Məlumat

Mühazirə 23: Mutantlar və mutasiyalar - Biologiya


Mühazirə 23: Mutantlar və mutasiyalar

Böyümə mühiti ilə dolu sınaq borularını götürün. Böyümə mühitində qlükoza və laktoza (disaxarid) olmalıdır Hüceyrə sayını ölçün. Burada müşahidə edilə bilən bir gecikmə mərhələsi, eksponensial faza, düzləşmə mərhələsi, sonra birdən yenidən eksponensial faza, sonra yayladır. Bu iki fazalı böyümə adlanır Diauxie.

Birinci eksponensial böyümə dövründə onlar qlükoza, sonra 2-cisində laktoza yeyirlər.

Niyə laktozanın oksidləşdirici fosforlaşması daha çox enerji əmələ gətirdikdə ilk növbədə qlükoza istifadə olunur? Qlükoza korvet sürmək kimidir (daha sürətli), oksidləşdirici fosforlaşma Prius sürmək kimidir.

Qeyd: Laktoza varsa və qlükoza yoxdursa, β-qalaktozidaza induksiya olunur. β-qalaktozidlərin monosaxaridlərə hidrolizini katalizləyir

Gen tənzimlənməsində qeyri-müəyyənlik prinsipi:

Laktoza induksiya etdiyi (onu məhv edən) fermentin bir induktorudur (Beta-qalaktosidazanı induksiya edir) və substratıdır (fermentlə birləşən komponent). The həll substrat olmayan induktorun istifadəsidir, yəni: izopropil tioqalaktozid (İnduktor, lakin substrat deyil)

β-qalaktosidaza qlükoza tükənməzdən əvvəl hüceyrədə deyil. Ardınca daxil olur. Hər hansı bir induktor olmadıqda qüsurlu mutantları tapmalıyıq. Xgal xromogen substratı və induksiya etməyən karbon mənbəyi olan petri lövhəsindən istifadə edirik - qliserin (qlükoza istifadə edilmir). Biz B-qalaktosidazanı yaradan tənzimləyici mutantları axtarırıq. Bunun iki komponenti var, lacI-(induktor tələb olunmur) və lacO^c. I- resessivdir, O^c dominantdır.

laktozada qliserin b-qalaktosidaza üzərində b-G

Genotip 1: I+ O+ Z+ Y+ İnduktor yoxdur Aktivdir (vəhşi tip e coli)

Genotip3: i -, i+ Off (buna görə də i- resessivdir) Aktivdir

Genotip 4: I+, I+, Oc, O+ On On

O^c cis dominantdır. dominant fenotipi yalnız onunla eyni DNT molekulunun genlərinə təsir edən mutasiya. Cis dominant mutasiyalar tənzimləyici zülalların bağlandığı yerləri aşkar edir.

Qeyd: Repressorlar haqqında bir az təfərrüata varır. Mən həqiqətən çox diqqət yetirmədim, burada təfərrüatlı qeydlərə girmək üçün çox faydasız dərinlik var idi.

A repressor operatora bağlanaraq genlərin ifadəsini tənzimləyən və RNT polimerazanın hüceyrəyə bağlanmasını bloklayan DNT bağlayıcı zülaldır. təşviqatçı, genlərin transkripsiyasının qarşısını alır. Bu repressiyadır. Daha sonra DNT kimi tanınan seqmentə yapışırlar operator, ilə bağlayaraq operatormRNT yaradan RNT polimerazanın qarşısını alırlar.

Hedcinq, bir orqanizmin (e coli) perminazı və bəzən transkripsiya etmək üçün enerji sərf etməsidir β-qalaktosidaza qlükoza tükənməsinə qarşı qorunmaq və onun mühitində laktoza tapmaq.


Gen Mutasiyası haqqında Tez Qeydlər

Budur Gen Mutasiyası ilə bağlı qeydlərin toplusu. Bu qeydləri oxuduqdan sonra aşağıdakıları öyrənəcəksiniz: 1. Gen mutasiyasına giriş 2. Gen mutasiyasının mənşəyi 3. Təsirlər 4. İstiqamət 5. Növlər 6. İnduksiya 7. Molekulyar əsas 8. Aşkarlanma 9. Əhəmiyyət.

  1. Gen mutasiyasına giriş haqqında qeydlər
  2. Gen mutasiyasının mənşəyi haqqında qeydlər
  3. Gen Mutasiyasına Təsirlərə dair Qeydlər
  4. Gen mutasiyasının istiqaməti haqqında qeydlər
  5. Gen mutasiyasının növləri haqqında qeydlər
  6. Gen mutasiyasının induksiyası haqqında qeydlər
  7. Gen mutasiyasının molekulyar əsasları haqqında qeydlər
  8. Gen mutasiyasının aşkarlanmasına dair qeydlər
  9. Gen mutasiyasının əhəmiyyəti haqqında qeydlər

Qeyd № 1. Gen mutasiyasına giriş:

Varislik çoxalma zamanı valideynlərdən nəsillərə sədaqətlə ötürülən genlərə əsaslanır. Genetik materialların (məlumatların) nəsildən-nəslə etibarlı şəkildə ötürülməsini asanlaşdırmaq üçün müxtəlif mexanizmlər inkişaf etmişdir. Buna baxmayaraq, genetik materialda ‘səhvlər” və ya dəyişikliklər baş verir. Genetik materialda belə qəfil, irsi dəyişikliklərə mutasiyalar deyilir.

Hugo de Vries irsi olan fenotipik dəyişiklikləri təsvir etmək üçün “mutasiya” terminindən istifadə etmişdir. ‘mutasiya’ termini həm genetik materialdakı dəyişikliyə, həm də dəyişikliyin baş verdiyi prosesə aiddir.

Mutasiyanın olması nəticəsində yeni bir fenotip nümayiş etdirən orqanizm mutant adlanır. Bununla belə, mutasiya termini çox vaxt yalnız genin kimyəvi strukturunu molekulyar səviyyədə dəyişdirən dəyişiklikləri əhatə etmək üçün kifayət qədər ciddi mənada istifadə olunur.

