Hauptunterschied - vertikaler und horizontaler Gentransfer
Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen Organismen übertragen oder ausgetauscht wird. DNA, die funktionelle Gene trägt, wird zwischen Organismen ausgetauscht, wodurch sich ihre genomische Zusammensetzung ändert. Es kann bei zwei Arten auftreten, die als vertikaler Gentransfer und horizontaler Gentransfer bezeichnet werden. Horizontaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Personen übertragen wird. Vertikaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem Gene vom Elternteil auf ihre Nachkommen übertragen werden. Dies ist der Hauptunterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer. Vertikaler Gentransfer ist bei Organismen häufig, während horizontaler Gentransfer weniger häufig ist.
INHALT
1. Überblick und Hauptunterschied
2. Was ist vertikaler Gentransfer
? 3. Was ist horizontaler Gentransfer?
4. Vergleich nebeneinander - vertikaler und horizontaler Gentransfer.
5. Zusammenfassung
Was ist vertikaler Gentransfer?
Der vertikale Gentransfer ist eine Methode zum Gentransfer vom Elternteil zu seinen Nachkommen. Es kann entweder durch sexuelle Fortpflanzung oder asexuelle Fortpflanzung oder künstliche Mechanismen auftreten. Dieser Prozess ist ein gemeinsamer Mechanismus, der zwischen verwandten Organismen stattfindet. Die Weitergabe von Genomen von einer Generation zur nächsten Generation erfolgt auf natürliche Weise über den vertikalen Gentransfer in lebenden Organismen. In Pflanzenzüchtungsprogrammen wird der vertikale Gentransfer absichtlich durchgeführt, um wichtige Gene auf die F1-Generation zu übertragen. Zwei Pflanzen werden sexuell gekreuzt, um ihre Gene zu mischen und an die nächste Generation weiterzugeben. Auf diese Weise können wertvolle Eigenschaften in den Nachkommen gespeichert werden, die den Kreislauf in zukünftigen Generationen ermöglichen.
Bei Bakterien ist die binäre Spaltung die häufigste asexuelle Fortpflanzungsmethode. Die binäre Spaltung führt zu zwei identischen Bakterienzellen. Es ist ein Beispiel für eine vertikale Gentransfermethode von Bakterien. Beim Menschen überträgt sich die Krankheit AIDS aufgrund des vertikalen Gentransfers von der Elternmutter auf das Baby.
Abbildung 01: Vertikaler Gentransfer von Bakterien während der binären Spaltung
Was ist horizontaler Gentransfer?
Der horizontale Gentransfer ist ein Mechanismus, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Organismen übertragen wird. Es ist auch als lateraler Gentransfer bekannt. Es tritt zwischen verschiedenen Genomen auf, beispielsweise zwischen verschiedenen Arten. Organismen erhalten durch Gentransfer unterschiedliche Eigenschaften. Der horizontale Gentransfer unterscheidet sich vom Gentransfer vom Elternteil zum Nachwuchs.
Der horizontale Gentransfer wird durch verschiedene Arten von DNA, die Organismen besitzen, erleichtert. Sie sind hauptsächlich mobile genetische Elemente wie Transposons (springende Gene), Plasmide (nicht chromosomale zirkuläre DNA) und Bakteriophagen (Bakterien, die Viren infizieren). Es erfolgt über verschiedene Mechanismen wie folgt.
Horizontale Gentransfermechanismen
Transformation
Prokaryoten können speziell freie DNA in Form von Plasmiden aufnehmen.
Bakterienkonjugation
Eine Art der sexuellen Fortpflanzung, die zwischen vorübergehend verbundenen zwei Zellen auftritt. Während der Konjugation werden F-Plasmide vom Spender zum Empfänger übertragen, was zu einem genetischen Materialtransfer zwischen zwei Organismen führt, wie in Abbildung 02 gezeigt. Dies ist der Hauptmechanismus beim horizontalen Gentransfer.
Transduktion
Bakteriophagen können ihre DNA bei einer Infektion in ein Bakterium injizieren, was zu einem Gentransfer zwischen zwei Bakterien während der zweiten Infektion führt. Dies geschieht über zwei Prozesse, die als generalisierte und spezialisierte Transduktion bezeichnet werden.
Verwendung des horizontalen Gentransfers
Der horizontale Gentransfer wird in der Gentechnik eingesetzt. Fremd-DNA kann beim horizontalen Gentransfer rekombiniert oder in das Genom des Empfängerorganismus eingefügt werden. Es ermöglicht den Empfängern, neue Merkmale zu erwerben, die für Wachstum und Überleben wichtig sind. Der horizontale Gentransfer ist äußerst wichtig für die Anpassung und Entwicklung von Prokaryoten und Eukaryoten. Günstige Eigenschaften werden durch natürliche Selektion gefiltert und tragen zur Evolution bei. Einige Organismen erwerben Gene, die für die Anpassung und Evolution durch horizontalen Gentransfer wertvoll sind. Beispielsweise ist der Erwerb der Antibiotikaresistenz durch Bakterien ein Ergebnis des horizontalen Gentransfers.
Der horizontale Gentransfer ist bei eng verwandten Taxa am beliebtesten als bei sehr unterschiedlichen Arten. Es kann auch zwischen Bakterien auftreten, die in derselben Mikroumgebung leben.
Abbildung 02: Horizontaler Gentransfer von Bakterien während der Konjugation
Was ist der Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer?
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Vertikaler oder horizontaler Gentransfer |
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| Vertikaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material durch Reproduktion vom Elternteil auf die Nachkommen übertragen wird. | Horizontaler Gentransfer bezieht sich auf den Prozess, bei dem genetisches Material zwischen nicht verwandten Organismen übertragen wird. |
| Methoden | |
| Es kann auf sexuellem, asexuellem oder künstlichem Wege auftreten. | Transformation, Transduktion und bakterielle Konjugation sind Mechanismen, die am horizontalen Gentransfer beteiligt sind. |
| Auftreten | |
| Es ist ein üblicher Prozess. | Es ist ein weniger verbreiteter Prozess. |
| Abhängigkeit von mobiler DNA | |
| Es hängt nicht von mobilen genetischen Elementen ab. | Dies ist aufgrund mobiler DNA-Elemente wie Transposons, Plasmiden, Bakteriophagen möglich. |
Zusammenfassung - Vertikaler vs. horizontaler Gentransfer
Gentransfer kann zwischen verwandten und nicht verwandten Personen auftreten. Es gibt zwei Haupttypen des Gentransfers, die als vertikal und horizontal bezeichnet werden. Die vertikale Genübertragung erfolgt vom Elternteil zum Nachwuchs. Während der Fortpflanzung oder Pflanzenkreuzung werden Gene von den Eltern auf die Nachkommen übertragen. Der horizontale Gentransfer erfolgt zwischen verschiedenen Arten, die nicht verwandt sind. Als vertikaler Gentransfer ist dies nicht möglich. Aufgrund mobiler DNA-Elemente wie Plasmide, springende Gene und Bakteriophagen tauschen sich die Gene jedoch horizontal über Konjugation, Transduktion und Transformation zwischen Organismen aus. Horizontaler Gentransfer ist bei Bakterien und Archaeen häufiger als bei Eukaryoten. Dies ist der Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer.
