Изучение мутационного процесса
Страница 2

Информация » Изучение мутационного процесса

Мутации можно вызвать в клетках покоящихся и в клетках делящихся. Есть мутагены, которые проявляют свою активность вне зависимости от того, делится клетка или нет (например, многие алкилирующие агенты, т. е. вещества, передающие алкильный радикал СН3, С2Н5 и др. атомам в ДНК, гидроксиламин и др.), но есть и такие, которые могут изменять наследственную запись только в момент деления клеток, когда происходит удвоение молекул ДНК (например, аналоги азотистых оснований).

Изучение химии взаимодействия мутагенов с ДНК выявило еще одно важное правило. Оказалось, что большинство мутагенов взаимодействует со строго определенными составными частями в ДНК. Вспомним, что ДНК составлена из двух сахаро-фосфатных цепей, к которым присоединены по их длине четыре типа азотистых оснований — аденин, тимин, гуанин и цитозин. Оказалось, что некоторые мутагены взаимодействуют только с цитозином, а другие только с аденином. Это позволяет использовать в некоторых случаях вполне определенные вещества, чтобы изменять вполне определенные части в ДНК.

За последние несколько лет стала вырисовываться еще одна важная закономерность. Bo время жизни клеток ее генетическая информация постоянно участвует в управлении синтезами внутри клеток, ведь именно в ДНК записана программа для синтеза белков в клетках. Когда эта наследственная программа переписывается особыми ферментами с молекул ДНК на другие молекулы, может также происходить индукция ошибок в ДНК. Мутации появляются и в момент размножения, молекул или во время обмена генетической информацией между хромосомами. Постепенно все яснее и яснее становится общее правило, что не только за счет искусственных и часто необычных воздействий на организм (ядами или излучением) происходят изменения в наследственности живых организмов на земле. И в обычных условиях, за счет нормально протекающих в организмах ферментативных процессов происходит накопление ошибок в ДНК, хотя, конечно, частота этого процесса много меньше, чем при воздействии сильно повреждающими агентами.

Изучение мутационного процесса стало важной отраслью современной генетики. С помощью мутагенов ученые получают нужные им организмы, которые затем используются в селекционной работе. Практически все микробы—продуценту антибиотиков, витаминов, других биологических активных веществ — получены с помощью мутагенной обработки. Мутанты все чаще используют в селекции растений. Так открытие Коржинского и де Фриза было поставлено на службу человека.

Стала выясняться и молекулярная основа мутаций.

Природа молекулярных изменений генов во время мутагенеза оставалась туманной до появления гипотезы Уотсона и Крика относительно структуры ДНК. Уже в этой гипотезе содержалось зерно будущих представлений о том, что обусловливает возникновение мутаций. По мысли авторов замена одного из нуклеотидов в паре аденин — тимин или гуанин—цитозин на не комплементарного партнера должна была привести к изменению генетической записи. Однако конкретная модель мутагенных изменений была предложена в 1959 г. Эрнстом Фризом и развита им в последующие 3—4 года.

Фриз предположил, что все случаи точечных мутаций с точки зрения их молекулярной природы можно разделить на два основных типа: простые и сложные замены. При простых заменах происходит замена пуринового основания пуриновым (например, место гуанина занимал аденин), а пиримидинового — пиримидиновым (замена тимина цитозином и наоборот). При сложной замене пуриновое основание заменяется пиримидиновым и наоборот. В настоящее время более распространенными являются термины транзиция (для простых замен) и трансверсия (для сложных замен).

Переход к генетическим исследованиям микроорганизмов совершившийся сразу после второй мировой войны, дал возможность колоссально увеличить разрешающую способность генетических методов. Это удобство работы с микробами, когда в руках исследователя в одном опыте может оказаться до миллиарда легко учитываемых особей, сказалось прежде всего в исследовании молекулярных механизмов мутагенеза Э. Фриз и его коллеги сумели быстро доказать, что подавляющее большинство мутаций является точечными. Этим на молекулярном уровне было подтверждено правило, впервые высказанное еще в 1926 г. русским генетиком С. С. Четвериковым. Наряду с этим в классификации Э. Фриза сохранились такие типы мутаций, которые были ранее описаны в классической генетике как делеция (утеря части гена), дупликация (удвоения частей генов или даже целых генов), инверсия (переворот на 180° участков генов), транслокация (перемещение генов). Развитие работ по генетике бактериофагов позволило доказать наличие ряда таких мутаций и прежде всего делеций.

Однако в своей трактовке молекулярной природы точечных мутаций Фриз не учел того, что наряду с транзициями и трансверсиями могут быть мутации, изменяющие количество оснований в гене. Этот промах был исправлен Кембриджской школой молекулярных генетиков, которые в 1961 г. сначала предсказали (Бреннер, Барнет, Крик и Оргель), а затем экспериментально доказали, что наряду с заменами существуют такие точечные мутации, когда один или несколько нуклеотидов внедряются или, наоборот, выпадают из структуры ДНК. Такие мутации изменяют чтение всего последующего участка гена от точки изменения, и они получили название «мутации сдвига чтения».

Страницы: 1 2 3 4


Другие статьи:

Свойства ДНК как вещества наследственности и изменчивости. Самовоспроизведение наследственного материала. Репликация ДНК
Одним из основных свойств материала наследственности является его способность к самокопированию - репликация. Это свойство обеспечивается особенностями химической организации молекулы ДНК, состоящей из двух комплементарных цепей. В процес ...

Итоги и перспективы эксперимента.
Широкомасштабные работы по интродукции камчатского краба достигли своей цели: сейчас численность вселенца в Баренцевом и Норвежском морях такова, что уже начат его промысел. Выгоды от получения дополнительного промыслового вида, имеющего ...

Выбор места для НВХ
Предприятие по воспроизводству байкальского омуля будет распологаться на реке Селенге, около поселка городского типа Селенгирска. Около поселка проходит магистраль М55 «Байкал». Предприятие будет находится в районе с развитой инфраструкту ...