Частота спонтанных мутаций

Доля мутантов в популяции и частота мутирования. Численная доля мутантов в клеточной -популяции для ра ных признаков различна и варьирует в пределах от 10 до 10 Она зависит от частоты возникновения мутаций, условий ср ды, возраста клеточной суспензии и других факторов. Вероятность возникновения определенных мутаций в расчете на одну клетку и на одну генерацию называют частотой мутирования. При высоких скоростях роста она постоянна, и ее обычно определяют для клеток в экспоненциальной фазе роста при оптимальных условиях среды. Частота спонтанных мутаций для определенного, гена составляет величину порядка 10 , а для определенной пары нуклеотидов 10 . [c.442]

Состав ДНК может меняться различными путями. Например, имеющиеся основания могут быть заменены другими или вовсе выпасть из молекулы кроме того, в цепочку ДНК могут включаться новые основания. Случайные ошибки при нормальной дупликации ДНК дают начало спонтанным мутациям. Такие ошибки встречаются удивительно редко [66, 161]. Частота спонтанных мутаций зависит от температуры, pH, состава питательной среды и т. д. Однако частоту мутаций можно значительно увеличить, если подвергнуть клетки действию ультрафиолетового или ионизирующего излучения (стр. 221) или же определенных химических веществ, получивших общее название мутагены. К мутагенам относятся аналоги оснований, некоторые красители акридинового ряда, алкилирующие агенты, некоторые антибиотики, уретан, гидроксиламин и азотистая кислота. Азотистая кислота успешно применяется при изучении мутаций у некоторых вирусов, например вируса табачной мозаики (стр. 154 и 275). [c.217]

Наконец, надо указать, что высокая температура также в известной степени повышает частоту спонтанных мутаций. При повышенной температуре подвижность молекул и атомов увеличивается, и было высказано предположение, что вследствие этого внутримолекулярные изменения возникают легче, чем при более низких температурах. Повышение температуры благоприятствует всем химическим реакциям. Часто наблю- даемое возрастание частоты мутаций (иногда в 5 раз при повышении температуры на 10°) можно поэтому считать доводом в пользу мнения, что мутации обычно индуцируются химическими реакциями, протекающими в хромосомах. Однако было также замечено, что высокая температура может вызвать значительные структурные изменения хромосом. Таким образом, увеличение частоты мутаций при повышении температуры может быть следствием увеличения числа как внутримолекулярных изменений, так и структурных аберраций. [c.217]

Таблица 5.17. Частота спонтанных мутаций устойчивости к 8-азагуанину в клетках человека и китайского хомячка [1683]

Если ошибка синтеза не устраняется системами репарации, то неизбежна деформация дуплекса и искажение генетической программы. Такие сохраняющиеся при репликации изменения ДНК носят название мутации. Они могут быть спонтанными и индуцированными. Частота спонтанных мутаций невелика и составляет всего 10 —10 на клетку. В основном имеют место мутации, обусловленные действием внешних факторов физических (радиация), биологических (вирусы) и чужеродных химических веществ на генетический аппарат клеток. Наиболее многочисленными и опасными являются мутагены окружающей среды. Загрязнение воды и воздуха различными химическими отходами промышленных предприятий, химическими средствами защиты растений отрицательно сказывается на генетической программе всех живых организмов. В последние годы установлено, что ряд пищевых красителей, стабилизаторов и вкусовых добавок обладает выраженной мутагенной активностью, что привело к значительному ужесточению требований, связанных с применением химических веществ в пищевой промышленности. Многие лекарственные вещества также воздействуют на генетический аппарат клеток и должны подвергаться специальным генетическим испытаниям. [c.455]

К настоящему времени принято считать, что механизм транспозиции заключается в удвоении подвижных элементов и последующем встраивании одной из копий транспозона в новое место генома, а другая копия остается в прежнем месте Вот почему термин "транспозиция" неточен, поскольку транспозон не покидает своего первоначального места, или сайта Более правильно рассматривать транспозицию процессом, в результате которого возрастает число копий транспозона Во благо сохранения структуры генома (консерватизма его) транспозиции происходят очень редко Так, в среднем, частота их сравнима с частотой спонтанных мутаций, то есть 10 —10 на поколение, а частота реверсии путем делеций, или выпадений, отмечается еще реже (10 —10 ) [c.165]

После добавления мутантной ДНК к культуре пневмококка дикого типа в этой культуре появляются в большом количестве трансформированные клетки, т. е. клетки, которые приобрели устойчивость к действию стрептомицина. Относительное число их составляет от 1 10 до 1 10 , что значительно превышает частоту спонтанных мутаций. [c.311]

ЧАСТОТА СПОНТАННЫХ МУТАЦИИ [c.193]

