Мутации, их появление и последствия

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]

МУТАЦИИ, ИХ ПОЯВЛЕНИЕ И ПОСЛЕДСТВИЯ [c.53]

После второй мировой войны благодаря появлению биохимических и цитологических методов произошло быстрое возрождение генетики человека. Генетика человека, которой в основном занимались ученые, использующие статистические методы, влилась в основной поток медицинских исследований. Полинг показал, что серповидноклеточная анемия-молекулярная болезнь [1260], и его открытие послужило толчком к развитию подобных исследований. Наличие аномальных гемоглобинов предоставило возможность для детального изучения последствий мутаций. Генетический код был выявлен у столь далеко отстоящих друг от друга организмов, как вирусы и человек. Было обнаружено, что мутации могут приводить к аминокислотным заменам, сдвигать рамку считывания или вызывать обрыв аминокислотной цепи в результате делеции. При помощи методов биохимии и молекулярной генетики удалось определить нуклеотидную последовательность глобинового гена. Было показано, что причины многих врожденных нарушений метаболизма-различные дефекты ферментов, возникающие вследствие мутаций, изменяющих их структуру. Мет-гемоглобинемия, возникающая вследствие недостатка диафоразы, и болезни накопления гликогена относятся к числу первых обнаруженных болезней, вызываемых дефектами ферментов (разд. 4.1). [c.31]

Новые гены появляются в популяции главным образом в результате мутаций. Именно мутации поддерживают и увеличивают уровень генетической изменчивости, создавая тем самым еще один фактор, ограничивающий силу естественного отбора. Мутация—это ошибка в репликации гена во время мейоза. Ее наличие может привести к появлению нового фенотипа (т. е. варианта), который будет конкурировать с уже имеющимися в генофонде. Хотя существуют и другие источники новаций (например, генный поток между популяциями, рекомбинации, гетерозиготность), без мутаций отбор мог бы лишь поддерживать имеющуюся структуру или форму или, если она становилась нежизнеспособной, приводил бы к вымиранию популяции. Эволюционный анализ должен поэтому учитывать скорость и природу мутаций или, другими словами, источник наследуемых изменений, составляющих основу естественного отбора, положение имеет важные последствия. Одно из них состоит в том, что, хотя процесс мутирования носит случайный характер (здесь имеются в виду генные ошибки в процессе репликации), форма мутации таковой не является это означает, что особенности фенотипа. [c.74]

Непрограммируемые перестройки обычно происходят в случайный момент времени и или в случайном месте и часто приводят к вредным мутациям. Однако они могут также вызывать и, возможно. вызывали в прошлом мутации, позволяющие организму по-новому реагировать на условия окружающей среды, способствуя таким образом эволюционным изменениям. Конечно, для того чтобы случайные перестройки имели эволюционное значение, они должны происходить в линиях зародышевых клеток или их предшественников подобные процессы, протекающие в отдельной соматической клетке, могут не иметь никаких последствий для целого организма. Если же соматическая клетка является стволовой, то случайные перестройки могут воспрепятствовать появлению функционально активного дифференцированного потомства кроме того, изменение может быть онкогенным, т. е. приводить к образованию опухоли. [c.14]

Конечно, накопление ХОП в рыбе не обязательно пршюдит к ее гибели. Однако изучение последствий их биокумуляции необходимо, поскольку упомянутые вещества могут способствовать появлению летальных мутаций, уродств, гфиводить к рождению нежизнеспособной молоди. Кроме того, накапливающиеся в рыбе ХОП, как уже отмечалось выше, могут передаваться по трофической цепи к человеку. [c.83]

Нормальная работа организма обеспечивается функциями множества взаимосвязанных генов, и мутация даже в одном из них может иметь самые разные последствия. Так, мутация, в результате которой изменяется активность того или иного фермента, может приводить к накоплению токсичного субстрата или дефициту соединения, необходимого для нормального функционирования клетки, а мутация в гене, кодирующем структурный белок, — к серьезным нарущениям на уровне клеток, тканей или органов. Кроме того, мутация в гене, экспрессирующемся в одной ткани, может сказаться самым серьезным образом на совсем другой ткани и привести к появлению множества симптомов. Например, мутация в гене печеночного фермента фе-нилаланиндегидроксилазы, в результате которой блокируется превращение фенилаланина в тирозин, оказывает серьезное влияние на нервную систему. У индивидуума, гомозиготного по дефектному гену, этот фермент не вырабатьшается вообще или вырабатывается в очень небольших количествах это приводит к повьгшению уровня эндогенного фенилаланина в крови, к неправильному фор- [c.483]

