Причины мутаций

Есть много причин мутаций. Некоторые возникают спонтанно, в результате ошибок при репликации и репарации ДНК. Другие, однако, индуцируются, возникают в результате действия мутагенов или факторов окружающей среды. Вещество или воздействие называются мутагенными, если они вызывают мутации с частотами, превышающими частоты спонтанного фона.

Существует три основных типа мутагенов, или мутагенных агентов.

1. Ионизирующая радиация. Альфа, бета, гамма и рентгеновские лучи могут нарушать нормальную последовательность оснований ДНК, в основном, выбивая из нее пары оснований.

2. Неионизирующая радиация. Ультрафиолетовый свет приводит к сшивке двух расположенных рядом тиминов в нити ДНК, что блокирует репликацию ДНК, и требуется ее репарация (восстановление). Если репарация не может успешно завершиться, возникают точечные мутации.

3. Химические мутагены. Многие химические вещества взаимодействуют с ДНК таким образом, что изменяются пары оснований. Выделяют три основных типа химических мутагенов:

а) аналоги оснований. По своей структуре напоминают основания ДНК, так что могут встраиваться в растущую нить ДНК. Как только данные химические вещества оказываются там, они нарушают рост цепи, спариваясь не с теми основаниями, с которыми должны были спариться заменяемые ими основания. Примером может служить бромурацил. По структуре он напоминает тимин, поэтому должен включаться в нить ДНК в положении Т. Но бромурацил лучше образует пару с Г, чем с А, что в результате приводит к образованию нити с парой Г-Ц вместо пары А-Т;

б) модификаторы оснований. Могут изменять существующие основания в ДНК. Измененные основания образуют пары не с теми основаниями, с которыми образовали до изменения, что приводит к мутациям;

в) интеркалирующие агенты. Встраиваются прямо в спираль ДНК, нарушая репликацию и транскрипцию. В результате образуются инсерции и делеции в последовательности оснований ДНК.

Большинство мутаций происходит не в половых клетках, а в соматических и называется соматическими клеточными мутациями. Если они и изменяют фенотип, то только у одного организма.

Иногда мутации случаются в половых клетках. Эти мутации гамет приводят к изменениям, наследуемым потомством.

Как вы уже знаете, мутации это изменения генетического материала особи. Они происходят случайно и могут привести к появлению белков с иным аминокислотным составом и возникновению совершенно новых признаков или свойств. При мутациях может измениться либо единичное основание в ДНК, либо целые гены или хромосомы. Именно размеры мутантного участка легли в основу их классификации.

1. Генные (точковые) мутации в пределах структуры гена.

2. Хромосомные мутации (аберрации) в структуре хромосом. Изменения в размерах и форме целой хромосомы.

3. Геномные мутации изменение числа хромосом, т. е. отклонение в количественном составе.

Каждый из этих типов мутаций подразделяется по типу произошедших изменений. Так, генные мутации включают в себя:

1. Выпадение нуклеотида, когда ген в целом становится на один нуклеотид короче. В результате такого изменения меняется весь код.

2. Удвоение нуклеотидов (дупликация). Здесь происходит то же, что и при выпадении, т. е. сдвиг.

3. Вставка нуклеотидов. Появление в генетическом коде нехарактерного для материнской ДНК лишнего нуклеотида. Это одна из форм удвоения.

4. Замена изменение, связанное с заменой одного нуклеотида другим.

Хромосомные мутации схожи с генными, но изменениям здесь подвергаются не несколько нуклеотидов, а гораздо больший участок, который может включать в себя несколько генов. Представим себе верное расположение генов в хромосоме в виде букв алфавита, где каждая буква соответствует части или целому гену: АБВГДЕ. На этом примере продемонстрируем, как выглядят различные типы мутаций:

1. Делеция нехватка. Потеря какоголибо участка хромосомы.

Например, АВГЕ двойная делеция, удалены фрагменты Б и Д.

2. Дупликация удвоение участка. Например: АББВГДЕ.

3. Инверсия поворот участка на 180°. Например: АДГВБЕ.

4. Транслокация обмен участками между двумя негомологичными хромосомами. Например: ABSGLE.

Все хромосомные перестройки обязательно приводят к изменениям фенотипа, но встречаются гораздо реже точковых мутаций. Они могут быть комплексными, т. е. включать в себя как делецию, так и транслокацию. Примером может служить первая пара хромосом шимпанзе и человека.

Геномные мутации происходят при разрыве нитей веретена деления при мейозе. В результате образуются гаметы с нехарактерным числом хромосом. Если они участвуют в оплодотворении, результатом становится зигота с изменением количества хромосом. Они тоже делятся на три подтипа:

1. Анеуплоидия потеря или добавление одной или нескольких хромосом. Тогда диплоидный набор выглядит так: 2п±(12). Примеры: синдром Дауна или синдром Клаенфельтера у человека 47 хромосом в диплоидном наборе.

2. Гаплоидия уменьшение нормального набора хромосом в 2 раза, когда зигота имеет набор хромосом In.

3. Полиплоидия кратное увеличение набора хромосом, когда образуется зигота 2п+1п; или 2n+2n, 2п+3п и т. д. Следует отметить, что у животных полиплоиды зачастую нежизнеспособны. А у растений они не только жизнеспособны, но и часто обладают большей вегетативной массой. Поэтому у растений многие сорта получают методом искусственного мутагенеза, который вызывает полиплоидию.

Кроме того, мутации подразделяют и по разным другим принципам. Так, например, они бывают:

1) соматические (в клетках тела);

2) гаметотические (в половых клетках);

3) эмбриональные (в клетках эмбриона). По значению для организма они бывают:

1) вредные изменение наследственных свойств привело к ухуд

Шению жизнедеятельности;

2) нейтральные изменений жизненных процессов не произошло;

3) полезные изменения улучшили какието свойства организма.

Например, мутантный фермент стал разлагать ранее недоступный корм;

4) летальные — вызывают гибель организма.

По степени проявления мутации относительно немутантного аллеля того же гена бывают доминантными ^рецессивными.

По характеру признака или свойства, подвергшегося мутации, они делятся на морфологические (изменение строения), физиологические

(изменение состояния работы органа) и биохимические (изменение биохимических процессов). Возможен и ряд других принципов классификации.

Первые фундаментальные исследования в этой области принадлежат; знаменитому ученому Н. И. Вавилову (18871943). Он открыл закон гомологических рядов наследственной изменчивости (1920), по которому родственные формы организмов имеют сходный генетический аппарат и, соответственно, сходные изменения (мутации). Зная какиелибо изменения одного вида, можно предвидеть появление подобных форм у других родственных видов. И хотя Н. Вавилов открыл свой закон на порядке злаi ков, семействе мятликовых (актуальный материал для селекции), закон гомологических рядов выражает общую закономерность мутационного процесса и является теоретической основой разработки методов направ ленного получения нужных мутаций.

Date: 2015-09-02; view: 743; Нарушение авторских прав