Молекулярные механизмы генетической изменчивости.
Мутации.
1.Мутации как нерепарируемые изменения в первичной структуре ДНК.
2.Индуцированные нарушения во всех типах матричных биосинтезов.
МУТАЦИЯ ГЕНА |
ДНК |
|
Эпигенетика |
м – РНК |
транскрипция, |
|
|
сплайсинг |
Полипептид трансляция
Зрелый белок фолдинг,
посттрансляционная
модификация
Миссенс - мутация (замена нуклеотида в цепи ДНК)
Генные мутации
Без сдвига рамки считывания |
Со сдвигом рамки считывания |
||
|
|
|
|
причины |
следствие |
причина |
следствие |
|
|
|
|
Миссенс- |
Новая |
Делеция- |
Образование |
замена |
аминокислота в |
выпадение |
аномальных |
нуклеотида |
структуре белка |
нуклеотида |
белков |
|
|
|
|
Нонсенс- |
Обрыв синтеза, |
Инсерция- |
Образование |
образование |
образование |
вставка |
аномальных |
бессмысленного |
неполноценного |
нуклеотида |
белков |
кодона |
белка |
|
|
|
|
|
|
Биологические последствия мутации
Адаптивное значение |
Последствия для организма, популяции |
|
«Полезные мутации» |
- полиморфизм белков |
|
- биохимическая индивидуальность, |
||
улучшение функции |
- разнообразие фенотипов |
|
белков |
||
- инструмент естественного отбора |
||
|
||
«Нейтральные» |
- полиморфизм белков |
|
функции белка |
- биохимическая индивидуальность, |
|
существенно не |
разнообразие фенотипов |
|
изменены |
- снижение адаптации к неблагоприятным условиям |
|
|
- болезни с наследственной предрасположенностью |
|
«Вредные мутации» |
Молекулярные (наследственные) болезни |
|
структура и функции |
||
белка изменены |
|
|
|
|
Полиморфизм белков
У разных особей возникают варианты (мутации) разных генов или варианты одного и того же гена.
Варианты генов могут постепенно распространяться в популяции
врезультате наследования, если они не летальны.
Так формируется генотипическая неоднородность популяции, которая ведет и к фенотипической неоднородности.
На молекулярном уровне фенотипическая неоднородность проявляется как полиморфизм белков — существование разных форм белка, выполняющих одинаковые или очень сходные функции (изобелки).
Чаще всего изучают полиморфизм ферментов (изоферменты), поскольку их гораздо легче обнаружить по катализируемой ими реакции.
Диагностика молекулярных болезней
Е
S P
(субстрат) (продукт)
|
|
Молекулярные |
||||
Токсические, аномальные |
|
болезни |
|
|
||
продукты метаболизма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Фенилкетонурия, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Алкаптонурия |
|
|
|
|
|
|
Протеинопатии |
Ферментопатии |
|||||
Оротацидурия |
||||||
дефектные белки, |
нарушение |
|||||
|
||||||
|
нарушение функций |
метаболизма |
||||
Принципы коррекции нарушений метаболизма при ферментопатиях
1.Исключение из пищи субстрата (S)
2.Восполнение с пищей продукта (P)
3.Нейтрализация токсических веществ
4.Введение ферментов в ЖКТ
5.Профилактика наследственной патологии (экологическая безопасность!)
6.Пренатальная диагностика наследственной патологии
7.Разработка методов генной инженерии.