Bunlara ümumiyyətlə gen mutasiyaları və ya nöqtə mutasiyaları deyilir. Xarakterik əsas ardıcıllığı ilə DNT-nin müəyyən bir seqmentini təmsil edən gen, m-RNT-ni xüsusi kod ardıcıllığı ilə transkripsiya edir, kodon müəyyən amin turşusu ardıcıllığının zülalına çevrilmək üçün tripletdir. Mutasiya, RNT vasitəsilə zülalın amin turşusu ardıcıllığında əks olunan DNT-nin əsas ardıcıllığının dəyişməsini əhatə edir.

Qeyd № 2. Gen Mutasiyasının Mənşəyi:

A. Spontan mutasiya — mutasiya normal hüceyrə fəaliyyəti, ilk növbədə DNT-nin replikasiyası və təmiri zamanı baş verir.

B. İnduksiya edilmiş mutasiya — mutasiya mutagen agentlə müalicə nəticəsində baş verir və ya ətraf mühitin mutasiyası dərəcəsi adətən fon səviyyələrindən yüksək olur.

i. İonlaşdırıcı şüalanma - α-, β-, y- və ya rentgen şüaları adətən DNT-nin silinməsi və ya daxil edilməsi ilə nəticələnir.

ii. Qeyri-ionlaşdırıcı şüalanma — UV işığı bir DNT zəncirindəki bitişik timinlərin (timin dimer) bir-birinə bağlanmasına səbəb olur və nəticədə DNT replikasiyasının səmərəsiz təmirə davam etməsi üçün təmir edilməli olan struktur nöqtə mutasiyalarına səbəb ola bilər.

iii. Kimyəvi maddələr - əsas dəyişiklikləri yaratmaq üçün DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə olan kimyəvi maddələr.

(a) Baza analoqları — strukturca DNT-dəki əsaslara bənzəyən, lakin fərqli əsas cütləşmə xassələrinə malik olan kimyəvi maddələr bromururasil (BU) struktur olaraq timinlə oxşardır, ona görə də T-nin yerində böyüyən DNT zəncirinə daxil ediləcək, lakin onun xüsusiyyətləri A ilə müqayisədə G ilə daha tez-tez cütləşir. Mutagen effekt əsasən G ilə yanlış baza cütləşməsi ilə əlaqədardır və GC-AT keçidlərinə səbəb olur.

(b) Baza modifikatorları — xüsusi bazaya dəyişikliklər edərək onun əsas cütləşmə qabiliyyətini düzgün dəyişdirən kimyəvi maddələr, məsələn, sitozinin dezaminasiyası əvvəllər orijinal C tərəfindən təyin edilmiş G əvəzinə A ilə cütləşəcək urasil bazası yaradır və ya alki və şilləşdirici maddələr guaninin timinlə uyğunsuzluğuna səbəb olan bir metil qrupu əlavə edir.

(c) İnterkalasiya edən agentlər — DNT-nin replikasiyası və transkripsiya problemlərinə səbəb olan və utandıran DNT spiralına daxil olan kimyəvi maddələr adətən silinmə və ya daxiletmə ilə nəticələnir.

C. Mutator mutasiyalar — digər genlərin dəyişkənliyinə təsir edən mutasiyalar.

i. Xüsusi mutatorlar - bir lokusla məhdudlaşır.

ii. Qeyri-spesifik mutatorlar - təsir bir lokus üçün spesifik deyil, bu mutasiyalar gen və şiral olaraq DNT təmirini idarə edən genlərdədir.

Qeyd # 3. Gen mutasiyasına təsirlər:

i. Proteinlərə (kodonlara) təsiri:

A. Səssiz mutasiya — kodlaşdırılan amin turşusunu dəyişməyən kodonun dəyişməsi (adətən üçüncü vəziyyətdədir).

B. Məntiqsiz mutasiya — kodonun amin turşusunun spesifikliyindən dayanma kodonuna dəyişməsi tərcümə zamanı amin turşusu zəncirinin vaxtından əvvəl dayandırılması ilə nəticələnir.

C. Missense mutasiyası — spesifikliyi fərqli bir amin turşusuna dəyişdirən kodonda dəyişiklik polipeptid zəncirinin ilkin ardıcıllığını dəyişdirir və zülalın funksiyasını dəyişdirir.

D. Neytral mutasiya — kodonda elə dəyişiklik olur ki, fərqli amin turşusu müəyyən edilir və yeni amin turşusu orijinala oxşar davranır (məsələn, oxşar funksiya və şinal qrupa malikdir) və zülalın funksiyasını dəyişdirmir.

E. Çərçivə sürüşməsi mutasiyası — bir və ya bir neçə nukleotidin silinməsi və ya daxil edilməsi nəticəsində yaranan oxu çərçivəsinin yerdəyişməsi mutasiya hadisəsinin aşağı axınında çoxsaylı səhv və cəfəng kodonlar yaradır.

ii. Gen funksiyasına təsiri:

A. Funksiya itkisi mutasiyası — gen funksiyasının çatışmazlığı ilə nəticələnən mutasiya, bu, bir sıra müxtəlif növ mutasiyalar nəticəsində yarana bilər və təbiətcə resessivdir.

B. Funksiya qazanma mutasiyası — yeni və ya fərqli gen funksiyası ilə nəticələnən mutasiya, bu, bir sıra müxtəlif növ mutasiyalar nəticəsində yarana bilər və təbiətdə dominantdır.

iii. DNT-yə təsiri:

A. Struktur mutasiyalar — genin nukleotid tərkibindəki dəyişikliklər.

1. Baza əvəzetmə mutasiyaları — bir nukleotidin digəri ilə əvəzlənməsi.

(a) Keçid mutasiyaları bir purin digər purin və ya bir pirimidin digər pirimidinlə əvəz olunur.

(b) Transversiya mutasiyaları pirimidin üçün bir purin və ya əksinə əvəz edir.

2. Delesiya mutasiyaları — DNT-nin müəyyən hissəsinin itirilməsi.

3. Yerləşdirmə mutasiyaları — bir və ya daha çox əlavə nukleotidin əlavə edilməsi.

B. Xromosomal yenidən qurulmalar — genomda DNT parçasının yerinin dəyişdirilməsi genlərdə böyük struktur dəyişiklikləri (translokasiya və ya inversiya) ilə nəticələnə bilər və ya onu başqa bir promotorun (adlanır) nəzarəti altına qoymaqla genin ifadəsini dəyişə bilər. “mövqe effekti”).

