Типы мутагенов, геномные, хромосомные, генные мутации. Связь мутаций с репликацией, рекомбинацией, репарацией ДНК. Полимеразная и таутомерная модель мутагенеза. Последствия мутаций для организма. Роль мутаций в эволюции. Проблема случайности мутаций.
Аннотация к работе
Выработанный на протяжении миллионов лет эволюции совершенный механизм деления и созревания половых клеток не застрахован от ошибок. Этот механизм ошибается, что приводит к возникновению разнообразных изменений в наследственных особенностях потомков - мутаций. Воздействие разнообразных факторов окружающей среды, включая радиацию и ряд химических соединений, приводит к увеличению частоты мутаций. Мутации всегда происходят естественно, случайно и без очевидной причины. Мы не можем заранее предсказать, какая именно мутация произойдет и где, поэтому при их изучении применяют статистические методы.Вещество или воздействие называются мутагенными, если они вызывают мутации с частотами, превышающими частоты спонтанного фона. Индуцированными мутациями называют наследуемые изменения генома, возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. Ионизирующая радиация - альфа, бета, гамма и рентгеновские лучи могут нарушать нормальную последовательность оснований ДНК, в основном, выбивая из нее пары оснований. Выделяют три основных типа химических мутагенов: а) аналоги оснований - по своей структуре напоминают основания ДНК, так что могут встраиваться в растущую нить ДНК. Как только данные химические вещества оказываются там, они нарушают рост цепи, спариваясь не с теми основаниями, с которыми должны были спариться заменяемые ими основания.Многие спонтанные химические изменения нуклеотидов приводят к мутациям, которые возникают при репликации.Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто приводит к мутациям неравный кроссинговер.Для устранения последствий подобных повреждений имеется специальные репарационные механизмы. Мутации, возникающие в генах, кодирующих белки, ответственные за репарацию, могут приводить к многократному повышению или понижению частоты мутирования других генов.В настоящее время существует несколько подходов для объяснения природы и механизмов образования мутаций. В предложенной Уотсоном и Криком таутомерной модели мутагенеза впервые была высказана идея о том, что в основе мутагенеза лежит способность оснований ДНК находиться в различных таутомерных формах.В полимеразной модели мутагенеза считается, что единственной причиной образования мутаций являются спорадические ошибки ДНК-полимераз. Впервые полимеразная модель ультрафиолетового мутагенеза была предложена Бреслером.Уотсон и Крик предположили, что в основе спонтанного мутагенеза лежит способность оснований ДНК переходить при некоторых условиях в неканонические таутомерные формы, влияющие на характер спаривания оснований. Обнаружены редкие таутомерные формы цитозина в кристаллах оснований нуклеиновых кислот, облученных ультрафиолетовым светом. Результаты многочисленных экспериментальных и теоретических исследований однозначно говорят о том, что основания ДНК могут переходить из канонических таутомерных форм в редкие таутомерные состояния.В работах Полтева с соавторами предложен и обоснован молекулярный механизм узнавания полимеразами комплементарных пар оснований нуклеиновых кислот. Объяснено образование мутаций замены оснований в предположении, что главной причиной мутагенеза является образование неканонических пар оснований, типа Хугстиновских пар.В зависимости от происхождения хромосомных наборов среди полиплоидов различают аллополиплоидов, у которых имеются наборы хромосом, полученные при гибридизации от разных видов, и аутополиплоидов, у которых происходит увеличение числа наборов хромосом собственного генома, кратное n. В этом случае наблюдаются потеря или удвоение части генетического материала одной или нескольких хромосом, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах, а также перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. Поскольку в состав ДНК входят азотистые основания только двух типов - пурины и пиримидины, все точечные мутации с заменой оснований разделяют на два класса: транзиции и трансверсии. Такие мутации называются немишенными мутациями замены оснований или немишенными мутациями сдвига рамки.Если внутри-и внеклеточные защитные механизмы не распознали мутацию и клетка прошла деление, то мутантный ген передастся всем потомкам клетки и, чаще всего, приводит к тому, что все эти клетки начинают функционировать иначе.При существенном изменении условий существования, те мутации, которые раньше были вредными, могут оказаться полезными. Так, мутанты-меланисты в популяциях березовой пяденицы в Англии впервые были обнаружены учеными среди типичных светлых особей в середине XIX века. Бабочки проводят день на стволах и ветвях деревьев, обычно покрытых лишайниками, на фоне которых светлая окраска является маскирующей. В результате промышленной революции, сопровождающейся загрязнением атмосферы, лишайники погибли, а светлые стволы берез покрылись копотью.
План
Содержание
Введение
1. Причины мутации
1.1 Связь мутаций с репликацией ДНК
1.2 Связь мутаций с рекомбинацией ДНК
1.3 Связь мутаций с репарацией ДНК
2. Модели мутагенеза
2.1 Полимеразная модель мутагенеза
2.2 Таутомерная модель мутагенеза
2.3 Другие модели мутагенеза
3. Классификация мутаций
4. Последствия мутаций для клетки и организма
5. Роль мутаций в эволюции
6. Проблема случайности мутаций
Заключение
Библиография
Приложение
Введение
Наследственные признаки всех живых организмов не являются неизменными во времени. Выработанный на протяжении миллионов лет эволюции совершенный механизм деления и созревания половых клеток не застрахован от ошибок. Этот механизм ошибается, что приводит к возникновению разнообразных изменений в наследственных особенностях потомков - мутаций. При этом у потомков может изменяться число или строение хромосом, равно как и тонкая структура генов.
Воздействие разнообразных факторов окружающей среды, включая радиацию и ряд химических соединений, приводит к увеличению частоты мутаций.
Мутации всегда происходят естественно, случайно и без очевидной причины. Мы не можем заранее предсказать, какая именно мутация произойдет и где, поэтому при их изучении применяют статистические методы. Частотой мутаций называется число вероятных мутаций, каким клетка может подвергнуться за весь срок своей жизни. Частота спонтанных мутаций повышается при воздействии на организм радиоактивных и некоторых химических веществ, называемых мутагенами. Поскольку мутации в соматических клетках приводят к раку, то мутагены являются одновременно и потенциальными канцерогенами.
Цель моей работы в том чтобы: 1. Рассмотреть причины мутаций в том числе и связи мутации с ДНК
2. Узнать что такое мутагенез и какие бывают модели мутагенеза
3. Рассмотреть классификации мутаций и какие могут быть последствия мутаций для клетки организма
4. Понять в чем же роль мутаций в эволюции
5. Рассмотреть в чем проблема случайной мутации и можно ли ее предотвратить.