Annonsering på portalen

Vad är en genmutation. Kort beskrivning av typerna av mutationer. Ärftlig patologi som ett resultat av ärftlig variation

Förändringar i DNA-nukleotidsekvenser.

Okorrigerade förändringar i geners kemiska struktur, som reproduceras i på varandra följande replikationscykler och manifesteras i avkomma i form av nya varianter av egenskaper, kallas genmutationer.

Förändringar i DNA-strukturen som utgör en gen kan delas in i tre grupper. Mutationer i den första gruppen består i att vissa baser ersätts med andra. De utgör cirka 20 % av spontant uppträdande genförändringar. Den andra gruppen av mutationer orsakas av ett ramskifte som uppstår när antalet nukleotidpar i genen ändras. Slutligen representeras den tredje gruppen av mutationer associerade med en förändring i ordningen av nukleotidsekvenser inom en gen (inversion).

Mutationer enligt typen av ersättning av kvävehaltiga baser. Dessa mutationer uppstår av ett antal specifika skäl. En av dem kan vara en förändring i strukturen hos en bas som redan ingår i DNA-spiralen, som inträffar av en slump eller under påverkan av specifika kemiska medel. Om en sådan förändrad form av basen förblir obemärkt av reparationsenzymerna, kan den under nästa replikationscykel fästa en annan nukleotid till sig själv. Ett exempel är deaminering av cytosin, som övergår till uracil spontant eller under påverkan av salpetersyrlighet (Fig. 3.18). Den resulterande uracilen, som inte märks av enzymet DNA-glykosylas, kombineras under replikation med adenin, som sedan fäster tymidylnukleotiden. Som ett resultat ersätts C-G-paret i DNA av T-A-paret (Fig. 3.19, jag). Deaminering av metylerat cytosin omvandlar det till tymin (se figur 3.18). Tymidylnukleotiden, som är en naturlig komponent i DNA, detekteras inte som en förändring av reparationsenzymer och lägger till en adenylnukleotid under nästa replikation. Som ett resultat, istället för par C-G ett par av T-A förekommer också i DNA-molekylen (Fig. 3.19, II).

Ris. 3.18. Spontan deaminering av cytosin

Ett annat skäl till substitutionen av baser kan vara den felaktiga inkluderingen i den syntetiserade DNA-kedjan av en nukleotid som bär en kemiskt modifierad form av basen eller dess analog. Om detta fel förblir obemärkt av replikerings- och reparationsenzymerna, ingår den ändrade basen i replikeringsprocessen, vilket ofta leder till att ett par ersätts med ett annat. Ett exempel på detta är tillägget av en nukleotid med 5-bromoracil (5-BU), liknande tymidylnukleotiden, till adeninet i moderns kedja under replikation. Under efterföljande replikering fäster 5-BU lättare till sig själv, inte adenin, utan guanin. Guanin bildar under ytterligare fördubbling ett komplementärt par med cytosin. Som ett resultat ersätts A-T-paret i DNA-molekylen av G-C-paret (Fig. 3.20).


Ris. 3. 19. Mutationer efter typ av bassubstitution

(deaminering av kvävehaltiga baser i DNA-kedjan):

jag- omvandling av cytosin till uracil, ersättning av C-G-paret med ett T-A-par;

II - metylomvandling - cytosin till tymin, ersättning av C-G-paret med ett T-A-par

Från exemplen ovan kan det ses att förändringar i strukturen av DNA-molekylen genom typen av bassubstitution sker antingen före eller under replikation, initialt i en polynukleotidkedja. Om sådana förändringar inte korrigeras under reparation, blir de under efterföljande replikering egenskapen för båda DNA-strängarna.

Ris. 3.20. Bassubstitutionsmutationer

(Inkludering av en kvävebasanalog i DNA-replikation)

Konsekvensen av att ersätta ett par komplementära nukleotider med ett annat är bildandet av en ny triplett i DNA-nukleotidsekvensen som kodar för aminosyrasekvensen i peptidkedjan. Detta kanske inte påverkar peptidens struktur om den nya tripletten är en "synonym" till den tidigare, dvs. kommer att koda för samma aminosyra. Till exempel är aminosyran valin krypterad med fyra tripletter: CAA, CAG, CAT, CAC. Att ersätta den tredje basen i någon av dessa tripletter kommer inte att ändra dess betydelse (den genetiska kodens degeneration).

I det fall då den nyligen uppkomna tripletten kodar för en annan aminosyra förändras peptidkedjans struktur och egenskaperna hos motsvarande protein. Beroende på ersättningens art och plats förändras proteinets specifika egenskaper i varierande grad. Fall är kända när ersättning av endast en aminosyra i en peptid signifikant påverkar proteinets egenskaper, vilket visar sig i en förändring av mer komplexa egenskaper. Ett exempel är förändringen av egenskaperna hos humant hemoglobin vid sicklecellanemi (Fig. 3.21). I sådant hemoglobin-(HbS) (till skillnad från normalt HbA) - i p-globinkedjor i sjätte positionen ersätts glutaminsyra med valin. Detta är en följd av bytet av en av baserna i tripletten som krypterar glutaminsyra(CTT eller CTC). Som ett resultat visas en triplettkrypterande valin (CAT eller CAC). I det här fallet ändrar ersättningen av en aminosyra i peptiden signifikant egenskaperna hos globin, som är en del av hemoglobin (dess förmåga att binda till 02 minskar), en person utvecklar tecken på sicklecellanemi.

I vissa fall kan ersättning av en bas med en annan leda till uppkomsten av en av nonsenstripletterna (ATT, ATC, ACT) som inte kodar för någon aminosyra. Konsekvensen av en sådan ersättning kommer att bli avbrott i syntesen av peptidkedjan. Det uppskattas att nukleotidsubstitutioner i en triplett i 25 % av fallen leder till bildandet av synonyma tripletter; i 2-3 meningslösa tripletter, i 70-75% - till förekomsten av sanna genmutationer.

Sålunda kan bassubstitutionsmutationer uppstå både som ett resultat av spontana förändringar i basstrukturen i en av strängarna i en redan existerande DNA-dubbelhelix, och under replikation i en nysyntetiserad sträng. Om dessa förändringar inte korrigeras under reparation (eller, omvänt, inträffar under reparation), fixeras de i båda kedjorna och kommer sedan att reproduceras i nästa replikeringscykler. Därför är en viktig källa till sådana mutationer kränkningar av processerna för replikering och reparation.

Mutationer med en förskjutning i läsramen. Denna typ av mutation utgör en betydande del av spontana mutationer. De uppstår på grund av förlust eller infogning av ett eller flera par av komplementära nukleotider i DNA-nukleotidsekvensen. De flesta av de studerade ramförskjutningsmutationerna hittades i sekvenser bestående av identiska nukleotider.

Förändringen av antalet nukleotidpar i DNA-kedjan underlättas av effekterna på det genetiska materialet hos vissa kemiska substanser såsom akridinföreningar. Genom att deformera strukturen hos DNA-dubbelhelixen leder de till införandet av ytterligare baser eller deras förlust under replikering. Ett exempel är de mutationer som erhålls i T4-fagen när de exponeras för proflavin. De består i inkludering eller avlägsnande av bara ett nukleotidpar. En viktig orsak till förändringen av antalet nukleotidpar i en gen beroende på typen av stora delningar (nedfall) kan vara röntgenbestrålning. Hos fruktflugan känner man till exempel en mutation i genen som styr ögats färg, som orsakas av bestrålning och består av en delning av cirka 100 nukleotidpar.

Ris. 3.21. Pleiotrop effekt av substitution av en enda aminosyra i β-kedjan av humant hemoglobin som leder till utvecklingen av sicklecellanemi

Ett stort antal mutationer beroende på typen av insättningar uppstår på grund av inkluderingen av mobila genetiska element i nukleotidsekvensen - transposoner. Transposoner - dessa är ganska långa nukleotidsekvenser inbyggda i genomen av eu- och prokaryota celler, som kan spontant ändra sin position (se avsnitt 3.6.4.3). Med en viss sannolikhet kan insättningar och divisioner uppstå som ett resultat av rekombinationsfel med ojämn intragen överkorsning (Fig. 3.22).

