Hvilke mutationer kaldes spontan?Hvis vi oversætter udtrykket til tilgængeligt sprog, er det naturlige fejl, der opstår i processen med interaktion mellem genetisk materiale og det indre og / eller det eksterne miljø. Sådanne mutationer er normalt tilfældige. De observeres i reproduktive og andre celler i kroppen.
Spontan mutation kan forekomme under påvirkning af kemikalier, stråling, høje eller lave temperaturer, tynd luft eller højt tryk.
Hvert år absorberer en person i gennemsnit ca.en tiendedel af et radionuklid af ioniserende stråling, der udgør den naturlige baggrundsstråling. Dette antal inkluderer gammastråling fra jordens kerne, solvind, radioaktivitet af elementer, der ligger i tykkelsen af jordskorpen og er opløst i atmosfæren. Den modtagne dosis afhænger også af, hvor personen er. En fjerdedel af alle spontane mutationer forekommer netop på grund af denne faktor.
Ultraviolet stråling, i modsætning til konventionel visdommening spiller en ubetydelig rolle i forekomsten af DNA-nedbrud, da den ikke kan trænge dybt nok ind i menneskekroppen. Men huden lider ofte under overdreven udsættelse for solen (melanom og andre kræftformer). Men encellede organismer og vira muterer, når de udsættes for sollys.
Temperaturer, der er for høje eller for kolde, kan også forårsage ændringer i genetisk materiale.
De vigtigste årsager, som det kanspontan mutation opstår, forbliver endogene faktorer. Disse inkluderer metaboliske biprodukter, fejl i replikationsprocessen, reparation eller rekombination og andre.
Dette er de vigtigste faktorer, der forårsager spontanmutationer. Årsagerne til fiaskoer kan ligge i aktivering af mutatorgener samt transformation af sikre kemiske forbindelser til mere aktive metabolitter, der påvirker cellekernen. Derudover er der også strukturelle faktorer. Disse inkluderer gentagelser af nukleotidsekvensen nær stedet for kædearrangementet, tilstedeværelsen af yderligere DNA-regioner, der ligner strukturen til genet såvel som bevægelige elementer i genomet.
Spontan mutation opstår pgavirkningen af alle de ovennævnte faktorer, der fungerer sammen eller separat i en bestemt periode i cellens levetid. Der er et sådant fænomen som en glidende overtrædelse af parringen af datter og mor DNA-tråde. Som et resultat dannes der ofte peptidsløjfer, der ikke har været i stand til at integrere tilstrækkeligt i sekvensen. Efter fjernelse af overskydende DNA-sektioner fra datterstrengen kan sløjferne både resekteres (sletninger) og indsættes (duplikationer, indsættelser). De ændringer, der vises, er rettet i de næste cyklusser af celledeling.
Hastigheden og antallet af forekommende mutationer afhænger af den primære struktur af DNA'et. Nogle forskere mener, at absolut alle DNA-sekvenser er mutagene, hvis de danner bøjninger.
Hvad der ofte manifesteres i det genetiskematerielle spontane mutationer? Eksempler på sådanne betingelser er tabet af nitrogenholdige baser og fjernelsen af aminosyrer. Cytosinrester betragtes som særlig følsomme over for dem.
Det er bevist, at i dag mere endhalvdelen af hvirveldyr har en mutation af cytosinrester. Efter deaminering ændres methylcytosin til thymin. Efterfølgende kopiering af dette afsnit gentager fejlen eller sletter den eller fordobles og muteres til et nyt fragment.
En anden grund til hyppige spontane mutationerovervej et stort antal pseudogener. På grund af dette kan der dannes ulige homologe rekombinationer under meiose. Konsekvenserne af dette er omlægninger i gener, vendinger og duplikationer af individuelle nukleotidsekvenser.
Ifølge denne model, spontane mutationerforekomme som et resultat af tilfældige fejl i molekyler, der syntetiserer DNA. For første gang blev en sådan model præsenteret af Bresler. Han foreslog, at mutationer vises på grund af det faktum, at polymeraser i nogle tilfælde indsætter ikke-komplementære nukleotider i sekvensen.
År senere efter lang kontrol ogeksperimenter blev dette synspunkt godkendt og accepteret i den videnskabelige verden. Visse mønstre er endda blevet udledt, der gør det muligt for forskere at kontrollere og dirigere mutationer ved at udsætte visse dele af DNA for ultraviolet stråling. Så for eksempel blev det fundet, at adenin oftest er indlejret overfor den beskadigede triplet.
En anden teori, der forklarer spontan ogkunstige mutationer, blev foreslået af Watson og Crick (opdagere af strukturen af DNA). De foreslog, at mutagenese er baseret på evnen hos nogle DNA-baser til at transformere til tautomere former, der ændrer den måde, baserne er forbundet på.
Efter offentliggørelsen er hypotesen aktivtblev udviklet. Nye former for nukleotider blev opdaget efter bestråling med ultraviolet lys. Dette gav forskere nye muligheder for forskning. Moderne videnskab diskuterer stadig rollen som tautomere former i spontan mutagenese og dens indflydelse på antallet af påviste mutationer.
Spontan mutation er mulig i tilfælde af overtrædelsegenkendelse af DNA-polymeraser af nukleinsyrer. Poltaev et al. Opklaret mekanismen, der sikrer overholdelse af princippet om komplementaritet i syntesen af datter-DNA-molekyler. Denne model gjorde det muligt at studere mønstrene for forekomst af spontan mutagenese. Forskere forklarede deres opdagelse ved, at hovedårsagen til ændringen i DNA-strukturen er syntesen af ikke-kanoniske nukleotidpar.
De foreslog, at fejningen af grundene finder stedpå grund af deaminering af DNA-sektioner. Dette fører til en ændring i cytosin til thymin eller uracil. På grund af sådanne mutationer dannes par af uforenelige nukleotider. Derfor sker der under den næste replikation en overgang (punktudskiftning af nukleotidbaser).
Der er forskellige klassifikationer af mutationer, afhængigt af hvilken slags kriterium de er baseret på. Der er en opdeling efter arten af ændringen i genfunktion:
- hypomorf (muterede alleler syntetiserer færre proteiner, men de ligner originalen)
- amorf (genet har helt mistet sine funktioner);
- antimorf (et muteret gen ændrer fuldstændigt det træk, det repræsenterer);
- neomorf (nye tegn vises).
Men den mere almindelige klassifikation er, at alle mutationer er opdelt i forhold til den ændrede struktur. Tildel:
1. Genomiske mutationer. Disse inkluderer polyploidi, det vil sige dannelsen af et genom med et tredobbelt eller flere sæt kromosomer og aneuploidi - antallet af kromosomer i et genom er ikke et multiplum af en haplooid.
2. Kromosomale mutationer.Der observeres betydelige omlejringer af individuelle sektioner af kromosomer. Skel mellem tab af information (sletning), dets fordobling (duplikering), en ændring i retning af nukleotidsekvenser (inversion) samt overførsel af sektioner af kromosomer til et andet sted (translokation).
3. Genmutation. Den mest almindelige mutation. Flere tilfældige nitrogenholdige baser udskiftes i DNA-kæden.
Spontane mutationer - årsager til forekomsttumorer, ophobningssygdomme, dysfunktioner i organer og væv hos mennesker og dyr. Hvis en muteret celle er placeret i en stor flercellet organisme, vil den med stor sandsynlighed blive ødelagt ved at udløse apoptose (programmeret celledød). Kroppen styrer opbevaringen af genetisk materiale og slipper med hjælp af immunsystemet af alle mulige beskadigede celler.
I et tilfælde ud af hundreder af tusinder er T-lymfocytter ikkeformår at genkende den berørte struktur, og det giver en klon af celler, der også indeholder det muterede gen. Cellernes konglomerat har allerede andre funktioner, producerer giftige stoffer og påvirker kroppens generelle tilstand negativt.
Hvis mutationen ikke fandt sted i det somatiske, men ireproduktiv celle, så vil ændringer blive observeret i afkom. De manifesteres af medfødte organpatologier, deformiteter, stofskifteforstyrrelser og opbevaringssygdomme.
I nogle tilfælde virkede det tidligere ubrugeligtmutationer kan være nyttige til at tilpasse sig nye livsbetingelser. Dette præsenterer mutation som et mål for naturlig selektion. Dyr, fugle og insekter camoufleres for at beskytte sig mod rovdyr. Men hvis deres levested ændrer sig, forsøger naturen ved hjælp af mutationer at beskytte arten mod udryddelse. De stærkeste overlever under nye forhold og videregiver denne evne til andre.
Mutation kan forekomme på inaktive stedergenom, og så observeres ingen synlige ændringer i fænotypen. Det er kun muligt at opdage en "sammenbrud" ved hjælp af specifikke undersøgelser. Dette er nødvendigt for at undersøge oprindelsen af relaterede dyrearter og udarbejde deres genetiske kort.
I firserne i sidste århundrede var derteorien om, at mutationer udelukkende skyldes eksterne faktorer og hjælper med at tilpasse sig dem. For at teste denne teori blev der udviklet en særlig test- og gentagelsesmetode.
Proceduren var, at en lilleantallet af bakterier af en art blev podet i reagensglas, og efter adskillige podninger blev der tilsat antibiotika til dem. Nogle af mikroorganismerne overlevede, og de blev overført til et nyt miljø. Sammenligning af bakterier fra forskellige reagensglas viste, at resistens opstod spontant, både før og efter kontakt med antibiotika.
Gentagelsesmetoden var den påfleecevævet blev overført af mikroorganismer og derefter overført samtidigt til flere rene medier. Nye kolonier blev dyrket og behandlet med et antibiotikum. Som et resultat overlevede bakterier i de samme områder af mediet i forskellige reagensglas.
