Kluczowa różnica między szybkością mutacji a szybkością substytucji polega na tym, że częstość mutacji to częstość występowania nowych mutacji w pojedynczym genie na podstawie delecji, insercji lub substytucji, podczas gdy szybkość substytucji to częstość mutacji, które występują z powodu na podstawienie nukleotydów w sekwencji DNA.
Mutacja jest powszechnym terminem w dziedzinie biologii molekularnej, genetyki i dziedziczności. Tempo mutacji i substytucji pozwalają oszacować stopień różnorodności genetycznej i tempo ewolucji w określonej linii organizmów.
Co to jest współczynnik mutacji?
Współczynnik mutacji to częstotliwość nowych mutacji w pojedynczym genie lub organizmie w czasie. Nie jest stały i nie ogranicza się do jednego typu mutacji. Tak więc obecne są różne mutacje. Szybkości mutacji są określone dla pewnych klas mutacji, takich jak mutacje punktowe, które mogą wystąpić z powodu insercji, delecji i/lub podstawienia nukleotydów. Mutacje punktowe podlegają zmianom w pojedynczej zasadzie, a mutacje typu missense i nonsens to dwa podtypy mutacji punktowych. Istnieje kilka naturalnych jednostek czasu dla tych wskaźników mutacji. Charakteryzuje się je jako mutacje na parę zasad na podział komórki lub na gen na pokolenie lub na genom na pokolenie.
Rysunek 01: Szybkość mutacji
Tempo mutacji organizmu zwykle ewoluuje i jest silnie uzależnione od genetyki każdego organizmu i środowiska. Gdy tempo mutacji wzrasta, wzrastają również zagrożenia dla zdrowia, takie jak nowotwory i choroby dziedziczne u ludzi. Jednym ze sposobów określenia szybkości mutacji jest test fluktuacji, znany również jako eksperyment Luria-Delbruck. Ta metoda jest ważna dla szybkości mutacji, ponieważ eksperymentalnie udowadnia, że mutacja może wystąpić bez żadnej selekcji.
Odsetki mutacji różnią się w zależności od gatunku i regionu. Częstość mutacji u mężczyzn (plemniki) jest wyższa niż u kobiet (komórki jajowe). To pokazuje, że ludzki genom akumuluje około 64 nowych mutacji w celu wygenerowania gamet. Ludzkie mitochondrialne DNA ma wysoki wskaźnik mutacji. Teoria ewolucji szybkości mutacji identyfikuje trzy główne siły i są to generowanie bardziej szkodliwych mutacji z wyższymi szybkościami mutacji, generowanie korzystniejszych mutacji z wyższymi szybkościami mutacji i kosztami metabolicznymi oraz zmniejszoną szybkością replikacji w celu zapobiegania mutacji.
Co to jest wskaźnik substytucji?
Szybkość substytucji to najczęściej mierzona klasa mutacji, która opiera się na podstawieniu nukleotydów w sekwencji DNA. Łatwiej je zmierzyć za pomocą standardowej analizy DNA. Szybkości podstawienia mutacji mają różne szybkości mutacji na pokolenie niż inne klasy mutacji, które są często wysokie. Wiele miejsc w genomie organizmu zawiera mutacje o niewielkich efektach sprawności i są one nazywane miejscami neutralnymi.
Rysunek 02: Wskaźnik substytucji
Mutacje różnią się między gatunkami, a różne wskaźniki podstawień nukleotydów są mierzone w podstawieniach. Są to mutacje stałe i są mierzone w parze zasad na pokolenie. Mutacje stałe to zmiany zachodzące w sekwencji genu bez zmiany białek wytwarzanych przez ten gen. Są one zwykle używane jako oszacowania częstości mutacji. Wskaźnik substytucji jest obliczany, gdy liczba mutacji w każdym pokoleniu jest mnożona przez prawdopodobieństwo nowej mutacji, która osiągnie fiksację.
Jakie są podobieństwa między szybkością mutacji a szybkością substytucji?
- Wskaźniki mutacji i substytucji są ważne w genetyce populacyjnej.
- Ponadto oba zapewniają wgląd w różnorodność genetyczną.
- Dostarczają również informacji na temat ewolucji populacji.
- Obie stawki są obliczane według określonego wzoru.
Jaka jest różnica między szybkością mutacji a szybkością substytucji?
Współczynnik mutacji to częstotliwość występowania nowych mutacji w pojedynczym genie na podstawie delecji, insercji lub substytucji, podczas gdy tempo substytucji to tempo mutacji, które występują z powodu substytucji nukleotydów w sekwencji DNA. To jest kluczowa różnica między szybkością mutacji a substytucją. Wskaźniki mutacji szacują stopień różnorodności genetycznej, podczas gdy wskaźniki substytucji szacują tempo ewolucji. Co więcej, wzór na tempo mutacji to μ=m/N, gdzie N to średnia liczba komórek w hodowli, podczas gdy wzór na tempo substytucji to liczba nowych mutacji w każdym pokoleniu (Nu) pomnożona przez prawdopodobieństwo osiągnięcia każdej nowej mutacji fiksacja (1/N), co równa się u.
Poniższa tabela podsumowuje różnicę między szybkością mutacji i substytucji.
Podsumowanie – Współczynnik mutacji a współczynnik substytucji
Odsetki mutacji i substytucji są ważnymi parametrami różnorodności genetycznej. Tempo mutacji to częstość występowania nowych mutacji w pojedynczym genie na podstawie delecji, insercji lub substytucji, natomiast tempo substytucji to częstotliwość mutacji, które występują w wyniku podstawienia nukleotydów w sekwencji DNA. Wskaźniki mutacji szacują stopień różnorodności genetycznej, a wskaźnik substytucji szacują tempo ewolucji. To podsumowuje różnicę między szybkością mutacji a szybkością substytucji.
