Razlika med mutacijo in rekombinacijo

DNK luži kot genetki material večine organizmov, ki hrani informacije za rat, razvoj in razmnoževanje. Celoten klop DNK organizma e imenuje genom. Genomi organizmov o dinamične entitete, ki e čaoma p

Razlika med mutacijo in rekombinacijo

Vsebina:

Glavna razlika - mutacija proti rekombinaciji

DNK služi kot genetski material večine organizmov, ki hrani informacije za rast, razvoj in razmnoževanje. Celoten sklop DNK organizma se imenuje genom. Genomi organizmov so dinamične entitete, ki se sčasoma spreminjajo. Mutacija in rekombinacija sta dve vrsti sprememb, ki se lahko pojavijo v genomih. Mutacija se nanaša na spremembo v nukleotidnem zaporedju kratkega območja DNA. Po drugi strani pa rekombinacija rekonstruira del genoma. The glavna razlika med mutacijo in rekombinacijo je to mutacija prinaša majhno prerazporeditev v genomu, rekombinacija pa prinaša obsežno prerazporeditev v genomu.

Pokrita ključna območja

1. Kaj je mutacija
- Definicija, vrste, vloga
2. Kaj je rekombinacija
- Definicija, vrste, vloga
3. Kakšne so podobnosti med mutacijo in rekombinacijo
- oris skupnih funkcij
4. Kakšna je razlika med mutacijo in rekombinacijo
- Primerjava ključnih razlik

Ključni pojmi: kromosomska mutacija, DNK, mutacija v okvirju, genom, homologna rekombinacija, točkovna mutacija, rekombinacija, site-specific rekombinacija, prenos


Kaj je mutacija

Mutacija se nanaša na trajno, dedno spremembo v nukleotidnem zaporedju gena ali kromosoma. Lahko se pojavi zaradi napak pri replikaciji DNK ali škodljivega učinka mutagenov, kot so sevanje in kemikalije. Mutacija je lahko točkovna mutacija, ki nadomešča en nukleotid z drugo mutacijo, ki vstavi ali izbriše enega ali nekaj nukleotidov ali kromosomsko mutacijo, ki spremeni kromosomske segmente.

Mutacije točk

Točkaste mutacije so znane tudi kot substitucije, saj nadomeščajo nukleotide. Na podlagi učinka vsake vrste mutacij lahko ugotovimo tri vrste točkovnih mutacij. To so misense mutacije, nesmiselne mutacije in tihe mutacije. V mutacijeSprememba posameznega baznega para v nukleotidnem zaporedju gena lahko spremeni posamezno aminokislino, kar lahko na koncu povzroči proizvodnjo drugačnega proteina namesto pričakovanega proteina. V nesmiselne mutacijesprememba posameznega baznega para v nukleotidnem zaporedju gena lahko služi kot signal za zaviranje potekajočega prevajanja. To lahko povzroči nastajanje nefunkcionalnega proteina, ki je sestavljen iz skrajšane aminokislinske sekvence. V tihe mutacijesprememba lahko kodira bodisi za isto aminokislino zaradi degeneracije genetske kode ali druge aminokisline s podobnimi lastnostmi. Zato se funkcija proteina morda ne spremeni z nukleotidnim zaporedjem. Različne vrste točkastih mutacij so prikazane v slika 1.


Slika 3: Mutacije točk

Mutacije premika okvirja

Tri vrste mutacij okvirja so vstavljanje, brisanje in podvajanje. Anvstavljanje enega ali nekaj nukleotidov bo spremenilo število baznih parov gena.Brisanje je odstranitev enega ali nekaj nukleotidov iz gena. V podvajanjaen ali več nukleotidov se kopira enkrat ali večkrat. Torej, vse mutacije podrejenega okvirja spreminjajo odprti bralni okvir gena in uvajajo spremembe redne aminokislinske sekvence proteina. Učinek mutacije pomika okvirja je prikazan v slika 2.


Slika 2: Mutacije premika okvirja

Kromosomska mutacija

Vrste sprememb v kromosomskih segmentih so translokacije, podvajanje genov, intra-kromosomske delecije, inverzije in izguba heterozigotnosti.Prenosi so izmenjave genetskih delov nehomolognih kromosomov. Vpodvajanje genalahko pride do več kopij določenega alela, kar poveča odmerek gena.Intra-kromosomski izbrisi so odstranitve segmentov kromosomov.Inverzije spremenite usmeritev segmenta kromosomov.Heterozigotnost gena lahko izgubimo zaradi izgube alela v enem kromosomu z izbrisom ali gensko rekombinacijo. Kromosomske mutacije so prikazane vslika 3.


Slika 1: Kromosomske mutacije

Število mutacij v genomu lahko minimiziramo z mehanizmi za popravilo DNA. Popravilo DNA se lahko pojavi na dva načina kot pred-replikativno in post-replikativno. Pri popravljanju pred ponovitvijo DNA se zaporedje nukleotidov išče napake in jih popravimo pred replikacijo DNA. V popravku po ponovnem replikaciji DNK se na novo sintetizirano DNK iščejo napake.

Kaj je rekombinacija

Rekombinacija se nanaša na izmenjavo verig DNA, kar povzroči nove preureditve nukleotidov. To se zgodi med regijami s podobnimi nukleotidnimi zaporedji, ki se lomijo in ponovno združujejo segmente DNA. Rekombinacija je naravni proces, ki ga regulirajo različni encimi in proteini. Genetska rekombinacija je pomembna za ohranjanje genetske celovitosti in ustvarjanje genske raznolikosti. Tri vrste rekombinacije so homologna rekombinacija, mesto specifična rekombinacija in transpozicija. Tako lokacijsko specifična rekombinacija kot transpozicija se lahko štejeta za nekromosomsko rekombinacijo, pri kateri ne pride do izmenjave zaporedij DNA.

Homologna rekombinacija

Homologna rekombinacija je odgovorna za meiotično križanje kot tudi za integracijo prenesene DNA v genomi kvasovk in bakterij. To je opisano z Holliday model. Pojavi se med enakimi ali skoraj identičnimi zaporedji dveh različnih molekul DNA, ki lahko delijo homologijo v omejeni regiji. Homologna rekombinacija med mejozo je prikazana v slika 4.


Slika 4: Kromosomsko križanje

Site-specifična rekombinacija

Lokacijsko specifična rekombinacija poteka med molekulami DNA z zelo kratkimi homolognimi sekvencami. Sodeluje pri integraciji DNK bakteriofaga λ (λ DNA) med ciklom okužbe v E. coli genoma.

Prenos

Prenos je proces, ki ga rekombinacija uporablja za prenos DNA segmentov med genomi. Med transpozicijo so transpozoni ali mobilni DNA elementi obdani s parom kratkih direktnih ponovitev, ki olajšujejo integracijo v drugi genom z rekombinacijo.

Rekombinaze so razred encimov, ki katalizirajo gensko rekombinacijo. Rekombinaza, RecA, najdemo vE. coli. Pri bakterijah pride do rekombinacije skozi mitozo in prenos genskega materiala med njihovimi organizmi. V arhejah najdemo RadA kot encim rekombinaze, ki je ortolog RecA. Pri kvasovkah se RAD51 najde kot rekombinaza, DMC1 pa kot specifična meiotična rekombinaza.

Podobnosti med mutacijo in rekombinacijo

  • Tako mutacija kot rekombinacija povzročata preureditve v genomu določenega organizma.
  • Tako mutacija kot rekombinacija pomagata ohraniti dinamično naravo genoma.
  • Tako mutacija kot rekombinacija lahko povzročita spremembe pravilnega delovanja in značilnosti organizma.
  • Tako mutacija kot rekombinacija povzročata genetsko variabilnost znotraj populacije.
  • Tako mutacija kot rekombinacija vodita v evolucijo, saj prinašata spremembe v organizme.

Razlika med mutacijo in rekombinacijo

Opredelitev

Mutacija: Mutacija se nanaša na trajno, dedno spremembo v nukleotidnem zaporedju gena ali kromosoma.

Rekombinacija: Rekombinacija se nanaša na izmenjavo verig DNA, kar povzroči nove preureditve nukleotidov.

Pomembnost

Mutacija: Mutacija je sprememba v nukleotidnem zaporedju genoma.

Rekombinacija: Rekombinacija je preureditev dela kromosoma.

Vrste

Mutacija: Tri vrste mutacij so točkovne mutacije, mutacije okvirja in kromosomske mutacije.

Rekombinacija: Tri vrste rekombinacije so homologna rekombinacija, mesto specifična rekombinacija in transpozicija.

Pojavnost

Mutacija: Mutacijo lahko povzročijo napake med replikacijo DNK.

Rekombinacija: Rekombinacija se pojavi med pripravo gamet.

Vpliv na okolje

Mutacija: Mutacije lahko povzročijo zunanje mutagene.

Rekombinacija: Večina rekombinacij se pojavlja naravno.

Znesek spremembe

Mutacija: Mutacije povzročajo manjše spremembe genoma.

Rekombinacija: Rekombinacija prinaša velike spremembe v genom.

Prispevek k razvoju

Mutacija: Prispevek mutacij k evoluciji je manjši.

Rekombinacija: Rekombinacija je glavna gonilna sila evolucije.

Vloga

Mutacija: Mutacije povzročajo nove alele, ki določeni populaciji prinašajo genetsko variabilnost.

Rekombinacija: Rekombinacija prinaša obsežne preureditve v genom organizmov, kar vodi do evolucije.

Zaključek

Mutacija in rekombinacija sta dva mehanizma, ki spremenita zaporedje DNA genoma. Mutacija je sprememba v nukleotidnem zaporedju, medtem ko rekombinacija spremeni veliko območje genoma. Ker je učinek rekombinacije na genom višji od učinka mutacije, se rekombinacija obravnava kot glavna gonilna sila evolucije. Glavna razlika med mutacijo in rekombinacijo je učinek vsakega mehanizma na nukleotidno zaporedje genoma.

Sklic:

1. Brown, Terence A. “Mutacija, popravilo in rekombinacija.”Genomi. 2. izdaja., Ameriška Nacionalna medicinska knjižnica, 1. januar 1970,