Mutațiile în genele
Dacă cele de mai sus a devenit clar că genele fac, ar trebui să fie, de asemenea, clar că modificarea structurii secvenței genei de nucleotide poate duce la modificări ale proteinei codificate de aceasta gena. Modificări ale genei numite mutații. Aceste schimbări în structura genei poate avea loc pentru o varietate de motive, de la erori aleatorii în dublarea ADN-ului și se termină la acțiunea radiațiilor ionizante sau a genei chimice specifice, numite mutageni. Primul tip de schimbare conduce la mutații spontane așa-numitele, iar al doilea - la mutațiile induse. Mutatiile in gene pot aparea in celulele germinale, iar apoi acestea vor fi transferate la următoarea generație, iar unele dintre ele va duce la dezvoltarea unei boli genetice. Mutațiile de asemenea apar in gene in celulele somatice. In acest caz, ele vor fi moștenite numai într-o anumită celulă descendență, care provine din celulele mutante. Este cunoscut faptul că somatice mutație genetică pe celule, în unele cazuri, poate cauza cancer.
Tipuri de mutatii genetice
Una dintre cele mai comune tipuri de mutație este o substituție a unei perechi de baze. O astfel de substituție nu poate avea nici un efect asupra structura lanțului polipeptidic al genei care codifică, datorită degenerării codului genetic. Înlocuirea unui al treilea dintr-o bază de azot în tripleta aproape sigur nu va avea consecințe. Astfel de mutații se numesc substituții silențioase. În același timp, substituția nucleotidelor unică poate provoca o substituție a unui aminoacid cu altul datorită modificărilor în codul genetic al tripletul mutant.
Singură substituție nucleotidică de bază în tripletul poate transforma într-un codon stop. Deoarece aceste codoni stop de translație ARNm al lanțului polipeptidic, lanțul polipeptidic sintetizat este scurtat în comparație cu lanțul normal. Mutațiile care cauzează formarea unui codon stop, numit mutatii nonsens.
Ca urmare a mutatii nonsens la care înlocuirea A-T la G-C din molecula de ADN într-o sinteză a lanțului polipeptidic este terminat la un codon stop.
O singură substituție de nucleotidă din codonul stop normale se află, dimpotrivă, poate face sens, și apoi mARN mutant, iar apoi polipeptida mutant sunt mai lungi decât în mod normal.
Următoarea clasă de mutatii moleculare - o eliminare (pierdere) sau inserție (inserție) nucleotide. Când acesta este șters sau inserat nucleotide triplu, apoi, dacă acest triplet este codificat în polipeptidă sau dispare anumiți aminoacizi, sau există un aminoacid nou. Cu toate acestea, în cazul în care este introdus sau scos rezultatul ștergerea sau introducerea numărul de nucleotide nu este un multiplu de trei, apoi a schimbat sau pierdut sensul pentru toți ceilalți după introducerea sau eliminarea codonilor a moleculei ARNm. Astfel de mutații se numesc mutații de schimbare de cadru. Adesea, acestea conduc la formarea unui codon stop după inserția sau deleția secvenței de nucleotide a ARNm.
Gene de conversie - este un transfer direct al unui fragment al unei alele la o altă alelă sau fragment de genă în pseudogenei. Deoarece există multe Pseudogenes mutații, un astfel de transfer este penalizat structura genei normale și poate fi considerată ca o mutație. Pentru conversia genei între gena și pseudogen necesară asocierea lor și crossover-atipice ulterior la care discontinuități apar în catenele de ADN.
Recent, au descoperit un nou tip și complet neașteptat de mutație care se manifestă o creștere a numărului de repetiții (de obicei trinucleotidice), dar sunt descrise ca fiind cazuri de creșterea numărului de repetiții compuse din 5 sau chiar 12 nucleotide, localizate atât în exoni și introni gene sau netraduse ale genelor . Aceste mutații sunt numite dinamice sau instabile. Majoritatea bolilor cauzate de mutații asociate cu zone de expansiune se repeta, - boli neurologice ereditare. Acest corea Huntington, atrofie spinală și bulbară musculară, ataxie spinocerebellar, distrofia miotonică, ataxie Friedreich.
repetă mecanismul zonei de expansiune nu este complet înțeles. Într-o populație de indivizi sănătoși, a fost observată, de obicei, o anumită variabilitate a numărului de repetări de nucleotide găsite în diferite gene. Numărul de repetări de nucleotide moștenită în generații, și în timpul diviziunii celulelor somatice. Cu toate acestea, după un număr de repetiții, este diferit de gene diferite, depășește un anumit prag critic, care este de asemenea diferit pentru gene diferite, ele tind să devină instabil și poate crește în dimensiune sau în timpul meiozei, sau diviziuni prima scindare a ovulului fertilizat.
Efecte de mutație genetică
Efectele fenotipice ale mutațiilor pot fi exprimate fie în pierderea funcției, sau de a dobândi noi funcții.
