Мутации биохимические

Все большее значение в биохимических исследованиях приобретает выращивание в лабораторных условиях изолированных клеток животных. В некоторых случаях это необходимо для получения достаточного количества клеток, обладающих максимально близкой генетической информацией. В случае бактерий такие клетки получают путем высевания бактерий н отбора небольшой колонии, выросшей из одной клетки и представляющей собой чистый штамм . Подобным же образом из одной клетки эукариот можно вырастить тканевую культуру, получив клон генетически идентичных клеток, которые будут оставаться таковыми до тех пор, пока не произойдет их изменения под влиянием мутаций. [c.55]

Точечные мутации - изменение одного основания или небольшого их числа. Последствия таких мутаций могут вызвать появление нового признака, благоприятного или патологического, повлиять на биосинтез нового белка, фермента или видоизменить какой-либо биохимический процесс -такие мутации не являются летальными. [c.53]

Корреляция кодонов с аминокислотами имеет прямое отношение к эволюции кода. Если современный код оптимален по отношению к мутациям, нарушающим пространственную структуру белка, то можно думать, что код возник в результате биохимической эволюции. Однако мы не располагаем пока серьезными аргументами в пользу оптимальности кода, за исключением его помехоустойчивости по отношению к неправильным мутациям. [c.594]

Тесты на уровне ДНК позволяют безошибочно выявлять специфические мутации. Раньше для зтого применялись биохимические методы, основанные на выявлении продукта анализируемого гена. ДНК-тесты не требуют экспрессии мутантного гена для его выявления, что позволяет разработать системы скрининга для всех моногенных заболеваний. [c.195]

Мутации и мутагенез. Исследования по изменчивости и селекции микроорганизмов в связи с развитием учения об антибиотиках стимулировало развитие работ по мутагенезу продуцентов витаминов, антибиотиков, ферментов и других биологически активных веществ. Микробиологи-селекционеры привлекали все известные методы изыскания новых форм микроорганизмов с повышенной биохимической активностью. Приспособление бактерий к разрушению нового синтетического органического соединения, не встречавшегося ранее в природе, требует от бактериальных клеток синтеза новых ферментов, т. е. изменения в генотипе. Генотипическая изменчивость наследственна. [c.110]

Совершенно другая картина наблюдается в эволюции биосинтетических путей вторичных метаболитов, например фенольных соединений в растениях. Эти растения образовались в процессе эволюции, по-видимому, из организмов, которые в биохимическом смысле были очень эффективны, т. е. они могли синтезировать свои компоненты из простых материалов. Вторичные метаболиты образовались из первичных, а эволюция путей, по-видимому, происходила от углеводов до образования конечного продукта и тоже шла поэтапно благодаря мутациям, которые увеличивали способность к выживанию. Если эта точка зрения верна, то вторичные вещества образуются путем побочных реакций (возможно, нескольких последовательных реакций) или продолжением биосинтетических цепей, ведущих к образованию первичных метаболитов. Исследования, проведенные до настоящего времени, показали, что это действительно имеет место все фенольные соединения образуются не из углеводов, а из ароматических аминокислот, из промежуточных соединений при биосинтезе ароматических аминокислот или из промежуточных соединений биосинтеза жирных кислот. [c.279]

В течение времени, прошедшего между первым и вторым изданиями, изучение мутаций шло гигантскими темпами и было опубликовано множество работ, в которых описывалось действие разных физических и химических факторов на хромосомы и гены. В пределах настоящей книги будут изложены лишь итоги этих исследований. Несколько больше места отведено изложению биохимической генетики и связи генетики с индивидуальным развитием — очень важным и также быстро развивающимся областям исследования. [c.14]

Таким образом, в настоящем исследовании установлено, что системные мутанты, индуцированные химическими мутагенами у мягкой пшеницы, отличаются не только генетически обусловленным изменением комплекса морфологических признаков, но несут биохимические мутации, вызвавшие изменение ряда физиолого-биохимических показателей. [c.118]

Аминокислотная последовательность очень точно задается генетической информацией организма. Явление генетической мутации проявляется биохимически в замене одной или нескольких аминокислот в данном белке или, что бывает реже, в потере способности синтезировать этот белок. Иллюстрацией биологического значения таких явлений служит болезнь, называемая серповидной анемией. Это заболевание характеризуется физиологической недостаточностью, а обусловлено оно единственной [c.372]

Ревертанты и прямые мутанты образуются под действием одного и того же агента при простых замещениях. В дальнейшем мы будем считать, что соотношение прямых и обратных мутаций 10 —10 является нормальным и свидетельствует об обратимости действия соответствующего мутагена. В этом смысле рассмотренные нами аналоги оснований весьма типичны. Аналоги оснований действуют мутагенно только в процессе биосинтеза ДНК, т. е. включаясь в биохимические реакции, протекающие в клетке. Другие химические мутагены действуют па ДНК в состоянии покоя путем непосредственной химической атаки, а не через биохимические процессы. В этом мы убеждаемся по следующим признакам а) эти мутагены действуют на выделенную из организма [c.397]

ДНК бактерий и РНК вирусов и дают в результате разнообразные мутации б) они действуют на выделенные и очищенные вирусы и фаги, которые вне клетки находятся в состоянии покоя и не участ- вуют в каких-либо биохимических реакциях. [c.398]

Рассмотрим экспериментальные подходы к расшифровке кода с помощью одновременно биохимического и генетического эксперимента. Ряд экспериментальных попыток имеет общую идею. Изучаются мутанты микроорганизма или вируса в каком-то одном определенном цистроне. С помощью генетических рекомбинационных экспериментов устанавливается положение каждого мутационного изменения на генетической карте. Затем с помощью химического анализа белка, синтез которого определяется исследуемым цистроном, находится то изменение, или повреждение, в цепи белка, которое вызвано данной мутацией. Из данных по химии мутагенеза определяется химическое выражение мутации в цепи ДНК. Сопоставляя изменения ДНК и белка, мы можем в принципе выполнить программу максимум и расшифровать код. [c.415]

Трудно переоценить значение генетических методов в формировании наших современных представлений в области молекулярной биологии. Поэтому важио, чтобы биохимики представляли себе эти методы. Биохимическая литература все больше заполняется генетической терминологией. Более важное значение, однако, имеет то обстоятельство, что генетические методы используются для исследования многих сложных биохимических явлений. Более того, заглядывая в будущее, мы явио ощущаем необходимость в понимании проблем, связанных с мутациями и с вариабельностью генов. [c.246]

Выключение механизма ретроингибирования возможно, если мутации у микроорганизмов вызьшают дефект (разрыв) в последовательности биохимических реакций образования конечного продукта. Из-за отсутствия или выключения фермента (Ф), катализирующего промежуточную стадию процесса в среде накапливается не конечный продукт, а промежуточный целевой метаболит. [c.39]

По всей вероятности, доминирование диплоидной фазы у высших растений и животных обусловлено способностью гетерозиготы выживать даже при возникновении одной или нескольких крайне вредных мутаций. Для ученых, занимающихся биохимической генетикой, использование гаплоидных организмов дает огромные методические преимущества, лозволяя с легкостью выявлять рецессивные мутации. [c.43]

Можно также задать вопрос, каковы смысл и значение этого биохимического полиморфизма. Некоторые авторы полагают, что это результат случайных явлений мутации, происходящие случайно, приводят к образованию селективно нейтральных аллелей, а изменение их частоты может быть следствием генетического происхождения (школа Кимуры). По мнению других авторов, имеются различия в селективном преимуществе различных кодирующих аллелей для белков, или ферментов (преимущество гетерозигот). [c.62]

Весьма интересная в методическом отношении особенность антител иммунных сывороток заключается в их способности узнавать иммуноген, даже если изменились некоторые его физикохимические свойства. Например, противоферментные антитела зачастую распознаются в неактивной форме, а причинами неактивного состояния могут быть действие ингибитора, точковая мутация, удаление простетической группы или присутствие фермента в форме предшественника [1, 23]. Это свойство использовалось для изучения различных (физиологических, биохимических, генетических) аспектов при исследовании растительных ферментов [26]. Другой пример такого свойства продемонстрирован способностью специфических антител очищенных белков, выделенных из экстрактов растительных органов, реагировать с белками, синтезированными in vitro, особенно с теми из них, которые в избытке содержат сигнальный пептид однако примеры, которые дали исследования по молекулярной биологии растений, показали, что в данной области возможны отклонения от этого свойства [29], и поэтому в некоторых случаях для формирования конкретной антигенной структуры необходимы определенные посттрансляционные Модификации. [c.115]

Замены, влияющие на процесс свертывания, исследуются на моделях — аналогах белков. В предыдущих разделах обсуждалось влияние замен аминокислот на функцию или на стабильность свернутых белков. Однако очевидно, что наиболее отрицательное воздействие мутация оказывает на динамику свертывания полипептидной цепи. Исследование этой проблемы на естественных мутантах затруднительно по двум причинам. Во-первых, если путь свертывания белка-мутанта полностью заблокирован, то полипептидную цепь невозможно идентифицировать и выделить обычными биохимическими методами (однако можно использовать иммунологические [94, 4181 или комплементационные методики [446]). Кроме того, полипептиды, которые после их биосинтеза не свертываются совсем или свертываются слишком медленно, часто подвержены быстрому разрушению in vivo [154]. Эти трудности заставили искать модели для изучения влияния мутаций на свертывание белка среди полусинте-тических аналогов белков [497—499] или белков с модифицированными боковыми цепями [445] (разд. 8.2). [c.206]

Конечной целью медико-генетических исследований является создание методов лечения всех наследственных заболеваний. В табл. 21.1 перечислены продукты некоторых генов, коротко описаны симптомы заболеваний, которые обусловливаются мутациями в этих генах, указаны способы их лечения. Наследственные заболевания имеют сложные клинические проявления, и их лечение носит во многом симптоматический характер. Некоторые нарушения метаболизма корректируют назначением специальной диеты, что приводит к снижению уровня токсичных веществ в организме, накопление которых обусловливается мутациями в определенных генах. Так, при фенилкетонурии, которую выявляют у новорожденных с помощью специфического биохимического анализа крови, назначают безаланиновую диету. Для облегчения симптомов наследственных заболеваний, связанных с дефектом определенного белка, вводят внутривенно его функциональную форму, не вызывающую иммунной реакции. Такую заместительную терапию используют, например, ддя лечения гемофилии, тяжелого комбиниро- [c.483]

Совершенно ясно, что энергия делокализации приобретает важное шачение как фактор стабильности, или выживаемости , биомолекул Гот факт, что биомолекулы содержат большое число сопряженных свя- ей, является весьма благоприятным обстоятельством, так как в этом злучае даже такой грубый метод, как ЛКАО МО в приближении Хюкке-П.Я, может значительно облегчить задачу установления электронной зтруктуры и в связи с этим определение центров биохимических процессов В ряде случаев подобные расчеты даже позволяют решать чрезвычайно сложные биохимические проблемы, такие, как природа мутаций, проблема канцерогенности, изучение противоопухолевой активности пуриновых антиметаболитов в химиотерапии рака и пр [c.61]

Основные научные работы посвящены механизму наследственности в бактериях и бактериофагах и биохимическим эффектам мутаций. Изучал (с 1954) природу взаимоотношений между профагом и генетическим материалом бактерий. Исследовал генетику ли-зогении. [c.187]

Количественные работы и успехи генетических исследований. Методы, с помощью которых можно выращивать в лаборатории микроорганизмы, разработали О. Брефельд, Р. Кох и его школа в прошлом веке. Введение в практику прозрачных питательных сред, уплотненных желатиной или агаром, позволило изолировать отдельные клетки, следить за их ростом в колонии и получать чистые культуры. Разработка стандартных методов стерилизации и приготовления питательных сред привела к быстрому развитию медицинской микробиологии. Хотя еще Кох описал количественные методы, их преимущества при работе с микроорганизмами были поняты только в последние 50 лет. Малые размеры микроорганизмов позволяют получать в одной пробирке или чашке Петри и исследовать популяции, состоящие из 10 -10 отдельных клеток, и благодаря этому выявлять такие редкие события, как мутация или передача приобретенного признака, не нуждаясь в сложных вспомогательных средствах и довольствуясь малым пространством. Огромные успехи биохимических и генетических исследований не в последнюю очередь достигнуты благодаря легкости обращения с бактериями. [c.21]

Всякое живое существо по большинству своих признаков сходно со своими предками. Сохранение специфических свойств, т.е. постоянство признаков в ряду поколений, называют наследственностью. Изучением передачи признаков и закономерностей и Г наследования занимается генетика. Каждому признаку в качестве носителя информации соответствует определенный ген. Еще во времена классической генетики исследователи пришли к выводу, что гены находятся в клеточном ядре. Тогда же было уС ан6цлено, что они должны располагаться в линейном порядке. Долгое время считали, что наследственная информация связана с белковыми компонентами нуклеоплазмы. Лишь после успешных экспериментов по передаче наследственных признаков с помощью ДНК. (см. разд. 15.3.4) генетики пришли к убеждению, что именно ДНК, входящая в состав хромосом у всех организмов, служит материальным носителем наследственной информации, Сначала на насекомых, а затем на микроорганизмах было показано, что проявление признаков зависит от активности ферментов. У микроорганизмов ферменты можно было связать с конкретными признаками, поддающимися точному биохимическому определению. Гипотеза один ген-один фермент гласит, что определенный ген содержит информацию, необходимую для синтеза определенного фермента (позднее была принята более точная формулировка каждый структурный ген кодирует определенную полипептидную цепь). Изменение гена вследствие мутации приводит либо к утрате фермента, либо к изменению его свойств, а тем самым и к изменению признака. Гены выявляются только благодаря мутациям. Генетический анализ основан прежде всего на изучении различий в признаках, определяемых альтернативными формами (аллелями) того или иного гена. Поэтому исследование различных генетических проблем ведется на мутантах. [c.434]

Антоциановые пигменты подвержены значительным количественным и качественным изменениям, контролируемым одиночными генами (но часто на эти модификации прямо или косвенно влияют многочисленные ряды аллелей), поэтому антоциановые маркеры можно использовать различным образом при анализе таких явлений, как хромосомные циклы разрыв — слияние [41, действия комплексных локусов [5], действия генов, управляющих активацией [6], парамутации [7], частота индуцированных мутаций [8] и др. Эти примеры иллюстрируют прямое использование фенольных соединений при исследовании внутренних генетических процессов их рассмотрение выходит за рамки настоящей главы. Однако в некоторых случаях, а именно в работах Лафнана [9] и Ко [10], была предпринята попытка создания генетической модели последовательных биохимических процессов. [c.141]

Активирующие агенты, но-видимому, стимулируют клеточное деление и размножение измененных клеток. Таким образом, эти вещества способствуют и развитию опухолей. Стадия инрщиирования, по-видимому, имеет много общего с мутацией. Поскольку концепция соматической мутации как начальной стадии канцерогенеза все еще остается спорной, то ее применение едва ли приведет нас ближе к пониманию процесса малигнизации. Мутагенные процессы до сих пор так же трудны для интерпретации в биохимическом смысле, как и канцерогенные. Многие мутагены являются митотическими ядами и многие обладают канцерогенной активностью Однако корреляция не является абсолютной большинство мутаций приводит к гибели клеток, некоторые незначительно влияют на клетки и лишь определенные специфические мутации приводят к опухолям. [c.158]

АНАЛИЗ БИОХИМИЧЕСКИХ МУТАЦИЙ У НЕЙРОСПОРЫ [c.230]

Особенно интересно то, что последовательность расположения локусов А — G, связанных с синтезом гистидина, которая была установлена в генетических экспериментах, в основном соответствует биохимической последовательности разных этапов в процессе образования гистидина. Это показано в нижней части фиг. 122. Так, например, мутанты в локусе В прерывают процесс превращения имидазол-глицеринового эфира фосфорной кислоты в имидазол-ацетоловый эфир этой кислоты, а мутация в локусе С прерывает превращение последнего вещества в имидазол-гистидиноловый эфир фосфорной [c.267]

Можно представить себе, что эволюция сосудистых растений началась с примитивных водных таллофитов, которые были полноценны в биохимическом отношении и выделяли побочные продукты метаболизма в окружающую среду. Развитие из этих организмов наземных растений должно было вызвать к жизни проблему выделения. Поэтому возникла тенденция к сохранению побочных продуктов обмена в тканях, особенно в связи с тем, что размер растений увеличивался. В этот момент и мог возникнуть мутант, который обладал единственным новым ферментом (фенилаланиндезаминазой), способным превращать фенилаланин в коричную кислоту. Таким образом, в клетке появился новый продукт, который мог претерпевать другие превращения (например, этерификацию) благодаря действию ферментов с низкой субстратной специфичностью, уже присутствовавших у растения и участвовавших в первичном обмене веществ. Таким образом, одна-единст-венная мутация в условиях ограниченного выделения могла привести к появлению разнообразных продуктов. Если эти продукты имели значение для выживания мутанта, то он процветал, причем последующие единичные мутации могли привести к ноявлению высокоразвитого обмена фенилпропаноидных соединений. Возможно, что лигнин возник на этой стадии как продукт детоксикации нутем превращения фенольных соедипений в нерастворимую форму за счет окислительной полимеризации. После этого в наличии оказались все вещества, необходимые для дифференциации сосудистых тканей. Можно себе представить, что на этой стадии развились первые трахео-фиты, такие, как ископаемые Р811орЬу1а1ез, которые позднее дали начало современным сосудистым растениям. Впоследствии лигнин стал необходимым для растений продуктом. Итак, можно сказать, что эволюция растений, имеющих большие размеры (деревья), стала возможной благодаря отсутствию у примитивных растений развитой системы выделения, что, казалось бы, напротив, должно было затормозить эволюцию массивного тела растения. [c.371]

