ההבדל העיקרי - מוטציה מול רקומבינציה

ה- DNA משמש כחומר הגנטי של רוב האורגניזמים, ומאחסן מידע לצמיחה, התפתחות ורבייה. מערכת ה- DNA השלמה של אורגניזם מכונה הגנום. הגנום של אורגניזמים הוא ישויות דינמיות המשתנות עם הזמן. מוטציה ושילוב מחדש הם שני סוגים של שינויים שיכולים להתרחש בגנום. מוטציה מתייחסת לשינוי ברצף הנוקלאוטידים של אזור קצר ב- DNA. מצד שני, רקומבינציה משחזרת חלק מהגנום. ה ההבדל העיקרי בין מוטציה לשילוב מחדש זה מוטציה מביאה סידור מחדש בקנה מידה קטן בגנום ואילו רקומבינציה מביאה סידור מחדש בקנה מידה גדול בגנום.

אזורי מפתח מכוסים

1. מהי מוטציה - הגדרה, סוגים, תפקיד 2. מהי רקומבינציה - הגדרה, סוגים, תפקיד 3. מה הדמיון בין מוטציה לשילוב מחדש - מתווה של תכונות נפוצות 4. מה ההבדל בין מוטציה לשילוב מחדש - השוואה בין הבדלים מרכזיים

מונחי מפתח: מוטציה כרומוזומלית, DNA, מוטציה של שינוי מסגרת, גנום, רקומבינציה הומולוגית, מוטציה נקודתית, רקומבינציה, רקומבינציה ספציפית לאתר, טרנספוזיציה

מהי מוטציה

מוטציה מתייחסת לשינוי תורשתי קבוע, ברצף הנוקלאוטיד של גן או כרומוזום. זה יכול לנבוע עקב טעויות במהלך שכפול ה- DNA או השפעה מזיקה של מוטציות כגון קרינה וכימיקלים. מוטציה יכולה להיות מוטציה נקודתית, שמחליפה נוקלאוטיד יחיד באחרת, מוטציה בהזזת מסגרת, המוסיפה או מוחקת אחד או כמה נוקלאוטידים, או מוטציה כרומוזומלית, המשנה את הקטעים הכרומוזומליים.

מוטציות נקודה

מוטציות נקודות ידועות גם כתחליפים שכן הן מחליפות נוקלאוטידים. ניתן לזהות שלושה סוגים של מוטציות נקודתיות בהתבסס על ההשפעה של כל סוג של מוטציות. הן מוטציות של misense, מוטציות שטויות ומוטציות שקטות. ב מוטציות של missense, השינוי של זוג בסיס יחיד ברצף הנוקלאוטיד של הגן עשוי לשנות חומצת אמינו אחת, מה שעלול בסופו של דבר לייצר חלבון אחר, במקום החלבון הצפוי. ב מוטציות שטויות, השינוי של זוג בסיס יחיד ברצף הנוקלאוטיד של הגן עשוי לשמש אות לעכב את התרגום המתמשך. זה עשוי לגרום לייצור חלבון לא פונקציונלי, המורכב מרצף חומצות אמינו מקוצר. ב מוטציות שקטות, השינוי עשוי לקודד עבור אותה חומצת אמינו בשל ניוון הקוד הגנטי או חומצת אמינו שנייה בעלת תכונות דומות. לכן, ייתכן שתפקוד החלבון לא ישתנה באמצעות רצף הנוקלאוטיד. סוגים שונים של מוטציות נקודתיות מוצגים באיור 1.

איור 3: מוטציות נקודה

מוטציות Shift Frames

שלושת סוגי המוטציות של העברת מסגרות הן הכנסה, מחיקה ושכפול. א הַכנָסָה של יחיד או כמה נוקלאוטידים ישנו את מספר זוגות הבסיס של הגן. מְחִיקָה הוא הסרת נוקלאוטידים בודדים או כמה מהגן. ב כפילויות, אחד או כמה נוקלאוטידים מועתקים פעם או מספר פעמים. לכן, כל המוטציות של העברת מסגרות משנות את מסגרת הקריאה הפתוחה של הגן, ומביאות שינויים ברצף חומצות האמינו הרגיל של חלבון. ההשפעה של מוטציה של מסגרת מסגרת מוצגת באיור 2.

איור 2: מוטציות Frameshift

מוטציה כרומוזומלית

סוגי השינויים במקטעים כרומוזומליים הם טרנסלוקציות, כפילויות גנים, מחיקות תוך כרומוזומליות, היפוכים ואובדן הטרוזיגוסיות. טרנסלוקציות הם מחלפים של החלקים הגנטיים של כרומוזומים לא הומולוגיים. ב שכפול גנים, עותקים מרובים של אלל מסוים יכולים להתרחש, מה שמגדיל את מינון הגן. מחיקות תוך כרומוזומליות הם הסרת חלקים של כרומוזומים. היפוכים לשנות את הכיוון של קטע כרומוזומים. הטרוזיגוזיות של גן יכול ללכת לאיבוד עקב אובדן אלל בכרומוזום אחד על ידי מחיקה או רקומבינציה גנטית. המוטציות הכרומוזומליות מוצגות באיור 3.

איור 1: מוטציות כרומוזומליות

ניתן למזער את מספר המוטציות בגנום באמצעות מנגנוני תיקון DNA. תיקון DNA יכול להתרחש בשתי דרכים כקדם-שכפול ופוסט-שכפול. בתיקון דנ"א טרום-שכפול, רצפי הנוקלאוטיד מחפשים שגיאות ומתוקנים לפני שכפול ה- DNA. בתיקון דנ"א שלאחר שכפול, החיפוש אחר ה- DNA החדש שסונתז אחר טעויות.

מהי רקומבינציה

רקומבינציה מתייחסת להחלפה של קווצות DNA, המייצרות סדרים חדשים של נוקלאוטידים. הוא מתרחש בין אזורים עם רצפי נוקלאוטיד דומים על ידי שבירת מקטעי DNA וחזרה אליהם. רקומבינציה היא תהליך טבעי המוסדר על ידי אנזימים וחלבונים שונים. רקומבינציה גנטית חשובה לשמירה על שלמות גנטית וליצירת גיוון גנטי. שלושת סוגי רקומבינציה הם רקומבינציה הומולוגית, רקומבינציה ספציפית לאתר ושינוי. רקומבינציה ספציפית לאתר וגם טרנספורמציה יכולים להיחשב כרקומבינציה לא כרומוזומלית כאשר לא מתרחשת חילופי רצפי DNA.

רקומבינציה הומולוגית

רקומבינציה הומולוגית אחראית על המעבר המיוטי כמו גם על שילוב ה- DNA המועבר בשמרים ובגנום חיידקי. הוא מתואר על ידי דגם הולידיי. הוא מתרחש בין רצפים זהים או כמעט זהים של שתי מולקולות DNA שונות שיכולות לחלוק הומולוגיה באזור מצומצם. רקומבינציה הומולוגית במהלך מיוזה מוצגת באיור 4.

איור 4: מעבר כרומוזומלי

רקומבינציה ספציפית לאתר

רקומבינציה ספציפית לאתר מתרחשת בין מולקולות DNA עם רצפים הומולוגיים קצרים מאוד. הוא מעורב בשילוב ה- DNA של חיידק ה- λ (λ DNA) במהלך מחזור ההדבקה שלו בגנום ה- E. coli.

טרַנספּוֹזִיצִיָה

טרנספוזיציה היא תהליך המשמש recombination להעברת קטעי DNA בין הגנום. במהלך הטרנספוזיציה, הטרנספוזונים או יסודות ה- DNA הניידים מוקפים בצמד חזרות ישירות וקצרות, המאפשרות את ההשתלבות בגנום השני באמצעות רקומבינציה.

רקומבינאזות הן סוג האנזימים המזרזים את הרקומבינציה הגנטית. הרקומבינאז, RecA נמצא ב- E. coli. בחיידקים, רקומבינציה מתרחשת באמצעות מיטוזה והעברת חומר גנטי בין האורגניזמים שלהם. בארכיאה, RadA נמצא כאנזים רקומבינאז, שהוא אורתולוג של RecA. בשמרים, RAD51 נמצא כרקומבינאז ו- DMC1 נמצא כרקומבינאז מיוטי ספציפי.

