主な違い – 突然変異と組換え
DNA はほとんどの生物の遺伝物質として機能し、成長、発達、生殖に関する情報を保存します。生物のDNAの完全なセットは、ゲノムと呼ばれます。生物のゲノムは、時間の経過とともに変化する動的なエンティティです。突然変異と組換えは、ゲノムで発生する可能性のある 2 種類の変化です。突然変異とは、DNA の短い領域のヌクレオチド配列の変化を指します。一方、組換えはゲノムの一部を再構築します。 主な違い 突然変異と組換えの違いは、突然変異はゲノムに小規模な再編成をもたらし、組換えはゲノムに大規模な再編成をもたらすことです。 .
対象となる主な分野
1.突然変異とは
– 定義、タイプ、役割
2.組換えとは
– 定義、タイプ、役割
3.突然変異と組換えの類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.突然変異と組換えの違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:染色体突然変異、DNA、フレームシフト突然変異、ゲノム、相同組換え、点突然変異、組換え、部位特異的組換え、転位
突然変異とは
突然変異とは、遺伝子または染色体のヌクレオチド配列における永続的で遺伝性の変化を指します。 DNA複製中のエラー、または放射線や化学物質などの変異原の損傷効果が原因で発生する可能性があります.突然変異には、1 つのヌクレオチドを別のヌクレオチドに置き換える点突然変異、1 つまたは数個のヌクレオチドを挿入または削除するフレームシフト突然変異、染色体セグメントを変更する染色体突然変異などがあります。
点突然変異
点突然変異は、ヌクレオチドを置換するため、置換とも呼ばれます。それぞれのタイプの突然変異の影響に基づいて、3 種類の点突然変異を識別することができます。ミスセンス変異、ナンセンス変異、サイレント変異です。 ミスセンス変異 遺伝子のヌクレオチド配列の単一の塩基対の変更は、単一のアミノ酸を変更する可能性があり、最終的には、予想されるタンパク質ではなく、異なるタンパク質が生成される可能性があります。 ナンセンス ミューテーション 遺伝子のヌクレオチド配列における単一の塩基対の変化は、進行中の翻訳を阻害するシグナルとして機能する可能性があります。これにより、短縮されたアミノ酸配列からなる非機能性タンパク質が生成される可能性があります。 サイレントミューテーション 、変更は、遺伝コードの縮退による同じアミノ酸または同様の特性を持つ2番目のアミノ酸のいずれかをコードする可能性があります。したがって、タンパク質の機能は、ヌクレオチド配列が変化しても変化しない可能性があります。 図 1 にさまざまな種類の点突然変異を示します。
図 3:ポイント ミューテーション
フレームシフト突然変異
フレームシフト ミューテーションには、挿入、削除、複製の 3 種類があります。 挿入 1 つまたはいくつかのヌクレオチドの変化は、遺伝子の塩基対の数を変更します。 削除 遺伝子から単一または数個のヌクレオチドを除去することです。 重複 、1つまたはいくつかのヌクレオチドが1回または数回コピーされます。したがって、すべてのフレームシフト突然変異は遺伝子のオープンリーディングフレームを変更し、タンパク質の通常のアミノ酸配列に変化をもたらします.フレームシフト変異の効果は、図 2 に示されています。
図 2:フレームシフト変異
染色体変異
染色体セグメントの変化の種類には、転座、遺伝子重複、染色体内欠失、逆位、およびヘテロ接合性の喪失があります。 転座 非相同染色体の遺伝的部分の交換です。 遺伝子重複 、特定の対立遺伝子の複数のコピーが発生する可能性があり、遺伝子量が増加します。 染色体内欠失 染色体のセグメントの除去です。 反転 染色体セグメントの方向を変更します。 ヘテロ接合性 欠失または遺伝子組換えによって 1 つの染色体の対立遺伝子が失われることにより、遺伝子の配列が失われることがあります。染色体変異は 図 3 に示されています .
