Sự khác biệt chính - Đột biến và Tái tổ hợp

DNA đóng vai trò là vật chất di truyền của hầu hết các sinh vật, lưu trữ thông tin cho quá trình sinh trưởng, phát triển và sinh sản. Bộ DNA hoàn chỉnh của một sinh vật được gọi là bộ gen. Bộ gen của sinh vật là những thực thể năng động thay đổi theo thời gian. Đột biến và tái tổ hợp là hai loại thay đổi có thể xảy ra trong bộ gen. Đột biến đề cập đến sự thay đổi trình tự nucleotide của một vùng ngắn của DNA. Mặt khác, tái tổ hợp tái tạo lại một phần của bộ gen. Các Sự khác biệt chính giữa đột biến và tái tổ hợp là đột biến mang lại sự sắp xếp lại quy mô nhỏ trong bộ gen trong khi tái tổ hợp mang lại sự sắp xếp lại quy mô lớn trong hệ gen.

Các lĩnh vực chính được bao phủ

1. Đột biến là gì - Định nghĩa, Loại, Vai trò 2. Tái tổ hợp là gì - Định nghĩa, Loại, Vai trò 3. Điểm giống nhau giữa đột biến và tái tổ hợp - Sơ lược các tính năng chung 4. Sự khác biệt giữa đột biến và tái tổ hợp - So sánh các điểm khác biệt chính

Thuật ngữ chính: Đột biến nhiễm sắc thể, DNA, Đột biến lệch khung, Bộ gen, Tái tổ hợp đồng loại, Đột biến điểm, Tái tổ hợp, Tái tổ hợp theo vị trí cụ thể, Chuyển vị

Đột biến là gì

Đột biến là sự thay đổi vĩnh viễn, có tính di truyền trong trình tự nucleotide của gen hoặc nhiễm sắc thể. Nó có thể phát sinh do lỗi trong quá trình sao chép DNA hoặc tác động gây hại của các tác nhân gây đột biến như bức xạ và hóa chất. Đột biến có thể là đột biến điểm, thay thế một nucleotide đơn lẻ bằng một nucleotide khác, đột biến chuyển khung, chèn hoặc xóa một hoặc một vài nucleotide, hoặc đột biến nhiễm sắc thể, làm thay đổi các đoạn nhiễm sắc thể.

Đột biến điểm

Đột biến điểm còn được gọi là đột biến thay thế vì chúng thay thế nucleotide. Căn cứ vào tác dụng của từng loại đột biến có thể xác định được 3 dạng đột biến điểm. Chúng là những đột biến sai lầm, đột biến vô nghĩa và đột biến thầm lặng. Trong đột biến sai lầm, sự thay đổi của một cặp bazơ đơn trong trình tự nucleotit của gen có thể làm thay đổi một axit amin duy nhất, điều này cuối cùng có thể dẫn đến việc tạo ra một loại protein khác, thay vì loại protein mong đợi. Trong đột biến vô nghĩa, sự thay đổi của một cặp bazơ duy nhất trong trình tự nucleotit của gen có thể đóng vai trò như một tín hiệu để ức chế quá trình dịch mã đang diễn ra. Điều này có thể dẫn đến việc tạo ra một protein không chức năng, bao gồm một trình tự axit amin được rút ngắn. Trong đột biến thầm lặng, sự thay đổi có thể mã hóa cho cùng một axit amin do sự thoái hóa của mã di truyền hoặc axit amin thứ hai có đặc tính tương tự. Do đó, chức năng của protein có thể không thay đổi thông qua việc thay đổi trình tự nucleotide. Các dạng đột biến điểm khác nhau được thể hiện trong hình 1.

Hình 3: Đột biến điểm

Đột biến dịch chuyển khung hình

Ba dạng đột biến dịch chuyển khung là chèn, xóa và sao chép. Một sự chèn của một hoặc một vài nucleotit sẽ làm thay đổi số lượng cặp bazơ của gen. Xóa là sự loại bỏ một hoặc một số nucleotide từ một gen. Trong sự trùng lặp, một hoặc một số nucleotide được sao chép một lần hoặc nhiều lần. Vì vậy, tất cả các đột biến dịch chuyển khung đều làm thay đổi khung đọc mở của gen, dẫn đến những thay đổi đối với trình tự axit amin thông thường của protein. Ảnh hưởng của đột biến dịch chuyển khung được thể hiện trong hình 2.

Hình 2: Đột biến lệch khung hình

Đột biến nhiễm sắc thể

Các dạng biến đổi trong các đoạn nhiễm sắc thể là chuyển đoạn, sao chép gen, mất đoạn trong nhiễm sắc thể, đảo đoạn và mất dị hợp tử. Chuyển vị là sự hoán đổi giữa các phần di truyền của các nhiễm sắc thể không tương đồng. Trong sao chép gen, nhiều bản sao của một alen cụ thể có thể xảy ra, làm tăng liều lượng gen. Mất đoạn trong nhiễm sắc thể là sự loại bỏ các đoạn của nhiễm sắc thể. Nghịch đảo thay đổi hướng của một đoạn nhiễm sắc thể. Dị hợp tử gen có thể bị mất do mất alen ở một nhiễm sắc thể do mất đoạn hoặc tái tổ hợp di truyền. Các đột biến nhiễm sắc thể được thể hiện trong hình 3.

Hình 1: Đột biến nhiễm sắc thể

Số lượng đột biến trong bộ gen có thể được giảm thiểu bằng cơ chế DNA-Repair. Quá trình sửa chữa DNA có thể xảy ra theo hai cách là trước sao chép và sau sao chép. Trong quá trình sửa chữa DNA trước sao chép, trình tự nucleotide được tìm kiếm các lỗi và được sửa chữa trước khi sao chép DNA. Trong quá trình sửa chữa DNA sau sao chép, DNA mới được tổng hợp được tìm kiếm các lỗi.

Tái tổ hợp là gì

Tái tổ hợp đề cập đến sự trao đổi các sợi DNA, tạo ra sự sắp xếp lại nucleotide mới. Nó xảy ra giữa các vùng có trình tự nucleotide tương tự bằng cách phá vỡ và nối lại các đoạn DNA. Tái tổ hợp là một quá trình tự nhiên được điều chỉnh bởi các enzym và protein khác nhau. Tái tổ hợp gen rất quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn của gen và tạo ra sự đa dạng di truyền. Ba kiểu tái tổ hợp là tái tổ hợp tương đồng, tái tổ hợp theo vị trí cụ thể và chuyển vị. Cả tái tổ hợp và chuyển vị theo vị trí cụ thể đều có thể được coi là tái tổ hợp ngoài nhiễm sắc thể khi không xảy ra trao đổi trình tự DNA.

Sự tái kết hợp đồng nhất

Sự tái tổ hợp tương đồng chịu trách nhiệm cho sự lai chéo meiotic cũng như sự tích hợp của DNA đã chuyển vào bộ gen của nấm men và vi khuẩn. Nó được mô tả bởi Mô hình Holliday. Nó xảy ra giữa các trình tự giống hệt nhau hoặc gần giống nhau của hai phân tử DNA khác nhau có thể chia sẻ sự tương đồng trong một vùng giới hạn. Sự tái tổ hợp tương đồng trong quá trình meiosis được thể hiện trong hình 4.

Hình 4: Giao thoa nhiễm sắc thể

Tái tổ hợp theo địa điểm cụ thể

Sự tái tổ hợp theo vị trí cụ thể xảy ra giữa các phân tử DNA có trình tự tương đồng rất ngắn. Nó tham gia vào quá trình tích hợp DNA của thực khuẩn λ (λ DNA) trong chu kỳ lây nhiễm của nó vào bộ gen của E. coli.

Chuyển vị

Chuyển vị là một quá trình được sử dụng bằng cách tái tổ hợp để chuyển các đoạn DNA giữa các bộ gen. Trong quá trình chuyển vị, các transposon hoặc các phần tử DNA di động được bao bọc bởi một cặp lặp lại trực tiếp ngắn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp vào bộ gen thứ hai thông qua tái tổ hợp.

Tái tổ hợp là lớp các enzym xúc tác sự tái tổ hợp di truyền. Tái tổ hợp, RecA được tìm thấy ở E. coli. Ở vi khuẩn, sự tái tổ hợp xảy ra thông qua nguyên phân và chuyển vật chất di truyền giữa các sinh vật của chúng. Trong vi khuẩn cổ, RadA được tìm thấy như là enzyme tái tổ hợp, là một ortholog của RecA. Trong nấm men, RAD51 được tìm thấy như một tái tổ hợp và DMC1 được tìm thấy như một tái tổ hợp meiotic cụ thể.

Điểm giống nhau giữa đột biến và tái tổ hợp

Sự khác biệt giữa đột biến và tái tổ hợp

Sự định nghĩa

Đột biến: Đột biến là sự thay đổi vĩnh viễn, có tính di truyền trong trình tự nucleotide của gen hoặc nhiễm sắc thể.

Tái tổ hợp: Tái tổ hợp đề cập đến sự trao đổi các sợi DNA, tạo ra sự sắp xếp lại nucleotide mới.

Ý nghĩa

Đột biến: Đột biến là sự thay đổi trình tự nucleotit của hệ gen.

Tái tổ hợp: Tái tổ hợp là sự sắp xếp lại một phần của nhiễm sắc thể.

Các loại

Đột biến: Ba dạng đột biến là đột biến điểm, đột biến lệch khung và đột biến nhiễm sắc thể.

Tái tổ hợp: Ba kiểu tái tổ hợp là tái tổ hợp tương đồng, tái tổ hợp theo vị trí cụ thể và chuyển vị.

Tần suất xảy ra

Đột biến: Một đột biến có thể được gây ra bởi lỗi trong quá trình sao chép DNA.

Tái tổ hợp: Sự tái tổ hợp xảy ra trong quá trình chuẩn bị giao tử.

Ảnh hưởng đến môi trường

Đột biến: Đột biến có thể được gây ra bởi tác nhân gây đột biến bên ngoài.

Tái tổ hợp: Hầu hết các tái tổ hợp xảy ra một cách tự nhiên.

Số tiền thay đổi

Đột biến: Đột biến mang lại những thay đổi quy mô nhỏ cho bộ gen.

Tái tổ hợp: Sự tái tổ hợp mang lại những thay đổi quy mô lớn đối với bộ gen.

Đóng góp cho sự phát triển

Đột biến: Sự đóng góp của đột biến đối với quá trình tiến hóa ít hơn.

Tái tổ hợp: Tái tổ hợp là động lực chính của quá trình tiến hóa.

Vai diễn

Đột biến: Đột biến tạo ra các alen mới, tạo ra sự biến đổi di truyền cho một quần thể cụ thể.

Tái tổ hợp: Sự tái tổ hợp mang lại sự sắp xếp lại quy mô lớn đối với bộ gen của sinh vật, dẫn đến sự tiến hóa.

Phần kết luận

Đột biến và tái tổ hợp là hai cơ chế làm thay đổi trình tự DNA của bộ gen. Đột biến là sự thay đổi trình tự nucleotit trong khi sự tái tổ hợp làm thay đổi một vùng lớn của bộ gen. Do tác động của tái tổ hợp đối với hệ gen cao hơn tác động của đột biến, nên tái tổ hợp được coi là động lực chính của quá trình tiến hóa. Sự khác biệt chính giữa đột biến và tái tổ hợp là tác động của mỗi cơ chế lên trình tự nucleotit của bộ gen.

Thẩm quyền giải quyết:

1. Brown, Terence A. “Đột ​​biến, sửa chữa và tái tổ hợp.” Bộ gen. Ấn bản lần 2., Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ, ngày 1 tháng 1 năm 1970, Có sẵn tại đây.

Hình ảnh lịch sự:

1. “Đột ​​biến điểm-en” của Jonsta247 - Tác phẩm riêng (GFDL) qua Commons Wikimedia 2. “Đột ​​biến điểm (13080927393)” của Chương trình Giáo dục Genomics - Đột biến lệch khung (CC BY 2.0) qua Commons Wikimedia 3. “Đột ​​biến nhiễm sắc thể-en ”Của GYassineMrabetTalk✉Hình ảnh vector này được tạo bằng Inkscape. - Tác phẩm riêng dựa trên Chromosomenmutationen.png (Public Domain) qua Commons Wikimedia 4. “Crossover 2” của MichelHamels tại Wikipedia tiếng Pháp - Được Bloody-libu chuyển từ fr.wikipedia sang Commons bằng CommonsHelper (Public Domain) qua Commons Wikimedia