восстановления ДНК. Восстановление ДНК может происходить двумя способами: пререпликативным и пострепликативным. При пререпликативной репарации ДНК нуклеотидные последовательности ищутся на предмет ошибок и восстанавливаются до репликации ДНК. При пострепликативной репарации ДНК проводится поиск ошибок в вновь синтезированной ДНК.

Что такое рекомбинация

Рекомбинация относится к обмену цепями ДНК, производящему новые нуклеотидные перестройки. Это происходит между областями со сходными нуклеотидными последовательностями за счет разрыва и повторного соединения сегментов ДНК. Рекомбинация - это естественный процесс, регулируемый различными ферментами и белками. Генетическая рекомбинация важна для поддержания генетической целостности и создания генетического разнообразия. Три типа рекомбинации - это гомологичная рекомбинация, сайт-специфическая рекомбинация и транспозиция. И сайт-специфическая рекомбинация, и транспозиция могут рассматриваться как нехромосомная рекомбинация, при которой не происходит обмена последовательностями ДНК.

Гомологичная рекомбинация

Гомологичная рекомбинация отвечает за мейотический кроссинговер, а также за интеграцию перенесенной ДНК в геномы дрожжей и бактерий. Это описывается Холлидей модель. Это происходит между идентичными или почти идентичными последовательностями двух разных молекул ДНК, которые могут иметь общую гомологию в ограниченной области. Гомологичная рекомбинация во время мейоза показана на рисунке 4.

Рисунок 4: Хромосомный кроссинговер

Специфичная для сайта рекомбинация

Сайт-специфическая рекомбинация происходит между молекулами ДНК с очень короткими гомологичными последовательностями. Он участвует в интеграции ДНК бактериофага λ (λ ДНК) во время цикла заражения в геном E. coli.

Транспонирование

Транспозиция - это процесс, используемый путем рекомбинации для переноса сегментов ДНК между геномами. Во время транспозиции транспозоны или мобильные элементы ДНК фланкируются парой коротких прямых повторов, облегчая интеграцию во второй геном посредством рекомбинации.

Рекомбиназы - это класс ферментов, катализирующих генетическую рекомбинацию. Рекомбиназа RecA обнаружена в E. coli. У бактерий рекомбинация происходит посредством митоза и передачи генетического материала между их организмами. В архее RadA обнаружен как фермент рекомбиназа, который является ортологом RecA. В дрожжах RAD51 обнаруживается как рекомбиназа, а DMC1 обнаруживается как специфическая мейотическая рекомбиназа.

Сходства между мутацией и рекомбинацией

Разница между мутацией и рекомбинацией

Определение

Мутация: Мутация относится к постоянному наследственному изменению нуклеотидной последовательности гена или хромосомы.

Рекомбинация: Рекомбинация относится к обмену цепями ДНК, производящему новые нуклеотидные перестройки.

Значение

Мутация: Мутация - это изменение нуклеотидной последовательности генома.

Рекомбинация: Рекомбинация - это перестройка части хромосомы.

Типы

Мутация: Три типа мутаций - это точечные мутации, мутации сдвига рамки считывания и хромосомные мутации.

Рекомбинация: Три типа рекомбинации - это гомологичная рекомбинация, сайт-специфическая рекомбинация и транспозиция.

Вхождение

Мутация: Мутация может быть вызвана ошибками во время репликации ДНК.

Рекомбинация: Рекомбинация происходит при приготовлении гамет.

Влияние окружающей среды

Мутация: Мутации могут быть вызваны внешними мутагенами.

Рекомбинация: Большинство рекомбинаций происходит естественным путем.

Сумма сдачи

Мутация: Мутации вносят небольшие изменения в геном.

Рекомбинация: Рекомбинация вносит крупномасштабные изменения в геном.

Вклад в эволюцию

Мутация: Вклад мутаций в эволюцию меньше.

Рекомбинация: Рекомбинация - главная движущая сила эволюции.

Роль

Мутация: Мутации производят новые аллели, привнося генетическую изменчивость в определенную популяцию.

Рекомбинация: Рекомбинация вносит крупномасштабные перестройки в геном организмов, ведущие к эволюции.

Заключение

Мутация и рекомбинация - это два механизма, которые изменяют последовательность ДНК генома. Мутация - это изменение нуклеотидной последовательности, в то время как рекомбинация изменяет большую часть генома. Поскольку эффект рекомбинации на геном выше, чем эффект мутации, рекомбинация считается основной движущей силой эволюции. Основное различие между мутацией и рекомбинацией заключается во влиянии каждого механизма на нуклеотидную последовательность генома.

Ссылка:

1. Браун, Теренс А. «Мутация, ремонт и рекомбинация». Геномы. 2-е издание., Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г., доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Точечные мутации-en» Автор Jonsta247 - собственная работа (GFDL) через Commons Wikimedia 2. «Мутации со сдвигом рамки» (13080927393) по программе образования по геномике - Мутации со сдвигом рамки (CC BY 2.0) через Commons Wikimedia 3. «Мутации хромосом-ru ”Автор: GYassineMrabetTalk✉Это векторное изображение было создано с помощью Inkscape. - Собственная работа на основе Chromosomenmutationen.png (общественное достояние) через Commons Wikimedia 4. «Crossover 2» Мишеля Хамельса из французской Википедии - Передано из fr.wikipedia в Commons через Bloody-libu с использованием CommonsHelper (Public Domain) через Commons Wikimedia