Частота спонтанных мутаций, как обратных, так и обычных, очень варьирует в разных случаях. У дрозофилы для некоторых линий характерна более высокая частота спонтанных мутаций, чем для других кроме того, в отношении внешне заметных мутаций самцы оказались менее стабильными, чем самки. У одной и той же линии разные локусы могут обладать весьма различной стабильностью это отмечено и у других видов. В табл. 3 показана частота мутаций 7 разных генов у кукурузы. [c.193]

Другое важное достижение генетики — установление того, что наряду с выраженным постоянством генов каждому организму свойственна определенная частота спонтанных мутаций. Новые гены или аллели возникают непрерывно и служат материалом для рекомбинаций. [c.377]

Примечание. Частота спонтанных мутаций в большинстве случаев не превышает 0,4%. [c.327]

В процессе филогенеза мутации сильно содействовали появлению организмов с новыми свойствами, однако сами по себе они не слишком эффективны. Ведь мутация наследуется опять-таки посредством консервативного митоза, т. е. по механизму расхождения двойной спирали . Известно, что частота спонтанных мутаций незначительна. Однако, учитывая к тому же, что разделение мутаций на полезные и вредные чисто условно, можно сказать, что статистически вероятность второй мутации в однажды мутировавшей клетке не слишком мала. Зато пришлось бы чрезвычайно долго ждать, когда произойдет такая вторичная мутация, которая в то же время будет еще и полезной, т. е. когда мы получим одновременно два новых положительных признака. [c.116]

Частота транспозиции варьирует для различных элементов в пределах, сравнимых с частотой спонтанных мутаций (от 10 до 10 на поколение). Реверсия (путем делеции) происходит приблизительно в 1000 раз ре- [c.459]

В свете успехов генетического анализа микроорганизмов представлялось многообещающим изучение проблем генетики человека на отдельных клетках. Развитие этого подхода описано в разд. 4.2.2.1. Принимая во внимание низкую частоту спонтанных мутаций и методические сложности, затрудняющие изучение популяционных выборок, размер которых был бы достаточен для получения даже грубой оценки на уровне индивида, можно было предположить, что реализация подхода на уровне отдельных клеток увеличила бы разрешающую способность генетического анализа на несколько порядков. [c.193]

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]

Ретровирусные векторы имеют тот серьезный недостаток, что все они генетически нестабильны. Это может проявляться либо в форме массированных делеций, которые легко обнаруживаются с помощью блот-гибридизационного анализа, либо в виде точ-ковых мутаций, которые труднее детектировать и потому они более коварны. По всей видимости, РНК-полимераза и обратная транскриптаза, реплицирующие вирусный геном, не обладают сколько-нибудь заметной корректирующей активностью и частота спонтанных мутаций у ретровирусов необычайно высока [14, 20]. По имеющимся оценкам, частота мутирования ретровирусных векторов достигает 0,5% в расчете на каждый цикл [c.304]

Если УФ-свет вызывает мутацию гена, ответственного за биосинтез ДНК-полимеразы или других ферментов репарирующей системы, то возникшие мутантные клетки характеризуются высокой частотой спонтанных мутаций, которые не связаны с действием внешних или внутренних мутагенных факторов, а обусловлены ошибками в ходе репликации. В связи с этим в генетике возникло представление о гене, контролирующем частоту естественных мутаций,— гене-мута-торе. [c.311]

Эта система дает возможность идентифицировать гемизигот и гетерозигот, измеряя активность фермента в фибробластах, и таким образом сравнивать частоты спонтанных мутаций у мужчин и женщин (разд. 5.15). [c.47]

Каково вероятное увеличение частоты мутаций по сравнению с частотой спонтанных мутаций [c.229]

Как рассчитать возможность увеличения частоты спонтанных мутаций Это третий вопрос, на который надо ответить, если мы хотим получить оценку возможного генетического повреждения, вызванного радиацией. Для этого нужна информация по трем вопросам. [c.243]

Прогнозируемое количество дополнительных мутаций на дозу. Сколько будет индуцироваться дополнительных мутаций по отношению к частоте спонтанных мутаций При ответе на этот вопрос направляющей нитью служит информация, почерпнутая из генетики животных, особенно из генетики мыши. Ввиду возможных межвидовых различий в радиационной чувствительности мы, конечно, предпочли бы вычислять все оценки риска на основе данных о человеке, однако такие данные настолько скудны, что не позволяют получить какой-либо обоснованной количественной оценки. Однако они могут служить в качестве контроля и в некоторых случаях помогают квалифицировать оценки, полученные на животных. Мы рассмотрим ожидаемые относительные частоты в момент рождения и, кроме того, выскажем свое мнение относительно ожидаемой потери зигот до рождения. Разные группы мутаций будут рассматриваться по отдельности. [c.252]

Для нормального функционирования аппарата исправления ошибок, связанных с включением неправильных нуклеотидов, необходимо располагать механизмом, позволяющим отличать новосинтезированную цепь ДНК от родительской матричной цепи. В противном случае с вероятностью 1/2 будет происходить исправление нуклеотида в родительской цепи, приводящее к закреплению потенциально мутагенной ошибки, допущенной ДНК-полимеразой. Вероятно, для установления различий между родительской и дочерней цепями ДНК в Е. соИ используется метилирование аденина в последовательности GAT . Эта палиндром-ная последовательность обычно метилирована в обеих цепях родительской ДНК. При полуконсервативной репликации метилированной ДНК образуется дочерняя ДНК, в которой одна цепь, пришедшая от родительской ДНК, метилирована, а новообразованная цепь в течение некоторого времени после выхода из области репликативной вилки остается неметилированной. Следует заметить, что метилирование новообразованной цепи ДНК осуществляется ферментом, отличным от метилаз, входящих в систему рестрикции—модификации, обсуждавшуюся в гл. 9. Бактерии dam , дефектные по метилированию аденина в результате нарушения синтеза соответствующей метилазы характеризуются повышенной частотой спонтанных мутаций, что подтверждает гипотезу об участии метилазы dam в системе исправления ошибок репликации. [c.123]

Осн. доля всех М. в природе обусловлена генными М. Они вызывают разнообразные изменения признаков. Большинство из М. вредны для организмов (могут вызывать уродство и даже гибель). Очень редко возникают М., улучшающие св-ва организма. Эти М. дают осн. материал для есгесгв. и искусств, отбора, являясь необходимьпл ус ювием эволюции в природе н селекции полезных форм растений, животных и микроорганизмов. Частота спонтанных мутаций у каждого вида генетически обусловлена и поддерживается на оптим, уровне. [c.155]

Сомаклональные вариации нельзя рассматривать как случайные спонтанно возникающие мутации. Генетические изменения, характерные для сомаклональных вариаций, сложны и носят комплексный характер. Частота таких генетических изменений на три порядка превьппает частоту спонтанных мутаций. Кроме того, сомаклональные варианты отличаются от исходного растения не только качественными моногенными признаками, но и количественными — полигенными (интенсивность роста, продуктивность, устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды). [c.186]

У плодоьой мушки частоту спонтанных мутаций можно определить значительно точнее, чем у большинства растений. Для этого разработаны специальные методы. Вычислено, что для каждого отдельного гена частота мутирования за одно поколение равна в среднем 1 1 ООО ООО поэтому какой-либо определенный ген мутирует у, плодовой мушки в рреднем лишь один раз в 40 000 лет. Но так как число генов велико и, по-видимому, равно нескольким тысячам, то нередко гаметы несут новую мутацию. Если учесть все типы мутаций, в том числе и такие, которые не дают видимых эффектов, но влияют на жизнеспособность ц плодовитость, то примерно каждая [c.195]

Исследование мутаций в настоящее время почти целиком происходит на экспериментально индуцированных мутациях. Попытки вызвать наследственные изменения при помощи различных внещних факторов предпринимались уже давно. Пастер, например, с этой целью сконструировал некий аппарат, приводимый в движение часовым механизмом, при помощи которого он надеялся нарушить наследственность. Другие исследователи изучали влияние химических веществ или резких температурных воздействий. Однако полученные при этом результаты не представляли особой ценности ввиду отсутствия метода, который позволил бы достоверно определить частоту спонтанных мутаций, а также невозможности отличать истинные мутации от расщепления. Однако после того, как Мёллеру в 1927 г. удалось показать, что под действием рентгеновских лучей можно вызвать множество мутаций, эти исследования вступили в новую фазу. За это открытие Мёллеру в 1946 г. присудили Нобелевскую премию по разделу медицинских наук. [c.204]

На международном генетическом конгрессе, происходившем в 1927 г. в Берлине, Мёллер смог сообщить, что он определил частоту спонтанных мутаций в Х-хромосоме плодовой мушки и что после облучения частота этих мутаций очень сильно увеличилась. Это увеличение частоты мутаций в несколько сот, а то и тысяч раз зависело от дозы облучения, а в некоторых опытах практически у каждой особи было обнаружено по одному или по нескольку вновь возникших мутантных признаков. Мёллер сообщил также, что экспериментально индуцированные мутации были аналогичны спонтанным и что некоторые из индуцированных мутаций, как показал генетический анализ, оказались либо идентичными спонтанным мутациям, либо представляли собой новые аллели уже известных ранее локусов. Далее было установлено, что индуцированные мутации распределены по всей длине хромосом и возникают в Х-хромосоме с такой же частотой (в расчете на единицу длины), как и в аутосомах. Особенно важно подчеркнуть, что эти индуцированные мутации оказались стабильными, т. е. представляли собой постоянные изменения наследственной основы организма. [c.209]

Смит и Мёллер (Мёллер, 1930) определили количество радия, входящего в состав мух, и пришли к выводу, что это количество недостаточно, чтобы вызвать наблюдаемую в природе частоту спонтанных мутаций. [c.142]

В лаборатории можно развести огромное число дрозофил, что дает возможность обнаружить большое разнообразие наследственных вариантов, или мутантов. К 1915 г. Морган и его сотрудники обнаружили 85 различных мутантных типов дрозофилы, отличающихся от мух нормального, или дикиго, типа размером крыльев, окраской тела, цветом глаз, размером глаз и формой щетинок. Каждый из этих мутантов обнаруживался как отдельный, отклоняющийся от нормы индивидуум среди потомства, состоящего из тысяч нормальных мух. Поэтому был сделан вывод, что каждому из этих отклонений от нормы (мутантный признак) мухи обязаны своим возникновением в результате редкой спонтанной мутации тою гена, который контролирует этот признак. (В 1927 г. Г. Мёллер, ранее работавший с Морганом, показал, что облучение мух рентгеновскими лучами сильно повышает частоту мутирования этих генов по сравнению с частотой спонтанных мутаций.) Наличие этих мутантов сделало возможным проведение обширных опытов по скрещиванию, которые были поставлены для того, чтобы еще глубже, чем это было возможно ранее, проникнуть в тайну механизмов наследственности. Скрещивания двойных мутантов, т. е. мух, несущих два мутантных гена в двух разных хромосомах, с нормальными мухами, несущими соответствующие аллели дикого типа, вскоре подтвердили результаты, полученные Менделем на горохе. Рецессивные признаки исчезали в первом дочернем поколении и вновь появлялись, но уже в случайном сочетании среди мух второго дочернего поколения. Но когда стали проводить подобные дигибридтые скрещивания с мухами, у которых оба мутантных гена находились в одной и той же [c.27]

Из приведенных данных сразу видно, что в полном соответствии с гипотезой спонтанного мутирования и в сильном противоречии с гипотезой индуцированной устойчивости в чашках с пересеянными колониями гораздо больше колоний Топ , чем в чашках, которые оставались нетронутыми. Более того, этот результат и количественно хорошо согласуется с тем, чего следует ожидать, исходя из статистики в случае спонтанных мутаций. Прежде всего данные табл. 7 позволяют еще одним способом точно определить частоту спонтанных мутаций а. Каждая колония Топ , появляющаяся в опыте Ньюкомба на нетронутых чашках, очевидно, является [c.142]

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]

У таких бактерий, как Е. соИ, деление происходит каждые 30 мин, поэтому у них сравнительно легко выявить в большой популяции клеток редкие экземпляры с измененными нризнаками. Выделен, например, класс мутантов, характеризуюш,ихся резким повышением частоты спонтанных мутаций, что связано с присутствием в его клетках специфических геиов-мутаторов. Известен ген-мутатор, кодируюш,ий дефектную форму 3 5 -корректирующей экзонуклеазы, представляющей собой субъединицу ДНК-нолимеразы (см. разд. 5.3.3). Если дефект затрагивает этот белок, то ДНК-полимераза утрачивает способность эффективно осуществлять коррекцию и в ДНК накапливается много ошибок, которые при нормальной ренликации были бы устранены. [c.295]

Положительные результаты флуктуа-ционного теста Луриа и Дельбрюка [1538], основанного на принципе, согласно которому при сравнении большого числа микробиологических культур многочисленные мутантные клетки будут иметь лишь очень немногие из них (мутация произошла на ранних стадиях развития культуры), тогда как большинство культур будут содержать очень мало мутантных клеток (мутационное событие произошло на поздних стадиях). Во многих культурах мутантных клеток вообще не будет (рис. 5.27). Методы определения частоты спонтанных мутаций основаны именно на флук-туационном тесте на рис. 5.27, В, например, каждая колония представляет собой мутантный клон, произошедший из одной клетки. [c.194]

В табл. 5.17 приведены оценки частоты спонтанных мутаций для локуса HPRT. На первый взгляд эти частоты имеют тот же порядок, что и частоты мутаций в половых клетках человека, рассчитанные для наследственных болезней по фенотипическим признакам (табл. 5.8). Однако последние получены на смещенной выборке признаков, являющихся конечным результатом нескольких десятков клеточных делений. Поэтому сравнение с частотами мутаций в соматических клетках не имеет большого смысла. [c.194]

В работе с использованием системы HPRT было обнаружено, что в фибробластах двух больных с синдромом Блума частота спонтанных мутаций выше (до 19 — 23 X 10 ), чем в нормальных фибро- [c.194]

М-число мутаций ц-частота спонтанных мутаций й-доза, /с-частота мутаций/единица дозы). Такая линейная зависимость эффекта от дозы радиации имеет место только тогда, когда индуци- [c.225]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология