Содержание
- 2. Мута́ция (лат. mutatio — изменение) — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной
- 3. Причины мутаций Мутации делятся на спонтанные и индуцированные. Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни
- 4. Связь мутаций с репликацией ДНК Многие спонтанные химические изменения нуклеотидов приводят к мутациям, которые возникают при
- 5. Связь мутаций с рекомбинацией ДНК Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто приводит к мутациям неравный
- 6. Связь мутаций с репарацией ДНК Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие события имеют место в
- 7. Модели мутагенеза В настоящее время существует несколько подходов для объяснения природы и механизмов образования мутаций. Общепринятой,
- 8. Полимеразная модель мутагенеза В полимеразной модели мутагенеза считается, что единственной причиной образования мутаций являются спорадические ошибки
- 9. Таутомерная модель мутагенеза Уотсон и Крик предположили, что в основе спонтанного мутагенеза лежит способность оснований ДНК
- 10. Классификации мутаций Существует несколько классификаций мутаций по различным критериям. Мёллер предложил делить мутации по характеру изменения
- 11. Геномные: — полиплоидизация (образование организмов или клеток, геном которых представлен более чем двумя (3n, 4n, 6n
- 12. При хромосомных мутациях происходят крупные перестройки структуры отдельных хромосом. В этом случае наблюдаются потеря (делеция) или
- 13. На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных
- 14. Точечная мутация Точечная мутация, или единственная замена оснований, — тип мутации в ДНК или РНК, для
- 15. Встречаются также сложные мутации. Это такие изменения ДНК, когда один её участок заменяется участком другой длины
- 16. По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории: мутации типа замен пар оснований и
- 17. Последствия мутаций для клетки и организма Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в многоклеточном организме, часто приводят
- 18. Роль мутаций в эволюции При существенном изменении условий существования те мутации, которые раньше были вредными, могут
- 19. Если мутация затрагивает «молчащие» участки ДНК, либо приводит к замене одного элемента генетического кода на синонимичный,
- 20. Проблема случайности мутаций 40-е годы среди микробиологов была популярна точка зрения, согласно которой мутации вызываются воздействием
- 21. Метод реплик заключается в том, что с исходной чашки Петри, где на твердой среде растут колонии
- 22. Мутагены Мутагены (от мутация и др.-греч. γεννάω — рождаю) — химические и физические факторы, вызывающие наследственные
- 23. Классификация Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и количестве хромосом. По
- 24. Физические мутагены ионизирующее излучение; радиоактивный распад; ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура.
- 25. Химические мутагены некоторые алкалоиды: колхицин - один из самых распространённых в селекции мутагенов, винкамин, подофиллотоксин; окислители
- 26. Биологические мутагены специфические последовательности ДНК — транспозоны; некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа); продукты обмена веществ
- 28. Скачать презентацию
Мута́ция (лат. mutatio — изменение) — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками
Мута́ция (лат. mutatio — изменение) — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками
Термин предложен Хуго де Фризом.
Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.
Причины мутаций
Мутации делятся на спонтанные и индуцированные.
Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей
Причины мутаций
Мутации делятся на спонтанные и индуцированные.
Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей
Индуцированными мутациями называют наследуемые изменения генома, возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействияхокружающей среды.
Мутации появляются постоянно в ходе процессов, происходящих в живой клетке. Основные процессы, приводящие к возникновению мутаций — репликация ДНК, нарушения репарации ДНК, транскрипции и генетическая рекомбинация.
Связь мутаций с репликацией ДНК
Многие спонтанные химические изменения нуклеотидов приводят к
Связь мутаций с репликацией ДНК
Многие спонтанные химические изменения нуклеотидов приводят к
Связь мутаций с рекомбинацией ДНК
Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто
Связь мутаций с рекомбинацией ДНК
Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто
Связь мутаций с репарацией ДНК
Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие
Связь мутаций с репарацией ДНК
Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие
Модели мутагенеза
В настоящее время существует несколько подходов для объяснения природы и
Модели мутагенеза
В настоящее время существует несколько подходов для объяснения природы и
Полимеразная модель мутагенеза
В полимеразной модели мутагенеза считается, что единственной причиной образования мутаций являются
Полимеразная модель мутагенеза
В полимеразной модели мутагенеза считается, что единственной причиной образования мутаций являются
Таутомерная модель мутагенеза
Уотсон и Крик предположили, что в основе спонтанного мутагенеза лежит способность оснований
Таутомерная модель мутагенеза
Уотсон и Крик предположили, что в основе спонтанного мутагенеза лежит способность оснований
Классификации мутаций
Существует несколько классификаций мутаций по различным критериям. Мёллер предложил делить мутации по
Классификации мутаций
Существует несколько классификаций мутаций по различным критериям. Мёллер предложил делить мутации по
В современной учебной литературе используется и более формальная классификация, основанная на характере изменения структуры отдельных генов, хромосом и генома в целом. В рамках этой классификации различают следующие виды мутаций:
геномные;
хромосомные;
генные.