1. Translokasiyalar — DNT-nin qeyri-homoloji xromosoma hərəkəti adətən iki qeyri-homoloji xromosom arasında mübadilə baş verir.

2. İnversiyalar — DNT-nin eyni xromosom daxilində hərəkəti 180° fırlanma və ya “flip”.

iv. Fenotipik təsirin miqyası:

A. Mutasiya sürətinin dəyişməsi — allellər müxtəlif sürətlə mutasiyaya uğrayır, bəziləri mutasiya sürətinə görə fərqləndirilə bilər.

B. İzoalellər — bir-biri ilə homozigot və ya heterozigot birləşmələrdə eyni fenotiplər yaradır, lakin digər allellərlə birləşdikdə fərqləndirilir.

C. Həyat qabiliyyətinə təsir edən mutantlar

1. Subvitals — yabanı tiplə müqayisədə nisbi canlılıq 10%-dən çox, lakin 100%-dən azdır.

2. Yarım etallar — 90%-dən çox, lakin 100%-dən az ölümə səbəb olur.

3. Ölümcüllər — yetkinlik mərhələsindən əvvəl bütün fərdləri öldürün.

Qeyd № 4. Gen Mutasyonunun İstiqaməti:

A. İrəli mutasiya — yabanı tipdən anormal fenotipə dəyişiklik yaradır.

B. Əks və ya geri mutasiya — dəyişdirilmiş nukleotid ardıcıllığını əvvəlki ardıcıllığına qaytarır.

C. Supressor mutasiyaları — anormal (yəni mutasiyaya uğramış) fenotiplərdən vəhşi tipə bir dəyişiklik yaradır. Supressor mutasiyaların iki növü var.

1. İntragenik supressor — ilkin mutasiyaya uğramış eyni gendə, lakin başqa yerdə vəhşi tip funksiyanın bərpası ilə nəticələnən mutasiya (məsələn, arginin kodonu CGU əvvəlcə serin kodon-, AGU, bastırma arginin kodonuna geri dəyişikliyə səbəb olur, AGA da, əlavələr və ya silinmələrlə oxu çərçivəsinin bərpası)

2. İntergenik supressor — yabanı tipli funksiyanın bərpası ilə nəticələnən başqa bir gendə mutasiya (məsələn, cəfəng mutasiya həmin kodon üçün tRNT-də bir mutasiya ilə sıxışdırıla bilər ki, o, indi bir amin turşusu daxil edir). Bunlara bəzən supressor genlər və ya ekstragenik supressorlar deyilir.

Qeyd № 5. Gen mutasiyasının növləri :

i. Morfoloji mutasiya:

Bu, rəng, forma, ölçü və s. daxil olmaqla morfologiyada dəyişiklikləri əhatə edir, məsələn, Neyrosporada albinos askosporları, qarğıdalıda ləpə rəngi, Drosophilada qıvrım qanadlar və noxudda cırtdanlıq.

Bu, fərdin ölümünə səbəb olan genotipik dəyişiklikləri əhatə edir. Məsələn, bitkilərdə xlorofil çatışmazlığı nəticəsində yaranan albinos mutasiyaları daxildir.

iii. Biokimyəvi mutasiya:

Biyokimyəvi mutasiyalar çatışmazlıq ilə müəyyən edilir, beləliklə, qüsur qida və ya mutantın çatışmazlığı olan hər hansı digər kimyəvi birləşmə ilə təmin edilərək aradan qaldırıla bilər. Belə mutasiya bakteriya və göbələklərdə, eləcə də insanda qan pozğunluqlarında tədqiq edilmişdir.

iv. Davamlı mutasiya:

Müqavimətli mutasiyalar antibiotikə (məsələn, streptomisin, ampisilin, sikloheksimid) və ya vəhşi növün həssas olduğu patogenə qarşı böyümək qabiliyyəti ilə müəyyən edilir.

v. Şərti mutasiya:

Şərti mutasiyalar mutant fenotipinin yalnız müəyyən məhdudlaşdırıcı şəraitdə (məsələn, yüksək temperaturda) ifadə olunmasına imkan verənlərdir. İcazəli və utancaq vəziyyət adlanan normal şəraitdə mutantlar normal fenotipi ifadə edirlər.

vi. Somatik və Germinal Mutasiya:

Orqanizmlərin inkişafı zamanı mutasiya hüceyrə dövrünün istənilən mərhələsində istənilən hüceyrədə baş verə bilər. Əgər orqanizmin somatik hüceyrəsində mutasiya baş verərsə, o, dərhal özü kimi digər hüceyrələri çoxaldır və nəticədə ximera əmələ gəlir, lakin mutasiyaya uğrayan bütün orqanizm deyil. Yeni fərd belə hüceyrələrdən vegetativ yolla inkişaf etdikdə, buna somatik mutasiya deyilir.

Bununla belə, germ hüceyrələrində mutasiya baş verdikdə, o, tamamilə yeni bir orqanizm yarada bilər və mutasiya növü germinal mutasiya kimi tanınır.

vii. Missense Mutasiyası:

Yanlış mənalı mutasiya polipeptid zəncirində bir amin turşusunun ano­ther ilə əvəzlənməsi ilə nəticələnən mutasiyadır. Mutasiya nəticəsində kodonun bir əsası digər baza ilə əvəz oluna bilər. Dəyişən kodon daha sonra başqa bir amin turşusunu kodlaya bilər.

viii. Cəfəngiyat Mutasiyası:

64 kodondan 61-i amin turşularını kodlayır, üçü isə heç bir amin turşusu təyin etməyən termin və şinasiya kodonlarıdır. Üç son kodon UAA, UGA və UAG-dır. Bir amin turşusunu təyin edən və bir amin turşusunu son kodona çevirən kodonun dəyişməsi ilə nəticələnən hər hansı mutasiya cəfəng mutasiya adlanır. Beləliklə, UAC kodonu (tirozin üçün) bir əsaslı əvəzetmədən (C G) keçərsə, o, UAG, son kodon olur.

Cəfəngiyat mutasiya polipeptid sintezinin və şizinin dayandırılmasına gətirib çıxarır. Nəticədə polipeptid incom­plete olur. Belə zəncirlər çox güman ki, bioloji və utancaq şəkildə qeyri-aktivdir. Cəfəngiyat mutasiya sintez edilən fermentdə nisbətən kəskin dəyişikliyə səbəb olur və bu səbəbdən fenotipə zərərli təsir göstərə bilər.

Fenotipik dəyişikliklə nəticələnməyən mutasiya səssiz mutasiya adlanır. Səssiz mutasiyalar müxtəlif növlərə malikdir.

(a) Genetik kod degenerativdir, yəni birdən çox kodon amin turşusunu təyin edə bilər. Buna görə də mutasiyaya uğramış kodon orijinal ilə eyni amin turşusunu kodladıqda, amin turşusunda heç bir dəyişiklik olmur.

(b) Kodon dəyişikliyi bir amin turşusu əvəzlənməsi ilə nəticələnə bilər, lakin bu, pro&şiteinin funksiyasını nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişmək üçün kifayət deyil.

(c) mutasiya qeyri-funksional gendə baş verə bilər.

x. Supressor Mutasiyası:

Mütəxəssislərin fenotipə təsiri dəyişdirilə bilər ki, orijinal vəhşi tipli fenotip geri qaytarılsın. Fərqli yerdə ikinci mutasiya birinci mutasiyanın təsirini neytrallaşdırır.

xi. Spontan və induksiya edilmiş mutasiya:

Təbiətdə mutasiyalar kortəbii olaraq yarana bilər. Onlar süni şəkildə induksiya edilə bilər və ya ətraf mühit agentləri tərəfindən törədilə bilər. Beləliklə, induksiya edilmiş mutasiyalar orqanizmlərin ionlaşdırıcı şüalanma, ultrabənövşəyi işıq və ya genlərlə reaksiya verən müxtəlif kimyəvi maddələr kimi mutagen agentlərə məruz qalması nəticəsində yaranır. Mutasiyalar bir neçə meyar əsasında təsnif edilə bilər (Cədvəl 13.1).

Qeyd № 6. Gen mutasiyasının induksiyası:

Mutasiyalar geniş şəkildə fiziki mutagenlər və kimyəvi mutagenlər şəklində qruplaşdırıla bilən mutagen agentlərin və ya mutagenlərin köməyi ilə süni şəkildə induksiya edilə bilər (Cədvəl 13.2).

Bunlara mutagen təsiri ilk dəfə Muller və Stadler tərəfindən nümayiş etdirilən rentgen şüaları da daxil olmaqla müxtəlif növ radiasiyalar daxildir. Radiasiya ionlaşdırıcı və ya qeyri-ionlaşdırıcı ola bilər. İonlaşdırıcı şüalar ionlaşmaya səbəb olacaq və hücum etdiyi atomdan bir elektronu atmağa məcbur edəcək. X-şüaları, qamma şüaları, beta şüaları və neytronlar mutasiyaların yaranması üçün istifadə edilən ümumi ionlaşdırıcı şüalardır.

UV kimi qeyri-utancaq ionlaşdırıcı şüalar ionlaşmaya və utancaqlığa səbəb olmur, əksinə enerji trans­fer vasitəsilə həyəcan yaradır.

Drosophila'daki Auerbach, mutasiyanın müəyyən kimyəvi maddələrlə induksiya edilə biləcəyini ilk nümayiş etdirdi. Daha sonra Oehelkers bitkilərdə də eyni təsiri nümayiş etdirdi. Pre­sentdə bitkilərdə və ani&şimallarda mutasiyaya səbəb olan müxtəlif kimyəvi maddələr məlumdur.

Əksər kimyəvi maddələr, hətta müəyyən mənbələrdən gələn su da maddələr mübadiləsində və mutasiyada balanssızlığa səbəb ola bilər. Beləliklə, hər hansı kommersiya və ya tibbi məhsul buraxılmazdan əvvəl mutagen təsirləri üçün sınaqdan keçirilir. Xardal qazı, EMS ən geniş şəkildə mutasiyaların induksiyası üçün istifadə edilmişdir.

Bundan əlavə, aşağı pH və yüksək temperatur mutasiyaya səbəb ola bilər. Mutasiyanın sürəti orqanizmin qocalmasından da təsirlənir.

Klastojenlər, kanserogenlər və teratogenlər:

Klastojenlərə xromosom dəyişiklikləri - qırılmalar, boşluqlar, fraqmentlər, geriləmə, yapışqan körpü, pulve və şirləşmə, yapışqanlıq, dalğalılıq, yunluq, poli və şiploidiya, inversiya, translokasiya, bacı xromatid mübadiləsi və əlaqəli aberasiyalar daxildir. Clasto­gens həm kimyəvi (qammexen) həm də fiziki (rentgen) agentləri ehtiva edir.

Klastojenik təsirlər tez-tez genotoksikliyin parametrləri kimi istifadə olunur. Mikroskopik səviyyədə genotoksiklik testinin son nöqtələri xromosom dəyişiklikləri, fraqmentlər və mikronükleuslardır, əsasən metafaza və sonrakı mərhələlərdə müşahidə olunur.

Ali bitkilərdə istifadə olunan standart test sistemi Allium cepa, Tradescantia virginiana, Vicia faba, Hordeum vulgare və Zea maysdır. Bütün klastogenlər, ümumiyyətlə, mutagenlərdir, lakin bütün mutagenlər mütləq klastogenlər deyil. Xüsusilə aşağı dozada rentgen şüaları kimi nöqtə mutasiyasına səbəb olanlar mutagen, yüksək dozada isə klastogen ola bilər.

Kanserogenlər heyvanlarda və insanlarda əmələ gələn kimyəvi maddələr qrupudur. Karsino və şigenlər DNT-yə təsir edərək, hüceyrə böyüməsini idarə edən alt və utancaq maddələrin sintezi üçün lazımi istiqamətləri verməsinin qarşısını alır. Əksər karsino və şigenlər mutagenlər kimi fəaliyyət göstərir və hər iki təsir DNT zədələnməsi ilə əlaqədardır.

Radiasiya və bir çox kimyəvi kanserogenlər DNT-ni zədələmək və mutasiyaları təhrik etməklə fəaliyyət göstərir. Ən çox yayılmış kanserogenlər aflatoksin, dimetil nitrosamin, nikel-karbonil, benzo (α-) piren, α-naftilamin, vinilxlorid və s.

Teratoma erkən embriogenezdə anormal bədən inkişafı kimi qəbul edilir. Bu cür anormallıqlara səbəb olan fiziki (rentgen) və ya kimyəvi (kokain) agentlərə teratogenlər deyilir. Terato və şigenlərə qarşı həssaslıq da fərdi genetik sistem tərəfindən idarə olunan amildir.

Bruce Ames tərəfindən hazırlanmış Ames testi mutagenlər üçün sürətli ucuz və asan testdir. Bu, potensial kanserogenlərin mutasiyaya səbəb olma qabiliyyətini ölçmək üçün skrininq üsuludur (əksər kanserogenlər mutagen kimi fəaliyyət göstərir). O, böyüməsi üçün histidin tələb edən Salmonella typhimurium ştammı ilə işləmişdir.

Bununla belə, histidin yolunda qüsurlu genin vəhşi tipə qayıtmasına səbəb olan kanserogen muta&şigenin iştirakı ilə böyüyəcəkdir.

Histidin auksotrofik bakteriyalar tərkibində çox az histidin olan agara qoyulur və sınaq altında olan maddə ilə müalicə olunur. Yalnız vəhşi tipə qayıdan, histidini sintez edə bilən bakteriyalar koloniyalar əmələ gətirir (şəkil 13.1A). Koloniyaların sayı sınanacaq maddənin mutagenliyini göstərir.

Sınaq, kimyəvi və kimyəvi maddələrin biokimyəvi modifikasiyalarının kanserogen olmasına səbəb olan mühitə siçovul qaraciyərinin homogenatlarını əlavə etməklə pro-kanserogenləri aşkar etmək üçün dəyişdirilə bilər.

Qeyd № 7. Gen mutasiyasının molekulyar əsasları:

Mutasiya aşağıdakı səbəblərdən yarana bilər:

A. Baza-cüt Əvəzetmə:

DNT-nin replikasiyası və ya təmiri zamanı yalnış əsasların daxil olması ilə nəticələnən əsas cüt sub­stitution. Baza-cüt dəyişikliklərində üçlü kodonun bir əsası digəri ilə əvəz olunur, nəticədə kodon dəyişir. Əgər orijinal mesaj və ya oxu çərçivəsi CAC GAC CAC GAC CAC olarsa, üçüncü kodonda A G ilə əvəzləndikdən və dəyişdirildikdən sonra CAC GAC CGC GAC CAC olacaq.

İnsanda oraqvari hüceyrə anemiyası bir növ nöqtə mutasiyası olan baza cütünün əvəzlənməsi ilə əlaqədardır. Belə bir şəxsin qırmızı qan hüceyrəsi anormal hemoglobin ehtiva edir və uzunsov saplı oraq şəklindədir. Təbiətdə irsi və resessivdir.

B. Çərçivə sürüşməsi mutasiyası:

Bir və ya bir neçə nukleotidin silinməsi və ya daxil edilməsinin olduğu mutasiyaya kadr dəyişikliyi mutasiyası deyilir. Bu ad, oxu çərçivəsində bir və ya iki nukleotid tərəfindən geri və ya irəli yerdəyişmə olması faktından irəli gəlir. Bir və ya iki əsasın əlavə edilməsi və ya silinməsi tamamilə fərqli amin turşularını kodlaya bilən kodonların yeni ardıcıllığına səbəb olur və zülallar çox vaxt qeyri-funksional olur.

Əgər yerdəyişmə üç nukleotidi əhatə edirsə, nəticədə zülal amin turşusu ardıcıllığında cüzi dəyişikliklərlə olur (yalnız oxu çərçivəsinin birinci əsas dəyişikliyindən üçüncü baza dəyişikliyinə qədər bölgəyə qarşı). Əgər orijinal mesaj və ya oxu çərçivəsi CAC GAC CAC GAC CAC GAC-dırsa, onda C bazasının yeddinci mövqedə silinməsi ardıcıllığı CAC GAC ACG ACC ACG AC-yə dəyişəcək.

Eynilə, G bazasının eyni mövqeyə daxil edilməsi mesajı çərçivədən çıxaracaq — CAC GAC GCA CCA CCA CGA C.

Qeyd № 8. Gen mutasiyasının aşkarlanması:

Müxtəlif orqanizmlərdə mutasiyaların aşkarlanması üçün müxtəlif üsullar hazırlanmışdır.

A. Cinslə əlaqəli ölümcüllərin aşkarlanması (Drosophila):

Drosophilanın cinsi xromosu və utancaqlığında törədilən ölümcül mutasiyalar aşağıdakı üsullarla aşkar edilmişdir:

Bu üsul, daşıyan Drosophilanın GIB ehtiyatının istifadəsini nəzərdə tutur

(i) Krossover bastırıcı kimi işləmək üçün heterozigot vəziyyətdə inversiya (C)

(ii) Heterozigot vəziyyətdə X-xromosomunda resessiv öldürücü (I) və

(iii) bared göz üçün dominant marker Bar (B). Dişi milçəkdəki iki X xromosomundan biri bütün bu 3 xüsusiyyəti daşıyırdı, digər X xromosomu isə normal idi.

Mutasyonların induksiyası üçün şüalanmış erkək milçəklər GIB dişilərinə keçdi (Şəkil 13.20). GIB X-xromosomunu alan kişi nəsli öləcək. Nəsildə əldə edilən GIB dişi milçəkləri maneəli fenotiplə aşkar edilə bilər.

Bunlar normal kişilərə keçir. Növbəti nəsildə GIB X-xromosomunu alan kişilərin 50%-i öləcək. Digər 50% kişilər induksiya edilmiş mutasiya daşıya bilən və ya olmayan X-xromosomunu alacaqlar. Ölümcül mutasiyaya səbəb olarsa, heç bir kişi müşahidə edilməyəcək.

Digər tərəfdən, ölümcül mutasiya baş verməsə, kişilərin 50%-i sağ qalacaq. Beləliklə, Müllerin GIB metodu cinslə əlaqəli ölümcül mutasiyaları aşkar etmək üçün ən təsirli və utancaq üsul idi.

Muller-5 Drosophila ehtiyatı X xromosomunda iki marker gen-bared və ərik gözü və daha yaxşı krossover bastırıcı ilə kompleks inversiya daşıyır. Müller-5 ehtiyatı şüalanmış normal erkək, F1 nəsil göstərir ki, kişilərin 50% barred, ərik və qalan 50% normaldır. Ancaq şüalanmış erkək X-xromosomunda öldürücü mutasiya yaranarsa, heç bir vəhşi kişi görünməz.

Buna görə də, F-də vəhşi tip erkəklərin olmaması2 induksiya edilmiş ölümcül mutasiyanın göstəricisidir (Şəkil 13.21).

B. Fluktuasiya Testi (Bakteriyalar):

Bakteriyalarda baş verən dəyişikliklər, məsələn, fag və ya antibiotiklərə qarşı müqavimət mutasiya yolu ilə genetik dəyişikliklər və ya ətraf mühitin vəziyyətinə uyğunlaşma ilə əlaqədardır, Luria və Delbruck tərəfindən həyata keçirilən dalğalanma testi ilə təsdiq edilmişdir. Onlar iki dəstdə E. coli hüceyrələrinin (hər ml başına 10 3 hüceyrə) böyüməsinə icazə verdilər: müstəqil kultura – 40 borular hər biri 0,5 ml toplu kultura – 20 ml-lik bir boru.

37°C-də 36 saatlıq inkubasiyadan sonra müstəqil mədəniyyətlərin hər bir borusundan kiçik alikotlar (0,1 ml), eləcə də toplu mədəniyyət T, fag ilə örtülmüş çoxlu sayda replika plitələrinə yayılmışdır.

Hər bir boşqabda böyüyən fag-davamlı koloniyaların sayı hesablanmışdır ki, bu da müstəqil kulturalardan hazırlanmış lövhələr arasında toplu kulturadan hazırlanan lövhələrə nisbətən daha böyük dalğalanmanın (yəni daha geniş variasiya) olduğunu aşkar etmişdir.

Müstəqil mədəniyyətlərdə daha çox dalğalanma, əsasən böyümə zamanı müxtəlif və şirent vaxtlarda müxtəlif borularda müstəqil olaraq yaranan spontan mutasiyanın mənşəyi ilə bağlıdır.

İnkubasiya zamanı çoxalmış inkubasiya zamanı müxtəlif vaxtlarda yaranan davamlı mutantların hər bir rezistent mutantın müxtəlif borulardakı rezistent bakteriyaların sayı (fajla təmasda olmamışdan əvvəl) geniş şəkildə dəyişdi.

Bunun əksinə olaraq, toplu kultura örtük zamanı, yəni bakteriyalar faqla təmas etməzdən əvvəl həm həssas, həm də davamlı bacte­ria populyasiyasından ibarət idi. Adaptasiyaya görə müqavimətin inkişafı yalnız bakteriyaların faqla təmasda olmasından sonra baş verəcəkdir. Bu təcrübə beləliklə sübut etdi ki, müqavimət fizioloji uyğunlaşma ilə deyil, təsadüfi mutasiya nəticəsində yaranıb (Şəkil 13.22).

Qeyd № 9. Gen mutasiyasının əhəmiyyəti:

Mutasiya genetik dəyişkənliyin əsas mənbəyidir, təkamül üçün xam mate və şirial təmin edir. Mutasiya olmadan bütün genlər yalnız bir formada mövcud olacaq, allellər mövcud olmayacaqdır. Fərqli orqanizmlər təkamül edə və ətraf mühitdəki dəyişikliklərə uyğunlaşa bilməyəcəklər.

(b) Bitkiçilikdə tətbiq:

Mutasiyalar adətən zərərlidir. Gustaffsson, istehsal edilən min mutantdan birindən azının bitki yetişdirməsində faydalı ola biləcəyini təxmin etdi. Bununla belə, müxtəlif məhsullarda bir neçə mühüm mutant əldə edilmişdir.

(i) Buğdada bir neçə faydalı mutasiyalar, məsələn, budaqlanmış sünbüllər, yerləşmə müqaviməti, kəhrəba toxumu rəngi və çətirli sünbülcük əldə edilmiş və bitkiçilikdə istifadə edilmişdir. Swaminathan tərəfindən əldə edilən ən diqqətəlayiq mutasiya Sharbati Sonoradır. Hindistanda buraxılan digər mühüm növlər Pusa Lerma, NP 836-dır.

(ii) Düyüdə mutasiyalar vasitəsilə bir neçə yüksək məhsuldar elit çeşid – Reimei, Japonica, Indica əldə edilmişdir. Artan protein və lizin tərkibi üçün düyüdə də mutantlar əldə edilmişdir. Jagannath, I/T48, l/TGO Hindistanda induksiya edilmiş mutasiyanın məhsullarıdır.

(iii) Arpada erektoidlər kimi tanınan mutant yüksək məhsuldardır. RBD-1, DL-253 Hindistanda induksiya edilmiş mutantlardır.

(iv) Paxlalı bitkilərdə Hans-noxud, Ranjan-mərci, MUM 2-maş paxlası Hindistanda inkişaf etmiş mutantlardır.

(v) Hindistanda buraxılan və utanan digər mühüm mutant sortlar S 12-pomidor, Rasmi-pambıq, RLM 514-xardal, Co997-şəkər qamışı, JRC 7447-Jütdür.

FAO və IAEA-nın birgə apardığı müntəzəm sorğu müxtəlif məhsullarda inkişaf etdirilən və şioplanan mutant sortların sayında olduqca əhəmiyyətli artım olduğunu bildirdi.

(c) İnduksiya edilmiş mutasiyaların digər dəyərli tətbiqi Penicillium növlərindən penisilin kimi antibiotik və şitiklərin istehsalının artmasıdır.

(d) Somatik mutasiyaların bir çox bəzək bitkilərində də faydalı olduğu aşkar edilmişdir. Toxuma kultivasiyasında da bağçılıq və heyvandarlıq növlərində somatik mutantlara səbəb olan bir neçə somaklonal mutant əldə edilmişdir.


