Мутация

Мутацией называется  изменение норм структуры ДНК вследствие действия внешних или внутренних  факторов.  По изменению фенотипа  мутации бывают морфологические ,биохимичиские ,летальные. При морфолог-мутации  меняется форма клеток  или ее органелл. При биохимич. –скорость  обмена веществ . Летальные вызывает гибель клетки. Соматические происходят   в неполовых клетках и не передаются  по наследству.  По поведению к гетерозиготе мутации деляться на  доминантные и рецессивные.  По локализации в кл-ке бывают  ядерные и цитоплазматические.  По  последственным деляться на нейтральные,   полезные и вредные.  Большинство мутаций являются вредными  или нейтральными.  По изменению генотипной мутации деляться на генные,  хромосомные и геномные.  По причинам возникновения мутации деляться  на спонтанные  и индуцированные . Индуцированные мутации происходят под действием мутагенных факторов.:

1.Химические факторы: кислоты,  целочи,азотистая кислота,  аналоги азотистых оснований.

2. Физич. Факторы:температура,Р, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение,  СВЧ.

3. Биологические факторы:  гены- мутаторы, вирус, инфекция.

Индуцированные мутации,если они происходят  на генном уровне могут быть исправлены при помощи специальных белкового комплекса называемой системой репараций.  Система репараций исправлет  мутации в том случаи  если они происходят  лишь в одной из 2ух цепей ДНК. Если же мутация затрагивает обе цепи  то система  репараций ее не исправит .

Генные мутации.

Единицей генных мутация  является нуклеотид . Они происходят в одной   и 2х цепей ДНК . Виды:1)делеция( выпадение 1 или неск нуклеотидов) 2) вставка,3) замена (замена на нуклеотид того  же  типа) 4)  транзиция  5) инверсия( вырезание участка ,поворот на 180 и вставка на прежнее место) 6)  транслокацция( вырезания участка ,перемещение его и вставка на новое место)7) обрыв азотистого основания .8)обрезание тиминовых димеров (возникновение ковалентной связи между 2мя  остатками тимина находящегося  рядом в одной цепт, возникает при действии  ультрафиолета)9) модификация азотистых оснований .

Хромосомные мутации

Единицей является ген

Виды:-  делеций, вставки, транспозиции (вырезание гена ,  перемещение и вставка на новое место, может быть реципрокной (в рамках одной и той же хромосомы) и нереципрокной –обмен  участками между 2мя хромосомами.

- инверсия, амплификация (увеличение  количества копий гена в хромосоме) , дупликация

Геномные мутации

Единицей мутации-хромосомы.

 Виды: 1)редукция (уменьшение  количества хромосом в геноме)

2) полипроидия(  кратное увеличение  числа хромосом _

3) полисомия(некратное увеличение числа  хромосом одного типа )

 Система репараций.

 Способы репараций:  эксцизионная ( при повреждении небольших участков ) и вытеснительная ( при повреждении значительных участков)

Система репараций  т.е комплекс ферментов , исправлений одноцепочноых мутаций выполняют следующие действия:

1. Распознают и вырезают повржденные участки
2. Заполнение образовавшейся бреши,,,  с исправлением в качестве матрицы  неповреденной цепи.
3. 3) Вшивание  новосинтетического участка ДНК- лигазы

Распознание  поврежденного участка   как  правило происходит  в следствии нарушения в нем комплексного спаривания  и изменения расстояния между цепями. Если комплексное спаривание  не нарушается  то при репликации, мутации может закрепиться. В этом случае  материнская (неповрежденная)  цепт  узнается по присутствию в ней   метильных  защитных групп. Побочным эффектом  мутаций является снятие  метильной защиты  с места повреждения .  При эксцинзионной репарации поврежденный участок удаляется целиком. При вытеснительной  репарации повреждается участок  ,вырезается фермент эндонуклеазой  с 5 конца , фермент ДНК полимераза 2 синтезирует фрагмент ДНК нормальной структуры , одновременно физически вытесняя поврежденную цепь. Затем вытесняемый участок образуется и ДНК -лигаза  зашивает  разрыв.

К мутациям  , происходимым одновременно в 2х цепях можно отнести следующие:

1. Нонсенс мутация-появляется на месте нормального кодона , стоп –кодон. В этом случаи поисходит  спонтанные мутации в лдном из генов ,кодируемых  тРНК, что приводит  к возникновению особой супрессорной тРНК ,которая прочитывает именно этот стоп-кодон как нормальный
2. Миссенс мутация- замена кодона , привлекает к появлянию в белке другой аминокислоты. В этом случаи возникает спонтанная мутация приводит к изменению затронного кодона  таким образом что он  либо  возвращает исходный смысл  , либо после этого кодирует АК сходной природы. При этом активность белка падает незначительно.
3. Вставка 2хцепочного рагмента . Спонтанные мутации :делеция
4. Выпадение 2хцепочного фрагмента (как делеция так и вставки весьма опасны  для ДНК т.к  изменяют степень напряжения в молекуле . Это может привести к ее  спонтанной десуперспорализации  и гибеди клетки. Если при делеции  им гомологичная хромосома , то отыскивается  и копируется  локус. При отсутствии  гомологичных хромосом, локус копируется  той же  соответствующей по длине , вставляется в места повреждений и блокируется.
5. Молчащая мутация-замена кодона  на синомический, обозначает ту же самую аминокислоту.При этом  не изменяется аминокислотный состав белка

Основы генетической инженерии

Суть ген  инженер. Заключается в  воссоединении   фрагментов ДНК ( в пробирке) с последовательным введение новых (рекомбинантных)  генетических структур  в живую клетку.  Такая техника впервые  позволила получать  индивидуальные  фрагменты ДНК из геномов любой степени сложности.

 Типовой  эксперимент в ген. Инжен. Состоит из следую-их  этапов:

1. Получение фрагмента  или смеси фрагментов ДНК
2. Конструирование in vitro рекомендуемых молекул ДНК , состоящих из фрагментов  получаемых на первом этапе и небол. Автономно реплицирующихся в клетке  расщепление структур  (плазмид, фагов, вирусов)  называемые векторами
3. Введение  рекомбинируемых молекул ДНК   в клетке реципиент.
4. Отбор  клонов,несущих  нужную  рекомбинируемую молекулу.

 Источники ДНК  для клонирования

1. Фрагменты генетического материала  различных организмов
2. Двунитевые  дезоксирибонуклеиновой кислоты ,получаемые  на основе  однонитевой  ДНК  комплементарной мНК
3. Химикоферментный  синтез гена (определяется аминокислотная последовательность  нужного белка , синтезируется искусственная мРНК  из которой затем получается  фрагмент ДНК)

Создание  рекомбинируемых молекул требует соединение концов  молекул ДНК   ,которые осуществляются при   помощи адапторных и линкерных  технологий.

 Векторы

 Вектором  называется часто  рекомбинируемый ДНК ,которая обеспечивает  ее  репликацию  в клетке хозяина. Типы:  плазмидные и фаговые.

Способы введения  плазмидных векторов в клетку:

1. Естественное  компитентное состояние в определенной фазе  роста
2. Обработка клеток из ранней логорифмической фазы роста на холоду р-ом CaCl2
3. Трансформация  протопластов (клетка+лизоцим-следует протопласт , протопласт+ДНК+этиленгликоль)
4. Электропарация

Важнейшим примером клонирования генов в медицине в  будущем будет  являться  генная терапия  и пренатальная диагностика . Принцип пренатальной диагностики состоит в том , чтобы получать  клетки плода(фибробласты или клетки крови)  путем амниоцентеза и исследовать их на наличие генетических диффектов. Приблизительно на 16 недели беременности  в амниотическую полость вводится  игла и отбирают образец амниотической жидкости  клетки  и плда  отделяют путем центрофугирования ,затем пультивируют  и осуществляют  различные биохимические энзимотические  и хромосомные анализы. К настоящему времени удается узнать более 40 генетич. Заболеваний.

 Генная терапия-транспорт нормальных генов в кл больных людей . Для успешного исследования ген. Терапии необходимо следующее:

1. Большой набор  норм.генов   и механизмов их  экспрессии и решуляции
2. Эффекторный метод встраивания генов в хромосомы кл   так чтобы экспрессии янорм регулировалась
3. Векторы , транспорт-ие гены в специфические дифференцируемые клетки  именно тех конкретных органов и тканей  в которых они функционируют в норме.
4. Металлический прием позволяет  вводить гены  во все в  большинство  нуклеиновых клеток.