Совершенно по-иному должна была протекать эволюция биосинтетических путей, ведущих к возникновению вторичных метаболитов, таких, например, как фенольные соединепия растений. Эти системы развились в ходе эволюции значительно позднее — у организмов, которые были уже вполне развиты в биохимическом смысле, т. е. были способны синтезировать все необходимые им компоненты из простых соединений. Вторичные метаболиты образовались из первичных метаболитов, и эволюция путей их биосинтеза от ранних предшественников к конечному продукту протекала ступенчато, нутем мутаций, которые приводили к увеличению выживаемости. Если это представление правильно, то вторичные метаболиты возникают в ходе побочных реакций (возможно, нескольких последовательных реакций) или в результате продолжения биосинтетических ценей, ведущих к образованию первичных метаболитов. Приведенный выше обзор подтверждает эту точку зрения, так как из него следует, что все фенилпропаноидные соединения, по-видимому, образуются из ароматических аминокислот. [c.371]

Эволюция одинаковых генов внутри нолицистрона протекает далее с помощью случа11ных мутаций. Начальное подобие генов в нолицистроне, где каждый из них способен участвовать в создании одного и того же фермента, контролирующего единичное биохимическое преобразование, подготавливает в структурной генетической эволюции соседство генов, занятых близкими, но разными ступеньками одного ферментативного синтеза. Для мутационного сдвига от одной генной формы к другой нужно много отдельных мутационных событий. Для участия же в процессах, подразделяющих на генном уровне задачу сложного ферментативного преобразования на несколько родственных, более частных и простых, достаточно меньшего числа независимых мутационных событий вследствие сохранения их структурного родства. [c.17]

В другой серии опытов, поставленной с целью увеличения выхода биохимических мутаций, сравнивали летальное и мутагенное действие НММ на различные но физиологическому состоянию споры — шокированные и нешокированные [c.47]

При индуцированном мутагенезе мутации но генам или локу-сам, определяющим основные диагностические признаки Т. spel-ta, Т. spaero o um и Т. сошрас1пт, по-видимому, происходят независимо от мутаций так называемых малых генов, генов, контролирующих биохимические признаки и от изменений ДНТ и РНК хлоропластов. [c.118]

В некоторых случаях приходится вести селекцию возвратных мутаций, когда организмы, утратившие но сравнению с диким типом какую-либо биохимическую функцию, приобретают ее вновь. Такие клетки, мутировавшие обратно к дикому типу, носят название ревертантов. Вести селекцию ревертантов гораздо легче, чем мутантов с недостаточностью. Поскольку в них появился фермент, которого раньше не было, то их можно выращивать на минимальной среде, в то время как исходные клетки требовали добавки того или иного метаболита. Поэтому и чувствительность здесь большая. Мы можем наносить на чашку Петри огромное число исходных клеток. Как будет показано в дальнейшем, ревертанты синтезируют фермент, который активен, но зачастую пе идентичен белку, синтезируемому исходным диким организмом. Следовательно, обратная мутация восстанавливает функцию, но не возвращает к структуре пемутированного белка. Другая весьма характерная деталь заключается в том, что обратные мутации отличаются более низкой вероятностью, чем прямые. [c.296]

Этот случай трансформации интересен тем, что здесь известна биохимическая система, которая затронута мутацией. Речь идет о синтезе витамина фолиевой кислоты из параамииобензойной кислоты. Сульфаниламиды являются специфическими ядами — антиметаболитами, воздействующими на ферменты, которые участвуют в синтезе фолиевой кислоты. Здесь главную роль играет структурная аналогия между параамииобензойной кислотой (ПАБ) и ее производными, с одной стороны, и молекулой стрептоцида, с другой. Легко убедиться в том, что стрептоцид является конкурентным ингибитором определенного фермента в клетке, если добавить к культуре свободную ПАБ. Тогда она снимает действие яда, вытесняя его из активного центра фермента. [c.354]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология