Наследственная изменчивость.: Часть 2

Видео

Конспект

Мутационная изменчивость. Связана с возникновением мутаций. Мутации - это внезапные изменения на уровне ДНК, которые стабильно закрепляются в геноме и передаются потомкам. В отличие от рекомбинационной изменчивости, где возникают новые комбинации старых признаков, в мутационной изменчивости фактически возникают новые признаки, которые сохраняются и могут быть переданы потомкам. Выделяют генные (точечные), хромосомные и геномные мутации.

Генные, или точечные, мутации - мутации, которые затрагивают отдельные нуклеотиды в последовательности ДНК. Эти изменения влияют на функционирование генов.

Хромосомные мутации - мутации, которые затрагивают целые участки хромосом.

Геномные мутации - мутации, в результате которых меняется количество хромосом в клетке. Выделяются анеуплоидные мутации - геномные мутации, в результате которых изменяется число хромосом по какой-то гомологичной паре (например, было две гомологичные хромосомы, стало три), и полиплоидные мутации, в результате которых количество хромосом меняется кратно гаплоидному набору.

Есть и другая классификация мутаций: по эффекту на их носителя. Выделяют полезные, нейтральные и вредные мутации. На нейтральные мутации никак не влияет естественный отбор, так как у обладателей нейтральных мутаций не меняется фенотип. Большинство возникающих мутаций нейтральны, что мы докажем при рассмотрении более детальных классификаций генных, хромосомных и геномных мутаций. Дальнейшая классификация генных (точечных) мутаций.

Замены - изменения одного нуклеотида в последовательности ДНК на другой. Сами замены делятся на транзиции - пуриновый нуклеотид меняется на другой пуриновый нуклеотид или пиримидиновый нуклеотид меняется на другой пиримидиновый - и трансверсии пурин - заменяется на пиримидин или пиримидин заменяется на пурин. С другой точки зрения замены можно классифицировать по их уровню значимости: на незначимые, или синонимичные, замены и значимые, или несинонимичные, замены. В случае незначимых мутаций в ходе экспрессии гена на уровне мРНК, предположим, возникает триплет не ЦУА, а ЦУУ. Если посмотреть по таблице генетического кода, оба этих триплета кодируют одну и ту же аминокислоту - лейцин. В результате данная мутация не окажет никакого влияния на организм и его потомство, так как итоговая аминокислотная последовательность кодируемого белка не изменится. Значимые мутации приводят к определенным изменениям аминокислотной последовательности белка. Предполоджим, что триплет ЦУА (кодирует лейцин) заменился на ГУА (кодирует валин). Такой тип значимой мутации называется миссенс-мутацией. Обе эти аминокислоты - лейцин и валин - в своей структуре несут гидрофобный боковой радикал, то есть свойства этих двух аминокислот схожи. Миссенс-мутации в большинстве случаев также являются нейтральными, так как свойства белка после мутации могут не измениться значимо, если гидрофобная боковая цепь, например, заменилась на аналогичную по свойствам. Самая частая причина возникновения замен - это неточная работа ДНКполимеразы. Еще одна из причина замен - это гидролиз функциональных групп азотистых оснований, в результате чего в ходе репликации напротив такого нуклеотида с неканоничным азотистым основанием ставится не тот нуклеотид, который должен был быть исходно. В случае возникновения ошибки может сработать система мисматч-репарации. Чтобы замена закрепилась, необходимо, чтобы ДНК-полимераза в ходе репликации ДНК совершила ошибку, система репарации ее не распознала и не исправила, что в общей совокупности очень маловероятно, но может произойти. Если посчитать вероятности конкретных однонуклеотидных замен, можно увидеть, что замены, несущие большую значимость (например, замена гидрофобной кислоты на гидрофильную) менее вероятны, чем мутации, где боковая цепь аминокислоты заменяется на аналогичную по свойствам. Другой вид значимых замен - это нонсенс-мутации. Это такое изменение в ДНК, которое при транскрипции ДНК на уровне мРНК приводит к изменению кодирующего триплета на стоп-кодон. Нонсенс-мутации в большинстве своем вредны, так как синтезируется укороченный белок. Если нонсенс-мутация происходит ближе к началу считывания белка, то вместо целого белка образуется сильно укороченный белок с потерей своей изначальной функции. Нонсенс-мутации происходят редко. На самом деле, даже если на одной хромосоме произошла нонсенс-мутация, нормально функционирующий белок будет экспрессироваться со второй хромосомы, так как у животных диплоидный набор хромосом. Нонсенс-мутация будет вредной, если сработает эффект дозы гена. Так при поломке гена на одной хромосоме количество белка в клетке должно уменьшиться вдвое (если не сработают компенсаторные механизмы), для некоторых белков клетки это может быть фатально.