Мутация ДНК РУДН Подготовил Студент МЛ-110 группы Баратов

Мутация ДНК РУДН Подготовил: Студент МЛ-110 группы Баратов Лочинбек

Цель: n Ознакомиться и понять что такое мутация.

Задачи: Изучить понятия “мутация” n Дать классификацию мутации. n Что вызывает мутацию ДНК. n Определить значение мутации. n

Задача № 1. Мутация - стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генотипа, происходящие под влиянием внешней или внутренней среды.

Задача № 2. Классификация мутаций: - Генные Хромосомные Генные мутации выражаются в изменении структуры отдельных участков ДНК. Генные мутации встречаются более часто. При хромосомных мутациях происходят крупные перестройки структуры отдельных хромосом. В этом случае наблюдается удвоение части (дупликация) генетического материала одной или нескольких хромосом. Геномные мутации они представлены более чем 3 n, 4 n, 6 n наборами хромосом.

Мутагены Существуют факторы, способные заметно увеличить частоту мутаций — мутагенные факторы. К ним относятся: n химические мутагены — вещества, вызывающие мутации, n физические мутагены — ионизирующие излучения, в том числе естественного радиационного фона, ультрафиолетовое излучение, высокая температура и др. , n биологические мутагены — например, ретровирусы, ретротранспозоны.

Задача № 3 n n Табачный дым. Генно- модифицированная еда. Вирусы. Внешняя среда. Хот-доги вызывают генетические мутации

Задача № 4 Значение мутаций для эволюции, селекции и медицины. Хромосомные и генные мутации оказывают разнообразные воздействия на организм. n n Ускорение селекции. Естественный отбор.

Положительных сторон у мутации ДНК не так много как отрицательных! n n n Синдром Дауна Раковые опухали Мутации приводят к летальному исходу

Вывод Следите за своим здоровьем!!!

Мутационная изменчивость

Терминология: • Мутация – от лат. mutatio – изменение, перемена – наследственное изменение признака или свойства, обусловленное изменением наследственных структур. • Мутагенез – процесс возникновения мутаций. • Мутагены – факторы, вызывающие мутации.

• • Терминология: Транзиция – замена одного пурина на другой, либо одного пиримидина на другой (A-G, G-A, T -C, C-T), в результате G-C-пара заменяется на AT-пару или наоборот. Трансверсия – замена одного пурина на пиримидин или пиримидина на пурин (A-T, T-A, A-С, C-A, G-С, C-G, G-T, T-G), в результате A-Tпара превращается в. T-A или C-G). Миссенс-кодон – кодон в м. РНК с изменённым смыслом. Нонсенс-кодон – бессмысленный кодон.

Мутагены • 1. Физические мутагены: ультрафиолетовые лучи, повышенная температура, ионизирующие излучения – рентгеновские лучи, γлучи, β-частицы, протоны, нейтроны и др. • 2. Химические мутагены: • Аналоги нуклеотидов ДНК (бромурацил, аминопурин и др. ) • Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот, пероксиды, алкалоиды (в т. ч. колхицин) • Неорганические соединения (соли тяжёлых металлов, гидроксиламин, азотистая кислота) • Органические соединения – инсектициды, гербициды, фунгициды и др. • Алкилирующие соединения –алкилирующие соединения нитрозоалкилмочевины, алкилсульфаты, алкилсульфонаты, этиленамины, эпоксиды • 3. Биологические мутагены: вирусы, бактерии, гельминты, актиномицеты, растительные экстракты

Мутационная теория. • Мутационная теория появилась в начале хх века (1901 -1903 г) в связи с работами Г. де Фриза.

Суть мутационной теории: • Образовавшиеся новые формы константны. • Мутация является качественным изменением. • Мутация возникает скачкообразно, без переходов. • Мутации разнонаправлены (полезные и вредные). • Обнаружение мутаций зависит от размеров выборки изучаемых популяций. • Одни и те же мутации могут возникать повторно.

Частота возникновения мутаций

Частота сцепленных с полом летальных мутаций у Dr. melanogaster в зависимости от дозы радиации

Виды классификаций мутаций: • По степени вовлечения генома в мутационный процесс. • По характеру изменения генотипа. • По характеру изменения фенотипа. • По проявлению в гетерозиготе. • По условиям возникновения. • По степени отклонения от нормального фенотипа. • По локализации в клетке. • По возможности наследования.

По степени вовлечения генома в мутационный процесс : • Генные мутации, или точечные. • Хромосомные перестройки (аберрации), или изменения структуры хромосом. • Геномные, или изменения в наборах хромосом.

По характеру изменения фенотипа: • • • Летальные. Морфологические. Физиологические. Биохимические. Поведенческие.

По проявлению в гетерозиготе: • Доминантные. • Рецессивные.

По условиям возникновения: • Спонтанные, т. е. возникающие без видимых причин или усилий со стороны экспериментатора. • Индуцированные, т. е. возникающие в результате целенаправленного воздействия со стороны экспериментатора.

По степени отклонения от нормального фенотипа (Г. Мёллер 1932). • Гипоморфные – изменённые аллели действуют в том же направлении, что и аллель дикого типа, но дают ослабленный эффект. • Аморфные – выглядят как потеря гена. • Антиморфные – изменяют фенотип дикого типа на противоположный. • Неоморфные – фенотип мутантов совершенно отличен от дикого. • Гиперморфные – у этих мутантов количество биохимического продукта резко увеличивается.

По локализации в клетке: • Ядерные. • Цитоплазматические (мутации внеядерных генов).

По возможности наследования: • Генеративные – обусловлены изменениями в половых клетках. • Соматические – обусловлены изменениями в соматических клетках.

Классификация мутаций по степени вовлечения генома в мутационный процесс: • Генные. • Хромосомные. • Геномные.

Генные или точечные мутации: • Происходят в пределах одного гена. • Связаны с делецией, инсерцией или транслокацией одного или нескольких нуклеотидов, а так же заменой одного типа нуклеотидов на другой.

Спонтанное дезаминирование

Таутомерные формы оснований ДНК

Аналоговые взаимодействия

Влияние азотистой кислоты

Влияние гидроксиламина

Таутомерные формы 5 -бромурацила

Транзиция GC-AT

Хромосомные перестройки (аберрации): • Происходят в пределах хромосомы. • Связаны с делецией, инсерцией, инверсией, транслокацией и дупликацией отдельных участков хромосом, а также полной или частичной фрагментацией хромосом.

Типы хромосомных мутаций: • Дефишенси – отсутствие концевого участка хромосомы • Фрагментация – распад хромосомы на отдельные части (фрагменты) • Делеция – удаление - отсутствие фрагмента хромосомы в средней её части (в любом месте кроме концевого) • Инсерция – вставка - появление в хромосоме совершенно нового фрагмента • Инверсия – переворот участка хромосомы на 180˚ • Дупликация – повторение участка хромосомы (два и более раз) • Транслокация – перенос – перемещение фрагмента хромосомы из одного локуса в другой, а также объединение двух негомологичных хромосом в одну

Схема делеции и дупликации

Схема делеции

Основные типы дупликаций

Влияние дупликаций участка 16 А в Х хромосоме у D. melanogaster на размер глаз (Bar)

Схема инверсии и транслокации

Схема транслокации

Инверсия

Геномные мутации: • Изменения охватывают целые геномы. • Связаны с нарушением плоидности: увеличением или уменьшением как числа наборов хромосом, так и количества отдельных хромосом (обычно на 1 или 2).

Схема анеуплоидии (гетероплоидии), моноплоидии (гаплоидии) и полиплоидии

Анеуплоидия у человека

Мозаицизм ХУ/ХХУ как следствие нерасхождения хромосом в митозе

Частота появления новорождённых с синдромом Дауна в зависимости от возраста матери

Синдром Дауна, обусловленный транслокацией хромосом 14 -21

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости Н. И. Вавилова. • Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. • Чем генетически ближе в общей системе расположены роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.

Хромосомная локализация генов млекопитающих, гомологичных генам человека

Механизмы репарации ДНК: • Прямая коррекция мутационных повреждений. • Механизмы репарации, связанные с эксцизией пар оснований.

Прямая коррекция мутационных повреждений: • • Репарация за счёт проверки ДНК-полимеразой. Фотореактивация. Репарация алкилирующих повреждений. Действие полинуклеотидлигазы.

Механизмы репарации, связанные с эксцизией пар оснований: • Репарация неспаренных оснований. • Пострепликативная, или рекомбинационная, репарация (ПРР). • SOS – репарация.