Известно много генетических болезней человека, при которых тот или иной фермент либо совсем неактивен, либо имеет какой-то дефект, затрагивающий его каталитическую или регуляторную функцию. При таких заболеваниях в полипептидных цепях дефектного фермента содержится одна или большее число неправильных аминокислот, появившихся в результате мутации участков ДНК, кодирующей этот фермент. Каталитическая активность фермента зависит не только от наличия определенных аминокислотных остатков в каталитическом и регуляторном центрах, но и от общей трехмерной структуры фермента. Поэтому замена одного аминокислотного остатка в каком-либо важном месте цепи может привести к изменению или даже к полной утрате каталитической активно сти фермента, подобно тому как замена всего лишь одного аминокислотного остатка в молекуле гемоглобина вьпы-вает появление серповидноклеточного гемоглобина с нарушенной функцией (разд. 8.18). Если генетически измененный фермент входит в состав ферментной системы, катализирующей ка-кой-нибудь центральный метаболический путь, то последствия такого изменения могут быть очень тяжелыми, вплоть до летальных нарушений метаболизма. [c.266]

Мутации в реальной жизни индивидуального организма-события весьма редкие. Вероятность того, что в течение жизни одной клетки Е. oli произойдет мутация, составляет 10 Для клетки человека такая вероятность выше-порядка 10 эта величина была рассчитана, исходя из частоты встречаемости гемофи-лмм-генетической болезни, в основе которой лежит нарущение механизма свертывания крови, приводящее к длительным кровотечениям. Гемофилия была одним из первых наследственных заболеваний человека, природу которого удалось понять. Классический пример этого заболевания представляет собой гемофилия в семье английской королевы Виктории. Она была прослежена в трех поколениях ее потомков, принадлежащих к королевским семьям Англии, Пруссии, Испании, Греции и России. У человека наряду с молчащими , безвредными или благоприятными мутациями, не вызывающими осложнений, возможны мутации, приводящие к генетически наследуемым расстройствам, которые проявляются в нарушениях нормальных функций организма. К настоящему времени у человека найдены мутации примерно в 2500 различных генах многие из них либо ухудшают те или иные функции, либо приводят в конечном счете к летальному исходу. Остальные гены человека, подверженные мутациям, предстоит обнаружить. Очевидно, число выявленных наследственных заболеваний человека будет возрастать по мере появления методов, способных регистрировать последствия мутаций. Наследственные болезни ставят перед биохимией и медициной исключительно важную задачу по их распознаванию и лечению. [c.972]

Вероятно, на самом деле последствия таких мутационных замен аминокислот могут быть более значительными. Начнем с того, что внимание исследователей, изучающих свойства мутантных ферментов, как правило, целиком направлено на изучение влияния мутаций на его основную активность. При этом не учитывается возможность появления новой ферментативной активности, которая остается незамеченной просто потому, что исходно неизвестно, появления какой активности следует ожидать. А между тем при ближайшем рассмотрении такие последствия почти любой миссенс-мутации (точковой мутации, которая приводит к замене одного осмысленного кодона на другой) в структурной части гена, кодирующего полипептидную цепь, кажутся весьма вероятными. Действительно, в природе, по-видимому, не существует ферментов с абсолютной субстратной специфичностью, и полифункциональность является изначальным и фундаментальным свойством сложных полипептидов. Какой бы узкой ни была субстратная специфичность ферментов по отношению к природным субстратам, для них всегда можно синтезировать искусственные субстраты, расширяющие их субстратную специфичность. Полифункциональность описана для многих природных белков. Например, кристаллины (одни из основных белков хрусталика глаза позвоночных) у млекопитающих являются одновременно малым белком теплового шока неизвестной функ- [c.447]

Б. Замена одного основания — простейший тип мутации более сложные мутации могут приводить к потере или вставке одного или нескольких оснований. Если вставки или потери происходят в нетранскри-бируемых или фланкирующих участках, это может не привести к серьезным генетическим последствиям. Однако если они происходят в участке, кодирующем аминокислоты, последствия обычно легальны, так как последовательность аминокислот в белке будет совершенно другой, поскольку вставка или потеря оснований изменяют рамку считывания кодонов (см. приложение). Чаще всего, изменение рамки считывания кодонов (этот тип мутаций называется сдвиг рамки ) приводит к появлению стоп-кодона, а именно ТАА, TAG или TGA, которые преждевременно останавливают синтез белка (см приложение). [c.57]

Отказы в генетической системе имеют для клетки драматические последствия сильное нарушение функции, появление мутаций шш гибель. Поддержанию надежности генетического аппарата способствует резервирование его элементов двухспиральность ДЕПС, многоядер-ность, увеличение плоидности (количества генов в одном ядре). Однако возрастание устойчивости не пропорционально количеству ДНК и важную роль играет структурно-функциональная организация хромосом. [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология