Mutațiile în gene

Dacă cele de mai sus, a devenit clar că genele fac, ar trebui să fie, de asemenea, clar că modificarea structurii genei, secvențe de nucleotide pot duce la modificări ale proteinei codificate de aceasta gena. Modificările în structura genei sunt numite mutații. Aceste schimbări în structura genei poate avea loc pentru o varietate de motive, de la erori aleatorii în dublarea ADN-ului și se termină la acțiunea radiațiilor ionizante sau a genei chimice specifice, numite mutageni. Primul tip de schimbare duce la așa-numitele mutații spontane, iar a doua - la mutații induse. Mutatiile in gene pot aparea in celulele germinale, iar apoi acestea vor fi transferate la următoarea generație, iar unele dintre ele va duce la dezvoltarea unei boli genetice. Mutațiile în gene apar de asemenea în celulele somatice.În acest caz, acestea vor fi moștenite numai într-o clonă particulară de celule care provine din celula mutantă.Se știe că mutațiile ale genei a celulelor somatice în unele cazuri pot provoca cancer.

Tipuri de mutații genetice

Una dintre cele mai frecvente tipuri de mutații este înlocuirea unei perechi de baze azotate. O astfel de substituție nu poate avea nici un efect asupra structurii lanțului polipeptidic codificat de către gene, datorită degenerării codului genetic.Înlocuirea celei de a treia baze azotate în triplet nu va avea aproape niciodată consecințe. Astfel de mutații se numesc substituții tăcute.În același timp, substituția nucleotidelor unică poate provoca o substituție a unui aminoacid cu altul datorită modificărilor în codul genetic al tripletul mutant.

Înlocuirea unei singure nucleotide a bazei într-un triplet îl poate transforma într-un codon de stop. Deoarece aceste codoni de ARNm opresc translația lanțului polipeptidic, lanțul polipeptidic sintetizat se dovedește a fi scurtat comparativ cu lanțul normal. Mutațiile care determină formarea codonului stop se numesc mutații nonsens. Ca o mutatie nonsens rezultat

în care are loc substituția la A-T-C T într-o moleculă de ADN, o sinteză a lanțului polipeptidic este terminată la un codon stop.

singură substituție de nucleotidă din codonul stop normale se află, dimpotrivă, poate face sens, și apoi mARN mutant, iar apoi polipeptida mutant sunt mai lungi decât în ​​mod normal.

Următoarea clasă de mutații moleculare sunt delețiile( inserțiile) sau inserțiile( inserțiile) nucleotidelor. Când acesta este șters sau inserat nucleotide triplu, apoi, dacă acest triplet este codificat în polipeptidă sau dispare anumiți aminoacizi, sau există un aminoacid nou. Cu toate acestea, în cazul în care este introdus sau scos rezultatul ștergerea sau introducerea numărul de nucleotide nu este un multiplu de trei, apoi a schimbat sau pierdut sensul pentru toți ceilalți după introducerea sau eliminarea codonilor a moleculei ARNm. Aceste mutații se numesc mutații de schimbare ale cadrului de citire. Deseori ele conduc la formarea unui codon stop după inserarea sau ștergerea secvenței nucleotidice a ARNm. Conversia genei

este transferul direct al unui fragment al unei alele într-o altă alelă sau fragment al unui pseudogen într-o genă.Deoarece există multe mutații în pseudogen, acest transfer perturbă structura genei normale și poate fi considerat o mutație. Pentru conversia genei între gena și pseudogen necesară asocierea lor și crossover-atipice ulterior la care discontinuități apar în catenele de ADN.

a descoperit recent un tip nou și complet neașteptat de mutație care se manifestă o creștere a numărului de repetiții( de obicei trinucleotidice), dar sunt descrise ca fiind cazuri de creșterea numărului de repetiții, format din 5 și chiar 12 nucleotide localizate în exoni ale genelor și intronilor sau netradusegene. Aceste mutații se numesc dinamice sau instabile. Cele mai multe boli cauzate de mutații asociate cu expansiunea zonei de repetare sunt bolile neurologice ereditare. Acest corea Huntington, atrofie spinală și bulbară musculară, ataxie spinocerebellar, distrofia miotonică, ataxie Friedreich.

Mecanismul de extindere a zonei de repetiție nu este pe deplin înțeles.Într-o populație la indivizi sănătoși, există, de obicei, o anumită variabilitate a numărului de repetiții de nucleotide găsite în gene diferite. Numărul repetițiilor de nucleotide este moștenit atât în ​​generații, cât și în timpul divizării celulelor somatice. Cu toate acestea, după un număr de repetiții, este diferit de gene diferite, depășește un anumit prag critic, care este de asemenea diferit pentru gene diferite, ele tind să devină instabil și poate crește în dimensiune sau în timpul meiozei, sau diviziuni prima scindare a ovulului fertilizat.

Efecte Efecte

fenotipice ale mutațiilor genetice mutații pot fi exprimate fie în pierderea funcției, sau de a dobândi noi funcții.

Cele mai multe boli autosomale recesive rezultă din pierderea funcției genei mutante corespunzătoare. Aceasta se manifestă printr-o scădere accentuată a activității enzimelor( cel mai adesea), care se poate datora scăderii fie a sintezei lor, fie a stabilității lor.În cazul în care funcția proteinei corespunzătoare este complet absentă, mutația genei cu acest efect se numește alela nulă.Aceeasi mutatie in diferite persoane pot manifesta diferit, indiferent de nivelul la care evaluează efectele sale: molecular, biochimic sau fenotipic. Motivele pentru care aceste diferențe pot fi la fel ca în vigoare asupra exprimării altor mutații genetice și motive exogene, în cazul în care acestea sunt înțelese pe scară largă suficient.

Printre mutațiile cu pierderea funcției, se obișnuiește evidențierea mutațiilor dominante negative. Acestea includ mutații care nu numai că duc la scăderea sau pierderea funcției propriului produs, ci și la perturbarea funcției alelei normale corespunzătoare. Cele mai frecvente manifestări ale mutațiilor negative dominante se găsesc în proteine ​​constând din două sau mai multe lanțuri de polipeptide, cum ar fi, de exemplu, colagenii.

Era firesc să se aștepte ca, atunci cand se produce replicarea ADN-ului in timpul diviziunii celulare fiecare ar trebui să apară destul de o mulțime de mutații moleculare. Cu toate acestea, acest lucru nu este de fapt prezent, deoarece în celule există o reparație a deteriorării ADN-ului. Sunt cunoscute câteva zeci de enzime implicate în acest proces. Ele detectează o schimbare de bază, acesta este îndepărtat prin tăierea catenei ADN și înlocuită cu baza corectă folosind intacte catena ADN complementar. Recunoașterea

enzimelor de reparare bază în lanțul ADN-ului este modificat datorită faptului că perturbat corect asocierea a nucleotidelor modificate cu bază complementară celei de a doua componenta ADN-ului. Există, de asemenea, mecanisme de reparare și alte tipuri de deteriorări ale ADN-ului. Se crede că mai mult de 99% din toate mutațiile moleculare nou apărute sunt reparate în normă.Dacă, cu toate acestea, mutatii apar in gene care controleaza sinteza enzimelor de reparații, frecvența mutațiilor spontane și induse crește dramatic, iar acest lucru crește riscul de diferite tipuri de cancer.

O schimbare în structura unei gene, o secvență de nucleotide, poate duce la modificări ale proteinei codificate de această genă.Modificările în structura genei sunt numite mutații. Mutațiile pot avea loc pentru o varietate de motive, de la erori aleatorii în dublarea ADN-ului și se termină la acțiunea radiațiilor ionizante sau a genei chimice specifice, numite mutageni.

Mutațiile pot fi clasificate în funcție de natura ștergerile de secvențe de nucleotide de schimbare, inserțiile, substituții, etc sau natura modificărilor în biosintezei proteinelor:. . Missense, mutatii nonsens în schimburi cadru de citire etc. Există de asemenea mutații

stabile și dinamice.

Efectul fenotipic al mutațiilor poate fi exprimat fie în pierderea unei funcții, fie în dobândirea unei noi funcții.

Majoritatea mutațiilor nou apărute sunt corectate de enzimele de reparare a ADN-ului. Boala monogenic

în celulele somatice ale organelor și țesuturilor umane, fiecare genă este reprezentată de două exemplare( o copie a fiecărei alele este numită).Numărul total de gene este de aproximativ 30.000( numărul exact de gene din genomul uman este încă necunoscut).

Fenotipul

La nivelul organismului, genele mutante modifică fenotipul individului.

Sub fenotip înțelege suma tuturor caracteristicilor externe ale omului, iar atunci când vorbim despre caracteristicile externe, care, în același timp, avem în vedere nu numai semne externe, cum ar fi creșterea sau culoarea ochilor, dar, de asemenea, o varietate de caracteristici fiziologice și biochimice, care se pot schimba ca rezultatactiune a genelor.

Semnele fenotipice cu care se ocupă genetica medicală sunt bolile ereditare și simptomele bolilor ereditare. Este evident că între simptomele unei boli genetice, cum ar fi, de exemplu, absența pinna, convulsii, retard mental, chisturi in rinichi si schimbarea proteinei ca rezultat al mutațiilor la orice distanță uriașă gene particulare.

O proteină mutantă care este un produs al unei gene mutante trebuie să interacționeze cumva cu sute sau chiar mii de alte proteine ​​codificate de alte gene pentru a schimba eventual un simptom normal sau patologic.În plus, produsele genelor implicate în formarea oricărei trasaturi fenotipice pot interacționa cu factorii de mediu și pot fi modificați sub influența lor. Fenotipul, spre deosebire de genotip, se poate schimba pe tot parcursul vieții, genotipul rămâne constant. Dovezile cele mai izbitoare sunt ontogeniile noastre.În timpul vieții, în exterior ne schimbăm, îmbătrânim, iar genotipul nu este. Diferitele genotipuri pot fi în spatele aceluiași fenotip și, dimpotrivă, fenotipurile pot fi diferite pentru același genotip. Această afirmație este susținută de rezultatele studiului gemeni monozigoți. Genotipurile lor sunt identice și, în mod fenotipic, ele diferă în funcție de greutatea corporală, înălțimea, comportamentul și alte caracteristici. Cu toate acestea, atunci când avem de-a face cu boli ereditare monogene, vedem că de obicei acțiunea unei gene mutante nu este ascunsă de numeroasele interacțiuni ale produsului său patologic cu produsele altor gene sau cu factori de mediu.