Rozdiel medzi vertikálnym a horizontálnym prenosom génu

Kľúčový rozdiel - vertikálny vs horizontálny prenos génu
 

Génový prenos je proces, ktorý prenáša alebo vymieňa genetický materiál medzi organizmami. DNA, ktorá nesie funkčné gény, sa vymieňa medzi organizmami, ktoré spôsobujú zmenu v ich genomickom zložení. Môže sa vyskytnúť v dvoch typoch nazývaných vertikálny prenos génov a horizontálny prenos génov. Horizontálny prenos génov znamená proces prenosu genetického materiálu medzi neprepojenými jedincami. Vertikálny prenos génov znamená proces, pri ktorom sa gény prenášajú z rodičov na ich potomstvo. Toto je kľúčový rozdiel medzi vertikálnym a horizontálnym prenosom génov. Vertikálny prenos génov je medzi organizmami bežný, zatiaľ čo horizontálny prenos génov je menej bežný.

OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je to vertikálny prenos génov
3. Čo je horizontálny prenos génu
4. Porovnanie vedľa seba - vertikálny vs horizontálny prenos génu
5. Zhrnutie

Čo je to vertikálny prenos génov?

Vertikálny prenos génov je spôsob prenosu génov z rodičov na ich potomkov. Môže sa vyskytnúť buď sexuálnou reprodukciou alebo asexuálnou reprodukciou alebo umelými mechanizmami. Tento proces je bežným mechanizmom, ktorý sa vyskytuje medzi príbuznými organizmami. Gény sa prenášajú z jednej generácie na ďalšiu generáciu, ktorá sa vyskytuje prostredníctvom vertikálneho prenosu génov v živých organizmoch prirodzene. V programoch šľachtenia rastlín je zámerne uskutočňovaný vertikálny prenos génov na prenos dôležitých génov do generácie F1. Dve rastliny sa krížia pohlavne, aby sa zmiešali ich gény a preniesli sa do ďalšej generácie. Týmto spôsobom sa môžu potomkovia uchovávať cenné vlastnosti, ktoré umožnia cirkuláciu v budúcich generáciách.

U baktérií je najbežnejšou metódou asexuálnej reprodukcie binárne štiepenie. Binárne štiepenie vedie k dvom identickým bakteriálnym bunkám. Je to príklad metódy vertikálneho prenosu génov baktérií. U ľudí sa choroba zvaná AIDS prenáša z materskej matky na dieťa v dôsledku vertikálneho prenosu génov.

Obrázok 01: Vertikálny génový prenos baktérií počas binárneho štiepenia

Čo je horizontálny prenos génov?

Horizontálny prenos génov je mechanizmus, v ktorom sa genetický materiál prenáša medzi nepríbuznými organizmami. Je tiež známy ako bočný prenos génov. Vyskytuje sa medzi rôznymi genómami, napríklad medzi rôznymi druhmi. Organizmy získavajú rôzne vlastnosti prostredníctvom prenosu génov. Horizontálny prenos génov sa líši od prenosu génov z rodičov na potomkov.

Horizontálny prenos génov je ľahký vďaka niekoľkým typom DNA, ktorú organizmy vlastnia. Sú to hlavne mobilné genetické prvky, ako sú transpozóny (gény skákania), plazmidy (nechromozomálna cirkulárna DNA) a bakteriofágy (baktérie infikujúce vírusy). Vyskytuje sa prostredníctvom niekoľkých mechanizmov nasledovne.

Mechanizmy horizontálneho prenosu génov

premena

Prokaryoty sú schopné špecificky prijímať bezplatnú DNA vo forme plazmidov.

Bakteriálna konjugácia

 Režim sexuálnej reprodukcie, ku ktorej dochádza medzi dočasne spojenými dvoma bunkami. Počas konjugácie sa plazmidy F prenášajú z darcu na príjemcu, čo vedie k prenosu genetického materiálu medzi dvoma organizmami, ako je to znázornené na obrázku 02. Toto je hlavný mechanizmus, ktorý spočíva v horizontálnom prenose génov.

transdukcia

Bakteriofág je schopný infikovať svoju DNA do baktérie, keď je infikovaný, čo vedie k prenosu génov medzi dvoma baktériami počas druhej infekcie. K tomu dochádza dvoma procesmi nazvanými všeobecný a špecializovaný prevod.

