Химические основы мутаций - Курсовая работа

КУРСОВАЯ РАБОТА по биологической химии на тему: Химические основы мутацийПодходя к изучению данной темы, важно отметить, что генетика - наука сравнительно молодая. Уже в 1901-1903 годах де Фризом была создана мутационная теория, постулаты которой справедливы и сегодня: мутации возникают внезапно, устойчивы, могут быть прямыми и обратными и, наконец, могут возникать повторно. Генетика как интегрирующая биологическая дисциплина изучает два фундаментальных свойства живого-наследственность и изменчивость. Одна из основных аксиом генетики звучит так: «Первопричиной всех наследственных изменений являются мутации». Исходя из вышесказанного, можно говорить об актуальности рассматриваемой темы курсовой работы, так как людям необходимо знать о процессах, которые могут происходить в окружающем нас мире и знать химические основы таких процессов.Термин «мутация» (от лат. mutatio - изменение) долгое время использовался в биологии для обозначения любых скачкообразных изменений. Вааген называл мутацией переход от одних ископаемых форм к другим. Мутацией называли также появление редких признаков, в частности, меланистических форм среди бабочек. Однако наиболее известной стала мутационная теория голландского ботаника Хьюго (Гуго) Де Фриза (1901 г.), который ввел современное, генетическое понятие мутации для обозначения редких вариантов признаков в потомстве родителей, которые не имели этого признака [2]. В дальнейшем было установлено, что появление редких вариантов признака у энотеры не является мутацией; данный эффект обусловлен особенностями организацией хромосомного аппарата этого растения.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 [5]. Транзиция - это мутация замены оснований, когда одно пуриновое основание замещается на другое пуриновое основание (аденин на гуанин или наоборот), либо пиримидиновое основание на другое пиримидиновое основание (тимин на цитозин) или наоборот. Такие мутации называются мишенными мутациями (от слова «мишень») [8]. Такие мутации называются немишенными мутациями замены оснований или немишенными мутациями сдвига рамки. В генетическом коде имеются три бессмысленных кодона: амбер - UAG, охр - UAA и опал - UGA (в соответствии с этим получают название и мутации, приводящие к образованию бессмысленных триплетов - например амбер-мутация), 4. обратная замена (стоп-кодона на смысловой кодон).Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него условиях окружающей среды с частотой около 10-9 - 10-12 на нуклеотид за клеточную генерацию организма.Спонтанные (самопроизвольные) мутации возникают без видимых причин, их принято рассматривать как результат ошибок генетических процессов: репликации, репарации и рекомбинации ДНК. Например, известны гены-мутаторы и гены-антимутаторы, которые повышают или понижают частоту других мутаций [13]. Можно выделить три фактора, приводящие к спонтанным мутациям: наличие таутомерных форм оснований ДНК, спонтанное дезаминирование метилированных цитозиновых и окисление гуаниновых нуклеотидов. Другая - что при последующей репликации приводит к транзиции, причина - неисправленные ДНК-полимеразой ошибки репликации. Однако метилцитозин отличается нестабильностью, и может произойти его спонтанное дезаминирование, которое превращает его в тимин (рис.Индуцированные мутации могут быть вызваны физическими (ионизирующая радиация, ультрафиолетовое облучение) и химическими мутагенами. Различные репарационные системы стремятся устранить повреждение, и тогда мутация не реализуется.Например, изза дезаминирования цитозина напротив гуанина в цепь ДНК может включаться урацил (образуется пара У-Г вместо канонической пары Ц-Г).Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто приводит к мутациям неравный кроссинговер. Он происходит обычно в тех случаях, когда в хромосоме имеется несколько дуплицированных копий исходного гена, сохранивших похожую последовательность нуклеотидов. В результате неравного кроссинговера в одной из рекомбинантных хромосом происходит дупликация, а в другой - делеция. Может произойти в результате неравного кроссинговера, ошибки при гомологичной рекомбинации, ретротранспозиции. Дупликации могут происходить в пределах одной и той же хромосомы или возникать в результате переноса копии участка хромосомы на другую хромосому (транспозиции).Для устранения последствий подобных повреждений имеется специальные репарационные механизмы (например, ошибочный участок ДНК вырезается и на этом месте восстанавливается исходный). Мутации, возникающие в генах, кодирующих белки, ответственные за репарацию, могут приводить к многократному повышению (мутаторный эффект) или понижению (антимутаторный эффект) частоты мутирования других генов.Различные репарационные системы стремятся устранить это состояние, и тогда мутация не реализуется.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Основные сведения о мутациях

1.1 Понятие о мутациях. Мутационная теория Хьюго Де Фриза

1.2 Классификации мутаций

1.3 Причины возникновения мутаций

1.3.1 Спонтанные мутации

1.3.2 Индуцированные мутации

1.3.3 Связь мутаций с репликацией ДНК

1.3.4 Связь мутаций с рекомбинацией ДНК

1.3.5 Связь мутаций с репарацией ДНК

Глава 2. Общие закономерности мутагенеза

2.1 Физические мутагены

2.2 Химические мутагены

2.3 Модели мутагенеза

Глава 3. Доказательства спонтанной природы мутаций у бактерий

3.1 Флуктуационный тест Лурия и Дельбрука

3.2 Метод реплик

Заключение

Список использованных источников