Связь мутаций с репарацией днк.

Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие события имеют место в каждой клетке. Для устранения последствий подобных повреждений имеется специальные репарационные механизмы (например, ошибочный участок ДНК вырезается и на этом месте восстанавливается исходный). Мутации возникают лишь тогда, когда репарационный механизм по каким-то причинам не работает или не справляется с устранением повреждений. Мутации, возникающие в генах, кодирующих белки, ответственные за репарацию, могут приводить к многократному повышению (мутаторный эффект) или понижению (антимутаторный эффект) частоты мутирования других генов. Так, мутации генов многих ферментов системы эксцизионной репарации приводят к резкому повышению частоты соматических мутаций у человека, а это, в свою очередь, приводит к развитию пигментной ксеродермы и злокачественных опухолей покровов.

Дополнение:

Мутация и репарация

Генетическая информация кодируется последовательностью оснований ДНК и поэтому изменения в структуре или последовательности азотистых оснований приводят к мутациям. Многие мутагены вызывают нарушения регуляции роста и деления клеток и поэтому являются канцерогенными. Изменение в структуре генов (мутация) — важный фактор биологической эволюции. В то же время слишком высокая скорость мутаций ставит под вопрос существование индивидуальных организмов или целых видов. Поэтому

клетки обладают механизмами восстановления (репарации), которые корректируют большинство изменений ДНК, вызываемых мутациями.

Механизмы репарации

Важным механизмом удаления повреждений в ДНК является эксцизионная репарация

1. Специфическая нуклеаза удаляет небольшой сегмент ДНК, включающий поврежденный участок. Удаленный участок восстанавливается ДНК-полимеразой, использующей в качестве матрицы комплементарную цепь. Наконец, оставшийся одноцепочечный разрыв закрывается ДНК-лигазой. Тиминовые димеры могут быть удалены фотореактивацией

2. Специфическая фотолиаза связывается с дефектным участком ДНК и после облучения расщепляет димер с образованием отдельных нуклеиновых оснований. Третий механизм — это репарация в результате рекомбинации (3, показано в упрощенном виде). В этом процессе участок, содержащий повреждение, пропускается во время репликации. Образующаяся брешь закрывается путем сдвига соответствующего сегмента из правильно реплицированной второй цепи. Новая брешь ликвидируется с участием полимераз и ДНК-лигаз. В завершение первоначальный дефект (1) устраняется путем вырезания.

17. Изменчивость, её формы. Модификационная изменчивость; адаптивный характер модификаций. Норма реакции генетически детерминированных признаков. Морфозы и фенокопии. Примеры.

Изменчивость - это возникновение индивидуальных различий. На основе изменчивости организмов появляется генотипическое разнообразие форм, к-ые в результате действия ЕО преобразуются в новые подвиды и виды. Различают модификационную (фенотипическая), мутационная (генотипическая): мутационная, комбинативная, соотносительная (коррелятивная).

Наследственная (генотипическая, неопределённая): затрагивает генотип, имеет индивидуальный характер, носит внезапный скачкообразный характер, изменения неадекватны условия среды.

Ненаследственная (фенотипическая, определённая): затрагивает только фенотип, имеет групповой характер, форм-ся в онтоногенезе, зависит от условий среды (изм-ия адекватны условия среды), изм-ия в пределах нормы р-ии, изм-ия носят постепенный характер.

Модификационная изменчивость не вызывает изменений генотипа, она связана с реакцией данного, одного и того же генотипа на изменения внешней среды: в оптимальных условиях выявляется максимум возможностей, присущих данному генотипу (например, в условиях улучшенного содержания и ухода коров повышается надои молока, нагул мяса; в этом случае все особи с одинаковым генотипом отвечают на внешние условия одинаково. Однако другой признак -жирность молока- слабо подвержен изменениям, а масть животного ещё более устойчивый признак). Норма р-ии- степень варьирования признака у организма, т.е. пределы модификационной изменчивости. Широкая Н.Р.- удои молока, размеры листьев; узкая Н.Р.-жирность молока, яйценоскость у кур; однозначная Н.Р.- (большинство качественных признаков - цвет волос, глаз). Фенотип форм-ся в результате взаим-ия генотипа и факторов среды. Фенотипические признаки не передаются от родителей

потомкам, наслед-ся лишь норма р-ии, т.е. характер реагирования на изм-ия окружающих условий. Св-ва модификаций: 1) ненаследуемость; 2) групповой характер изменений; 3) соотнесение изменений действию определённого фактора среды; 4) обусловленность пределов изменчивости генотипом. Приспособительный (адаптивный) характер имеют все наиболее распространенные модификации. Так повышение числа эритроцитов и содержание Hb в крови животных и человека в горах представляют приспособление для лучшего использования кислорода. Загар кожи - приспособление воздействия чрезмерной инсоляции. Установлено, что адаптивными бывают только те модификации, которые вызываются обычными изменениями природных условий. Не имеют приспособительного значения модификации, вызываемые различными химическими и физическими факторами.

Морфоз — ненаследственное изменение фенотипа организма в онтогенезе под влиянием экстремальных факторов среды. Морфозы возникают в критические периоды онтогенеза и не носят приспособительного характера. Фенотипически морфозы сходны с мутациями и в таких случаях они называются фенокопиями. Механизмом фенокопий является нарушение реализации наследственной информации. Они возникают вследствие подавления функции определенных генов. По своему проявлению они напоминают функцию известных генов, но не наследуются.

Фенокопии— изменение признака под влиянием внешних факторов в процессе его развития, зависящего от определенного генотипа, ведущего к копированию признаков, характерных для другого генотипа или его отдельных элементов. Такие изменения вызваны факторами внешней среды, однако их фенотип напоминает (копирует) проявление наследственных синдромов.

Итак, фенокопия прикидывается мутацией, вызванной генотипом, а морфоз - просто необратимо искореженный фенотип» (с)

Возникшие фенотипические модификации не наследуются (генотип не изменяется). Примером проявления фенокопий могут служить заболевания, приводящие к кретинизму, которые могут обусловливаться наследственными и передовыми (в частности, отсутствием йода в рационе ребенка, независимо от его генотипа) факторами.

18. Комбинативная изменчивость, причины возникновения. Значение комбинативной изменчивости в обеспечении генетического разнообразия людей. Комбинативная изменчивость- изменчивость, приводящая к новому сочетанию признаков вследствие комбинации генов; приводит к появлению нестабильных изменений. Источники: конъюгация и кроссинговер в профазе мейоза 1; независимое расхождение хромосом в анафазе мейоза; случайное слияние гамет.

Комбинативная наследственная изменчивость возникает в результате обмена гомологичными участками гомологичных хромосом в процессе мейоза, а также как следствие независимого расхождения хромосом при мейозе и случайного их сочетания при скрещивании. Изменчивость может быть обусловлена не только мутациями, но и сочетаниями отдельных генов и хромосом, новая комбинация к-ых при размножении приводит к изменению определённых признаков и св-в организма.

Причина: возникает стихийно в рамках популяции при скрещивании, когда у потомков появляются новые комбинации генов.Значение: распространение в популяции новых наследственных изменений, к-ые служат материалом для отбора.

Примеры: появление розовых цветков при скр-ии белоцветковой и красноцветковой примул. При скр-ии белого и серого кроликов может появиться чёрное потомство.