Mutageneza - procesele de reacție în aparatul genetic al obiectului biologic, în care există schimbări în structura genelor sunt moștenite. Astfel de modificări pot afecta nucleotide individuale sau grupuri, însoțite, în unele cazuri, modificări în morfologia cromozomilor. Are o singură modificare nucleotidă, o parte a tripletului, duce la formarea de diferiți aminoacizi, parte a proteinei, și poate conduce la o modificare a caracteristicii respective.
Mutageneza pot fi împărțite într-o spontană când apar mutații în condiții „normale“ de creștere, induse prin aplicarea mutageni chimici sau fizici. Mutageneza spontană poate fi orice tip de modificari genetice care apar în mutageneză au indus: perechile de înlocuire adenină-timină și guanină-citozină adesea, o nepotrivire de două purine sau două pirimidine, deleții și alte modificări, la rândul său. Fiecare obiect este caracterizat prin anumite condiții biologice a mutațiilor spontane care afectează diferite frecvențe anumite trăsături genetice. În timp ce unele specii sunt mai mutabelnostyo decât altele. Frecvența mutațiilor într-o gena pe generarea variaza in Drosophila în condiții normale de 10 -5-10 -6.
Frecvența mutațiilor spontane în diferite gene umane este de 10 -5-10 -3 per genă per generație. Datorită faptului că o persoană de aproximativ 2,5 • 10 gene aprilie de frecvență comune determinate de mutatii sale 1 pe fiecare individ în fiecare generație, adică Fiecare persoana are o gena mutant, care nu a fost la părinții lui.
Pentru o lungă perioadă de timp a explica razele cosmice de mutageneză spontană și de fond radioactiv natural. Cu toate acestea, în testarea experimentală și efectuarea calculelor corespunzătoare, pe baza mutabilitatea spontane Drosophila, sa stabilit că numai 1 / 500-1 / 1200 a proporției de mutatii spontane poate rezulta din efectul dozei de radiații. Se crede că unul dintre motivele pentru schimbări spontane sunt fluctuațiile locale în mișcarea termică a atomilor. Frecvența mutațiilor spontane de timp se supune legii exponențiale, care este, logaritmul incrementarea proporția persoanelor schimbat proporțional cu timpul. Intr-adevar, imbatranirea celulelor din aceste modificări mutaționale se acumulează. Astfel, procesul de mutație spontană este caracteristic pentru fiecare obiect biologic și mutații sunt semnificative pentru selecția naturală.
Principalele prevederi ale teoriei moderne a mutației, după cum urmează.
1. Apariția tuturor modificărilor ereditare brusc.
2. Modificările sunt caracterizate prin „domeniul de aplicare“ a sari, mareelor sunt prinse mai des decat cele mai mici, care sunt mai numeroase.
3. Mutation nu sunt direcționate, adică toate caracteristicile pot fi schimbătoare, iar fiecare caracteristică poate fi modificată în diferite direcții, dar nu în toate, deoarece structura caracteristică fixă evoluționar.
4. Mutațiile pot apărea în toate etapele de dezvoltare.
5. Mutațiile apar în celulele sexuale și somatice.
6. mutațiile Temp poate fi variată, în care:
a) gene diferite intr-o singura specie este mutată la o frecvență diferită, b) gene similare in diferite genotipuri suferit mutatii la viteze diferite, și c) unele tipuri au o variabilitate mutational mai mare decât altele, în funcție de genotipul structurii, gradul de adaptare la mediu și așa . d.
7. Genele mutante păstrează proprietățile reproducerii, prin care sunt moștenite modificările mutaționale.
8. Fiecare genă poate suferi mutații în mai multe state, formând o serie de mai multe alele.
9. proces de mutație spontană se datorează proprietatea genei, genotipul sistemului, starea fiziologică a organismului și oscilația factorii de mediu.
10. Mutațiile în diferite specii de organisme omoloage formează o serie de modificări genetice, adică specii înrudite care împărtășesc o origine comună, și există mutații similare (legea serii omoloage, NI Vavilov, 1935).
Studiul mutageneza indusă include destinații multiple având o valoare biologică sau practică generală. Locul central este ocupat de problema de control al procesului de ereditate. Această linie de cercetare presupune specificitatea acțiunii de mutageni, efectul mutageneza pe diverse procese în celulă, în locul structurilor ereditare și timpul de apariție a mutațiilor.
Mutagenilor utilizarea în selectarea microorganismelor, plante și animale pentru a produce forme utile. Astfel, numărul total de antibiotice, biosinteza industrială care este posibilă prin mutageni se apropie de 300. Peste 500 de plante variante (grâu, mazăre, porumb, etc.), obținute prin mutageneză, sunt promițătoare pentru selecție.
Pentru a distruge insectele dăunătoare au fost folosite ca metode de mutageneză indusă. Astfel, în special insecte înmulțite prin tratarea cu substanțe chimice mutagene își pierd capacitatea de a se multiplica și când au trecut cu insecte normala a lăsa urmași. Astfel de „sterilizate“ insecte sunt capabile de a reduce fertilitatea populațiilor naturale de 95-99%. În acest fel, în Statele Unite, problema distrugerii de muște kallitrogi care provoacă miazei de ovine și caprine a fost rezolvată, din care multe animale au pierit. În termen de 6 luni, săptămânal la fiecare mile pătrate de insecte sterilizate produse 400, la 3 luni (viața a trei generații) kallitroga a fost distrus complet.
La începutul studiului de experimente de mutageneză chimice sa constatat pe Drosophila că schimbările sunt puse în aplicare imediat mutaționale. Acest lucru a fost exprimat în faptul că tratamentul mutageni mutatie de multe ori nu a avut nici sperma ei insisi, iar mai târziu - în diferite stadii de dezvoltare larvară. În legătură cu această etapă au fost izolate mutația genei predmutantnaya și mutație a celulelor. La fiecare pas, un rol specific în modificările ereditare este dată de temperatura, iradierea cu lumină vizibilă, metaboliți și antimetaboliți, precum și alți factori care pot crește sau reduce efectul mutației. De-a lungul mutatia manifestă o anumită specificitate a acțiunii mutagene, care depinde de mai mulți factori. In penetrarea mutagenă pas in celula reactioneaza cu multe molecule, prin care activitatea mutagenă pot fi pierdute parțial. Prin urmare, mulți mutageni sunt aplicate și aceeași concentrație, x diferit eficientă datorită concentrațiilor inegale în care acestea vor ajunge în cele din urmă materialul ereditar al diferitelor obiecte. O altă alternativă mutagenă la materialul ereditar - derivat care formează, mai specific decât mutagenul părinte (de exemplu, azot mustard conversie în formaldehidă). Mai mult, substanța chimică poate fi un mutagen slab în general, dar datorită acțiunii oricărei enzimă de blocare cauzează acumularea de produse mutagene (de exemplu, blocurile de cianură de potasiu catalază, care se descompun în condiții normale de peroxid de a avea un efect mutagen).
mutageneză indusă - procesul având o anumită specificitate, care depinde de proprietățile mutageni și caracteristicile biologice ale genotipurilor. Primele lucrări pe mutageneza indusă condus cercetători la reprezentări echivalente ale universalității acțiunilor unor mutageni și să aplice alte restricții. Sulful muștar și derivații săi mutații în toate organismele testate induse, în timp ce peroxid de hidrogen și diazometan au fost capabili de a induce mutația microorganismelor și a insectelor, dar nu și în plante. Uretani, fenoli, nitrozamine mutagene plantelor, dar nu induc mutații în Neurospora. Formaldehida induce mutații numai bărbați, în primele etape ale spermatogenezei și non-mutagen pentru femei. Firește, specificitatea acțiunii este determinată de caracteristicile mutageni chimici cu reacțiile imagini ale genei. Se crede că a crescut loci individuale mutabelnosti poate depinde de unul sau mai multe grupuri de alte baze azotate care mutagenă cel mai activ reactogenitate. Cu toate acestea, repetabilitatea baze în lanțul de acid nucleic ce explică de ce variația sub diferite gene mutageni.
Există următoarele forme de specificitate, în funcție de precizia de rezoluție a metodelor utilizate.
1. specificitatea regională, definită la nivel cromozomial, este de a identifica zonele în care pauzele cromozomiale apar cel mai frecvent. Această specificitate a fost studiat în plante și celule de cultură de țesut Drosophila.
2. specificitatea interloci referitoare la determinarea frecvenței de mutație a genelor individuale (mai corect, alele specifice). Acest tip de specificitate este sub controlul tuturor genotipului și de multe ori depinde de starea fiziologică a unui obiect biologic. De exemplu, cunoscută tulpina de E. coli cu o frecvență crescută a mutațiilor la streptomicină, care este asociat cu prezența în această tulpină, gena mutator situată în factorul sex. La transferul factorului de sex alte tulpini sunt, de asemenea, câștigă MUTATE proprietăți la o frecvență ridicată la streptomicină. Sa constatat că gena mutator poate fi o structură ADN polimerază de gene.
3. Vnutrilokusnaya studiu de specificitate include atât mutații directe (definiția „puncte fierbinți“) și invers (allelspetsifichnost). mutabelnosti studiu la 2-3 nucleotide efectuate Benzer (S. Benzer, 1955, 1959) pe o suprafață RLL bacteriofagul T4.
4. Specificitatea reflectând schimbările structurale ale materialului genetic, ca raportul dintre mutatii genetice in randul cromozomale. Acest raport variază în funcție de mutagenul, de exemplu, este de numai etoksikofein pauze cromozomiale și nebulyarin induce mutații genetice. Cu toate acestea, acest efect poate depinde și de corp microorganismele 5-bromodeoxiuridina induce numai mutații genetice și a celulelor umane în culturi capabile să inducă pauze cromozomiale.
Atunci când se compară variantele de viabilitate induse obținute prin acțiunea agenților mutageni chimici și fizici, așa cum a fost găsit specificitate definită. Astfel, sub influența razelor X și neutroni rapizi emerge 4-5% mutații viabile orz, și sub acțiunea oxidului de etilenă - 9% etileneimină - 20%. Poziția excepțională a specificității, în acest sens ia nitrozoalkilmocheviny că, spre deosebire de alți agenți chimici și fizici, date în experimente pe plantele de până la 30-60% din modificari genetice viabile.
Specificitatea efectului mutagen, în funcție de genotip se manifestă într-o varietate de obiecte. În experimente pe plantele superioare stabilite grade de stabilitate variabilă și mutabelnosti nu numai în specii, familia, și chiar soiuri.
Aceleași modele au fost gasite pe microorganisme. Efectul mutagen dependent vividly de tipul prezentat în actinomicete. Diferitele specii de actinomicete și tulpinile lor și variază în sensibilitatea lor la mutageni și efecte mutagene. O mare importanță este atașat la diverse procese reparative de stabilitate.