Геномные: — полиплоидизация (образование организмов или клеток, геном которых представлен более чем двумя (3n,
Геномные: — полиплоидизация (образование организмов или клеток, геном которых представлен более чем двумя (3n,
При хромосомных мутациях происходят крупные перестройки структуры отдельных хромосом. В этом случае наблюдаются
При хромосомных мутациях происходят крупные перестройки структуры отдельных хромосом. В этом случае наблюдаются
На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны,
На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны,
Точечная мутация
Точечная мутация, или единственная замена оснований, — тип мутации в ДНК
Точечная мутация
Точечная мутация, или единственная замена оснований, — тип мутации в ДНК
Точечные мутации замены оснований. Поскольку в состав ДНК входят азотистые основания только двух типов — пурины и пиримидины, все точечные мутации с заменой оснований разделяют на два класса: транзиции и трансверсии. Транзиция — это мутация замены оснований, когда одно пуриновое основание замещается на другое пуриновое основание (аденин на гуанин или наоборот), либо пиримидиновое основание на другое пиримидиновое основание (тимин на цитозин или наоборот. Трансверсия — это мутация замены оснований, когда одно пуриновое основание замещается на пиримидиновое основание или наоборот). Транзиции происходят чаще, чем трансверсии.
Точечные мутации сдвига рамки чтения. Они делятся на делеции и инсерции. Делеции — это мутация сдвига рамки чтения, когда в молекуле ДНК выпадает один или несколько нуклеотидов. Инсерция — это мутация сдвига рамки чтения, когда в молекулу ДНК встраивается один или несколько нуклеотидов.
Встречаются также сложные мутации. Это такие изменения ДНК, когда один её
Встречаются также сложные мутации. Это такие изменения ДНК, когда один её
Точечные мутации могут появляться напротив таких повреждений молекулы ДНК, которые способны останавливать синтез ДНК. Например, напротив циклобутановых пиримидиновых димеров. Такие мутации называются мишенными мутациями (от слова «мишень»). Циклобутановые пиримидиновые димеры вызывают как мишенные мутации замены оснований , так и мишенные мутации сдвига рамки.
Иногда точечные мутации образуются на, так называемых, неповрежденных участках ДНК, часто в небольшой окрестности от фотодимеров. Такие мутации называются немишенными мутациями замены оснований или немишенными мутациями сдвига рамки.
Точечные мутации образуются не всегда сразу же после воздействия мутагена. Иногда они появляются после десятков циклов репликаций. Это явление носит название задерживающихся мутаций. При нестабильности генома, главной причине образования злокачественных опухолей, резко возрастает количество немишенных и задерживающихся мутаций.
Возможны четыре генетических последствия точковых мутаций: 1) сохранение смысла кодона из-за вырожденности генетического кода (синонимическая замена нуклеотида), 2) изменение смысла кодона, приводящее к замене аминокислоты в соответствующем месте полипептидной цепи (миссенс-мутация), 3) образование бессмысленного кодона с преждевременной терминацией (нонсенс-мутация). В генетическом коде имеются три бессмысленных кодона: амбер — UAG, охр — UAA и опал — UGA (в соответствии с этим получают название и мутации, приводящие к образованию бессмысленных триплетов — например амбер-мутация), 4) обратная замена (стоп-кодона на смысловой кодон).
По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории: мутации типа замен пар
По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории: мутации типа замен пар
типа сдвига рамки считывания (frameshift). Последние представляют собой делеции или вставки нуклеотидов, число которых не кратно трём, что связано с триплетностью генетического кода.
Первичную мутацию иногда называют прямой мутацией, а мутацию, восстанавливающую исходную структуру гена, — обратной мутацией, или реверсией. Возврат к исходному фенотипу у мутантного организма вследствие восстановления функции мутантного гена нередко происходит не за счет истинной реверсии, а вследствие мутации в другой части того же самого гена или даже другого неаллельного гена. В этом случае возвратную мутацию называют супрессорной. Генетические механизмы, благодаря которым происходит супрессия мутантного фенотипа, весьма разнообразны.
Почковые мутации (спорты) — стойкие соматические мутации происходящие в клетках точек роста растений. Приводят к клоновой изменчивости. При вегетативном размножении сохраняются. Многие сорта культурных растений являются почковыми мутациями.
Последствия мутаций для клетки и организма
Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в
Последствия мутаций для клетки и организма
Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в
Мутация в соматической клетке сложного многоклеточного организма может привести к злокачественным или доброкачественным новообразованиям, мутация в половой клетке — к изменению свойств всего организма-потомка.
