Бактерии частота мутаций

Полученные Лурия и Дельбрюком статистические данные в пользу спонтанного происхождения мутаций бактерий и проведенное ими определение частоты мутаций не просто знаменуют собой начало генетики бактерий. Эта работа представляет собой также и первый из нескольких случаев удачного выбора экспериментального материала, способствовавших дальнейшему развитию этой науки. Как выяснилось позднее, Лурия и Дельбрюк смогли обнаружить спонтанное мутирование бактерий к устойчивости к фагу потому, что они использовали фаг Т1, который является вирулентным бактериофагом. Случись Лурия и Дельбрюку выбрать какой-либо из фагов, получивших позднее название умеренных , и они вынуждены были бы сделать вывод, что бактерии приобретают признак устойчивости в результате контакта с антибактериальным агентом на чашке с агаром, и волей-неволей внесли бы свой вклад в укрепление последнего оплота ламаркизма. [c.141]

У бактерий и фагов оценивать частоту спонтанных мутаций довольно легко, поскольку в лабораторных условиях можно исследовать очень большие популяции. Измерение частоты мутаций у высших организмов затрудняется малочисленностью популяций, доступных изучению, и ди-плоидностью, скрывающей от учета рецессивные мутации. Наиболее тщательные исследования частоты мутаций в отдельных генах проводились на кукурузе и на дрозофиле. Как правило, наблюдавшиеся частоты мутаций низки, хотя некоторые гены явно превосходят по мутабильно-сти остальные (табл. 20.2). [c.19]

Обычно возникновение мутаций, даже в том случае, когда их вызывают сильными мутагенами, — относительно редкое событие. В популяциях бактерий частота му- [c.26]

На первый взгляд наиболее разительное отличие в характере распределения мутаций гемоглобина и распределения мутаций у микроорганизмов заключается в редкости возникновения у человека мутаций сдвига рамки считывания У бактерий большинство мутаций, поддающихся биохимическому анализу, представлено именно мутациями сдвига рамки считывания [1698], а у бактериофагов они составляют большую часть мутаций, зависящих от репликации [53] Кроме того, нет оснований предполагать, что из всех возможных делеций, происходят лишь те, которые включают три или кратное трем число пар нуклеотидов Очевидно, что делец многих пар нуклеотидов будут часто приводить к сдвигам рамок считывания На рис 5 23 это смещение скорректировано посредством умножения наблюдаемой частоты делеций на 3 Одна- [c.187]

Так, Дж. Дрейк обратил внимание на то, что у различных микроорганизмов — бактерий, бактериофагов, грибов — общая частота спонтанного мутирования в пересчете на репликацию генома приблизительно одинакова — около 1 %. Поскольку величина генома у микроорганизмов варьирует более чем в 1000 раз, и средняя мутабильность в пересчете на пару нуклеотидов или на один ген среднего размера должна варьировать обратно пропорционально размеру генома, т. е. более чем в 1000 раз. Пока неизвестно, каким образом выравнивается частота мутаций в пересчете на гаплоидный геном и почему у диплоидных организмов эта величина, по некоторым данным, возрастает почти до 100% на геном за половое поколение. [c.315]

В последнее время доказано, что связь между облучением и мутационными изменениями может носить и не прямой характер. По-видимому, энергия излучения может вызвать в среде, окружающей хромосому, химические изменения, которые ведут к индуцированию генных мутаций и структурных перестроек в хромосомах. Так, у бактерий и грибов можно получить увеличение частоты мутаций, даже не облучая их, а лишь воспитывая на облученной среде. Следовательно, мутации могут индуцироваться и пострадиационными химическими изменениями, происшедшими в среде. [c.150]

Некоторые аналоги азотистых оснований могут включаться в вируснуЮ РНК при обработке этими соединениями инфицированных растений (гл. XIV). Известно, что эти соединения вызывают увеличение частоты мутаций у бактерий и бактериальных вирусов. Установлено, что 5-фторурацил в значительных количествах включается в РНК ВТМ. Крамер и др. [1022-] показали, что если в препарате вируса 36—56% урацила РНК замещено на 5-фторурацил, то частота мутаций в 5—10 раз превышает контрольную. [c.284]

Те же эксперименты, которые включали поиск генетической рекомбинации родительских наследственных признаков, не давали положительных результатов. Их неудача объяснялась природой используемых генетических признаков, которые позволили бы обнаружить явление генетической рекомбинации только в том случае, если бы она происходила с очень высокой частотой. Однако вскоре после того, как Лурия и Дельбрюк установили спонтанную природу бактериальных мутаций и разработали способ количественного определения, необходимого для получения значащих результатов в бактериальной генетике, Джошуа Ледерберг придумал, какого рода эксперименты могут доказать существование генетической рекомбинации у бактерий. [c.214]

Канцерогенными оказываются совершенно различные химические вещества, если их скармливать экспериментальным животным или многократно наносить им на кожу. Некоторые из них действуют на клетки-мишени в своей исходной форме, но многим для этого необходимо превратиться в более активную форму - чаще всего это происходит под действием внутриклеточной системы ферментов, известных как цитохром-Р-450-оксидазы. Эти ферменты в норме превращают попадающие в организм яды и жирорастворимые ксенобиотики в безвредные и легко экскретируемые соединения. Однако окисление этой системой определенных вешеств приводит к образованию продуктов, являюшихся прямыми канцерогенами (рис. 21-6). Хотя известные на сегодняшний день химические канцерогены весьма разнообразны, большинство из них имеет по крайней мере одно общее свойство - способность вызывать мутации. Мутагенность может быть продемонстрирована различными методами, один из наиболее общепринятых - это тест Эймса, при проведении которого канцероген смешивается с экстрактом клеток печени крысы (играющим активирующую роль) и добавляется к культуре, специально подобранных ( тестирующих ) бактерий. Частота мутаций в такой бактериальной культуре является мерой мутагенности исследуемого вешества Грис. 21-7). Большинство соединений, обнаружи- [c.450]

Мутации встречаются не слишком часто подсчитано, что в зависимости от вида мутация может встречаться с частотой от 1 на 10 ООО до 1 на 10 миллионов особей. Следовательно, частота мутаций будет составлять от 1 10 до 1 10 , т. е. от10 до 10" . (Здесь имеются в виду так называемые спонтанные мутации термин спонтанный означает без явной причины .) В то же время если учесть, что колония бактерий, берущая начало от одной-единственной клетки, на соответствующей питательной среде уже через 24 часа может насчитывать много миллионов особей, то мутация перестает казаться таким уж невероятным событием. [c.107]

Частота возникновения мутаций пропорциональна дозе, поэтому наиболее простой способ для выражения частоты мутаций состоит в установлении мутационной константы, которая определяется как вероятная частота а, с которой данный ген мутирует при дозе облучения в одну рентгеновскую единицу (Тимо-феев-Рессовский и Дельбрюк, 1936). В табл. 37 приведен перечень мутационных констант. Замечательно общее совпадение в порядке величины мутационных констант столь различных организмов, как бактерии и дрозофила. [c.116]

Теперь мы уже вполне подготовлены к тому, чтобы приступить к вопросу, поставленному в гл. VU, а именно к вопросу о молекулярном механизме возникновения тех изменений в последовательности нуклеотидов ДНК, которые приводят к мутациям. Действительно, исследование характера возникновения мутаций Т-четных фагов с использованием методов генетического анализа с высоким разрешением дает большие возможности для проникновения в природу мутационного процесса. Использование фагов имеет еще одно важное преимущество по сравнению с ис-лользованием бактерий. Мутации фаговой ДНК можно изучать как в том случае, когда она находится в состоянии покоя вне клетки в составе инфекционной фаговой частицы, так и когда она находится в реплицирующемся, внутриклеточном, вегетативном состоянии. Уже самые первые исследования Херши и Лурия показали, что частота спонтанных мутаций в покоящейся ДНК очень мала — столь мала, что в течение многих лет считалось (как потом оказалось, ошибочно), что внеклеточные фаговые частицы вообще не мутируют месяцами и даже годами. Таким образом, новые мутации появляются в основном во время вегетативного размножения фага в клетке-хозяине. Рассмотрим следующий пример. Культуру Е. oli заражают препаратом фага Т2/- с титром 10 частица/мл. Фагу дают размножиться в течение нескольких циклов, пока все бактерии в культуре не подвергнутся лизису, а титр фага не достигнет величины 10 частица/мл. Оказывается при этом, что с каждым циклом размножения доля г-мутантов во всей популяции фагов увеличивается (примерно с 10" в начале до 10 в конце). Следовательно, мутанты фага возникают в результате ошибок копирования при внутриклеточной репликации его генетического материала. Репликация ДНК родительского фага является очень точным процессом. И все же при репликации иногда происходит ошибка, порождающая в одной из вегетативных реплик изменение последовательности нуклеотидов, или мутацию. Мутантная реплика генетического материала включается затем при созревании в инфекционную фаговую частицу, которая в свою очередь заражает новую бактериальную клетку. В этой клетке очень точно копируется уже измененная информация, содержащаяся в мутантной частице поэтому все потомство такой частицы оказывается тоже мутантным. Поскольку репликация ДНК вегетативного фага происходит в соответствии с постулированным Уотсоном и Криком полуконсервативным механизмом, размножение фагового генома можно рассматривать как процесс бинарного деления и с точки зрения статистического анализа совершенно аналогичным процессу размножения генома бактерий. Следовательно, уравнение, связывающее долю мутантных особей п среди общего числа N потомков одного исходного родителя, возникших после g генераций, с частотой мутаций а [c.315]

Во многих клетках существуют также механизмы, дающие им возможность синтезировать ферменты для репарации ДНК, так сказать, в аварийных ситуациях, в ответ иа серьезные повреждения ДНК. Среди примеров такого рода лучше всего изучен SOS-ответ (SOS-репарация) у Е. со/г. У этой бактерии любое нарушение репликации ДНК, вызванное ее повреждением, ведет к появлению сигнала (таким сигналом служит, по-видимому, избыток одноцепочечной ДНК), усиливающего транскрипцию более чем 15 различных генов, многие из которых кодируют белки, участвующие в ренарапии ДНК. Сигнал активирует у Е. соИ белок (см. разд. 5.4.4), который затем разрушает другой белок - отрицательный регулятор активности генов (репрессор). Действие этого репрессора заключается в подавлении у Е. соИ транскрипции всего набора генов, участвующих в SOS-ответе. Изучение бактериальных мутантов с различными нарушениями SOS-репарации показало, что иовосиитезироваииые белки обусловливают два эффекта. Во-первых, их индукция повышает выживаемость клеток если мутанты, у которых синтез таких ферментов нарушен, подвергнуть действию тех или иных агентов, вызывающих повреждение ДНК (например, ультрафиолетовых лучей), то процент погибших клеток окажется необычно высоким. Во-вторых, некоторые из индуцированных белков вызывают временное повышение частоты мутаций, вследствие чего генетическая изменчивость бактериальной популяции возрастает. Выгода здесь, видимо, заключается в том, что [c.284]

Частота аллеля Ai зависит исключительно (в отсутствие отбора) от частоты, с которой он мутирует к алле тю Аг, и от частоты, с которой аллель Ag мутирует обратно к аллелю Аь Поскольку эти частоты очень низки (частота обратных мутаций обычно составляет всего 0,1 частоты прямых мутаций), изменения, вносимые в популяцию одним только мутационным процессом (при равновесии Харди—Вайнберга), очень незначительны. При нормальной частоте мутаций (10 —Ю- ), для того чтобы в данной популяции половина аллелей А была заменена аллелями Аг, йотребуется от минимум 5000 до более чем 50 ООО ООО поколений. Эффект мутационного процесса тем больше, чем короче продолжительность жизни каждого поколения. Для человека 50 ООО поколений соответствуют 1—2 млн. лет, а у бактерий с их быстрой сменой поколений (порядка получаса на каждое) на столько же поколений потребуется менее трех лет. Во всех тех случаях, когда частота прямых мутаций выше частоты обратных, мутанты становятся более многочисленными, чем исходный ген, если только они не элиминируются отбором. Можно также сделать еще один вывод. Повышение частоты мутаций не вызовет никаких изменений, если только оно одинаково изменяет частоту прямых и обратных мутаций. В этом случае исходное равновесие, определяемое формулой Харди—Вайнберга, не изменится. [c.129]

Частота спонтанных мутаций. В естественных условиях мутации возникают сравнительно редко. У дрозофилы, например, мутация белых глаз white образуется с частотой 1 100 ООО гамет. Средняя частота мутаций на один ген в поколении у бактерий в среднем равняется 1 10 000 000. У человека многие гены мутируют с частотой 1 200 ООО гамет, а средняя общая частота мутаций на один локус в поколении составляет 4,1ХЮ . Взятые по отношению к каждому отдельному гену, эти цифры очень малы. Но если учесть, что в гаплоидном наборе хромосом высшего, организма имеется несколько тысяч генов и каждый из них мутирует хотя бы с частотой 1 1 ООО ООО, то при этом общее число гамет с мутациями будет не так мало. Расчеты показывают, что у дрозофилы на каждые 50—100 гамет возникает в среднем не менее одной мутации. При этом следует иметь в виду, что далеко не все наследственные изменения, особенно малые физиологические мутации, удается обнаруживать. [c.188]

Еще в конце 40-х — начале 50-х годов А. Новик и Л. Сциллард обнаружили, что при выращивании бактерий в хемостате частота мутаций пропорциональна продолжительности клеточной генерации, а не числу делений. Это означало, что мутации могут происходить не только при удвоении генов. Ф. Райан показал, что спонтанные мутации осуществляются в покояищхся клетках Е. соИ, в которых не удается обнаружить синтез ДНК. Спонтанные мутации накапливаются при хранении сухих семян, в покоящихся спорах актиномицетов, в нереплицирующихся частицах бактериофагов. [c.315]

Тэйлор (Taylor, 1983) пишет о неспособности неодарвинизма предсказывать эволюционные события. Он утверждает, что теория, которая предсказывает результаты, на все 100% противоречащие наблюдаемым фактам, явно ошибочна . В качестве примера он приводит бактерий. Согласно неодарвинистам, быстрая эволюция вызывается тремя главными факторами 1) высокой частотой мутаций 2) коротким интервалом между поколениями 3) высокой численностью популяций. Бактерии удовлетворяют всем этим требованиям, но тем не менее остаются довольно стабильными. Худший недостаток неодарвинизма заключается в том, что те немногие предсказания, которые он может сделать, противоречат реальным биологическим фактам. [c.34]

A. Как показано на рис. 5-13, интактные бактерии и бактерии, адаптированные к низким уровням МННГ, различаются только по количеству 0 -метилгуанина. Отсутствие его у адаптированных бактерий коррелирует с низкой частотой мутаций, на основании чего можно предполагать, что 0 -метилгуанин является мутагенным основанием. По-видимому, мутагенный эффект связан с тем, что это основание может ошибочно спариваться с Т во время репликации. [c.291]

В этом же диапазоне находятся частоты мутаций у дрозофилы, человека и мыши. Гены бактерий, по-видимому, более стабильны, чем гены высших многоклеточных ортаппшов. [c.50]

Подвергнув популяцию бактерий действию антибиотиков, можно отобрать мутанты, способные расти в присутствии соответствующего антибиотика. Этим путем были получены, в частности, мутанты Е. соИ, устойчивые к стрептомицину (однако следует сказать, что частота их появления была очень низкой примерно 10 ). Было установлено, что измененный ген (rpsL или sir А) расположен на генетической карте в области, соответствующей 72 мин >. В дальнейшем было показано, что стрептомицин связывается с рибосомным белком S12, а rpsL — ген этого белка. Среди устойчивых к стрептомицину бактерий можно отобрать мутанты, ставшие зависимыми от этого антибиотика и не способные расти в его отсутствие. Было показано, что такая зависимость от Стрептомицина возникает в результате изменений рнбосомного белка S4. Из этих экспериментов отчетливо видно, что для существенного изменения чувствительности живого организма к определенному токсину или даже для того, чтобы организм сделался зависящим от этого токсина, оказывается достаточно единичной точковой мутации, изменяющей всего лишь одну аминокислоту. [c.240]

Демерец исследовал также механизм приобретения мутантами бактерий устойчивости к стрептомицину (фиг. 69). С помощью флуктуационного теста ему удалось показать, что устойчивые к стрептомицину мутанты Str Е. соН возникают спонтанно. Однако в отличие от пенициллина стрептомицин не дает ступенчатого обучения . Если на чашку с агаром, содержащим 100 мкг/мл стрептомицина, высеять чувствительную к стрептомицину культуру Е. oli Str , то на такой чашке могут образоваться колонии лишь около 1 бактерии из 10 высеянных. Если затем выделить клетки из некоторых из этих немногих выживших колоний, размножить их и высеять бактерии таких изолятов первой ступени на ряд чашек, содержащих возрастающие концентрации стрептомицина, то среди этих бактерий выявится по крайней мере три разных класса мутантов Str. Это будут а) мутанты с низкой устойчивостью, способные выдержать лишь 100 мкг/мл стрептомицина, т. е. ту концентрацию антибиотика, при которой они отбирались, и погибающие при более высоких концентрациях стрептомицина б) мутанты с промежуточной устойчивостью, которые могут выдержать до 500 мкг/мл стрептомицина в) мутанты с высокой устойчивостью, которые могут выдержать еще более высокие концентрации стрептомицина на чашке. При одной ступени отбора на 100 мкг/мл стрептомицина все эти три типа мутантов появляются примерно с одинаковой частотой. Поэтому Демерец сделал вывод, что признак Str контролируется тремя или большим количеством бактериальных генов sir, обладающих разной силой действия, причем частоты мутирования каждого из этих генов примерно одинаковы и составляют 10 мутаций на одну клетку на генерацию. Мутация в любом из этн х генов приводит [c.150]

Легче всего объяснить мутации типа La - -La , Тгр - -Тгр или - -His". Очевидно, что в этом случае мутантный фенотип обусловлен потерей каталитической функции фермента. Эта потеря функции обусловлена в свою очередь мутацией в гене, контролирующем первичную структуру соответствующей полипептидной цепи. Мутации такого типа должны, по-видимому, происходить с высокой частотой, обусловленной следующими причинами. Во-первых, замещение аминокислоты почти в любом месте полипептидной цепи, вероятно, нарушит третичную и четвертичную структуру белка таким образом, что он утратит свою каталитическую функцию. Поэтому любое из очень многих возможных мутационных изменений в соответствующем гене может привести к функционально дефектному мутантному фенотипу. Во-вторых, прототрофность (или способность сбраживать сахар) бактерий дикого типа зависит от последовательного действия нескольких ферментов. Поэтому при мутации в любом из этих нескольких генов возникнет мутантный, ауксотрофный, или неспособный сбраживать сахар, фенотип. Менее ясна природа мутирования Топ" — Toп так как механизм синтеза рецепторов для фага Т1 в клеточной стенке Е. соИ пока еще мало изучен. Тем не менее существуют косвенные указания на то, что отсутствие рецепторов для фага TI у мутантных клеток Топ обусловлено тем, что эти мутантные клетки утратили функциональный белок, имеющийся у клеток Топ . Но если это так, то почему мутации [c.152]

Ледерберг считал, что наиболее хорошие результаты даст метод скрещивания двух различных ауксотрофных бактерий при совместном выращивании их в полноценной среде и последующем высеве образцов культуры на минимальную среду, что дало бы возможность отобрать любые редкие прототрофные рекомбинанты, которые могут в этих условиях возникнуть. Однако Ледерберг понимал также, что если акты рекомбинаций будут настолько редкими, что число прототрофных рекомбинантов будет меньше чем 1 на 10 родительских бактерий, то обратные мутации к прототрофности у одного или обоих ауксотрофных родительских штаммов (мутации, которые, по-видимому, должны встречаться со сравни- юй частотой) могут препятствовать обнаружению истинных рекомбинантов. Поэтому он считал, что следует проводить скрещивания, используя в качестве родительских штаммов множественные ауксотрофы, несущие два или более мутантных генов. В этом случае возможность восстановления прототрофности за счет обратных мутаций практически исключалась, так как трудно было представить вероятность возникновения обратных мутаций сразу в нескольких генах одного из родительских штаммов. В 1946 г. Ледерберг решил провести такие скрещивания, однако, чтобы не тратить время на выделение необходимых множественных ауксотрофов самому, [c.214]

Смотреть страницы где упоминается термин Бактерии частота мутаций: [c.251] [c.150] [c.152] [c.43] [c.272] [c.20] [c.284] [c.450] [c.50] [c.123] [c.249] [c.291] [c.152] [c.251] [c.41] [c.123] [c.111] [c.973] [c.240] [c.341] [c.54] [c.74] [c.79] [c.123] [c.142] [c.154] [c.318]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология