Мутації мутацією називають зміну кількості або структури ДНК даного організму
Мутацією називають зміну кількості або структури ДНК даного організму. Мутація призводить до зміни генотипу, яке може бути успадковано клітинами, що відбуваються від мутантної клітини в результаті мітозу або мейозу. Мутирование може викликати зміни будь-яких ознак в популяції. Мутації, що виникли в статевих клітинах, передаються наступним поколінням організмів, тоді як мутації, що виникли в соматичних клітинах, успадковуються тільки дочірніми клітинами, утвореними шляхом мітозу і такі мутації називають соматичними.
Мутації, що виникають в результаті зміни числа або макроструктури хромосом, відомі під назвою хромосомних мутацій або хромосомних аберацій (перебудов). Іноді хромосоми так сильно змінюються, що це можна побачити під мікроскопом. Але термін «мутація» використовують головним чином для позначення зміни структури ДНК в одному локусі, коли відбувається так звана генна, або точкова, мутація.
Подання про мутації як про причину раптової появи нової ознаки було вперше висунуто в 1901 р голландським ботаніком Гуго де Фріз, вивчав спадковість у енотери Oenothera lamarckiana. Через 9 років Т.Морган почав вивчати мутації у дрозофіли, і незабаром за участю генетиків всього світу у неї було ідентифіковано більше 500 мутацій.
2.14. генні мутації
Раптові спонтанні зміни фенотипу, які не можна пов'язати з звичайними генетичними явищами або мікроскопічними даними про наявність хромосомних аберацій, можна пояснити тільки змінами в структурі окремих генів. Генна, або точкова (оскільки вона належить до певного генному локусу), мутація - результат зміни нуклеотидної послідовності молекули ДНК в певній ділянці хромосоми. Така зміна послідовності підстав в даному гені відтворюється при транскрипції в структурі іРНК і призводить до зміни послідовності амінокислот у поліпептидному ланцюзі, що утворюється в результаті трансляції на рибосомах.
Існують різні типи генних мутацій, пов'язаних з додаванням, випаданням або перестановкою підстав в гені. Це дуплікації, вставки, делеції, інверсії або заміни підстав. У всіх випадках вони призводять до зміни нуклеотидної послідовності, а часто - і до утворення зміненого поліпептиду. Наприклад, делеция викликає зрушення рамки.
Генні мутації, що виникають в гаметах або в майбутніх статевих клітинах, передаються всім клітинам нащадків і можуть впливати на подальшу долю популяції. Соматичні генні мутації, що відбуваються в організмі, успадковуються тільки тими клітинами, які утворюються з мутантної клітини шляхом мітозу. Вони можуть вплинути на той організм, в якому вони виникли, але зі смертю особини зникають з генофонду популяції. Соматичні мутації, ймовірно, виникають дуже часто і залишаються непоміченими, але в деяких випадках при цьому утворюються клітини з підвищеною швидкістю росту і ділення. Ці клітини можуть дати початок пухлин - або доброякісним. які не роблять особливого впливу на весь організм, або злоякісним. що призводить до ракових захворювань.
Ефекти генних мутацій надзвичайно різноманітні. Велика частина дрібних генних мутацій фенотипічно не проявляється, оскільки вони рецесивні, проте відомий ряд випадків, коли зміна всього лише одного підстави в певному гені робить глибокий вплив на фенотип. Одним з прикладів є серповидноклітинна анемія - захворювання, що викликається у людини заміною підстави в одному з генів, відповідальних за синтез гемоглобіну. Молекула дихального пігменту гемоглобіну у дорослої людини складається з чотирьох поліпептидних ланцюгів (двох a- і двох b- ланцюгів), до яких приєднані чотири простетичноїгрупи гема. Від структури поліпептидних ланцюгів залежить здатність молекули гемоглобіну переносити кисень. Зміна послідовності підстав в триплеті, що кодує одну певну амінокислоту з 146, що входять до складу b- ланцюгів, призводить до синтезу аномального гемоглобіну серповидних клітин (HbS). Послідовності амінокислот в нормальних і аномальних a-ланцюг розрізняються тим, що в одній точці аномальних ланцюгів гемоглобіну S глутамідовая кислота заміщена валіном .В результаті такого, здавалося б, незначної зміни гемоглобін S кристалізується при низьких концентраціях кисню, а це в свою чергу призводить до того , що в венозної крові еритроцити з таким гемоглобіном деформуються (з округлих стають серповидними) і швидко руйнуються. Фізіологічний ефект мутації полягає в розвитку гострої анемії і зниженні кількості кисню, що переноситься кров'ю. Анемія не тільки викликає фізичну слабкість, але і може привести до порушень діяльності серця і нирок і до ранньої смерті людей, гомозиготних по мутантного аллели. В гетерозиготному стані цей аллель викликає значно менший ефект: еритроцити виглядають нормальними, а аномальний гемоглобін становить лише близько 40%. У гетерозигот розвивається анемія лише в слабкій формі, а зате в тих областях, де широко поширена малярія, особливо в Африці та Азії, носії аллеля серповидноклеточности несприйнятливі до цієї хвороби. Це пояснюється тим, що її збудник - малярійний плазмодій - не може жити в еритроцитах, що містять аномальний гемоглобін.
2.15. Летальні мутації Відомі випадки, коли один ген може впливати на кілька ознак, в тому числі і на життєздатність. Летальні мутації викликають такі зміни в розвитку, які несумісні з життєдіяльністю. Домінантні летальні гени важкі для вивчення, і відомості про них обмежені. Навпаки, гени з рецесивним летальним дією вивчені набагато краще. Відомо безліч рецесивних мутацій у різних організмів, які ніяк себе не проявляють фенотипически. Існує також дуже багато домінантних мутацій, що мають в гетерозиготному стані чітко відрізняється фенотип, які в гомозиготному стані викликають летальний ефект. Фаза летального дії, тобто час, коли мутантний ген реалізується, істотно варіює: від найперших етапів ембріонального розвитку до періоду статевого дозрівання. У деяких випадках летальні гени можуть мати більше однієї фази летального дії. Це означає, що ген або його продукти можуть мати кілька разів активно працювати і використовуватися в ході онтогенезу. Летальний ефект одних мутантних генів проявляється завжди, інші показують істотну залежність від умов середовища. У людини і у інших ссавців певний рецесивний ген викликає утворення внутрішніх спайок легких, що призводить до смерті при народженні. Іншим прикладом служить ген, який впливає на формування хряща і викликає вроджені каліцтва, що ведуть до смерті новонародженого.
Вплив летального гена ясно видно на прикладі успадкування забарвлення шерсті у мишей. У диких мишей шерсть зазвичай сіра, типу агути; але у деяких мишей шерсть жовта. При схрещуванні між жовтими мишами в потомстві виходять як жовті миші, так і агути у відношенні 2: 1. Єдине можливе пояснення таких результатів полягає в тому, що жовте забарвлення шерсті домінує над агути, і що всі жовті миші гетерозиготності. Атипове Менделя пояснюється загибеллю гомозиготних жовтих мишей до народження. При розтині вагітних жовтих мишей, схрещених з жовтими ж мишами, в їх матках були виявлені мертві жовті мишенята. Якщо ж схрещувалися жовті миші і агути, то в матках вагітних самок не чинилося жовтих мишенят, оскільки при такому схрещуванні не може бути потомства, гомозиготного по гену жовтої вовни.