Мутация это скачкообразное изменение генетического материала под влиянием

Мутация это скачкообразное изменение генетического материала под влиянием факторов внешней или внутренней среды при любом типе размножения. Процесс образования мутаций называется мутагенезом, а факторы, вызывающие мутации, - мутагенами.

Общие свойства мутагенов: Универсальность Отсутствие нижнего порога мутационного действия Ненаправленность возникающих мутаций

Мутагены I. По происхождению: Экзомутагены (факторы внешней среды) Эндомутагены (продукты метаболизма самого организма) II. По природе возникновения: физические химические биологические

Физические мутагены: Различные виды излучений, температура, влажность и др. Механизмы их действия: нарушение структуры генов и хромосом; образование свободных радикалов, вступающих в химическое взаимодействие с ДНК; разрывы нитей ахроматинового веретена деления образование димеров – соединение между собой соседних пиримидиновых оснований одной цепи ДНК (ТТ, Т-Ц) и др.

Химические мутагены: природные органические и неорганические вещества (нитриты, нитраты, гормоны, ферменты и т. д. ) продукты промышленной переработки природных соединений – угля, нефти; синтетические вещества (пестициды, пищевые консерванты) лекарственные препараты (некоторые антибиотики, наркотические вещества)

Механизм их действия замена азотистых оснований их аналогами; ингибиция синтеза предшественников нуклеиновых кислот.

Биологические мутагены невирусные паразитарные агенты (бактерии, риккетсии и др. ) вирусы (краснуха, кори, гриппа) продукты метаболизма паразитов.

Механизм их действия невирусные и вирусные агенты – причина инфекционного мутагенеза. Нарушают течение мейоза, вызывают разрывы хромосом и хроматид; встраивают свою ДНК в ДНК клеток хозяина. продукты жизнедеятельности паразитов действуют как химические мутагены.

Классификация мутаций: I. По происхождению: спонтанные (возникают самопроизвольно) индуцированные (возникают при направленном воздействии мутагенных факторов)

II. По проявлению в гетерозиготном состоянии: доминантные рецессивные

аморфные – мутация произошло и признак исчез (инактивируют действие гена)- (Альбиносы) неоморфные в процессе эволюции проявляется новый признак, которого ранее не было(хорда, позвоночник, головной мозг) Антиморфные- вместо одного признака появился другой(вместо потовых у млекопитающих появились молочные железы)

IV. По влиянию на жизнеспособность и /или плодовитость особей летальные полулетальные стерильные нейтральные(цвет радужной оболочки, пигментация кожи) положительные (неоморфные)

V. По локализации изменяемого генетического материала ядерные неядерные (митохондриальные, пластидные)

VI. По месту возникновения и характеру наследования генеративные – мутации, возникающие в половых клетках и передающиеся потомками при половом размножении соматические мутации, происходящие в соматических клетках и проявляющиеся только у самой клетки.

VII. По уровню организации изменяемого генетического материала: генные хромосомные геномные

Генные мутации (точковые)- это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (вставки, выпадения, перемещения, замещения) в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов. Генные мутации затрагивают как структурные, так и функциональные гены.

Изменение структурных генов «сдвиг рамки считывания» - молекулярные изменения ДНК, приводящие к изменению триплетов в процессе трансляции полипептидных цепей Исходящий порядок АГГАЦТЦГА После вставки ААГГАЦТЦГА

Транзиция – замена оснований: Пуринового (А; Г) на пуриновое или пиримидинового (Ц; Т; У) на пиримидиновое А Г; Ц Т Трансверсия – замена пуринового основания на пиримидиновое или пиримидинового на пуриновое А Ц; Г Т

Миссенс мутации - изменение смысла кодонов и образование других белков Нонсенс мутации - образование «бессмысленных» кодонов.

Изменения функциональных генов. - Белок- репрессор изменен и «не подходит» к гену- оператору- « Ключ не входит в замочную скважину» : структурные гены работают постоянно. - Белок- репрессор плотно «присоединяется» к гену- оператору и не снимается индуктором- «ключ не выходит из замочной скважины» : структурные гены постоянно не работают.

Динамические мутации или мутации экспансии представляют собой патологическое увеличение числа тринуклеотидных повторов, локализованных в кодирующих и регуляторных частях гена. Фенотипическое нарушение проявляется в случае превышения определенного критического уровня по числу повторов.

Хромосомные мутации ( аберрации) Обусловлены изменением структуры хромосом

Геномные мутации

Мутационная теория (1901 -1903). Г. Де Фриз Мутации имеют ряд свойств: возникают внезапно, и мутировать может любая часть генотипа. чаще бывают рецессивными и реже доминантными могут быть вредными, нейтральными и полезными. константны в своем проявлении. редкие события; это качественные изменения, которые, как правило, не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины признака. могут повторяться.

Механизмы, обеспечивающие устойчивость генетического материала. диплоидный набор хромосом; двойная спираль ДНК вырожденный генетический код повторы некоторых генов; репарация молекулы ДНК.

