Principal diferença - Mutação vs Recombinação

O DNA serve como material genético da maioria dos organismos, armazenando informações para o crescimento, desenvolvimento e reprodução. O conjunto completo de DNA de um organismo é conhecido como genoma. Os genomas dos organismos são entidades dinâmicas que mudam com o tempo. Mutação e recombinação são dois tipos de mudanças que podem ocorrer nos genomas. Uma mutação se refere a uma mudança na sequência de nucleotídeos de uma região curta do DNA. Por outro lado, a recombinação reconstrói uma parte do genoma. o principal diferença entre mutação e recombinação é que mutação traz um rearranjo em pequena escala no genoma, enquanto a recombinação traz um rearranjo em grande escala no genoma.

Principais áreas cobertas

1. O que é uma mutação - Definição, Tipos, Papel 2. O que é recombinação - Definição, Tipos, Papel 3. Quais são as semelhanças entre mutação e recombinação - Esboço de características comuns 4. Qual é a diferença entre mutação e recombinação - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: mutação cromossômica, DNA, mutação de frameshift, genoma, recombinação homóloga, mutação de ponto, recombinação, recombinação específica de local, transposição

O que é uma mutação

Uma mutação se refere a uma mudança permanente e hereditária na sequência de nucleotídeos de um gene ou cromossomo. Pode surgir devido a erros durante a replicação do DNA ou efeito prejudicial de mutagênicos, como radiação e produtos químicos. Uma mutação pode ser uma mutação pontual, que substitui um único nucleotídeo por outro, uma mutação frameshift, que insere ou exclui um ou alguns nucleotídeos, ou uma mutação cromossômica, que altera os segmentos cromossômicos.

Mutações pontuais

As mutações pontuais também são conhecidas como substituições, pois substituem os nucleotídeos. Três tipos de mutações pontuais podem ser identificados com base no efeito de cada tipo de mutação. São mutações sem sentido, mutações sem sentido e mutações silenciosas. No mutações missense, a alteração de um único par de bases na sequência de nucleotídeos de um gene pode alterar um único aminoácido, o que pode, em última instância, resultar na produção de uma proteína diferente, em vez da proteína esperada. No mutações sem sentido, a alteração de um único par de bases na sequência de nucleotídeos de um gene pode servir como um sinal para inibir a tradução em andamento. Isso pode resultar na produção de uma proteína não funcional, que consiste em uma sequência de aminoácidos encurtada. No mutações silenciosas, a mudança pode codificar para o mesmo aminoácido devido à degenerescência do código genético ou um segundo aminoácido com propriedades semelhantes. Portanto, a função da proteína pode não se alterar ao longo da sequência de nucleotídeos varia. Diferentes tipos de mutações pontuais são mostrados na figura 1.

Figura 3: Mutações pontuais

Mutações Frameshift

Os três tipos de mutações de frameshift são inserção, exclusão e duplicação. Um inserção de um único ou alguns nucleotídeos irá alterar o número de pares de bases de um gene. Eliminação é a remoção de um ou alguns nucleotídeos de um gene. No duplicações, um ou alguns nucleotídeos são copiados uma ou várias vezes. Assim, todas as mutações de deslocamento de quadro alteram o quadro de leitura aberto de um gene, introduzindo mudanças na sequência regular de aminoácidos de uma proteína. O efeito de uma mutação frameshift é mostrado na figura 2.

Figura 2: Mutações de frameshift

Mutação Cromossômica

Os tipos de alterações nos segmentos cromossômicos são translocações, duplicações gênicas, deleções intracromossômicas, inversões e perda de heterozigosidade. Translocações são os intercâmbios das partes genéticas dos cromossomos não homólogos. No duplicação de genes, várias cópias de um alelo específico podem ocorrer, aumentando a dosagem do gene. Deleções intra-cromossômicas são as remoções de segmentos de cromossomos. Inversões mudar a orientação de um segmento cromossômico. Heterozigosidade de um gene pode ser perdido devido à perda de um alelo em um cromossomo por deleção ou recombinação genética. As mutações cromossômicas são mostradas na figura 3.

Figura 1: Mutações cromossômicas

O número de mutações no genoma pode ser minimizado por mecanismos de reparo de DNA. O reparo do DNA pode ocorrer de duas maneiras, como pré-replicativo e pós-replicativo. No reparo de DNA pré-replicativo, as sequências de nucleotídeos são pesquisadas em busca de erros e são reparadas antes da replicação do DNA. No reparo de DNA pós-replicativo, o DNA recém-sintetizado é pesquisado em busca de erros.

O que é recombinação

A recombinação se refere à troca de fitas de DNA, produzindo novos rearranjos de nucleotídeos. Ocorre entre regiões com sequências de nucleotídeos semelhantes, quebrando e reunindo segmentos de DNA. A recombinação é um processo natural regulado por várias enzimas e proteínas. A recombinação genética é importante para manter a integridade genética e gerar diversidade genética. Os três tipos de recombinação são recombinação homóloga, recombinação específica do local e transposição. Tanto a recombinação local quanto a transposição podem ser consideradas como recombinação não cromossômica, onde não ocorre troca de sequências de DNA.

Recombinação Homóloga

A recombinação homóloga é responsável pelo cruzamento meiótico, bem como pela integração do DNA transferido em genomas de leveduras e bacterianos. É descrito pelo Modelo Holliday. Ocorre entre sequências idênticas ou quase idênticas de duas moléculas de DNA diferentes que podem compartilhar homologia em uma região limitada. A recombinação homóloga durante a meiose é mostrada na figura 4.

Figura 4: Cruzamento cromossômico

Recombinação específica do site

A recombinação sítio-específica ocorre entre moléculas de DNA com sequências homólogas muito curtas. Está envolvido na integração do DNA do bacteriófago λ (λ DNA) durante seu ciclo de infecção no genoma de E. coli.

Transposição

A transposição é um processo usado por recombinação para transferir segmentos de DNA entre genomas. Durante a transposição, os transposons ou os elementos móveis do DNA são flanqueados por um par de repetições diretas curtas, facilitando a integração no segundo genoma por meio da recombinação.

Recombinases são a classe de enzimas que catalisam a recombinação genética. A recombinase, RecA, é encontrada em E. coli. Nas bactérias, a recombinação ocorre por meio da mitose e da transferência de material genético entre seus organismos. Em archaea, RadA é encontrada como a enzima recombinase, que é um ortólogo de RecA. Na levedura, RAD51 é encontrado como uma recombinase e DMC1 é encontrado como uma recombinase meiótica específica.

Semelhanças entre mutação e recombinação

Diferença entre mutação e recombinação

Definição

Mutação: Uma mutação se refere a uma mudança permanente e hereditária na sequência de nucleotídeos de um gene ou cromossomo.

Recombinação: A recombinação se refere à troca de fitas de DNA, produzindo novos rearranjos de nucleotídeos.

Significado

Mutação: Mutação é uma mudança na sequência de nucleotídeos do genoma.

Recombinação: A recombinação é um rearranjo de uma parte de um cromossomo.

Tipos

Mutação: Os três tipos de mutações são mutações pontuais, mutações frameshift e mutações cromossômicas.

Recombinação: Os três tipos de recombinação são recombinação homóloga, recombinação específica do local e transposição.

Ocorrência

Mutação: Uma mutação pode ser causada por erros durante a replicação do DNA.

Recombinação: A recombinação ocorre durante a preparação dos gametas.

Influência Ambiental

Mutação: As mutações podem ser induzidas por mutagênicos externos.

Recombinação: A maioria das recombinações ocorre naturalmente.

Quantidade de Mudança

Mutação: As mutações trazem mudanças em pequena escala ao genoma.

Recombinação: A recombinação traz mudanças em grande escala ao genoma.

Contribuição para a evolução

Mutação: A contribuição das mutações para a evolução é menor.

Recombinação: A recombinação é a principal força motriz da evolução.

Função

Mutação: As mutações produzem novos alelos, introduzindo variabilidade genética a uma determinada população.

Recombinação: A recombinação traz rearranjos em grande escala para o genoma dos organismos, levando à evolução.

Conclusão

Mutação e recombinação são dois mecanismos que alteram a sequência de DNA de um genoma. Mutação é uma alteração em uma sequência de nucleotídeos, enquanto a recombinação altera uma grande região do genoma. Como o efeito da recombinação em um genoma é maior do que o da mutação, a recombinação é considerada a principal força motriz da evolução. A principal diferença entre mutação e recombinação é o efeito de cada mecanismo na sequência de nucleotídeos do genoma.

Referência:

1. Brown, Terence A. “Mutação, Reparo e Recombinação”. Genomas. 2ª edição., U.S. National Library of Medicine, 1 de janeiro de 1970, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Point mutations-en” Por Jonsta247 - Trabalho próprio (GFDL) via Commons Wikimedia 2. “Mutações de frameshift (13080927393)” Por Genomics Education Program - Mutações de frameshift (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia 3. “Chromosomes mutations-en ”Por GYassineMrabetTalk✉Esta imagem vetorial foi criada com o Inkscape. - Trabalho próprio baseado em Chromosomenmutationen.png (Domínio Público) via Commons Wikimedia 4. “Crossover 2” Por MichelHamels na Wikipedia francesa - Transferido de fr.wikipedia para Commons por Bloody-libu usando CommonsHelper (Domínio Público) via Commons Wikimedia