Ris. 3.22. Frameshift-mutationer (ojämnt utbyte med intragen överkorsning):

jag- brott av allelgener i olika områden och utbyte av fragment mellan dem;

II- förlust av det 3:e och 4:e nukleotidparet, en förskjutning i läsramen;

III- fördubbling av det 3:e och 4:e nukleotidparet, förskjutning av läsramen

Ris. 3.23. Konsekvensen av en förändring av antalet nukleotidpar i en DNA-molekyl

Förskjutningen av läsramen som ett resultat av införandet av en nukleotid i den kodogena kedjan leder till en förändring i sammansättningen av peptiden som är krypterad i den

Med kontinuitet av läsning och icke-överlappning av den genetiska koden leder en förändring av antalet nukleotider som regel till en förskjutning i läsramen och en förändring i betydelsen av biologisk information som registreras i en given DNA-sekvens (Fig. 3.23). Om antalet nukleotider som sätts in eller förloras är en multipel av tre kan det hända att ramförskjutning inte inträffar, men det kommer att resultera i inkluderingen av ytterligare aminosyror eller förlust av några av dem från polypeptidkedjan. En möjlig konsekvens av ramförskjutningen är uppkomsten av nonsenstripletter, vilket leder till syntesen av förkortade peptidkedjor.

Mutationer enligt typen av inversion av nukleotidsekvenser i genen. Denna typ av mutation uppstår på grund av en 180° vridning av ett DNA-segment. Vanligtvis föregås detta av att DNA-molekylen bildar en slinga, inom vilken replikationen fortsätter i motsatt riktning mot den korrekta.

Inom den inverterade regionen störs läsningen av information, som ett resultat ändras proteinets aminosyrasekvens.

Mutationer- ihållande förändringar i den genetiska apparaturen som uppstår plötsligt och leder till förändringar i vissa ärftliga egenskaper hos organismen. Grunden till läran om mutation lades av den holländska botanikern och genetikern De Vries (1848-1935), som föreslog denna term. De viktigaste bestämmelserna i mutationsteorin är:

■ mutationer uppstår plötsligt;

■ förändringar orsakade av mutationer är stabila och kan ärvas;

■ mutationer är inte riktade, det vill säga de kan vara fördelaktiga, skadliga eller neutrala för organismer;

■ samma mutationer kan inträffa upprepade gånger;

■ förmågan att bilda mutationer ε är en universell egenskap hos alla levande organismer.

Mutationer efter celltyp där förändringar sker:

generativ - uppstår i könsceller och ärvs under sexuell reproduktion;

somatisk - uppstår i icke-könsceller och ärvs under vegetativ eller asexuell reproduktion.

Mutationer genom påverkan på vital aktivitet:

dödlig - orsaka organismers död redan före födelseögonblicket eller före uppkomsten av förmågan att fortplanta sig;

subletal - minska individers livskraft;

neutral - under normala förhållanden påverkar inte organismernas livsduglighet.

Mutationer bakom förändringar i den ärftliga apparaten

Genmutationer - ihållande förändringar i individuella gener orsakade av en kränkning av nukleotidsekvensen i nukleinsyramolekyler. Dessa mutationer uppstår som ett resultat av förlusten av vissa nukleotider, uppkomsten av extra sådana och en förändring i ordningen på deras arrangemang. Kränkningar i strukturen av DNA leder till mutationer endast när det inte finns någon reparation.

Olika genmutationer:

1 ) dominant, subdominant /(visas delvis) och recessiv

2 ) nukleotidförlust(radering), nukleotidfördubbling(dubbletter), omordning av nukleotider(inversion), byte av baspar(övergångar och transversioner).

Betydelsen av genmutationer ligger i det faktum att de utgör majoriteten av de mutationer som evolutionen är förknippad med. organisk värld och urval. Genmutationer är också orsaken till en sådan grupp av ärftliga sjukdomar som gener. Genetiska sjukdomar orsakas av verkan av en mutant gen, och deras patogenes är associerad med produkterna från en gen (frånvaro av ett protein, enzym eller strukturella störningar). Ett exempel på gensjukdomar är hemofili, färgblindhet, albinism, fenylketonuri, galaktosemi, sicklecellanemi, etc.

Kromosomala mutationer (avvikelser) - dessa är mutationer som är resultatet av omarrangemang av kromosomer. De är en följd av kromosomernas brott med bildandet av fragment, som sedan kombineras. De kan förekomma både inom samma kromosom och mellan homologa och icke-homologa kromosomer.

Olika kromosomala mutationer:

■ fel (radering) uppstår som ett resultat av förlusten av en viss plats av kromosomen;

■ fördubbling (duplicering) är associerad med inkluderingen av ett extra dupliceringssegment av kromosomen;

■ omkastning (inversion) observeras när kromosomerna går sönder och viker ut platsen med 180 °;

■ överföra (translokation) - en sektion av en kromosom av ett par är fäst vid en icke-homolog kromosom.

Kromosomala mutationer orsakar främst allvarliga anomalier som är oförenliga med liv (brist och reversering), är huvudkällan till genökning (fördubbling) och ökar variabiliteten hos organismer på grund av genrekombination (överföring).

Genomiska mutationerär mutationer associerade med en förändring i antalet uppsättningar kromosomer. De huvudsakliga typerna av genomiska mutationer är:

1) polyploidi - ökning av antalet kromosomuppsättningar;

2) en minskning av antalet kromosomuppsättningar;

3) aneuploidi (eller heteroploidi) - en förändring av antalet kromosomer hos individuella par

polysemi - en ökning av antalet kromosomer med en - trisomi, med två (tetrasomi) eller fler kromosomer;

monosomi - minskning av antalet kromosomer med en;

nollsomi - fullständig frånvaro av ett par kromosomer.

Genomisk mutation är en av mekanismerna för artbildning (polyploidi). de används för att skapa polyploida varianter som är mer produktiva, för att erhålla former som är homozygota för alla gener (minska antalet uppsättningar av kromosomer). Genomiska mutationer minskar livsdugligheten hos organismer, orsakar en sådan grupp av ärftliga sjukdomar som kromosomala. Kromosomsjukdomar - dessa är ärftliga sjukdomar orsakade av kvantitativa (polyploidier, aneuploidier) eller strukturella (deletioner, inversioner, etc.) omarrangemang av kromosomer (till exempel "cat's cry"-syndrom (46, 5), Downs syndrom (47, 21+), Edwards syndrom (47 ,18+), Turners syndrom (45, XO), Pataus syndrom (47,13+), Klinefelters syndrom (47, XXY), etc.).

Den ärftliga informationen i en cell registreras i form av en DNA-nukleotidsekvens. Det finns mekanismer för att skydda DNA från yttre påverkan för att undvika skador på genetisk information, dock förekommer sådana kränkningar regelbundet, de kallas mutationer.

Mutationer- förändringar som har uppstått i cellens genetiska information, dessa förändringar kan ha en annan skala och delas in i typer.

Mutationstyper

Genomiska mutationer- förändringar rörande antalet hela kromosomer i genomet.

Kromosomala mutationer- förändringar relaterade till regioner inom samma kromosom.

Genmutationer- förändringar som sker inom en enda gen.

Som ett resultat av genomiska mutationer sker en förändring i antalet kromosomer i genomet. Detta beror på en felaktig funktion i delningsspindeln, så homologa kromosomer divergerar inte till olika poler i cellen.

Som ett resultat förvärvar en cell dubbelt så många kromosomer som den borde (Fig. 1):

Ris. 1. Genomisk mutation

Den haploida uppsättningen av kromosomer förblir densamma, bara antalet uppsättningar av homologa kromosomer (2n) ändras.

I naturen är sådana mutationer ofta fixerade i avkomma, de förekommer oftast i växter, samt i svampar och alger (fig. 2).

Ris. 2. Högre växter, svampar, alger

Sådana organismer kallas polyploida, polyploida växter kan innehålla från tre till hundra haploida uppsättningar. Till skillnad från de flesta mutationer gynnar polyploidi oftast kroppen, polyploida individer är större än normala. Många sorter av växter är polyploida (Fig. 3).

Ris. 3. Polyploida växter

En person kan artificiellt framkalla polyploidi genom att påverka växter med kolchicin (Fig. 4).

Ris. 4. Kolchicin

Kolkicin förstör spindelfibrerna och leder till bildandet av polyploida genom.

Ibland under delning kan icke-disjunktion i meios inträffa inte för alla, men bara för vissa kromosomer, sådana mutationer kallas aneuploid. Till exempel är en trisomi 21-mutation karakteristisk för en person: i det här fallet divergerar inte det tjugoförsta kromosomparet, som ett resultat får barnet inte två tjugoförsta kromosomer, utan tre. Detta leder till utvecklingen av Downs syndrom (Fig. 5), vilket leder till att barnet är mentalt och fysiskt handikappat och sterilt.

Ris. 5. Downs syndrom

En mängd olika genomiska mutationer är också uppdelningen av en kromosom i två och sammansmältningen av två kromosomer till en.

Kromosomala mutationer är indelade i typer:

- radering- förlust av ett kromosomsegment (fig. 6).

Ris. 6. Radering

- duplicering- duplicering av någon del av kromosomerna (fig. 7).

Ris. 7. Duplicering

- inversion- rotation av en kromosomregion med 180 0, som ett resultat av vilket generna i denna region är lokaliserade i en omvänd sekvens jämfört med normen (Fig. 8).

Ris. 8. Inversion

- translokation- flytta någon del av kromosomen till en annan plats (fig. 9).

Ris. 9. Translokation

Med deletioner och duplikationer förändras den totala mängden genetiskt material, graden av fenotypisk manifestation av dessa mutationer beror på storleken på de förändrade områdena, såväl som på hur viktiga gener kom in i dessa områden.

Under inversioner och translokationer förändras inte mängden genetiskt material, bara dess placering ändras. Sådana mutationer är evolutionärt nödvändiga, eftersom mutanter ofta inte längre kan korsas med de ursprungliga individerna.

Bibliografi

  1. Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologi, årskurs 11. Allmän biologi. profilnivå. - 5:e upplagan, stereotypt. - Bustard, 2010.
  2. Belyaev D.K. Allmän biologi. En grundläggande nivå av. - 11:e upplagan, stereotypt. - M.: Utbildning, 2012.
  3. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Allmän biologi, årskurs 10-11. - M.: Bustard, 2005.
  4. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biologi 10-11 klass. Allmän biologi. En grundläggande nivå av. - 6:e uppl., tillägg. - Bustard, 2010.
  1. Internetportal "genetics.prep74.ru" ()
  2. Internetportal "shporiforall.ru" ()
  3. Internetportal "licey.net" ()

Läxa

  1. Var är genommutationer vanligast?
  2. Vad är polyploida organismer?
  3. Vilka typer av kromosomala mutationer finns det?

Mänskligheten står inför stor mängd frågor, av vilka många fortfarande är obesvarade. Och det närmaste till en person - relaterat till hans fysiologi. En ihållande förändring i en organisms ärftliga egenskaper under påverkan av den yttre och inre miljön är en mutation. Denna faktor är också en viktig del av naturligt urval, eftersom det är en källa till naturlig variation.

Ganska ofta tillgriper uppfödare mutation av organismer. Vetenskapen delar in mutationer i flera typer: genomiska, kromosomala och gen.

Genetik är det vanligaste, och det är med det man har att göra med oftast. Det består i att ändra den primära strukturen, och därmed aminosyrorna som läses från mRNA. De senare ställs upp som komplement till en av DNA-strängarna (proteinbiosyntes: transkription och translation).

Namnet på mutationen hade till en början några krampaktiga förändringar. Men moderna idéer om detta fenomen utvecklades först på 1900-talet. Själva termen "mutation" introducerades 1901 av Hugo De Vries, en holländsk botanist och genetiker, en vetenskapsman vars kunskap och observationer avslöjade Mendels lagar. Det var han som formulerade det moderna begreppet mutation, och även utvecklade mutationsteorin, men ungefär samma period formulerades den av vår landsman Sergei Korzhinsky 1899.

Problemet med mutationer i modern genetik

Men moderna vetenskapsmän har gjort förtydliganden angående varje punkt i teorin.
Som det visade sig finns det speciella förändringar som ackumuleras under generationernas liv. Det blev också känt att det finns ansiktsmutationer, som består i en lätt förvrängning av originalprodukten. Bestämmelsen om återuppträdande av nya biologiska egenskaper gäller uteslutande genmutationer.

Det är viktigt att förstå att bestämning av hur skadligt eller fördelaktigt det är till stor del beror på den genotypiska miljön. Många miljöfaktorer kan störa ordningen hos gener, den strikt etablerade processen för deras självreproduktion.

I processen och det naturliga urvalet förvärvade människan inte bara användbara funktioner, men inte den mest gynnsamma, relaterad till sjukdomar. Och den mänskliga arten betalar för vad den får från naturen genom ackumulering av patologiska tecken.

Orsaker till genmutationer

mutagena faktorer. De flesta mutationer har en skadlig effekt på kroppen och bryter mot de egenskaper som regleras av naturligt urval. Varje organism är predisponerad för mutation, men under påverkan av mutagena faktorer ökar deras antal dramatiskt. Dessa faktorer inkluderar: joniserande, ultraviolett strålning, förhöjd temperatur, många föreningar av kemikalier, såväl som virus.

Antimutagena faktorer, det vill säga skyddsfaktorer för den ärftliga apparaten, kan säkert hänföras till degenerationen av den genetiska koden, avlägsnandet av onödiga sektioner som inte bär genetisk information (introner), såväl som dubbelsträngen av DNA:t av molekylen.

Mutationsklassificering

1. duplicering. I detta fall sker kopiering från en nukleotid i kedjan till ett fragment av DNA-kedjan och själva generna.
2. radering. I detta fall sker en förlust av en del av det genetiska materialet.
3. Inversion. Med denna förändring roteras ett visst område 180 grader.
4. Införande. Insertion från en nukleotid till delar av DNA och gen observeras.

V modern värld vi konfronteras alltmer med manifestationen av förändringar i olika tecken både hos djur och hos människor. Ofta retar mutationer erfarna forskare.

Exempel på genmutationer hos människor

1. Progeria. Progeria anses vara en av de sällsynta genetiska defekterna. Denna mutation visar sig i för tidigt åldrande av kroppen. De flesta av patienterna dör innan de fyllt tretton, och få lyckas rädda sina liv tills de fyller tjugo. Denna sjukdom utvecklar stroke och hjärtsjukdomar, och det är därför som oftast dödsorsaken är hjärtinfarkt eller stroke.
2. Yuner Tans syndrom (UTS). Detta syndrom är specifikt genom att de som lider av det rör sig på alla fyra. Vanligtvis använder SYT-personer det mest enkla, primitiva talet och lider av medfödd hjärnbrist.
3. Hypertrichosis. Det kallas också "varulvssyndrom" eller "Abrams syndrom". Detta fenomen har spårats och dokumenterats sedan medeltiden. Personer som är benägna att hypertrichosis kännetecknas av en mängd som överstiger normen, speciellt detta gäller ansikte, öron och axlar.
4. Svår kombinerad immunbrist. Påverkade av denna sjukdom, redan vid födseln, berövas de det effektiva immunförsvaret som den genomsnittliga personen har. David Vetter, som gjorde sjukdomen känd 1976, dog vid tretton års ålder efter ett misslyckat försök till immunförstärkande operation.
5. Marfans syndrom. Sjukdomen är ganska vanlig, och åtföljs av oproportionerlig utveckling av armar och ben, överdriven ledrörlighet. Mycket mindre vanligt är en avvikelse som uttrycks genom sammansmältning av revbenen, vilket resulterar i antingen utbuktning eller sjunkande av bröstet. Ett vanligt problem för personer med munksyndrom är ryggradens krökning.

Orsaker till mutationer

Mutationer delas in i spontan och inducerad. Spontana mutationer uppstår spontant under en organisms liv under normala förhållanden. miljö med en frekvens på ungefär - per nukleotid per cellgenerering .

Inducerade mutationer kallas ärftliga förändringar i genomet som uppstår till följd av vissa mutagena effekter under artificiella (experimentella) förhållanden eller under negativ miljöpåverkan.

Mutationer uppträder ständigt under processer som sker i en levande cell. De huvudsakliga processerna som leder till uppkomsten av mutationer är DNA-replikation, försämrad DNA-reparation och genetisk rekombination.