Použitie horizontálneho prenosu génov

Horizontálny prenos génov sa používa v genetickom inžinierstve. Cudzia DNA sa môže rekombinovať alebo vložiť do genómu recipientného organizmu pri horizontálnom prenose génov. Umožňuje príjemcom získať nové vlastnosti dôležité pre rast a prežitie. Horizontálny prenos génov je nesmierne dôležitý pri adaptácii a vývoji prokaryotov a eukaryotov. Priaznivé vlastnosti sa filtrujú prostredníctvom prirodzeného výberu a prispievajú k vývoju. Niektoré organizmy získavajú gény, ktoré sú cenné pre adaptáciu a vývoj pomocou horizontálneho prenosu génov. Napríklad získanie antibiotickej rezistencie baktériami je výsledkom horizontálneho prenosu génov.

Horizontálny prenos génov je najobľúbenejší spomedzi príbuzných taxónov ako vysoko odlišných druhov. Môže sa vyskytnúť aj medzi baktériami obývajúcimi sa v rovnakom mikroprostredí.

Obrázok 02: Horizontálny génový prenos baktérií počas konjugácie

Aký je rozdiel medzi vertikálnym a horizontálnym prenosom génu?

Vertikálny vs horizontálny prenos génov
Vertikálny génový prenos znamená proces, ktorý reprodukciou prenáša genetický materiál z rodiča na potomstvo.	Horizontálny prenos génov znamená proces, ktorý prenáša genetický materiál medzi neprepojenými organizmami.
metódy
Môže sa vyskytnúť sexuálnymi, asexuálnymi alebo umelými prostriedkami.	Transformácia, transdukcia a bakteriálna konjugácia sú mechanizmy zapojené do horizontálneho prenosu génov.
výskyt
Je to bežný proces.	Je to menej bežný proces.
Závislosť na mobilnej DNA
Nezávisí to od mobilných genetických prvkov.	Je to možné vďaka mobilným prvkom DNA, ako sú transpozóny, plazmidy, bakteriofágy.

Zhrnutie - vertikálny vs horizontálny prenos génu

K prenosu génov môže dôjsť medzi príbuznými a neprepojenými jedincami. Existujú dva hlavné typy prenosu génov pomenované vertikálne a horizontálne. Vertikálny prenos génov nastáva z rodičov na potomkov. Počas reprodukcie alebo kríženia rastlín sa gény prenášajú z rodičov na potomstvo. K horizontálnemu prenosu génov dochádza medzi rôznymi druhmi, ktoré nesúvisia. Nie je uskutočniteľné ako vertikálny prenos génov. Avšak vďaka mobilným prvkom DNA, ako sú plazmidy, skoky génov a bakteriofágy, sa gény vymieňajú medzi organizmami horizontálne prostredníctvom konjugácie, transdukcie a transformácie. Horizontálny prenos génov je bežný v baktériách a archaea ako v eukaryotoch. Toto je rozdiel medzi vertikálnym a horizontálnym prenosom génov.

referencie:
1. Hotopp, Julie C. Dunning. „Horizontálny prenos génov medzi baktériami a zvieratami.“ Trendy v genetike: TIG. US National Library of Medicine, apríl 2011. Web. 9. mája 2017
2. Rogers, Kara. „Horizontálny prenos génov.“ Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 22. novembra 2016. Web. 9. mája 2017. https://www.britannica.com/science/horizontal-gene-transfer
3. Lacroix, Benoît. "Prenos DNA z baktérií na eukaryoty." MBio. N.p., 12. júla 2016. Web. 9. mája 2017

S láskavým dovolením:
1. „Binárne štiepenie 2“ od spoločnosti Ecoddington14 - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png (CC BY-SA 3.0) cez Commons Wikimedia.
2. „Konjugácia“ adenozínom - vlastná práca (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia