Der Hauptunterschied zwischen Mutationsrate und Substitutionsrate besteht darin, dass die Mutationsrate die Häufigkeit des Auftretens neuer Mutationen in einem einzelnen Gen basierend auf Deletionen, Insertionen oder Substitutionen ist, während die Substitutionsrate die Rate der Mutationen ist, die aufgrund auftreten zur Substitution von Nukleotiden in der DNA-Sequenz.
Mutation ist ein gebräuchlicher Begriff in der Molekularbiologie, Genetik und Vererbung. Mutationsrate und Substitutionsrate schätzen das Ausmaß der genetischen Vielf alt und Evolutionsraten in einer bestimmten Abstammungslinie von Organismen.
Was ist die Mutationsrate?
Mutationsrate ist die Häufigkeit neuer Mutationen in einem einzelnen Gen oder einem Organismus im Laufe der Zeit. Sie ist nicht konstant und nicht auf einen einzigen Mutationstyp beschränkt. Somit sind verschiedene Mutationen vorhanden. Mutationsraten werden für bestimmte Klassen von Mutationen angegeben, wie z. B. Punktmutationen, die aufgrund von Insertionen, Deletionen und/oder Substitutionen von Nukleotiden auftreten können. Punktmutationen unterliegen Änderungen in einer einzelnen Base, und Missense- und Nonsense-Mutationen sind zwei Subtypen von Punktmutationen. Für diese Mutationsraten gibt es mehrere natürliche Zeiteinheiten. Sie werden als Mutationen pro Basenpaar pro Zellteilung oder pro Gen pro Generation oder pro Genom pro Generation charakterisiert.
Abbildung 01: Mutationsrate
Die Mutationsrate eines Organismus entwickelt sich normalerweise im Laufe der Zeit und wird stark von der Genetik jedes Organismus und der Umwelt beeinflusst. Steigt die Mutationsrate, nehmen auch Gesundheitsrisiken wie Krebs und Erbkrankheiten beim Menschen zu. Eine Möglichkeit, die Mutationsrate zu bestimmen, ist der Fluktuationstest, der auch als Luria-Delbrück-Experiment bekannt ist. Diese Methode ist wichtig für die Mutationsraten, da sie experimentell beweist, dass Mutationen ohne Selektion auftreten können.
Mutationsraten variieren zwischen Arten und verschiedenen Regionen. Die menschliche Mutationsrate bei Männern (Spermien) ist höher als bei Frauen (Eizellen). Dies zeigt, dass das menschliche Genom rund 64 neue Mutationen ansammelt, um Gameten zu erzeugen. Die menschliche mitochondriale DNA weist eine hohe Mutationsrate auf. Die Evolutionstheorie der Mutationsraten identifiziert drei Hauptkräfte, und zwar die Erzeugung schädlicherer Mutationen mit höheren Mutationsraten, die Erzeugung vorteilhafterer Mutationen mit höheren Mutationsraten und Stoffwechselkosten sowie verringerte Replikationsraten, um Mutationen zu verhindern.
Was ist die Substitutionsrate?
Die Substitutionsrate ist die am häufigsten gemessene Mutationsklasse, die auf der Substitution von Nukleotiden in einer DNA-Sequenz basiert. Sie sind mit Standard-DNA-Analysen einfacher zu messen. Die Substitutionsraten von Mutationen haben andere Mutationsraten pro Generation als andere Klassen von Mutationen, die häufig hoch sind. Viele Stellen eines Genoms eines Organismus enth alten Mutationen mit kleinen Fitnesseffekten und werden als neutrale Stellen bezeichnet.
Abbildung 02: Substitutionsrate
Mutationen unterscheiden sich zwischen den Spezies, und unterschiedliche Raten von Nukleotidsubstitutionen werden in Substitutionen gemessen. Diese werden als feste Mutationen bezeichnet und werden pro Basenpaar pro Generation gemessen. Feste Mutationen sind die Änderungen, die in einer Sequenz eines Gens stattfinden, ohne die von diesem Gen produzierten Proteine zu verändern. Diese werden üblicherweise als Schätzungen der Mutationsrate verwendet. Die Substitutionsrate wird berechnet, indem die Anzahl der Mutationen in jeder Generation mit der Wahrscheinlichkeit multipliziert wird, dass die neue Mutation eine Fixierung erreicht.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Mutationsrate und Substitutionsrate?
- Mutations- und Substitutionsraten sind wichtig in der Populationsgenetik.
- Darüber hinaus bieten beide Einblicke in die genetische Vielf alt.
- Sie liefern auch Informationen über die Entwicklung der Populationen.
- Beide Raten werden nach einer bestimmten Formel berechnet.
Was ist der Unterschied zwischen Mutationsrate und Substitutionsrate?
Mutationsrate ist die Häufigkeit des Auftretens neuer Mutationen in einem einzelnen Gen basierend auf Deletionen, Insertionen oder Substitutionen, während die Substitutionsrate die Rate von Mutationen ist, die aufgrund der Substitution von Nukleotiden in der DNA-Sequenz auftreten. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Mutations- und Substitutionsrate. Mutationsraten schätzen das Ausmaß der genetischen Vielf alt, während Substitutionsraten die Evolutionsrate abschätzen. Darüber hinaus lautet die Formel für die Mutationsrate μ=m/N, wobei N die durchschnittliche Anzahl von Zellen pro Kultur ist, während die Formel für die Substitutionsrate die Anzahl neuer Mutationen in jeder Generation (Nu) multipliziert mit der Wahrscheinlichkeit ist, die jede neue Mutation erreicht Fixierung (1/N), was u. entspricht
Die folgende Tabelle fasst den Unterschied zwischen Mutations- und Substitutionsrate zusammen.
Zusammenfassung – Mutationsrate vs. Substitutionsrate
Mutations- und Substitutionsraten sind wichtige Parameter der genetischen Vielf alt. Die Mutationsrate ist die Häufigkeit des Auftretens neuer Mutationen in einem einzelnen Gen basierend auf Deletionen, Insertionen oder Substitutionen, während die Substitutionsrate die Rate der Mutationen ist, die aufgrund der Substitution von Nukleotiden in der DNA-Sequenz auftreten. Mutationsraten schätzen das Ausmaß der genetischen Vielf alt, während die Substitutionsrate die Evolutionsrate abschätzt. Dies fasst den Unterschied zwischen Mutationsrate und Substitutionsrate zusammen.