Репарация молекулы ДНК Это восстановление поврежденной структуры молекулы ДНК. Она осуществляется специфическими ферментами клетки и имеет несколько разновидностей. Фотореперация

Темновая, или эксцизионная (вырезающая) репарация.

Репарация генетического материала Это внутриклеточный процесс, обеспечивающий восстановление поврежденной структуры молекулы ДНК. Нарушения структуры молекулы ДНК могут быть вызваны повреждениями азотистых оснований, разрывом одной или двух нитец молекулы, сшивками нитей ДНК, сшивками «ДНК-гистон» .

Различают: -дорепликативную (до удвоения молекулы ДНК) -репликативную (в процессе удвоения) -пострепликативную (после удвоения) репарацию.

Впервые возможность репарации молекулы ДНК была установлена в 1948 г. А. Кельнером с соавторами. К. Руперт (1962) описал один из способов репарации – фотореактивацию. Было установлено, что при ультрафиолетовом облучении фагов, бактерий и простейших наблюдается резкое снижение их жизнеспособности.

Однако их выживаемость значительно повышается, если на них дополнительно воздействовать видимым светом. Оказалось, что под действием ультрафиолета в молекуле ДНК образуются димеры (химические связи между двумя пиримидиновыми основаниями одной цепочки, чаще Т-Т), что препятствует считыванию информации. Видимый свет активирует ферменты, разрушающие димеры.

Темновая (эксцизионная) репарация была изучена А. Герреном в 50 -е годы. Она заключается в нахождении и удалении поврежденного участка нити ДНК путем его «вырезания» , и далее в синтезе и вставке нового фрагмента с участием четырех групп ферментов.

1)эндонуклеоза «узнает» поврежденный участок и рядом с ним разрывает нить ДНК; 2)экзонуклеоза «вырезает» поврежденный участок; 3)ДНК-полимераза по принципу комплементарности синтезирует фрагмент ДНК на месте разрушенного; . 4)лигаза «сшивает» концы ресинтезированного участка с основной нитью ДНК

Принципиально доказана возможность репарации молекулы ДНК при повреждении обеих ее нитей. При этом информация может быть получена с и-РНК с помощью фермента ревертазы.

Нарушение процессов репарации приводит к ряду заболеваний. У больных пигментной ксеродермой под действием солнечного света появляются веснушки, наблюдается расширение капилляров, ороговение эпидермиса, поражение глаз, развитие злокачественных опухолей кожи. При анемии Фанкони наблюдается недостаточность функций костного мозга, приводящая к снижению содержания всех клеток крови и гиперпигментации.

Мутация это скачкообразное изменение генетического материала под влиянием факторов внешней или внутренней среды при любом типе размножения. Процесс образования мутаций называется мутагенезом, а факторы, вызывающие мутации, - мутагенами. Общие свойства мутагенов: Универсальность Отсутствие нижнего порога мутационного действия Ненаправленность возникающих мутаций Мутагены I. По происхождению: Экзомутагены Эндомутагены (факторы внешней среды) (продукты метаболизма самого организма) II. По природе возникновения: физические химические биологические

Физические мутагены: Различные виды излучений, температура, влажность и др. Механизмы их действия: нарушение структуры генов и хромосом; образование свободных радикалов, вступающих в химическое взаимодействие с ДНК; разрывы нитей ахроматинового веретена деления образование димеров – соединение между собой соседних пиримидиновых оснований одной цепи ДНК (Т-Т, Т-Ц) и др. Химические мутагены: природные органические и неорганические вещества (нитриты, нитраты, гормоны, ферменты и т. д. ) продукты промышленной переработки природных соединений – угля, нефти; синтетические вещества (пестициды, пищевые консерванты) лекарственные препараты (некоторые антибиотики, наркотические вещества) Механизм их действия замена азотистых оснований их аналогами; ингибиция синтеза предшественников нуклеиновых кислот. Биологические мутагены невирусные паразитарные агенты (бактерии, риккетсии и др. ) вирусы (краснуха, кори, гриппа) продукты метаболизма паразитов.

Механизм их действия невирусные и вирусные агенты – причина инфекционного мутагенеза. Нарушают течение мейоза, вызывают разрывы хромосом и хроматид; встраивают свою ДНК в ДНК клеток хозяина. продукты жизнедеятельности паразитов действуют как химические мутагены. Классификация мутаций: I. По происхождению: спонтанные (возникают самопроизвольно) индуцированные (возникают при направленном воздействии мутагенных факторов) II. По проявлению в гетерозиготном состоянии: доминантные рецессивные аморфные – мутация произошло и признак исчез (инактивируют действие гена)- (Альбиносы) неоморфные в процессе эволюции проявляется новый признак, которого ранее не было(хорда, позвоночник, головной мозг) Антиморфные- вместо одного признака появился другой(вместо потовых у млекопитающих появились молочные железы) V. По локализации изменяемого генетического материала ядерные неядерные (митохондриальные, пластидные)

VI. По месту возникновения и характеру наследования генеративные – мутации, возникающие в половых клетках и передающиеся потомками при половом размножении соматические мутации, происходящие в соматических клетках и проявляющиеся только у самой клетки. VII. По уровню организации изменяемого генетического материала: генные хромосомные геномные Генные мутации (точковые)- это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (вставки, выпадения, перемещения, замещения) в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов. Генные мутации затрагивают как структурные, так и функциональные гены. Изменение структурных генов «сдвиг рамки считывания» - молекулярные изменения ДНК, приводящие к изменению триплетов в процессе трансляции полипептидных цепей Исходящий порядок АГГАЦТЦГА После вставки ААГГАЦТЦГА Транзиция – замена оснований: Пуринового (А; Г) на пуриновое или пиримидинового (Ц; Т; У) на пиримидиновое А Г; Ц Т Трансверсия – замена пуринового основания на пиримидиновое или пиримидинового на пуриновое А Ц; Г

Миссенс мутации - изменение смысла кодонов и образование других белков Нонсенс мутации - образование «бессмысленных» кодонов. Изменения функциональных генов. - Белок- репрессор изменен и «не подходит» к гену- оператору- « Ключ не входит в замочную скважину» : структурные гены работают постоянно. - Белок- репрессор плотно «присоединяется» к гену- оператору и не снимается индуктором- «ключ не выходит из замочной скважины» : структурные гены постоянно не работают. Динамические мутации или мутации экспансии представляют собой патологическое увеличение числа тринуклеотидных повторов, локализованных в кодирующих и регуляторных частях гена. Фенотипическое нарушение проявляется в случае превышения определенного критического уровня по числу повторов.

Хромосомные мутации ( аберрации) Обусловлены изменением структуры хромосом

Геномные мутации

Мутационная теория (1901 -1903). Г. Де Фриз Мутации имеют ряд свойств: возникают внезапно, и мутировать может любая часть генотипа. чаще бывают рецессивными и реже доминантными могут быть вредными, нейтральными и полезными. константны в своем проявлении. редкие события; это качественные изменения, которые, как правило, не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины признака. Механизмы, обеспечивающие устойчивость генетического материала. диплоидный набор хромосом; двойная спираль ДНК вырожденный генетический код повторы некоторых генов; репарация молекулы ДНК.

Репарация молекулы ДНК Это восстановление поврежденной структуры молекулы ДНК. Она осуществляется специфическими ферментами клетки и имеет несколько разновидностей Темновая, или эксцизионная (вырезающая) репарация.

Репарация генетического материала Это внутриклеточный процесс, обеспечивающий восстановление поврежденной структуры молекулы ДНК. Нарушения структуры молекулы ДНК могут быть вызваны повреждениями азотистых оснований, разрывом одной или двух нитец молекулы, сшивками нитей ДНК, сшивками «ДНК-гистон» . Различают: -дорепликативную (до удвоения молекулы ДНК) -репликативную (в процессе удвоения) -пострепл икативную (после удвоения) репарацию. Впервые возможность репарации молекулы ДНК была установлена в 1948 г. А. Кельнером с соавторами. К. Руперт (1962) описал один из способов репарации – фотореактивацию. Было установлено, что при ультрафиолетовом облучении фагов, бактерий и простейших наблюдается резкое снижение их жизнеспособности. Однако их выживаемость значительно повышается, если на них дополнительно воздействовать видимым светом. Оказалось, что под действием ультрафиолета в молекуле ДНК образуются димеры (химические связи между двумя пиримидиновыми основаниями одной цепочки, чаще Т-Т), что препятствует считыванию информации. Видимый свет активирует ферменты, разрушающие димеры. Темновая (эксцизионная) репарация была изучена А. Герреном в 50 -е годы. Она заключается в нахождении и удалении поврежденного участка нити ДНК путем его «вырезания» , и далее в синтезе и вставке нового фрагмента с участием четырех групп ферментов. 1)эндонуклеоза «узнает» поврежденный участок и рядом с ним разрывает нить ДНК; 2)экзонуклеоза «вырезает» поврежденный участок; 3)ДНК-полимераза по принципу комплементарности синтезирует фрагмент ДНК на месте разрушенного; 4)лигаза «сшивает» концы ресинтезированного участка с основной нитью ДНК Принципиально доказана возможность репарации молекулы ДНК при повреждении обеих ее нитей. При этом информация может быть получена с и-РНК с помощью фермента ревертаз ы. Нарушение процессов репарации приводит к ряду заболеваний. У больных пигментной ксеродермой под действием солнечного света появляются веснушки, наблюдается расширение капилляров, ороговение эпидермиса, поражение глаз, развитие злокачественных опухолей кожи. При анемии Фанкони наблюдается недостаточность функций костного мозга, приводящая к снижению содержания всех клеток крови и гиперпигментации.