Мутантные организмы мутанты

Второй важный подход к выяснению метаболических путей связан с изучением мутантных организмов, не способных синтезировать данный фермент в активной форме. Такой дефект, если только он не является летальным, может проявиться в том, что у мутанта будет накапливаться и выводиться из организма субстрат дефектного фермента. Некоторые этапы обмена аминокислот удалось, например, выяснить, исследуя у людей в ю-жденные нарущения обмена, при которых в организме не вырабатывается определенный фермент (рис. 13-18). У человека такие генетические нарущения встречаются сравнительно редко и вследствие этого не могут служить объектом систематического изучения. Однако у микроорганизмов их можно вызвать искусственно, воздействуя на клетки различными мутагенными агентами (рентгеновскими лучами или определенными химическими соединениями), способными изменять структуру определенных генов в их ДНК. Полученные таким путем мутантные микроорганизмы, утратив-пше способность синтезировать тот или иной фермент, могут служить прекрасным орудием для изучения метаболизма. [c.392]

Генетически фаг подобен клетке с одной хромосомой, т. е. гаплоиду. В настоящее время для многих организмов построены генетические карты. Методы, применяемые для построения генетических карт фага, сходны с теми, которые используются при составлении хромосомных карт высших организмов. Различие состоит в том, что скрещивание мутантов фага осуществляется не непосредственно, а путем одновременного заражения одной и той же бактериальной клетки двумя мутантными фагами. Расстояние между мутантными локусами на линейной генетической карте пропорционально частотам рекомбинаций, наблюдаемым при скрещивании. Чем выше частота рекомбинаций между двумя локусами, тем дальше друг от друга расположены эти локусы на генетической карте. Расстояния на карте могут [c.367]

У гибридов, полученных от скрещивания карликовых мутантов с исходным сортом, наблюдали гетерозисный эффект. Интересно отметить, что во всех семи случаях влияние мутантного гена в гетерозиготном состоянии на развитие организма оказалось положительным. У низкорослых мутантов (к-351, к-360 и к-2324) гетерозис наблюдали только у тех гибридов, где в качестве материнской формы был использован исходный сорт. У тех гибридов, где материнской формой был мутант, гетерозисного эффекта не обнаружено. [c.121]

Очень перспективна гибридизация мутантных форм а) с исходным сортом (для очищения от сопутствующих вредных мутаций) б) с другими сортами (для введения в их генотип мутантного. гена, определяющего ценный хозяйственный признак, например устойчивость к полеганию следует отметить, что выражение мутантного гена в иной генотипической среде можег несколько измениться) в) разных мутантов между собой (однотипных — для усиления нужного признака с различными ценными признаками — для объединения их в одном организме). [c.119]

Гетерозис. В Рх изучается также влияние мутантного гена в гетерозиготном состоянии на развитие организма. В ряде случаев гибриды Рг превосходят своих родителей (исходный сорт и мутант) по высоте растений и урожайности зерна, то есть наблюдается явление гетерозиса. В опытах с горохом выделен ряд мутантных генов, положительно влияющих на развитие гетерозиготного растения (табл. 11, рис. 2). [c.121]

Таким образом, даже беглый перечень особенностей большинства мутаций, наблюдаемых у человека, и у других хорошо известных видов, таких, как дрозофила, обнаруживает их неадаптивный характер. Мутации возникают не для того, чтобы обеспечить лучшую приспособленность организмов к условиям их обитания. Этот факт, уже давно очевидный генетикам, изучающим высшие организмы, не признавался бактериологами до конца 40-х годов. Большинство ученых, изучавших мутации бактерий, считали, что мутации происходят в бактериальных популяциях в ответ на возникновение новых селективных условий. Например, когда в чашку Петри со средой, содержащей пенициллин, высевают чувствительные к пенициллину бактерии, на поверхности агара появляется несколько устойчивых к этому антибиотику колоний, причем их устойчивость наследуется. Данный факт объясняли тем, что устойчивость к пенициллину индуцируется самим пенициллином. Методология, применявшаяся бактериологами, когда они использовали селективные среды для вьщеления мутантных штаммов, не позволяла ответить на вопрос, отбираются ли при этом мутанты, уже ранее существовавшие в популяции, или само их возникновение индуцируется фактором отбора. Мало того, некоторые микробиологи вообще подвергали сомнению факт существования генов в бактериях По их мнению, отбираемые колонии могут состоять из бактерий, приобретших новое физиологическое состояние, позволяющее им приспособиться к жизни в новых условиях. Фактически такие взгляды тормозили признание идеи о том, что ДНК представляет собой наследственное вещество, хотя на это однозначно указывала трансформирующая активность ДНК, выделенной из пневмококка (см. гл. 4). [c.24]

Мутант. Организм, несущий мутантный (отличный от дикого типа) аллель. [c.310]

Бактерии могут выжить, имея лишь единственную хромосому в этом смысле они гаплоидные организмы. Однако динамика их деления и репликации хромосомы такова, что почти при любых условиях роста среднестатистическая бактериальная клетка содержит от полутора до двух полных хромосом. Поэтому в культурах, высеянных сразу же после обработки мутагеном, возникшие мутации с потенциально рецессивным фенотипом (например, связанные с ферментативной функцией) могут маскироваться присутствием неизмененной хромосомы в тех клонах, в которых последняя имеется. В связи с этим целесообразно дать культуре, обработанной мутагеном, расти в течение определенного периода времени и тем самым исключить возможность одновременного присутствия в одной клетке хромосомы, содержащей новую мутацию, и прежней хромосомы. Длительность этого периода зависит как от времени деления той или иной бактерии при росте в данных условиях, так и от специфики роста. Для видов или штаммов, клетки которых при росте образуют цепочки или гроздья (например, бациллы, стрептококки, стафилококки), этот период больше, чем для штаммов, растущих в виде одиночных клеток. При излишнем затягивании выращивания мутантные клетки сами начинают делиться, и тогда в одной клетке может присутствовать несколько копий одной мутации. Если хотят получить ряд независимых мутантов одного типа, то лучше всего еще во время индукции мутаций мутагеном или сразу же после нее поделить культуру на порции и затем из каждой порции отбирать после периода выращивания только по одному мутанту. Как было отмечено ранее в описании методов мутагенеза, если время обработки мутагеном достаточно велико, то выращивание проводят одновременно с индукцией мутагеном, тем самым устраняя необходимость в проведении дальнейшего выращивания. [c.26]

Описанный выше пример относится к некоторой заданной ситуации, при которой точно 10- аллелей Ai мутируют к аллелю Аг, и возникающие в результате этого изменения частот точно отражаются в потомстве. Однако в природе все обстоит иначе. Число 10 соответствует лишь средней частоте мутирования аллеля Ai к аллелю Аг. В любом конкретном поколении истинная частота мутаций может быть выше или ниже этого значения. Поскольку мутантов в любом случае мало, важно выяснить следующее если некая гамета содержит мутантный аллель, то какова вероятность раз,вития из нее взрослого организма [c.129]

Из организма дикого тина был изолирован белок и соответственно мутантный белок из его мутанта, после чего определили их аминокислотный состав. Было установлено, что оба белка отличаются только одной аминокислотой [c.58]

Мутант — организм, несущий мутантный аллель. [c.208]

Для генетического анализа какого-либо вида организмов необходимо выявление мутантов с определенными физиологическими дефектами (отличиями от особей, принятых за дикий тип). До недавнего времени такие мутанты получали только в результате статистического (случайного, ненаправленного, общего) мутагенеза популяции организмов с последующей селекцией или отбором мутантов, обладающих характерным фенотипом. Измененный ген в выделенных мутантах может быть затем локализован на геноме путем комплементационного или рекомбинационного анализа с другими мутантами или методами физического картирования. Появление методов генетической инженерии позволило с помощью клонирования в молекулярных векторах извлекать отдельные гены даже из очень больших и сложно организованных геномов. Для клонированных генов может быть расшифрована последовательность нуклеотидов, а на ее основе — аминокислотная последовательность кодируемого белка. Более того, можно клонировать, а затем сравнивать последовательности гена (белка) дикого типа и мутантных форм. Исходя из полученной информации можно определить, какие изменения структуры гена (белка) приводят к тому или иному изменению фенотипа организма. [c.171]

Помимо экологического аспекта баробиологии микроорганизмов большой интерес представляет использование давления для решения ряда проблем общей и прикладной микробиологии. В физиологии и молекулярной биологии получить необходимую информацию часто помогают такие опыты, в которых исследуемую систему подвергают воздействию неблагоприятного фактора, а затем наблюдают ее реакцию во время воздействия этого фактора и после его удаления. Одним из таких наиболее общих факторов, определяющих внутренние параметры данной системы, является гидростатическое давление, а также температура. Сравнительно недавно стало очевидным (Marquis, 1976), что закон идеального газа нельзя безоговорочно применять к таким сложным системам, как живые клетки, и что их реакции на изменение давления нельзя рассматривать как нечто, противоположное реакциям иа изменение температуры. Поэтому клетки мутантов, чувствительные или устойчивые к действию давления, должны отличаться от термолабильиых или чувствительных к холоду мутантных организмов. [c.127]

Некоторые гомеозисные мутации из этой группы еще более резко нарушают развитие организма и поэтому легальны их проявления никогда не приходится наблюдать у взрослых мух, так как мутанты погибают раньше. Летальные мутации этого типа могут передаваться потомству топько в том случае, если они рецессивны. Тогда гетерозиготы, имеющие один мутантный ген и один нормальный, жизнеспособны, и путем скрещивания пары гетерозигот можно получить и гомозигот с двумя мутантными генами. Такие потомки гибнут на очень ранних стадиях личиночного развития, но все же у них успевает выявиться мутантный фенотил. Можно, напрнмер, наблюдать проявление делеции всего комплекса bithorax. [c.81]

Рис. 13-19. Вегетативная форма, или мицелий, хлебной плесени Меигозрога сгазва. У этого организма легко получить мутантные штаммы, которые оказались весьма полезным инструментом при изучении некоторых метаболических путей. На основании экспериментов с мутантами Ыеигозрога была сформулирована гипотеза один ген-один фермент .

Процесс выделения полисахаридов можно облегчить путем изменения поверхностных свойств микроорганизма-продуцента (например, за счет удаления поверхностного полимерного ма-териала типа липополисахаридов) В подобных мутантных культурах происходит аутоагглютинация и спонтанная флоку-ляция, что уменьшает число необходимых операций центрифугирования. Однако нужно внимательно следить зачтем, чтобы у таких мутантов клеточный материал, например белки, не утекал из периплазматического пространства или не происходил лизис с загрязнением конечного продукта. К другим изменениям относятся мутации капсулообразующих организмов, приводящие к появлению стабильных, образующих слизи бак терий, а также получение устойчивых к фагам мутантов, что уменьшает риск заражения фагом в процессе производства. [c.233]

В табл. 2 представлены результаты изучения гомо- и гетеро-зигот по мутантным генам, определяющим у гороха желто-зеленую окраску листьев. Хлорофильные мутанты с желто-зеленой окраской листьев, как и мутанты-карлики, отличаются от исходного сорта низкой продуктивностью. Гибриды, полученные от скрещивания желто-зеленых мутантов с исходным сортом, в большинстве случаев оказались более продуктивными по сравнению с сортом, т. е. влияние мутантного гена в гетерозиготном состоянии на развитие организма было положительным. В отличие от мутации карликовости в данном опыте гетерозисный эффект наблюдали чаще всего у обоих реципрокных гибридов. Как и в [c.121]

В табл. 6 дается характеристика трех аллельных мутантов, исходных сортов, у которых они были индуцированы, а также гибридов, полученных от их скрещивания. У скороспелого мутанта к-2, индуцированного у зернового сорта Торсдаг, несколько понижена продуктивность, т. е. мутантный ген в гомозиготном состоянии оказывает некоторое отрицательное влияние на развитие организма. Обе гетерозиготы по этому гену показали преимущество по сравнению с нормальной гомозиготой но высоте растений на 6 и 9%, по числу бобов — на 7 и 32%- По числу и весу семян на одно растение гетерозисного эффекта не наблюдали. [c.128]

Опыты проведены на 33 индуцированных мутантных линиях гороха (хлорофильные, карлики, с измененной формой листочков, цветков и бобов, скороспелые, без воскового налета). При скрещивании мутантов с исходными сортами во всех случаях в Рг наблюдали моногибридное расщепление на исходную форму и мутант в соотношении 3 1. Гетерозйготу по-мутантному гену сравнивали с гомозиготами по нормальному и мутантному аллелям по признакам высота растений, число бобов, число и вес семян на одно растение. Высокий гетерозисный эффект обнаружен по мутациям карликовости и хлорофильным, обусловливающим в гомозиготе желто-зеленую окраску листьев. Некоторые мутации вызывали одинаковую депрессию развития в гомозиготном состоянии, но оказывали неодинаковое влияние на развитие организма в гетерозиготном состоянии. Выявлены различия по гетерозисному эффекту у реципрокных гибридов, полученных от скрещивания мутантов с исходным сортом. На примере аллельных мутантов, индуцированных у разных сортов, показано, что влияние мутантногО гена на развитие организма в значительной степени зависит от генотипической среды. [c.344]

Мутации в организмах могут часто приводить к изменения в строении определенных белков, не влияющим на активный центр молекулы. Напомним мутантные формы гемоглобина у человека, отличающиеся от нормального гемоглобина 1—2 замещениями аминокислот в цепях. При этом многие важные свойства мутантных гемоглобинов могут сильно изменяться по сравнению с нормальным (например, растворимость, электрохимические свойства), но константа связывания молекулярногб кислорода гемоглобином при этом остается точно такой же, как у нормального гемоглобина. У изученных бактериальных ферментов известно множество мутантных форм, отличающихся, как правило, заменой одпого аминокислотного звена в цепи. Многие из белков-мутантов не отличаются по ферментативной активности от белка дикого типа. С другой стороны, наблюдаются и такие мутанты, которые вовсе лишен активности, и такие, у которых каталитические свойства существенно изменены. [c.153]

То обстоятельство, что электрофоретическая подвижность мутантов отлична от подвижности нормального белка, неудивительно, ибо кислотное звено Глу заменено на незаряженное Вал илп щелочное Лиз. Интересна физическая природа самого заболевания. Дело вовсе не в потере способности гемоглобина обратимо связывать кислород. Специальные измерения показали, что константа связывания молекулярного кислорода гемоглобином одинакова у всех трех форм гемоглобина, но существенно изменяется растворимость белка, с понижением которой белок начинает кристаллизоваться внутри эритроцитов, чем и вызывает исканченную форму последних. Выпадение гемоглобина из раствора лишает его способности выполнять свою функцию, откуда и возникает анемия. Мутантные формы гемоглобина явились прекрасным доказательством того, что и в высшем организме имеются генетические области — цистроны, управляющие синтезом одпого определенного полипептида. Провозглашенный Бидлом п Тэтумом для микроорганизмов принцип один ген — один фермент нашел здесь прекрасное подтверждение. [c.417]

Путем реципрокных скрещиваний мутантов с исходными сортами и изучения гибридов 1 и р2 можно установить природу мутаций (ядерная или цитоплазматическая) характер наследования мутантных признаков (рецессивный, полудоминаитный, доминантный) определить влияние мутантного гена в гетерозиготном состоянии на развитие организма и установить, обусловлено ли изменение нескольких признаков у одного мутанта множествённым (плейотропным) действием одного мутантного гена или отдельными мутациями нескольких генов. [c.120]

Бензер решил установить, не обусловлен ли фенотип гП-мутантов из его коллекции повреждениями более чем в одной функциональной единице. То обстоятельство, что два г11-мутанта при разнообразных экспериментальных условиях проявляют один и тот же фенотип, само по себе вовсе не гарантирует, что соответствующие мутационные изменения затрагивают одну и ту же функциональную единицу. Мы уже упоминали, например, что стерильные пятна типа г на обычных штаммах Е. соИ образуются при разных мутациях, удаленных друг от друга настолько сильно, что вряд ли они затрагивают одну и ту же функциональную единицу. И если разные гП-мутанты неспособны размножаться на непермиссивных штаммах К, то это не обязательно означает, что всем им свойствен один и тот же функциональный дефект генетического материала. Для выяснения принадлежности двух различных мутаций гП к одной и той же функциональной единице Бензер воспользовался так называемым цис-транс-те-стом, или тестом на комплементарность (фиг. 153), приспособив его для-работы с фагами. Этот тест был разработан ранее применительно к высшим организмам стой же целью, т. е. для изучения природы функциональной единицы. Комплементационный тест Бензера был основан на том, что на штамме К, зараженном одновременно гИ-мутантом и фагом дикого типа г, оба типа размножаются нормально. Это означает, что нормальный ген родительского фага дикого типа способен обеспечивать функцию, необходимую для размножения на штамме К не только фага дикого типа, но и дефектного гП-мутанта. На языке генетики можно сказать, что при смешанном заражении штамма К двумя фагами ген дикого типа г доминирует над мутантным аллелем гН. В тесте на комплементарность клетки штамма К заражают двумя гИ-мутантами (каждый из которых в одиночку не способен размножаться на штамме К), чтобы выяснить, смогут ли они при смешанном заражении помогать друг другу и образовывать инфекционное потомство. Если два мутанта способны к такому совместному размножению, то это означает, что две мутации этих мутантов локализованы в разных функциональных единицах фагового генома. Неспособность одного из мутантов размножаться на штамме К (иными словами, его фенотип гН) свидетельствует о том, что этот мутант неспособен осуществлять какую-то определенную функцию или вызывать синтез какого-то определенного белка, необходимого для размножения фага в зараженной клетке. Фенотип гП второго мутанта также свидетельствует о неспособности осуществлять какую-то необходимую функцию, но только другую, т. е. [c.310]

Рис. 4-77. Ген с измененной нуклеотидной последовательностью может быть введен в хромосоь организма-хозяина, У бактерий и дрож кей можно отобрать мутанты, у которых (А) в результате генетической рекомбинации измененный ген занял место нормального, В этом случае в клетках сохраняются только ь тантные гены, У высших эукариот вместо замены происходит добавление гена (Б). Трансформированные клетки или организмы у них содержат помимо нормальных ь тантные гены. Полагают, что у организмов, для которых характерен избьп ок ДНК, замены генов происходят достаточно редко, поскольку для этого необходимо, чтобы мутантный ген нашел среди множества других последовательностей свой

Из этих данных следует, что в любой группе непроанализированных мутантных форм, по всей вероятности, содержится, ломима настоящих генных мутантов, некоторое число редких рекомбинантов. Существующие оценки частоты спонтанных генных мутаций, особенно у высших растений и животных, могут оказаться поэтому слишком высоними, как уже отмечалось в гл. 5. Вполне возможно, что истинные генные мутации у высших организмов встречаются реже, чем это считается в настоящее время. [c.68]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология