Μετάλλαξη εναντίον Ανασυνδυασμού
Η κλίμακα της αλλαγής που συμβαίνει στα γονιδιώματα λόγω μετάλλαξης και ανασυνδυασμού είναι η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των δύο διεργασιών. Η μετάλλαξη και ο ανασυνδυασμός είναι οι δύο διαδικασίες που αλλάζουν το γονιδίωμα με την πάροδο του χρόνου. Παρόλο που και οι δύο διαδικασίες δεν σχετίζονται, διαμορφώνουν συνεχώς το γονιδίωμα. Οι περισσότερες από αυτές τις αλλαγές δεν μεταβιβάζονται στην επόμενη γενιά, αλλά ορισμένες αλλαγές θα έχουν υψηλό αντίκτυπο στους απογόνους καθορίζοντας την τύχη του είδους. Οι αλλαγές που συμβαίνουν στο DNA σε σωματικά κύτταρα συνήθως δεν κληρονομούνται, ενώ οι αλλαγές που συμβαίνουν στο DNA στα βλαστικά κύτταρα μπορεί να είναι κληρονομικές. Επίσης, εάν αυτή η αλλαγή είναι καταστροφική, τότε μπορεί να υπάρξει σημαντική βλάβη στο κύτταρο, το όργανο, τον οργανισμό ή ακόμα και για το είδος. Εάν πρόκειται για μια εποικοδομητική αλλαγή, τότε μπορεί τελικά να είναι ευεργετική για το είδος.
Τι είναι η μετάλλαξη;
Μετάλλαξη ορίζεται ως μια μικρής κλίμακας αλλαγές στη νουκλεοτιδική αλληλουχία ενός γονιδιώματος και οι αλλαγές δεν διορθώνονται με επιδιορθωτικά ένζυμα. Αυτές οι μεταλλάξεις μπορεί να είναι αλλαγές μίας βάσης (σημειακές μεταλλάξεις), μικρής κλίμακας εισαγωγή ή διαγραφή. Οι παράγοντες που προκαλούν μετάλλαξη είναι γνωστοί ως μεταλλαξιογόνοι. Τα πιο κοινά μεταλλαξιογόνα είναι η εσφαλμένη αντιγραφή, οι χημικές ουσίες και η ακτινοβολία. Οι χημικές ουσίες και η ακτινοβολία αλλάζουν τη δομή του νουκλεοτιδίου και, εάν η αλλοίωση δεν επιδιορθωθεί, τότε η μετάλλαξη θα είναι μόνιμη.
Υπάρχουν αρκετά ένζυμα που επιδιορθώνουν αυτές τις μεταλλάξεις του DNA, όπως η μεθυλογουανίνη, η μεθυλοτρανσφεράση και η DNA πολυμεράση III. Αυτά τα ένζυμα θα σαρώσουν για σφάλματα και βλάβες πριν από την έναρξη της κυτταρικής διαίρεσης (προ-αντιγραφική) και μετά την κυτταρική διαίρεση (μετα-αντιγραφική).
Μετάλλαξη στην κωδικοποιητική περιοχή (δηλαδή τις περιοχές του DNA όπου αποθηκεύεται η αλληλουχία μετάφρασης της πρωτεΐνης) μπορεί να είναι επιβλαβής για το κύτταρο, το όργανο ή τον οργανισμό (σημειακή μετάλλαξη στην τρίτη βάση ενός κωδικονίου που συνήθως δεν προκαλεί βλάβη – σιωπηλή μετάλλαξη).
Π.χ.: – η δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι μια ασθένεια που προκαλείται από σημειακή μετάλλαξη.
Μεταλλάξεις στο μη κωδικοποιητικό DNA είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσουν οποιαδήποτε βλάβη, αν και, εάν είναι κληρονομική, μπορεί να είναι επιβλαβείς εάν η μετάλλαξη προκαλεί την ενεργοποίηση σιωπηλών γονιδίων.
Μεταλλάξεις εισαγωγής ή διαγραφής είναι γνωστό ότι μετατοπίζουν το πλαίσιο ανάγνωσης (μεταλλάξεις μετατόπισης πλαισίου) οδηγώντας σε ελαττωματική πρωτεϊνική σύνθεση που προκαλεί θανατηφόρες ασθένειες στους ανθρώπους.
Αν και οι περισσότερες μεταλλάξεις είναι επιβλαβείς, υπάρχουν ορισμένες μεταλλάξεις που είναι ευεργετικές. Για παράδειγμα, οι περισσότεροι Ευρωπαίοι είναι ανθεκτικοί στη μόλυνση από τον ιό HIV λόγω μιας σημειακής μετάλλαξης που συνέβη κατά τη διάρκεια της εξέλιξης.
Τι είναι ο Ανασυνδυασμός;
Ο ανασυνδυασμός είναι η διαδικασία μεγάλης κλίμακας αλλαγών στη νουκλεοτιδική αλληλουχία του γονιδιώματος και οι οποίες συνήθως δεν επιδιορθώνονται με μηχανισμούς αποκατάστασης βλαβών στο DNA. Υπάρχουν δύο τύποι ανασυνδυασμών, ο crossover και ο non-crossover ανασυνδυασμός. Ο διασταυρούμενος ανασυνδυασμός είναι αποτέλεσμα της ανταλλαγής θραυσμάτων DNA ομόλογων χρωμοσωμάτων σχηματίζοντας μια διπλή διακοπή. Ο μη διασταυρούμενος ανασυνδυασμός λαμβάνει χώρα με ανόπτηση κλώνου που εξαρτάται από τη σύνθεση όπου δεν λαμβάνει χώρα ανταλλαγή γενετικού υλικού μεταξύ των χρωμοσωμάτων. Αντίθετα, η αλληλουχία ενός χρωμοσώματος αντιγράφεται και εισάγεται στο κενό στο άλλο χρωμόσωμα και η αλληλουχία του προτύπου χρωμοσώματος παραμένει ανέπαφη.
Ανασυνδυασμός μπορεί να συμβεί μέσα στο χρωμόσωμα, γενικά, μεταξύ των δύο αδελφών χρωματίδων (μεταφορά).
Κατά τη διάρκεια της μείωσης στα βλαστικά κύτταρα, ο ανασυνδυασμός είναι μια συνήθως παρατηρούμενη διαδικασία μεταξύ μη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Στα σωματικά κύτταρα, ο ανασυνδυασμός συμβαίνει μεταξύ ομόλογων χρωμοσωμάτων.
Ο ανασυνδυασμός είναι απαραίτητος κατά την παραγωγή Β κυττάρων. Επίσης, υπάρχουν ορισμένα συστήματα επισκευής που περιλαμβάνουν ανασυνδυασμό.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Μετάλλαξης και Ανασυνδυασμού;
Τόσο η μετάλλαξη όσο και ο ανασυνδυασμός είναι διαδικασίες που αλλάζουν την αλληλουχία νουκλεοτιδίων ενός γονιδιώματος. Και οι δύο διαδικασίες προκαλούν ελαττώματα σε κύτταρα, όργανα και οργανισμούς και τα οποία μπορεί να είναι θανατηφόρα. Και οι δύο διαδικασίες μπορεί να είναι ωφέλιμες για τους οργανισμούς καθώς και για το είδος. Επίσης, και οι δύο διαδικασίες είναι ουσιαστικές διαδικασίες κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης ορισμένες διαφορές μεταξύ των δύο διαδικασιών. Ας τους ρίξουμε μια ματιά.
Ορισμός ανασυνδυασμού και μετάλλαξης:
• Η μετάλλαξη είναι μια διαδικασία που αλλάζει την αλληλουχία νουκλεοτιδίων ενός γονιδιώματος σε μικρή κλίμακα και οι αλλαγές δεν διορθώνονται με την επιδιόρθωση των ενζύμων.
• Ο ανασυνδυασμός είναι η κύρια διαδικασία που αλλάζει την αλληλουχία νουκλεοτιδίων ενός γονιδιώματος σε μεγάλη κλίμακα και οι αλλαγές συνήθως δεν επιδιορθώνονται με μηχανισμούς αποκατάστασης βλαβών στο DNA.
Τύποι:
• Μετάλλαξη – μετάλλαξη σημείου και μετάλλαξη μετατόπισης πλαισίου
• Ανασυνδυασμός – ανασυνδυασμός crossover και μη διασταυρούμενος ανασυνδυασμός
Αιτίες:
• Μετάλλαξη – Οι παράγοντες μετάλλαξης περιλαμβάνουν την εσφαλμένη αντιγραφή, τις χημικές ουσίες και την ακτινοβολία.
• Ανασυνδυασμός – Ο ανασυνδυασμός είναι ένας μηχανισμός ελεγχόμενος από ένζυμα.
Τοποθεσία:
• Μετάλλαξη μπορεί να συμβεί σε τυχαία σημεία του γονιδιώματος.
• Ο ανασυνδυασμός είναι συνήθως συγκεκριμένη τοποθεσία.
Επισκευή:
• Η μετάλλαξη μπορεί να επιδιορθωθεί από τα συστήματα επισκευής στο κύτταρο.
• Ο ανασυνδυασμός είναι μερικές φορές μια διαδικασία επισκευής.
Περίπτωση:
• Οι μεταλλάξεις μπορούν να συμβούν ανά πάσα στιγμή.
• Ο ανασυνδυασμός συμβαίνει κατά την κυτταρική διαίρεση.
Αντιγραφή γονιδίων:
• Η μετάλλαξη δεν αντιγράφει γονίδια.
• Ο ανασυνδυασμός μπορεί να αντιγράψει γονίδια στο γονιδίωμα.