Samband av mutationer med DNA-replikation

Många spontana kemiska förändringar i nukleotider resulterar i mutationer som uppstår under replikation. Till exempel, på grund av deamineringen av cytosin, kan uracil inkluderas i DNA-kedjan mittemot den (ett U-G-par bildas istället för det kanoniska C-G-paret). När DNA replikerar motsatt uracil ingår adenin i den nya kedjan, ett UA-par bildas och under nästa replikering ersätts det med ett TA-par, det vill säga en övergång sker (punktbyte av pyrimidin med en annan pyrimidin eller purin med en annan purin).

Förening av mutationer med DNA-rekombination

Av de processer som är förknippade med rekombination leder ojämn korsning oftast till mutationer. Det uppstår vanligtvis när det finns flera duplicerade kopior av den ursprungliga genen på kromosomen som behåller en liknande nukleotidsekvens. Som ett resultat av ojämn korsning sker en duplicering i en av de rekombinanta kromosomerna, och en deletion sker i den andra.

Förening av mutationer med DNA-reparation

Spontana DNA-skador är ganska vanligt, och sådana händelser äger rum i varje cell. För att eliminera konsekvenserna av sådan skada finns det speciella reparationsmekanismer (till exempel skärs en felaktig del av DNA ut och den ursprungliga återställs på denna plats). Mutationer uppstår endast när reparationsmekanismen av någon anledning inte fungerar eller inte kan klara av att eliminera skador. Mutationer som uppstår i gener som kodar för proteiner som är ansvariga för reparation kan leda till en multipel ökning (mutatoreffekt) eller minskning (antimutatoreffekt) i mutationshastigheten för andra gener. Således leder mutationer i generna hos många enzymer i excisionsreparationssystemet till en kraftig ökning av frekvensen av somatiska mutationer hos människor, och detta leder i sin tur till utvecklingen av xeroderma pigmentosum och maligna tumörer i integumentet.

Mutagener

Det finns faktorer som avsevärt kan öka frekvensen av mutationer - mutagena faktorer. Dessa inkluderar:

  • kemiska mutagener - ämnen som orsakar mutationer,
  • fysiska mutagener - joniserande strålning, inklusive naturlig bakgrundsstrålning, ultraviolett strålning, hög temperatur, etc.,
  • biologiska mutagener - t ex retrovirus, retrotransposoner.

Mutationsklassificeringar

Det finns flera klassificeringar av mutationer enligt olika kriterier. Möller föreslog att dela in mutationer efter arten av förändringen i genens funktion i hypomorf(förändrade alleler verkar i samma riktning som vildtypsalleler; endast mindre proteinprodukt syntetiseras), amorf(en mutation ser ut som en fullständig förlust av genfunktion, till exempel en mutation vit i Drosophila) antimorf(den mutanta egenskapen ändras, till exempel ändras färgen på en majskärna från lila till brun) och neomorfisk.

I modern utbildningslitteratur används också en mer formell klassificering, baserad på arten av förändringar i strukturen hos enskilda gener, kromosomer och genomet som helhet. Inom denna klassificering särskiljs följande typer av mutationer:

  • genomisk;
  • kromosomala;
  • genetisk.

Konsekvenser av mutationer för cellen och organismen

Mutationer som försämrar aktiviteten hos en cell i en flercellig organism leder ofta till att cellen förstörs (särskilt till programmerad celldöd, apoptos). Om de intra- och extracellulära försvarsmekanismerna inte känner igen mutationen och cellen genomgår delning, kommer den muterade genen att överföras till alla ättlingar till cellen och leder oftast till att alla dessa celler börjar fungera olika .

Dessutom skiljer sig frekvensen av mutationer av olika gener och olika regioner inom samma gen naturligt. Det är också känt att högre organismer använder "riktade" (dvs förekommer i vissa regioner av DNA) mutationer i immunitetsmekanismerna. Med deras hjälp skapas en mängd olika kloner av lymfocyter, bland vilka det som ett resultat alltid finns celler som kan ge ett immunsvar på en ny sjukdom som är okänd för kroppen. Lämpliga lymfocyter väljs positivt ut, vilket resulterar i immunologiskt minne. (Yuri Tjajkovskij talar också om andra typer av riktade mutationer.)