Ненаправленный характер мутаций у бактерий

Мутации – изменения, возникающие в генетическом аппарате бактерий и передающиеся по наследству. Они бывают спонтанные и индуцированные.

Мутации, возникающие в популяции бактерий без целенаправленного экспериментального вмешательства, называют спонтанными. Как правило, спонтанные мутации можно объяснить случайными ошибками при репликации ДНК. Например, тимин, который обычно спаривается с аденином, может перейти в фенольную форму и образовать водородные связи с гуанином. В результате во вновь синтезированной молекуле ДНК вместо пары Т–А появляется пара Г–Ц. Возникают такие мутации довольно редко. В среднем частота спонтанных мутаций составляет 10–4–10–10, т. е. измененной оказывается одна клетка на 104 –1010 клеток.

Индуцированные мутации возникают с помощью воздействия тех или иных факторов – мутагенных агентов, которые существенно повышают частоту возникновения мутаций. Мутагенами могут быть химические, физические и биологические агенты, действующие на генетический аппарат бактерий. Мутагенные агенты характеризуются неспецифичностью действия, т. е. используя какой-то мутаген, нельзя надеяться на выделение клеток с определенным типом или характером мутаций: мутагены способны только повышать частоту возникновения мутаций.

По фенотипическим последствиям мутации подразделяют на прямые и обратные (или реверсии). Мутации, приводящие к утрате или изменению какой-то функции клетки, относятся к классу прямых, так как они вызывают появление у клеток другого фенотипа, который отличает их от бактерий дикого типа. Например, бактерии E. coli, способные в норме сбраживать лактозу (Lac+ -фенотип), могут утрачивать данный признак, и поэтому мутация Lac+ Lac–, будет считаться прямой. В результате обратной мутации у мутантного организма восстанавливается исходный (или дикий) фенотип: Lacъ– Lac+ – обратная мутация, или реверсия.

Обратные мутации бывают истинными (истинные реверсии) и вторичными. Об истинных обратных мутациях-когда измененный при первой мутации триплет нуклеотидов будет вновь восстановлен. Однако эффект первой мутации может быть компенсирован мутацией в другой части этого же или расположенного рядом гена. Такие мутации называют вторичными реверсиями.

Супрессорные мутации восстанавливают у мутантов только дикий фенотип, не восстанавливая первоначального состояния самого мутантного гена

Точковые мутации – мутации, затрагивающие только одну пару оснований и приводящие к замене одной пары оснований на другую. Например, пара А–Т может быть заменена Г–Ц или наоборот Мутации такого рода могут быть двух типов: • транзиции, в результате которых происходит замена пурина на другой пурин или же пиримидина на другой пиримидин (простая замена). • трансверсии, приводящие к замене пурина пиримидином, и наоборот (сложная замена), т. е. вместо пары А–Т появляется пара Т–А или Г–Ц.

миссенс-мутациями (мутациями с изменением смысла), в которых кодирующий триплет оснований после замены обеспечивает включение в белок уже другой аминокислоты. нонсенс-мутации (бессмысленные мутации), характеризующиеся тем, что кодирующий какую-либо аминокислоту триплет превращается в триплет, не кодирующий никакой аминокислоты, или стоп-кодон..

хромосомными. Дупликации – возникновение в данной нуклеотидной последовательности одного или, чаще, нескольких повторов. Делеции – утрата двух или нескольких пар оснований. Инверсии – изменение порядка нуклеотидов в ДНК на обратный по отношению к ориентации в штаммах дикого типа, возникающее обычно в результате рекомбинации с переворотом (flip-flop). Транслокации – перенос фрагмента ДНК в новое положение.

Мутанты, нуждающиеся в определенных аминокислотах, азотистых основаниях, ростовых факторах, называются ауксотрофными.

По фенотипическим последствиям мутации подразделяются на нейтральные, условно-летальные и летальные.

Нейтральные мутации фенотипически не проявляются какими-либо изменениями признаков.

Мутации, которые приводят к изменению, но не к утрате функциональной активности фермента, называют условно-летальными.

Летальные мутации характеризуются полной утратой способности синтезировать жизненно важный для бактериальной клетки фермент или ферменты. Мутации проявляются в фенотипе в виде утраты или изменения морфологических и биохимических признаков. Например, жгутиков, пилей, капсулы клеточной стенки, утраты синтезировать определенные аминокислоты (ауксоторофы), возникновение устойчивости к лекарственным или дезинфицирующим препаратам.

Белки, участвующие в транскрипции бактерий

РНК-полимераза

Ро-зависимый белок

Ро-независимый белок

(Второй механизм терминации требует участия ρ-фактора («ро»-фактора), белка, способного разрывать связи между новой цепью РНК и цепью ДНК (т.е. обладающего хеликазной активностью). Модель ρ -зависимой терминации:

1.ρ-Фактор связывается с растущей цепью РНК в особом участке узнавания и движется в направлении 5’→ 3’, пока не встретит РНК-полимеразу, остановившуюся на участке терминации — последовательность из 80100 нуклеотидов, богатых цитозином.

2.ρ-Фактор «толкает» РНК-полимеразу вперёд и сворачивает диссоциированные цепи ДНК в транскрипционном пузырьке в двойную спираль, одновременно с этим разрывая гибрид РНК-ДНК. РНК отщепляется, а вслед за ней — и РНК-полимераза)

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 7