ГЕННЫЕ МУТАЦИИ
Возникают в результате замены одной или нескольких пар азотистых оснований; сдвиг рамки считывания информации, связанный с выпадением или вставкой одного или нескольких азотистых оснований. Эти мутации образуются наиболее часто. Точковые мутации – затрагивают одну пару оснований Þ замена на другую, удвоение, делеция и т.д. Т.о. происходит нарушение последовательности нуклеотидов в ДНК Þ изменяется строение белка Þ изменяются биохимические признаки. Транзиции - пуриновые основания (А, Г) меняются между собой или пиримидиновые (Ц, Т). Возникают при репликации ДНК. Трансверсии – пуриновые на пиримидиновые и наоборот. Замены оснований приводят к появлению в и-РНК двух кодонов, приводящих к мутациям:
другую. Например: при серповидно-клеточной анемии появляется аномальный гемоглобин (в его молекуле глутаминовая кислота заменена валином) Þ гемоглобин S кристализуется при низкой концентрации кислорода, а в венозной крови такие эритроциты становятся серповидными и быстро разрушаются Þ анемия. Это рецессивная мутация. Такие мутации влияют на активность ферментов (снижают их активность или количество) и приводят к появлению заболеваний, связанных нарушением обмена веществ:
Если условия обитания не изменяются, то генные мутации могут снижать выживаемость вида, а если изменяются условия обитания, то мутации могут повышать жизнестойкость. Появление генных мутация связано с изменением структуры ДНК, которая спо-собна к восстановлению или к репарации – ферментативное разрушение изменен-ного участка ДНК с восстановлением комплементарных последовательностей. При удвоении ДНК ошибки возникают в среднем с частотой 1 х 10-6 комплементарных пар оснований. Важная роль в поддержании высокой точности репликации принадлежит ДНК-полимеразе (или редактирующей эндонуклеазе): «механизм самокоррекции»: отщепление ошибочно включенного в цепь ДНК нуклеотида, не спаренного с матрицей Þ снижение частоты ошибок в 10 раз (с 10-5 до 10-6). В некоторых случаях фермент может разрушить фрагмент нормальной цепи, комплементарной поврежденной Þ образуется двойная мутантная спираль. «Механизм репарации»- молекулярное восстановление исходной нуклеотидной последовательности: 1. Фотореактивация – действие УФ – излучения приводит к снижению летального эффекта в несколько раз (расщепляются пиримидиновые димеры: Г=Ц и восстанавливается водородная связь А-Т): А Г А А Ц Т Видимый свет А Г А А Ц Т фермент Т Ц Т Т Г А Т Ц Т Т Г А 2. Эксцизионная (дорепликативная) или темновая репарация – ф-т эндонуклеаза – узнает повреждение, разрывает фосфоэфирную связь Þ ф-т экзонуклеаза – удаляет поврежденный участок, ДНК – полимераза – восстанавливает в соотетствии с информацией комплементарной цепи. А Г А А Ц Т А Г А А Ц Т А Г А А Ц Т ® ® Т Ц Т Т Г А Т Ц Т Т Г А Т Ц Т А Г Т эндонуклеаза Т Ц 3. Пострепликативная репарация (в синтетическом периоде митоза) – обмен фрагментами между двумя вновь образованными двойными спиралями ДНК: тимидиновые димеры –Т-Т- не редуплицируются, на их месте образуются бреши Þ недостающие фрагменты достраиваются по принципу комплементарности. Ферменты ДНК-гликозилазы (20 шт.) – восстанавливают исходную структуру ДНК. Если в клетке, несмотря на репарацию, количество пораженной ДНК остается высоким, то в ней блокируются процессы репликации Þ клетка не делится. Т.о. с помощью процессов репарации осуществляется непрерывный «осмотр» ДНК, удаляя из нее поврежденные участки и способствуя поддержанию стабильности клеточного материала. При размере генома млекопитающих 3 х 109 нуклеотидных пар и частоте ошибок в ДНК 1 х 10-9 это означает появление около 3 ошибок на реплицирующийся геном Þ этот уровень достаточен для образования значительного генетического разнообразия в виде генных мутаций за время существования жизни на Земле.
|
