Unterschied zwischen Mutation und Rekombination

Hauptunterschied - Mutation vs. Rekombination

DNA dient als genetisches Material der meisten Organismen und speichert Informationen für Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung. Der vollständige DNA-Satz eines Organismus wird als Genom bezeichnet. Die Genome von Organismen sind dynamische Entitäten, die sich im Laufe der Zeit verändern. Mutation und Rekombination sind zwei Arten von Veränderungen, die in den Genomen auftreten können. Eine Mutation bezieht sich auf eine Änderung in der Nukleotidsequenz einer kurzen DNA-Region. Auf der anderen Seite rekonstruiert Rekombination einen Teil des Genoms. Das Hauptunterschied zwischen Mutation und Rekombination ist das Mutation führt zu einer Umlagerung in kleinem Maßstab im Genom, wohingegen Rekombination zu einer Umlagerung in großem Maßstab im Genom führt.

Wichtige Bereiche

1. Was ist eine Mutation?
      - Definition, Typen, Rolle
2. Was ist Rekombination?
     - Definition, Typen, Rolle
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Mutation und Rekombination?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Mutation und Rekombination?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Chromosomenmutation, DNA, Frameshift-Mutation, Genom, homologe Rekombination, Punktmutation, Rekombination, ortsspezifische Rekombination, Transposition

Was ist eine Mutation?

Eine Mutation bezieht sich auf eine permanente vererbbare Veränderung der Nukleotidsequenz eines Gens oder eines Chromosoms. Sie kann aufgrund von Fehlern bei der DNA-Replikation oder schädigenden Auswirkungen von Mutagenen wie Strahlung und Chemikalien entstehen. Eine Mutation kann eine Punktmutation sein, die ein einzelnes Nukleotid durch ein anderes ersetzt, eine Frameshift-Mutation, die ein oder wenige Nukleotide einfügt oder löscht, oder eine Chromosomenmutation, die die chromosomalen Segmente verändert.

Punktmutationen

Punktmutationen werden auch als Substitutionen bezeichnet, da sie Nukleotide ersetzen. Drei Arten von Punktmutationen können basierend auf der Wirkung jeder Art von Mutationen identifiziert werden. Es sind Missense-Mutationen, Nonsense-Mutationen und stille Mutationen. Im Missense-Mutationen, Die Veränderung eines einzelnen Basenpaares in der Nukleotidsequenz eines Gens kann eine einzelne Aminosäure verändern, was letztendlich zur Erzeugung eines anderen Proteins anstelle des erwarteten Proteins führen kann. Im Unsinn Mutationen, Die Veränderung eines einzelnen Basenpaares in der Nukleotidsequenz eines Gens kann als Signal dienen, um die laufende Translation zu hemmen. Dies kann zur Produktion eines nicht-funktionellen Proteins führen, das aus einer verkürzten Aminosäuresequenz besteht. Im stille Mutationen, Die Änderung kann entweder für die gleiche Aminosäure aufgrund der Entartung des genetischen Codes oder für eine zweite Aminosäure mit ähnlichen Eigenschaften kodieren. Daher kann sich die Funktion des Proteins nicht ändern, wenn die Nukleotidsequenz variiert. Verschiedene Arten von Punktmutationen sind in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 3: Punktmutationen

Frameshift-Mutationen

Die drei Arten von Frameshift-Mutationen sind Einfügen, Löschen und Duplizieren. Ein Einfügung von einem einzelnen oder wenigen Nukleotiden ändert sich die Anzahl der Basenpaare eines Gens. Streichung ist die Entfernung eines einzelnen oder einiger Nukleotide aus einem Gen. Im Vervielfältigungen, ein oder wenige Nukleotide werden einmal oder mehrmals kopiert. Daher verändern alle Frameshift-Mutationen den offenen Leserahmen eines Gens, wodurch Änderungen an der regulären Aminosäuresequenz eines Proteins vorgenommen werden. Die Wirkung einer Frameshift-Mutation ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Frameshift-Mutationen

