5. Условные мутации

В ряде случаев мутантный фенотип возникшей мутации становится видимым только при выполнении определенных условий. Этими условиями могут быть изменения температуры или условий существования.

Температурно-чувствительные мутации. Мутанты этого типа живут и развиваются нормально при одной (пермиссивной) температуре и проявляют отклонения при другой (рестриктивной). Например, мутация shi у дрозофилы. При 25° С мутанты не проявляют каких-либо отклонений, при 29° С – у них наступает полный паралич. Полагают, что в результате мутации происходит замена аминокислоты в молекуле белка, однако при одной температуре влияние этой мутации на конформацию молекулы не сказывается. При другой температуре конформация меняется, и тут оказывается, что в белке произошло нарушение структуры. Выделяют холодо-чувствительные (18°С) ts (temperature sensitive) мутации и теплочувствительные (29°С) ts-мутации. При этом температура, при которой сохраняется нормальный фенотип, составляет 25°С.

Мутации, чувствительные к стрессу. В данном случае мутанты развиваются нормально, если их не подвергнуть каким-либо стрессирующим воздействиям. Так, мутанты sesB (stress-sensitive) у дрозофилы не проявляют каких-либо отклонений. Если резко встряхнуть пробирку, у мух начинаются судороги и они неспособны двигаться.

Ауксотрофные мутации. Обычно бактерий высевают на чашки Петри, содержащие полную среду, в состав которой входят все необходимые питательные вещества, нужные для роста. Есть еще минимальная среда, состоящая из агара, воды, сахара и солей. Нормальные бактерии способны сами синтезировать необходимые им сложные органические соединения (витамины, аминокислоты, нуклеотиды) и могут жить на минимальной среде, а мутантные – не могут. Таких мутантов называют ауксотрофными.

Литература

1. Айала, Ф. Современная генетика / Ф. Айала, Дж. Кайгер. – М.: Мир, 1987. – Т.1. – 295 с; Т.2. – 368 с; Т.3.

2. Бокуть, С. Б. Молекулярная биология: молекулярные механизмы хранениия, воспроизведения и реализации генетической информации / С. Б. Бокуть, Н. В. Герасимович, А. А. Милютин. – Мн.:Высш. шк., 2005.

1. Жимулев, И. Ф. Общая и молекулярная генетика / И. Ф. Жимулев. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 2002.

2. Жученко, А. А. Генетика / А. А Жученко, Ю. Л. Гужов, В. А. Пухальский. – М.: Колос, 2004.

Изменчивость (6 часов) Лекция 13-14 Мутации: генные, хромосомные, геномные. Модификационная изменчивость

Цель лекции: ознакомить учащихся с классификацией мутаций, познакомить с понятиями о генных, хромосомных и геномных мутациях.

План лекции:

1. Генные мутации.

2. Хромосомные перестройки.

2.1. Делеции.

2.2. Дупликации.

2.3. Инверсии.

2.3. Транслокации.

3. Геномные мутации. Полиплоидия.

4. Автополиплоидия.

5. Аллополиплоидия (амфиполиплоидия).

6. Анеуплоидия.

7. Гаплоидия.

8. Системные мутации. Спонтанные мутации.

9.Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова.

10.Ненаследственная изменчивость.

1. Генные мутации

Генные мутации представляют собой молекулярные, не видимые в световом микроскопе изменения структуры ДНК. К мутациям генов относятся любые изменения молекулярной структуры ДНК, независимо от их локализации и влияния на жизнеспособность.Некоторые мутации не оказывают никакого влияния на структуру и функцию соответствующего белка. Другая (бόльшая) часть генных мутаций приводит к синтезу дефектного белка, не способного выполнять свойственную ему функцию. Именно генные мутации обусловливают развитие большинства наследственных форм патологии.

Наиболее частыми моногенными заболеваниями являются: муковисцидоз, гемохроматоз, адрено-генитальный синдром, фенил-кетонурия, нейрофиброматоз, миопатии Дюшенна-Беккера и ряддругих заболеваний. Клинически они проявляются признаками нарушений обмена веществ (метаболизма) в организме. Мутация может заключаться:

1. в замене основания в кодоне, это так называемая миссенс-мутация (от англ, mis — ложный, неправильный + лат. sensus —смысл) — замена нуклеотида в кодирующей части гена, приводящая к замене аминокислоты в полипептиде;

1. в таком изменении кодонов, которое приведет к остановкесчитывания информации, это так называемая нонсенс-мутация (отлат. поп — нет + sensus — смысл) — замена нуклеотида в кодирующей части гена, приводит к образованию кодона-терминатора(стоп-кодона) и прекращению трансляции;

2. нарушении считывания информации, сдвиге рамки считывания, называемом фреймшифтом (от англ, frame — рамка + shift —сдвиг, перемещение), когда молекулярные изменения ДНК приводят к изменению триплетов в процессе трансляции полипептидной цепи.

Известны и другие типы генных мутаций.

По типу молекулярных изменений выделяют:

делеции (от лат. deletio — уничтожение), когда происходит утрата сегмента ДНК размером от одного нуклеотида до гена;

дупликации (от лат. duplicatio — удвоение), т.е. удвоение или повторное дублирование сегмента ДНК от одного нуклеотида до целых генов;

инверсии (от лат. inversio — перевертывание), т. е. поворот на 180° сегмента ДНК размерами от двух нуклеотидов до фрагмента, включающего несколько генов;

инсерции (от лат. insertio — прикрепление), т.е. вставка фрагментов ДНК размером от одного нуклеотида до целого гена.

Молекулярные изменения, затрагивающие от одного до нескольких нуклеотидов, рассматривают как точечную мутацию.

Принципиальным и отличительным для генной мутации является то, что она 1) приводит к изменению генетической информации, 2) может передаваться от поколения к поколению.

Определенная часть генных мутаций может быть отнесена к нейтральным мутациям, поскольку они не приводят к каким-либо изменениям фенотипа. Например, за счет вырожденности генетического кода одну и ту же аминокислоту могут кодировать два триплета, различающихся только по одному основанию. С другой стороны, один и тот же ген может изменяться (мутировать) в несколько различающихся состояний.

Например, ген, контролирующий группу крови системы АВ0, имеет три аллеля: 0, А и В, сочетания которых определяют 4 группы крови. Группа крови системы АВ0 является классическим примером генетической изменчивости нормальных признаков человека.

Именно генные мутации обусловливают развитие большинства наследственных форм патологии. Болезни, обусловленные подобными мутациями, называют генными, или моногенными, болезнями, т. е. заболеваниями, развитие которых детерминируется мутацией одного гена.