Cele mai multe boala autozomal recesiva este o consecință a pierderii funcției genei mutante corespunzătoare. Aceasta se manifestă printr-o scădere bruscă a activității enzimelor (mai ales), care se poate datora unei scăderi în sinteza lor sau stabilitatea lor. În cazul în care funcția proteinei corespunzătoare este complet absentă, mutația genei cu un astfel de efect este numită o alelă nulă. Aceeasi mutatie in diferite persoane pot manifesta diferit, indiferent de nivelul la care evaluează efectele sale: molecular, biochimic sau fenotipic. Motivele pentru care aceste diferențe pot fi la fel ca în vigoare asupra exprimării altor mutații genetice și motive exogene, în cazul în care acestea sunt înțelese pe scară largă suficient.
Printre mutațiile cu pierderea funcției este acceptat să aloce o mutație negativă dominantă. Acestea includ astfel de mutații, care conduc nu numai la o reducere sau o pierdere a funcției produsului propriei lor, dar, de asemenea, perturba funcția alelei normale corespunzătoare. Cel mai frecvent manifestări de mutatii dominante negative gasite in proteine, constând din două sau mai multe lanțuri de polipeptide, cum ar fi colagenul.
Era firesc să ne așteptăm ca, atunci cand se produce replicarea ADN-ului in timpul diviziunii celulare fiecare ar trebui să apară destul de o mulțime de mutații moleculare. Cu toate acestea, acest lucru nu este, de fapt, deoarece celulele este repararea ADN-ului daune. Mai multe zeci de enzime implicate în acest proces. Ele detectează o schimbare de bază, acesta este îndepărtat prin tăierea catenei ADN și înlocuită cu baza corectă folosind intacte catena ADN complementar.
repararea Recunoașterea enzimelor bazei modificate în lanțul ADN se datorează faptului că perturbat corect de împerechere nucleotide modificate cu bază complementară celei de a doua componenta ADN-ului. Există, de asemenea, mecanisme de reparații și alte tipuri de daune ADN-ului. Ei cred că normală este reparat mai mult de 99% din toate mutatii moleculare emergente. Dacă, cu toate acestea, mutatii apar in gene care controleaza sinteza enzimelor de reparații, frecvența mutațiilor spontane și induse crește dramatic, iar acest lucru crește riscul de diferite tipuri de cancer.
Modificarea structurii secvenței de nucleotide a genei poate duce la modificarea proteinei codificată de această genă. Modificări ale genei numite mutații. Mutațiile pot avea loc pentru o varietate de motive, de la erori aleatorii în dublarea ADN-ului și se termină la acțiunea radiațiilor ionizante sau a genei chimice specifice, numite mutageni.
Mutațiile pot fi clasificate în funcție de natura ștergerile de secvențe de nucleotide de schimbare, inserțiile, substituții, etc sau natura schimbărilor în biosinteza proteinelor :. Missense, mutatii nonsens lectură schimbare de cadru și altele.
O distincție este de asemenea mutație stabilă și dinamică.
Efectele fenotipice ale mutațiilor pot fi exprimate fie în pierderea funcției, sau de a dobândi noi funcții.
Cele mai multe mutatii emergente corectate de enzime repararea ADN-ului.
In celulele somatice, organe și țesuturi, fiecare genă este reprezentată de două exemplare (o copie a fiecărei alele este numită). Numărul total de gene este de aproximativ 30 000 (numărul exact de gene in genomul uman este necunoscut).
La nivel de organism gene mutante modifica un fenotip indivizi.
Sub fenotip înțelege suma tuturor caracteristicilor externe ale omului, iar atunci când vorbim despre caracteristicile externe, care, în același timp, avem în vedere nu numai semne externe, cum ar fi creșterea sau culoarea ochilor, dar, de asemenea, o varietate de caracteristici fiziologice și biochimice, care se pot schimba ca rezultat al gene.
trăsături fenotipice, tratate de genetica medicala, este ereditare boli și boli ereditare simptome. Este evident că între simptomele unei boli genetice, cum ar fi, de exemplu, absența pinna, convulsii, retard mental, chisturi in rinichi si schimbarea proteinei ca rezultat al mutațiilor la orice distanță uriașă gene particulare.
Proteina mutante, care este un produs al genei mutante, trebuie cumva să interacționeze cu sute sau chiar mii de alte proteine codificate de alte gene care au schimbat în cele din urmă un semn normal sau patologic a apărut. În plus, produsele de gene implicate în dezvoltarea oricărei trăsături fenotipice poate interacționa cu factorii de mediu și modificate influențate de acestea. Fenotip este în contrast cu genotipul poate schimba în timpul vieții genotipului, cu toate acestea, rămâne constantă. Dovada cea mai izbitoare a acestui - propria noastră ontologia. De-a lungul vieții noi se schimbă în exterior, în curs de îmbătrânire, și genotip - nu. Pentru același fenotip poate fi genotipuri diferite, și, pe de altă parte, în același fenotip genotip poate varia. Această din urmă declarație este susținută de rezultatele studiului de gemeni monozigoți. genotipuri lor identice si fenotipuri acestea pot fi diferite în greutate corporală, de creștere, comportamentul și alte caracteristici. Cu toate acestea, atunci când avem de-a face cu boli ereditare monogenice, vom vedea că, de obicei, acțiunea genei mutante nu se ascunde numeroasele sale interacțiuni produs patologic cu produse ale altor gene sau a factorilor de mediu.