В стабильных (неизменных или слабо изменяющихся) условиях существования большинство особей имеют близкий к оптимальному генотип, а мутации вызывают нарушение функций организма, снижают его приспособленность и могут привести к смерти особи. Однако в очень редких случаях мутация может привести к появлению у организма новых полезных признаков, и тогда последствия мутации оказываются положительными; в этом случае они являются средством адаптации организма к окружающей среде и, соответственно, называются адаптационными.
Роль мутаций в эволюции
При существенном изменении условий существования те мутации, которые раньше
Роль мутаций в эволюции
При существенном изменении условий существования те мутации, которые раньше
Если мутация затрагивает «молчащие» участки ДНК, либо приводит к замене одного
Если мутация затрагивает «молчащие» участки ДНК, либо приводит к замене одного
Исследование мутаций в митохондриальной ДНК (наследуется по материнской линии) и в Y-хромосомах (наследуется по отцовской линии) широко используется в эволюционной биологии для изучения происхождения рас, народностей, реконструкции биологического развития человечества.
Проблема случайности мутаций
40-е годы среди микробиологов была популярна точка зрения, согласно которой мутации
Проблема случайности мутаций
40-е годы среди микробиологов была популярна точка зрения, согласно которой мутации
Флуктуационный тест Лурии-Дельбрюка заключается в том, что небольшие порции исходной культуры бактерий рассеивают в пробирки с жидкой средой, а после нескольких циклов делений добавляют в пробирки антибиотик. Затем (без последующих делений) на чашки Петри с твердой средой высевают выживших устойчивых к антибиотику бактерий. Тест показал, что число устойчивых колоний из разных пробирок очень изменчиво — в большинстве случаев оно небольшое (или нулевое), а в некоторых случаях очень высокое. Это означает, что мутации, вызвавшие устойчивость к антибиотику, возникали в случайные моменты времени как до, так и после его воздействия.
Метод реплик заключается в том, что с исходной чашки Петри, где
Метод реплик заключается в том, что с исходной чашки Петри, где
Таким образом, обоими методами было доказано, что «адаптивные» мутации возникают независимо от воздействия того фактора, к которому они позволяют приспособиться, и в этом смысле мутации случайны. Однако несомненно, что возможность тех или иных мутаций зависит от генотипа и канализована предшествующим ходом эволюции (см. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости).
Кроме того, закономерно различается частота мутирования разных генов и разных участков внутри одного гена. Также известно, что высшие организмы используют «целенаправленные» (то есть происходящие в определенных участках ДНК) мутации в механизмах иммунитета. С их помощью создаётся разнообразие клонов лимфоцитов, среди которых в результате всегда находятся клетки, способные дать иммунный ответ на новую, неизвестную для организма болезнь. Подходящие лимфоциты подвергаются положительной селекции, в результате возникает иммунологическая память. (В работах Юрия Чайковского говорится и о других видах направленных мутаций.)
Мутагены
Мутагены (от мутация и др.-греч. γεννάω — рождаю) — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации.
Впервые
Мутагены
Мутагены (от мутация и др.-греч. γεννάω — рождаю) — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации.
Впервые
в 1927 году Г. Мёллер получил мутации у дрозофилы действием рентгеновских лучей. Способность химических веществ вызывать мутации (действием иода на дрозофилы) открыта И. А. Рапопортом. У особей мух, развившихся из этих личинок, частота мутаций оказалась в несколько раз выше, чем у контрольных насекомых.
Классификация
Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и
Классификация
Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и
По природе возникновения мутагены классифицируют на физические, химические и биологические.
Физические мутагены
ионизирующее излучение;
радиоактивный распад;
ультрафиолетовое излучение;
чрезмерно высокая или низкая температура.
Физические мутагены
ионизирующее излучение;
радиоактивный распад;
ультрафиолетовое излучение;
чрезмерно высокая или низкая температура.
Химические мутагены
некоторые алкалоиды: колхицин - один из самых распространённых в селекции мутагенов, винкамин, подофиллотоксин;
окислители и
Химические мутагены
некоторые алкалоиды: колхицин - один из самых распространённых в селекции мутагенов, винкамин, подофиллотоксин;
окислители и
алкилирующие агенты (например, иодацетамид);
нитропроизводные мочевины: нитрозометилмочевина, нитрозоэтилмочевина, нитрозодиметилмочевина - часто применяются в сельском хозяйстве;
этиленимин, этилметансульфонат, диметилсульфат, 1,4-бисдиазоацетилбутан (известный как ДАБ);
некоторые пестициды;
некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);
продукты переработки нефти;
органические растворители;
лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты).
Биологические мутагены
специфические последовательности ДНК — транспозоны;
некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);
продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);
антигены некоторых микроорганизмов.
Биологические мутагены
специфические последовательности ДНК — транспозоны;
некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);
продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);
антигены некоторых микроорганизмов.