Belangrijkste verschil - Mutatie versus recombinatie

DNA dient als het genetische materiaal van de meeste organismen en slaat informatie op voor de groei, ontwikkeling en reproductie. De complete set DNA van een organisme wordt het genoom genoemd. De genomen van organismen zijn dynamische entiteiten die in de loop van de tijd veranderen. Mutatie en recombinatie zijn twee soorten veranderingen die in de genomen kunnen optreden. Een mutatie verwijst naar een verandering in de nucleotidesequentie van een kort DNA-gebied. Anderzijds reconstrueert recombinatie een deel van het genoom. De grootste verschil tussen mutatie en recombinatie is dat: mutatie brengt een herschikking op kleine schaal in het genoom, terwijl recombinatie een herschikking op grote schaal in het genoom brengt.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat is een mutatie? - Definitie, typen, rol 2. Wat is recombinatie? - Definitie, typen, rol 3. Wat zijn de overeenkomsten tussen mutatie en recombinatie? – Overzicht van gemeenschappelijke functies 4. Wat is het verschil tussen mutatie en recombinatie? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: chromosomale mutatie, DNA, frameshift-mutatie, genoom, homologe recombinatie, puntmutatie, recombinatie, plaatsspecifieke recombinatie, transpositie

Wat is een mutatie?

Een mutatie verwijst naar een permanente, erfelijke verandering in de nucleotidesequentie van een gen of een chromosoom. Het kan ontstaan ​​door fouten tijdens DNA-replicatie of door schadelijke effecten van mutagenen zoals straling en chemicaliën. Een mutatie kan een puntmutatie zijn, die een enkele nucleotide door een andere vervangt, een frameshift-mutatie, die een of enkele nucleotiden invoegt of verwijdert, of een chromosomale mutatie, die de chromosomale segmenten verandert.

Punt mutaties

Puntmutaties zijn ook bekend als substituties omdat ze nucleotiden vervangen. Er kunnen drie soorten puntmutaties worden geïdentificeerd op basis van het effect van elk type mutatie. Het zijn missense mutaties, nonsense mutaties en stille mutaties. In missense mutaties, kan de wijziging van een enkel basenpaar in de nucleotidesequentie van een gen een enkel aminozuur veranderen, wat uiteindelijk kan resulteren in de productie van een ander eiwit in plaats van het verwachte eiwit. In onzin mutaties, kan de wijziging van een enkel basenpaar in de nucleotidesequentie van een gen dienen als een signaal om de voortgaande translatie te remmen. Dit kan resulteren in de productie van een niet-functioneel eiwit, bestaande uit een verkorte aminozuursequentie. In stille mutaties, kan de verandering coderen voor hetzelfde aminozuur vanwege de degeneratie van de genetische code of voor een tweede aminozuur met vergelijkbare eigenschappen. Daarom mag de functie van het eiwit niet veranderen door de nucleotidesequentie die varieert. Verschillende soorten puntmutaties worden getoond in figuur 1.

Afbeelding 3: Puntmutaties

Frameshift-mutaties

De drie soorten frameshift-mutaties zijn insertie, deletie en duplicatie. Een invoeging van een enkele of enkele nucleotiden zal het aantal basenparen van een gen veranderen. Verwijdering is de verwijdering van een enkele of enkele nucleotiden uit een gen. In duplicaties, worden een of enkele nucleotiden een of meerdere keren gekopieerd. Dus alle frameshift-mutaties veranderen het open leeskader van een gen, waardoor veranderingen worden geïntroduceerd in de reguliere aminozuursequentie van een eiwit. Het effect van een frameshift-mutatie wordt getoond in figuur 2.

Afbeelding 2: Frameshift-mutaties

Chromosomale mutatie

De soorten veranderingen in chromosomale segmenten zijn translocaties, genduplicaties, intra-chromosomale deleties, inversies en verlies van heterozygotie. Translocaties zijn de uitwisselingen van de genetische delen van niet-homologe chromosomen. In genduplicatie, kunnen meerdere kopieën van een bepaald allel voorkomen, waardoor de gendosering toeneemt. Intrachromosomale deleties zijn de verwijderingen van segmenten van chromosomen. inversies de oriëntatie van een chromosoomsegment veranderen. heterozygotie van een gen kan verloren gaan door het verlies van een allel in één chromosoom door deletie of genetische recombinatie. De chromosomale mutaties worden getoond in figuur 3.

Figuur 1: Chromosomale mutaties

Het aantal mutaties in het genoom kan worden geminimaliseerd door DNA-reparatiemechanismen. DNA-reparatie kan op twee manieren plaatsvinden, namelijk pre-replicatief en post-replicatief. Bij pre-replicatieve DNA-reparatie worden de nucleotidesequenties doorzocht op fouten en gerepareerd voorafgaand aan DNA-replicatie. Bij post-replicatieve DNA-reparatie wordt in het nieuw gesynthetiseerde DNA gezocht naar fouten.

Wat is recombinatie?

Recombinatie verwijst naar de uitwisseling van DNA-strengen, waardoor nieuwe nucleotide-herrangschikkingen worden geproduceerd. Het komt voor tussen regio's met vergelijkbare nucleotidesequenties door DNA-segmenten te breken en weer samen te voegen. Recombinatie is een natuurlijk proces dat wordt gereguleerd door verschillende enzymen en eiwitten. Genetische recombinatie is belangrijk voor het behoud van genetische integriteit en het genereren van genetische diversiteit. De drie soorten recombinatie zijn homologe recombinatie, plaatsspecifieke recombinatie en transpositie. Zowel plaatsspecifieke recombinatie als transpositie kunnen worden beschouwd als niet-chromosomale recombinatie waarbij geen uitwisseling van DNA-sequenties plaatsvindt.

Homologe recombinatie

Homologe recombinatie is verantwoordelijk voor de meiotische kruising en de integratie van overgedragen DNA in gist- en bacteriële genomen. Het wordt beschreven door de Vakantiemodel. Het komt voor tussen identieke of bijna identieke sequenties van twee verschillende DNA-moleculen die homologie kunnen delen in een beperkt gebied. De homologe recombinatie tijdens meiose wordt getoond in figuur 4.

Figuur 4: Chromosomale Crossing-Over

Locatiespecifieke recombinatie

De plaatsspecifieke recombinatie vindt plaats tussen DNA-moleculen met zeer korte homologe sequenties. Het is betrokken bij de integratie van het DNA van de bacteriofaag λ (λ-DNA) tijdens zijn infectiecyclus in het E. coli-genoom.

Omzetting

Transpositie is een proces dat door recombinatie wordt gebruikt om DNA-segmenten tussen genomen over te brengen. Tijdens de transpositie worden de transposons of de mobiele DNA-elementen geflankeerd door een paar korte directe herhalingen, wat de integratie in het tweede genoom door recombinatie vergemakkelijkt.

Recombinasen zijn de klasse van enzymen die de genetische recombinatie katalyseren. Het recombinase, RecA, wordt gevonden in E. coli. Bij bacteriën vindt recombinatie plaats door mitose en de overdracht van genetisch materiaal tussen hun organismen. In archaea wordt RadA gevonden als het recombinase-enzym, dat een ortholoog is van RecA. In gist wordt RAD51 gevonden als een recombinase en wordt DMC1 gevonden als een specifiek meiotisch recombinase.

Overeenkomsten tussen mutatie en recombinatie

Verschil tussen mutatie en recombinatie

Definitie

Mutatie: Een mutatie verwijst naar een permanente, erfelijke verandering in de nucleotidesequentie van een gen of een chromosoom.

recombinatie: Recombinatie verwijst naar de uitwisseling van DNA-strengen, waardoor nieuwe nucleotide-herrangschikkingen worden geproduceerd.

Betekenis

Mutatie: Mutatie is een verandering in de nucleotidesequentie van het genoom.

recombinatie: Recombinatie is een herschikking van een deel van een chromosoom.

Types

Mutatie: De drie soorten mutaties zijn puntmutaties, frameshift-mutaties en chromosomale mutaties.

recombinatie: De drie soorten recombinatie zijn homologe recombinatie, plaatsspecifieke recombinatie en transpositie.

Voorval

Mutatie: Een mutatie kan worden veroorzaakt door fouten tijdens DNA-replicatie.

recombinatie: Recombinatie vindt plaats tijdens de voorbereiding van gameten.

Milieu-invloed

Mutatie: Mutaties kunnen worden geïnduceerd door externe mutagenen.

recombinatie: De meeste recombinaties komen van nature voor.

Bedrag van de wijziging

Mutatie: Mutaties brengen kleinschalige veranderingen in het genoom met zich mee.

recombinatie: Recombinatie brengt grootschalige veranderingen in het genoom met zich mee.

Bijdrage aan evolutie

Mutatie: De bijdrage van mutaties aan de evolutie is minder.

recombinatie: Recombinatie is de belangrijkste drijvende kracht achter evolutie.

Rol

Mutatie: Mutaties produceren nieuwe allelen en introduceren genetische variabiliteit in een bepaalde populatie.

recombinatie: Recombinatie brengt grootschalige herschikkingen van het genoom van organismen, wat leidt tot evolutie.

Conclusie

Mutatie en recombinatie zijn twee mechanismen die de DNA-sequentie van een genoom veranderen. Mutatie is een wijziging in een nucleotidesequentie, terwijl recombinatie een groot gebied van het genoom verandert. Aangezien het effect van recombinatie op een genoom groter is dan dat van de mutatie, wordt de recombinatie beschouwd als de belangrijkste drijvende kracht achter evolutie. Het belangrijkste verschil tussen mutatie en recombinatie is het effect van elk mechanisme op de nucleotidesequentie van het genoom.

Verwijzing:

1. Brown, Terence A. "Mutatie, reparatie en recombinatie." genomen. 2e editie., U.S. National Library of Medicine, 1 januari 1970, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Puntmutaties-nl" door Jonsta247 - Eigen werk (GFDL) via Commons Wikimedia 2. "Frameshift-mutaties (13080927393)" Door Genomics Education Program - Frameshift-mutaties (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia 3. "Chromosomen mutaties-en ” Door GYassineMrabetTalk✉Deze vectorafbeelding is gemaakt met Inkscape. – Eigen werk gebaseerd op Chromosomenmutationen.png (Public Domain) via Commons Wikimedia 4. “Crossover 2” door MichelHamels op de Franse Wikipedia – Overgezet van fr.wikipedia naar Commons door Bloody-libu met behulp van CommonsHelper (Public Domain) via Commons Wikimedia