Современная генетика. Том 3 - Айала Ф.
Современная генетика. Том 3
Автор: Айала Ф.Другие авторы: Кайгер Дж.
Издательство: М.: Мир
Год издания: 1988
Страницы: 332
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161
Скачать:
Ф. АЙАЛА, Дж. КАЙГЕР
Современная
генетика
В трех томах Том 3
Перевод с английского
д-ра физ.-мат. наук А. Д. Базыкина
МОСКВА "МИР" 1988
20
Мутации генов
Самые крупные из существующих ныне животных - это синие киты. Длина их
достигает 30 м, а вес-13 т. Гигантские секвойи Калифорнии еще больше. Вес
некоторых из них-1,5 тыс. тонн, т.е. примерно в сто миллионов триллионов
раз (Ю20) больше веса средней бактерии. Продолжительность жизни бактерии-
30 минут. Возраст гигантских секвой и остистых сосен может исчисляться
тысячелетиями. Необычайно разнообразны формы живых существ, условия их
существования, а также способы добывания энергии.
Разнообразие, безусловно, представляет собой наиболее характерную
особенность живого мира. Источником этого разнообразия служит
эволюционный процесс. Отдаленными предками человека, жившими в
кембрийский геологический период, около 600 млн. лет тому назад, были
червеобразные существа, обитавшие в океанах. От них произошли и морские
ежи, и форель, и крокодилы, и орлы, и коровы. Все клеточные организмы
произошли от прокариотических существ, живших более трех миллиардов лет
тому назад.
В основе морфологических и функциональных изменений лежат изменения
генетические: биологическая эволюция происходит постольку, поскольку
наследственное вещество, ДНК, может изменяться от поколения к поколению.
Наследственная передача признаков от родителей потомству-процесс
консервативный, но эта консервативность не является абсолютной. Иногда
происходят ошибки, в результате чего количество ДНК или
последовательность оснований в ДНК дочерних клеток становятся иными. Эти
изменения наследственного материала называют мутациями. В настоящей главе
мы обсудим генные мутации, затрагивающие один или несколько нуклеотидов
внутри отдельных генов.
Эволюция генетического материала
Хромосомные мутации, которые одновременно затрагивают множество
нуклеотидов или структуру хромосомы в целом, мы обсудим в следующей
главе.
Молекулярные основы генных мутаций
Как обсуждалось в гл. 13, наследственная информация, заключенная в
нуклеотидной последовательности ДНК, сохраняется неизменной благодаря
действию сложных метаболических механизмов, обеспечивающих осуществление
репликации и репарации. Мутации могут быть результатом ошибки на любом из
многочисленных последовательных этапов этих процессов. Мутагенные факторы
способны изменять как непосредственно структуру ДНК, так и структуру
ферментов, прямо или косвенно участвующих в соответствующих
метаболических процессах. Для понимания механизмов мутаций требуется
знание нуклеотидной последовательности гена дикого типа и мутантного
гена. Без этого невозможно понять связь между изменениями, происходящими
в структуре ДНК и действием конкретных факторов или условий среды,
вызывающих мутации. Современные методы клонирования генов сделали
возможным прямое определение нуклеотидной последовательности ДНК. Однако
еще совсем недавно при изучении молекулярной природы мутаций приходилось
анализировать аминокислотные замены в белках, синтезируемых мутантными
генами, а затем с помощью таблиц генетического кода выявлять изменения в
нуклеотидной последовательности.
Мутации можно разделить на два больших класса. К первому классу относятся
те из них, которые связаны с заменой оснований. Мутации второго класса
обусловлены сдвигом рамки считывания (табл. 20.1). Последние включают в
себя вставки или делеции одной или нескольких нуклеотидных пар. Замены
оснований составляют не более 20% спонтанных мутаций, большинство
остальных мутаций происходит в результате делеций и вставок различной
протяженности.
Исключение составляют так называемые "горячие точки" (см. рис. 6.12).
Исследования нуклеотидной последовательности клонируемого гена lac I Е.
coli показали, что две горячие точки спонтанных мутаций расположены в
сайтах, содержащих метилированное основание 5-метилцитозин, которое
возникает под действием фермента модификации ДНК. Известно, что при
спонтанном дезаминировании цитозина образуется урацил. Сформировавшиеся
при этом ошибочные пары dG/dU узнаются системой репарации клетки. Ошибка
исправляется посредством гидролиза гликозидной связи, высвобождающего
урацил
Таблица 20.1. Иллюстрация смысла терминов "замена основания" и "сдвиг
рамки"
Тип мутационного события
Мутация гена
Мутасия гена Замена
Мутациг ена Сдвиг рамки делецией
Мутация агена Сдвиг рамки вставкой
20. Мутации генов
9
Рис. 20.1. Спонтанное дезаминирование цитозина приводит
Дезаминирование
к образованию ураци-ла; дезаминирование 5-метилцитозина приводит к
образованию тимина.
О
Цитозин
Урацил
Дезаминирование
5 -Метилцитозин
Тимин
(гл. 13). К иным последствиям приводит спонтанное дезаминирование 5-
метилцитозина. Известно, что в результате этой реакции образуется тимин
(рис. 20.1), нормальный компонент ДНК, не выявляемый механизмом
репарации. Возникающие при этом ошибочные пары dG/dT ре-парируются менее