Chromosomenmutation

Die Arten von Veränderungen in chromosomalen Segmenten sind Translokationen, Genduplikationen, intrachromosomale Deletionen, Inversionen und der Verlust von Heterozygosität. Translokationen sind der Austausch der genetischen Teile von nichthomologen Chromosomen. Im Genverdopplung, Es können mehrere Kopien eines bestimmten Allels auftreten, was die Gendosis erhöht. Intrachromosomale Deletionen sind die Entfernung von Chromosomensegmenten. Inversionen Ändern Sie die Orientierung eines Chromosomensegments. Heterozygosität eines Gens kann durch den Verlust eines Allels in einem Chromosom durch Deletion oder genetische Rekombination verloren gehen. Die chromosomalen Mutationen sind in gezeigt Figur 3.

Abbildung 1: Chromosomenmutationen

Die Anzahl der Mutationen im Genom kann durch DNA-Repair-Mechanismen minimiert werden. Die DNA-Reparatur kann auf zwei Arten als präreplikativ und postreplikativ erfolgen. Bei der präreplikativen DNA-Reparatur werden die Nukleotidsequenzen nach Fehlern durchsucht und vor der DNA-Replikation repariert. Bei der postreplikativen DNA-Reparatur wird die neu synthetisierte DNA nach Fehlern durchsucht.

Was ist Rekombination?

Rekombination bezieht sich auf den Austausch von DNA-Strängen, wodurch neue Nukleotidumlagerungen erzeugt werden. Sie tritt zwischen Regionen mit ähnlichen Nukleotidsequenzen auf, indem DNA-Segmente gebrochen und wieder zusammengefügt werden. Rekombination ist ein natürlicher Prozess, der durch verschiedene Enzyme und Proteine ​​reguliert wird. Die genetische Rekombination ist wichtig für die Aufrechterhaltung der genetischen Integrität und die Erzeugung genetischer Diversität. Die drei Arten der Rekombination sind homologe Rekombination, ortsspezifische Rekombination und Transposition. Sowohl die ortsspezifische Rekombination als auch die Transposition können als nicht-chromosomale Rekombination betrachtet werden, bei der kein Austausch von DNA-Sequenzen stattfindet.

Homologe Rekombination

Die homologe Rekombination ist für das meiotische Crossover-Over sowie für die Integration von transferierter DNA in Hefe- und Bakteriengenome verantwortlich. Es wird von der beschrieben Holliday-Modell. Sie tritt zwischen identischen oder nahezu identischen Sequenzen von zwei verschiedenen DNA-Molekülen auf, die in einer begrenzten Region Homologie aufweisen können. Die homologe Rekombination während der Meiose ist in gezeigt Figur 4.

Abbildung 4: Chromosomenübergang

Ortsspezifische Rekombination

Die ortsspezifische Rekombination erfolgt zwischen DNA-Molekülen mit sehr kurzen homologen Sequenzen. Es ist an der Integration der DNA des Bakteriophagen λ (λ DNA) während seines Infektionszyklus in das Virus beteiligt E coli Genom.

Umsetzung

Transposition ist ein Prozess, der durch Rekombination zum Übertragen von DNA-Segmenten zwischen Genomen verwendet wird. Während der Transposition werden die Transposons oder die beweglichen DNA-Elemente von einem Paar kurzer direkter Wiederholungen flankiert, wodurch die Integration in das zweite Genom durch Rekombination erleichtert wird.

Rekombinasen sind die Klasse von Enzymen, die die genetische Rekombination katalysieren. Die Rekombinase RecA befindet sich in E coli. Bei Bakterien erfolgt die Rekombination durch Mitose und die Übertragung von genetischem Material zwischen ihren Organismen. In Archaeen wird RadA als Rekombinaseenzym gefunden, das ein Ortholog von RecA ist. In Hefe wird RAD51 als Rekombinase und DMC1 als spezifische meiotische Rekombinase gefunden. 

Ähnlichkeiten zwischen Mutation und Rekombination

• Sowohl die Mutation als auch die Rekombination erzeugen Umlagerungen im Genom eines bestimmten Organismus.
• Sowohl die Mutation als auch die Rekombination helfen dabei, die Dynamik eines Genoms aufrechtzuerhalten.
• Sowohl die Mutation als auch die Rekombination können Änderungen der regulären Funktionen und Eigenschaften eines Organismus hervorrufen.
• Sowohl Mutation als auch Rekombination erzeugen eine genetische Variabilität innerhalb einer Population.
• Sowohl Mutation als auch Rekombination führen zur Evolution, da sie Organismen verändern.

Unterschied zwischen Mutation und Rekombination

Definition

Mutation: Eine Mutation bezieht sich auf eine permanente vererbbare Veränderung der Nukleotidsequenz eines Gens oder eines Chromosoms.

Rekombination: Rekombination bezieht sich auf den Austausch von DNA-Strängen, wodurch neue Nukleotidumlagerungen erzeugt werden.

Bedeutung

Mutation: Mutation ist eine Änderung in der Nukleotidsequenz des Genoms.

Rekombination: Rekombination ist eine Umlagerung eines Teils eines Chromosoms.

Typen

Mutation: Die drei Arten von Mutationen sind Punktmutationen, Frameshift-Mutationen und Chromosomenmutationen.

Rekombination: Die drei Arten der Rekombination sind homologe Rekombination, ortsspezifische Rekombination und Transposition.

Auftreten

Mutation: Eine Mutation kann durch Fehler bei der DNA-Replikation verursacht werden.

Rekombination: Rekombination tritt während der Herstellung von Gameten auf.

Einfluss auf die Umwelt

Mutation: Mutationen können durch externe Mutagene induziert werden.

Rekombination: Die meisten Rekombinationen kommen natürlich vor.

Betrag der Änderung

Mutation: Mutationen bewirken kleine Veränderungen im Genom.

Rekombination: Die Rekombination bewirkt große Veränderungen im Genom.

Beitrag zur Evolution

Mutation: Der Beitrag von Mutationen zur Evolution ist geringer.

Rekombination: Die Rekombination ist die Hauptantriebskraft der Evolution.

Rolle

Mutation: Durch Mutationen entstehen neue Allele, die eine genetische Variabilität für eine bestimmte Population bewirken.

Rekombination: Rekombination bringt große Umlagerungen in das Genom von Organismen und führt zur Evolution.

Fazit

Mutation und Rekombination sind zwei Mechanismen, die die DNA-Sequenz eines Genoms verändern. Mutation ist eine Veränderung in einer Nukleotidsequenz, während die Rekombination einen großen Bereich des Genoms verändert. Da die Wirkung der Rekombination auf ein Genom höher ist als die der Mutation, wird die Rekombination als die Hauptantriebskraft der Evolution angesehen. Der Hauptunterschied zwischen Mutation und Rekombination ist die Wirkung jedes Mechanismus auf die Nukleotidsequenz des Genoms. 

Referenz:

1. Brown, Terence A. "Mutation, Reparatur und Rekombination" Genome. 2. Auflage., US National Library of Medicine, 1. Januar 1970, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "Point mutations-de" Von Jonsta247 - Eigene Arbeit (GFDL) über Commons Wikimedia
2. "Frameshift-Mutationen (13080927393)" von Genomics Education Program - Frameshift-Mutationen (CC BY 2.0) über Commons Wikimedia
3. "Chromosomes mutations-de" Von GYassineMrabetTalk✉Dieses Vektorbild wurde mit Inkscape erstellt. - Eigene Arbeit basierend auf Chromosomenmutationen.png (Public Domain) über Commons Wikimedia
4. “Crossover 2" von MichelHamels in der Wikipedia auf Französisch - Von fr.wikipedia an Commons von Bloody-libu mit CommonsHelper (Public Domain) über Commons Wikimedia übertragen