קווי דמיון בין מוטציה לשילוב מחדש

ההבדל בין מוטציה לשילוב מחדש

הַגדָרָה

מוּטָצִיָה: מוטציה מתייחסת לשינוי קבוע, תורשתי ברצף הנוקלאוטיד של גן או כרומוזום.

שילוב מחדש: רקומבינציה מתייחסת להחלפה של קווצות DNA, המייצרות סדרים חדשים של נוקלאוטידים.

מַשְׁמָעוּת

מוּטָצִיָה: מוטציה היא שינוי ברצף הנוקלאוטידים של הגנום.

שילוב מחדש: רקומבינציה היא סידור מחדש של חלק מכרומוזום.

סוגים

מוּטָצִיָה: שלושת סוגי המוטציות הן מוטציות נקודתיות, מוטציות של הילוך מסגרות ומוטציות כרומוזומליות.

שילוב מחדש: שלושת סוגי רקומבינציה הם רקומבינציה הומולוגית, רקומבינציה ספציפית לאתר ושינוי.

הִתרַחֲשׁוּת

מוּטָצִיָה: מוטציה יכולה להיגרם משגיאות במהלך שכפול ה- DNA.

שילוב מחדש: רקומבינציה מתרחשת במהלך הכנת גמטות.

השפעה סביבתית

מוּטָצִיָה: מוטציות יכולות להיגרם על ידי מוטציות חיצוניות.

שילוב מחדש: רוב השילובים מתרחשים באופן טבעי.

כמות השינוי

מוּטָצִיָה: מוטציות מביאות שינויים בקנה מידה קטן בגנום.

שילוב מחדש: רקומבינציה מביאה לשינויים בקנה מידה גדול בגנום.

תרומה לאבולוציה

מוּטָצִיָה: תרומת המוטציות לאבולוציה היא פחותה.

שילוב מחדש: רקומבינציה היא הכוח המניע העיקרי של האבולוציה.

תַפְקִיד

מוּטָצִיָה: מוטציות מייצרות אללים חדשים, המציגות שונות גנטית לאוכלוסייה מסוימת.

שילוב מחדש: רקומבינציה מביאה סידור מחדש בקנה מידה גדול לגנום האורגניזמים, מה שמוביל לאבולוציה.

סיכום

מוטציה ושילוב מחדש הם שני מנגנונים המשנים את רצף ה- DNA של הגנום. מוטציה היא שינוי ברצף נוקלאוטידים בעוד שחילוב מחדש משנה אזור גדול בגנום. מכיוון שההשפעה של רקומבינציה על גנום גבוהה מזו של המוטציה, הרקומבינציה נחשבת לכוח המניע העיקרי של האבולוציה. ההבדל העיקרי בין מוטציה לשילוב מחדש הוא ההשפעה של כל מנגנון על רצף הנוקלאוטיד של הגנום.

התייחסות:

1. בראון, טרנס א '"מוטציה, תיקון ושילוב מחדש". גנום. מהדורה 2., הספרייה הלאומית לרפואה של ארה"ב, 1 בינואר 1970, זמין כאן.

באדיבות התמונה:

1. "Point mutations-en" מאת Jonsta247-יצירה משלו (GFDL) באמצעות Commons Wikimedia 2. "מוטציות של שינוי מסגרת (13080927393)" מאת תכנית החינוך של Genomics-מוטציות לשינוי מסגרת (CC BY 2.0) באמצעות Commons Wikimedia 3. "מוטציות כרומוזומים-en ”מאת GYassineMrabetTalk✉ התמונה הווקטורית הזו נוצרה עם Inkscape. -עבודה משלו המבוססת על Chromosomenmutationen.png (דומיין ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia 4. "Crossover 2" מאת MichelHamels בויקיפדיה הצרפתית-הועבר מ- fr.wikipedia ל- Commons על ידי Bloody-libu באמצעות CommonsHelper (Public Domain) באמצעות Commons Wikimedia