図 1:染色体変異
ゲノムの突然変異の数は、DNA 修復メカニズムによって最小限に抑えることができます。 DNA 修復は、複製前と複製後の 2 つの方法で発生します。複製前 DNA 修復では、ヌクレオチド配列のエラーが検索され、DNA 複製の前に修復されます。複製後の DNA 修復では、新しく合成された DNA のエラーが検索されます。
組換えとは
組換えとは、DNA 鎖の交換を指し、新しいヌクレオチドの再編成を生み出します。これは、DNA セグメントを切断および再結合することによって、類似したヌクレオチド配列を持つ領域間で発生します。組換えは、さまざまな酵素やタンパク質によって調節される自然なプロセスです。遺伝子組換えは、遺伝的完全性を維持し、遺伝的多様性を生み出す上で重要です。組換えには、相同組換え、部位特異的組換え、転位の 3 種類があります。部位特異的組換えと転位はどちらも、DNA 配列の交換が起こらない非染色体組換えと見なすことができます。
相同組換え
相同組換えは、減数分裂の交差と、移入された DNA の酵母および細菌ゲノムへの統合の原因です。 ホリデーモデルで説明されています .これは、限られた領域で相同性を共有できる 2 つの異なる DNA 分子の同一またはほぼ同一の配列間で発生します。減数分裂中の相同組換えは 図 4 に示されています。
図 4:染色体交差
部位特異的組換え
部位特異的組換えは、非常に短い相同配列を持つ DNA 分子間で発生します。これは、バクテリオファージ λ の DNA (λ DNA) の感染サイクル中の E への組み込みに関与しています。大腸菌
移調
転位は、ゲノム間で DNA セグメントを移動するために組換えによって使用されるプロセスです。転位の間、トランスポゾンまたは移動可能な DNA 要素は、一対の短い直接反復によって隣接され、組換えによる 2 番目のゲノムへの統合を促進します。
リコンビナーゼは、遺伝子組換えを触媒する酵素のクラスです。リコンビナーゼ、RecA は E にあります。大腸菌 .細菌では、有糸分裂と生物間での遺伝物質の移動を通じて組換えが起こります。古細菌では、RadA は RecA のオルソログであるリコンビナーゼ酵素として見出されます。酵母では、RAD51 はリコンビナーゼとして発見され、DMC1 は特定の減数分裂リコンビナーゼとして発見されました。
突然変異と組換えの類似点
- 突然変異と組換えの両方が、特定の生物のゲノムに再編成をもたらします。
- 突然変異と組換えの両方が、ゲノムの動的な性質を維持するのに役立ちます。
- 突然変異と組換えの両方が、生物の通常の機能と特徴に変化をもたらす可能性があります.
- 突然変異と組換えの両方が、集団内で遺伝的多様性を生み出します。
- 生物に変化をもたらす突然変異と組換えの両方が進化につながります。
突然変異と組換えの違い
定義
変異: 突然変異とは、遺伝子または染色体のヌクレオチド配列における永続的で遺伝性の変化を指します。
組換え: 組換えとは、DNA 鎖の交換を指し、新しいヌクレオチドの再編成を生み出します。
意義
変異: 突然変異は、ゲノムのヌクレオチド配列の変化です。
組換え: 組換えは、染色体の一部の再編成です。
タイプ
変異: 突然変異には、点突然変異、フレームシフト突然変異、染色体突然変異の 3 種類があります。
組換え: 組換えには、相同組換え、部位特異的組換え、転位の 3 種類があります。
発生
変異: 変異は、DNA 複製中のエラーによって引き起こされる可能性があります。
組換え: 組換えは、配偶子の準備中に発生します。
環境への影響
変異: 突然変異は、外部の突然変異原によって誘発される可能性があります。
組換え: ほとんどの組換えは自然に起こります。
変化量
変異: 突然変異はゲノムに小規模な変化をもたらします。
組換え: 組換えはゲノムに大規模な変化をもたらします。
進化への貢献
変異: 進化への突然変異の寄与は少なくなります。
組換え: 組換えは進化の主要な原動力です。
役割
変異: 突然変異は新しい対立遺伝子を生み出し、特定の集団に遺伝的多様性をもたらします。
組換え: 組換えは、生物のゲノムに大規模な再編成をもたらし、進化につながります。
結論
突然変異と組換えは、ゲノムの DNA 配列を変更する 2 つのメカニズムです。突然変異はヌクレオチド配列の変化であり、組換えはゲノムの大部分を変化させます。ゲノムへの組換えの影響は突然変異の影響よりも大きいため、組換えは進化の主要な原動力と考えられています。突然変異と組換えの主な違いは、ゲノムのヌクレオチド配列に対する各メカニズムの影響です。
参照:
1.ブラウン、テレンスA.「突然変異、修復、組換え」。 ゲノム。第 2 版。 、米国国立医学図書館、1970 年 1 月 1 日、こちらから入手可能。
画像提供:
1. Jonsta247 による「Point Mutations-en」 – Commons Wikimedia 経由の自作 (GFDL)
2.「Frameshift Mutation (13080927393)」By Genomics Education Program – Frameshift Mutation (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia
3.「染色体変異-ja」 GYassineMrabetTalk 作✉このベクター画像は Inkscape で作成されました。 – Commons Wikimedia 経由の Chromosomenmutationen.png (パブリック ドメイン) に基づく自身の作品
4. フランス語版ウィキペディアの MichelHamels による「Crossover 2」 – Commons 経由で CommonsHelper (パブリック ドメイン) を使用して、Bloody-libu によって fr.wikipedia から Commons に転送されましたウィキメディア