Mühazirə 23: Mutantlar və mutasiyalar - Biologiya

C2005/F2401 '09 -- Mühazirə №15 -- Kontur

Son Göndərilib/Yenilənib -- 03/11/09 19:23

I. Mutasiyalar (Mühazirənin №14 qeydlərinə baxın)

A. Nə üçün DNT sintezindəki səhvlər RNT və ya zülal sintezindəki səhvlərdən daha ciddidir?

B. Mutasyonların növləri -- əlavələr, silinmələr, əvəzlər, çərçivə dəyişdirmələri

C. Mutasyonların əhəmiyyəti

II. Əməliyyatlar və Necə İşləyirlər (Paylanma materialı olacaq)

A. Ferment sintezi induksiya, repressiv və ya konstitusiya ola bilər

B. Repressiyaya qarşı geri besleme inhibisyonu

C. İnduksiya mexanizmi -- operon model -- operatorlar, korepressorlar, induktorlar, və s.

D. İnduksiya nümunəsi

  • Operon "ton" mövqeyində necə ilişib qalır?
  • Operatordakı mutasiyanı repressor genindəki mutasiyadan necə ayırd etmək olar?

F. Zəif və Güclü Promotorlar -- gen/operon tam "on" olduqda yaradılmış mRNT səviyyəsini necə tənzimləyirsiniz

III. (Vaxt varsa) Bakterial DNT necə ötürülür? Plazmidlər, xromosomlar və DNT fraqmentləri

Gələn dəfə: Yuxarıdakıları yekunlaşdırın, Repressiyaya qarşı İnduksiya və sonra Bakteriyalar necə cinsi əlaqədə olurlar? Genləri necə mübadilə edir və/yaxud köçürürlər?


Mühazirə 23: Mutantlar və mutasiyalar - Biologiya

C2005/F2401 '10-- Mühazirə 15 -- Son redaktə: 11.04.10 14:35
Müəlliflik hüququ 2010 Deborah Mowshowitz və Lawrence Chasin Biologiya Elmləri Departamenti Kolumbiya Universiteti New York, NY.

I. “RNT necə zülal əmələ gətirir”in xülasəsi. 14-cü mühazirə, IV mövzu üçün qeydlərə baxın.

II. Mutasiyalar. 14-cü mühazirə üçün qeydlərə baxın -- Mövzu V.

III. Prokaryotlarda Tənzimlənməyə Giriş (Təklif 15A-a baxın)

A. Niyə ferment sintezinin tənzimlənməsi məqsədəuyğun və/yaxud zəruridir -- bəzi tipik fermentləri nəzərdən keçirin -- qlikolitik fermentlər, beta-qalaktosidaza (laktoza parçalanması və metabolizə edilməsi üçün lazım olan = qlükoza və qalaktozanın dimeri) və trptofan sintetaza (sintez etmək üçün lazımdır) ). (Bekker 23-1 və 23-2-yə baxın.) Bu fermentlər nə vaxt lazımdır?

1. Qlikolitik fermentlər -- həmişə lazımdır

2. Beta-qalaktosidaza -- yalnız laktoza olduqda lazımdır indiki (və parçalanmalı) ferment səviyyəsi orta səviyyəyə laktoza əlavə olunana qədər aşağı olmalıdır.

3. TS (trp sintetaza) -- yalnız trp aşağı olduqda lazımdır yox (sonra zülalların əmələ gəlməsi üçün trp sintez edilməlidir) -- orta səviyyəyə trp əlavə olunana qədər ferment səviyyəsi yüksək olmalıdır.

4. Niyə bütün fermentləri hər zaman (lazım olmasa belə) yaratmayaq? Fermentlərin sintezi çox enerji sərf edir.

B. Fenomenlər -- Fermentlər (yuxarıdakılar kimi) həqiqətən yalnız ehtiyac duyulduqda əmələ gəlirmi? 15A paylama materialındakı qrafiklər müvafiq kiçik molekulu, yəni laktoza (lak) və ya triptofan (trp) əlavə etsəniz və ya götürsəniz, müvafiq ferment səviyyəsinə nə baş verdiyini göstərir.

1. İnduksiya nümunəsi -- Laktoza (kiçik molekul) = induktor = dönmək üçün siqnal haqqında uyğun fermentin sintezi beta-qalaktosidazanın sintezi (ferment) adlanır induksiya edilə bilən fenomen kimi tanınır induksiya. Həmçinin baxın Sadava əncir. 16. 8 (13.16)

2. Repressiya nümunəsi -- triptofan (kiçik molekul) = birgə repressor = dönmək üçün siqnal off uyğun fermentin sintezi trp sintetaza (ferment) sintezi adlanır repressiv fenomen kimi tanınır repressiya.

3. Konstitutiv sintez -- Bəzi zülalların, məsələn, qlikoliz fermentlərinin sintezinə deyilir konstitutiv = fermentlərin sintezi hər zaman "ton" olur.

C. Terminologiyanın xülasəsi = yuxarıda kursivlə yazılmış terminlər. Təqdimat 15A-nın ortasındakı cədvələ baxın.

Tənzimləmə problem dəsti 12-də əhatə olunub. A-C hissələrindəki materialı nəzərdən keçirmək üçün Məsələ 12-1, A və B hissələrinə baxın.

D. Repressiyanın əks əlaqə ilə müqayisəsi. Niyə hər iki tənzimləmə növünə ehtiyacınız var? Nəzərə alınmalı amillər:

  • Sürət (inhibisyon daha sürətli)
  • Hansı fermentlər təsirlənir (repressiyada yolun bütün fermentlərinə qarşı f.b. inhibədə yolda birinci)
  • Dəyişən nədir -- ferment aktivliyi (inhibe) və ya fermentlərin sintezi gen fəaliyyət (repressiya)

Ümumilikdə, incə nəzarətə (inhibisyon/aktivləşdirmə) qarşı kobud nəzarət (repressiya/induksiya) var. Təqdimat materialının 15A-nın aşağı hissəsindəki diaqram və şəkilə baxın. Həmçinin baxın Sadava əncir. 16,9 (13,17). Qeyd: Fermentin aktivləşdirilməsi və induksiyası oxşar şəkildə müqayisə edilə bilər -- Aktivləşdirmə fermentin aktivliyini artırır, induksiya isə ferment sintezini işə salır.

Bugünkü mühazirə induksiyaya həsr olunacaq, biz növbəti dəfə repressiya mexanizmini ətraflı nəzərdən keçirəcəyik. Növbəti dəfə repressiya və/və ya repressiyaya qarşı rəylə bağlı problemlərin həllini gözləyin.

IV. Prokariotların Tənzimlənməsi Mexanizmi (15B-yə bax) -- Operonlar

Qeyd: Bu mexanizm əsasən mutantların təhlili ilə müəyyən edilmişdir. Bunun necə edildiyi füsunkar, lakin mürəkkəbdir, ona görə də əvvəlcə mexanizmi izah edəcəyik, sonra isə mutasiyaların təsirini proqnozlaşdırmaqda öz gücünüzü sınaya bilərsiniz. Ətraflı məlumat üçün aşağıdakı E-yə və misallar üçün 12-ci problem dəstinə baxın.

A. Koordinata nəzarət necə həyata keçirilir? Təqdimat materialında yuxarı sol panel -- klaster və ya operon ideyası. (Bax: Sadava şək. 16.10 (13.18) və ya Bekker şək. 23-3.)

1. Birlikdə tənzimlənən genlər bağlıdır -- koordinasiyalı şəkildə idarə olunacaq genlər (birlikdə açılır və söndürülür) DNT üzərində bir-birinin yanındadır.

2. Polikistronik mRNT. Əlaqədar genlər tək bir mRNT vermək üçün vahid kimi transkripsiya edilir. Hər operon üçün bir mRNT hazırlanır (bir gen üçün bir mRNT deyil), çünki çoxluqdakı bütün genlər bir promotoru paylaşır. Bir neçə peptidi kodlaya bilən mRNT (bir neçə gendən gələn mRNT) polikistronik mRNT adlanır. (cistron = gen üçün başqa bir termin).

3. Transkripsiyaya Nəzarət -- Tənzimləmə transkripsiya səviyyəsindədir. Tərcümə səviyyəsi mRNT sintezini tənzimləməklə idarə olunur. Bu prokaryotlarda zülal sintezinin tənzimlənməsi üçün adi üsuldur.
mRNT-nin prokaryotlarda qısa bir yarım ömrü olduğundan, mRNT sintezinin tənzimlənməsi mRNT-nin sabit vəziyyət səviyyəsinə nəzarət edir. Özlüyündə tərcümə (və mRNT-nin deqradasiyası) burada tənzimlənmir. (Bəzi prok. hallarda və bir çox euk. hallarda, bunlar da tənzimlənir.)

4. Operonun tərifi = ümumi tənzimləyici saytları paylaşan və vahid vahid kimi transkripsiya edilən əlaqəli struktur (ferment kodlaşdırma) genlər qrupu.

Qeyd: Əlaqədar tənzimləyici saytlar həmişə operonun bir hissəsi hesab olunur, repressor zülalının geni həmişə operonun bir hissəsi hesab edilmir. Repressor genin operonun bir hissəsi hesab edilib-edilməməsi adətən kontekstdən aydın olur ki, repressorun rolu aşağıda daha ətraflı müzakirə olunur.

5. Durğu işarələri. Xatırlatma: DNT replikasiyası, transkripsiyası və tərcüməsi fərqli dayanma və başlanğıc siqnallarına malikdir. DNT replikasiyası mənşədən başlayır, transkripsiya promotorlardan başlayır və tərcümə başlanğıc kodonlarda (AUG) başlayır. Origins vs. Promoters daha əvvəl əhatə olunmuşdu. Promotorlar və başlanğıc kodonları haqqında nə demək olar?

a. mRNA-da UTR-lər var . Onun liderləri (birinci AUG və ya 5' UTR-dən əvvəl 5' sonunda tərcümə edilməmiş bölgə) və qoşqular (tərcümə edilməmiş 3' sonu və ya 3' UTR) var.

b. Nömrələri: Mesaj üçün transkripsiya başlanğıclarının (Promotorların) sayı birdir, prokaryotlarda bir çox tərcümə başlanğıcı ola bilər (hər bir peptid).

c. Polikistronik mRNT-nin tərcüməsi çoxlu başlanğıc kodonlarından başlayır. Ribosom ilk AUG-də yığılır və tərcüməyə başlayır. Hər bir peptid tamamlandıqdan sonra ribosom mRNT-dən növbəti başlanğıc kodona qədər davam edə və yeni peptid zəncirinə başlaya bilər. Alternativ olaraq, dayanma kodonuna gəldikdə ribosom ayrıla bilər (və alt bölmələrə ayrıla bilər). Bu halda növbəti başlanğıc kodonunda yeni bir ribosom əmələ gəlir və növbəti peptidin tərcüməsinə başlayır.

B. Klasterin transkripsiyası necə söndürülür -- 15B-nin yuxarı sağ paneli -- Repressorun və operatorun rolu -- "off" olan operon (Bax: Becker şək. 23-4, üst panel və ya Sadava şək. 16.11 (13.19) yuxarı panel .

1. Operatorun rolu (O) = Açma/söndürmə açarının bir hissəsi kimi fəaliyyət göstərmək üçün DNT sahəsi -- repressor uyğun və ya aktiv formada olduqda repressor (tənzimləyici) zülalını bağlayır (paylayıcıdakı düzbucaqlı).

2. Repressorun rolu = yandırma/söndürmə açarının digər yarısı (O ilə). Repressor operatora bağlanan və RNT polimerazanın DNT-yə bağlanmasının və operonun transkripsiyasının qarşısını alan bir zülaldır. (7-ci nəşrdə Purves şək. 13.15).

a. Hər operon üçün fərqli repressor zülalı var. Repressor müvafiq operatorunda tapılan xüsusi DNT ardıcıllığına bağlanır.

b. Repressor zülalının sintezi konstitutivdir -- gen həmişə aktivdir. (Repressor zülalının vəziyyəti dəyişir, miqdar aşağıda deyil.)

c. Terminologiya. "Repressor" və "repressor protein" terminləri bir-birini əvəz edən mənada istifadə olunur. "Repressor" termini həm induksiya, həm də repressiya zamanı istifadə olunur, çünki zülalın işi operonu söndürməkdir. Bununla belə, bəziləri induksiyaya istinad edərkən “repressor zülalı” əvəzinə “tənzimləyici zülal” terminindən istifadə etməyi üstün tuturlar.

Sual: Repressor zülalının genin promotoru varmı? operator?

C. İnduksiya (və repressiya baş verir) -- Effektorların rolu

1. Repressor zülalı allosterikdir (iki formaya malikdir) -- operatora yapışan və transkripsiyanı bloklayan (aktiv forma = paylama materialında düzbucaqlı) və olmayan (qeyri-aktiv forma = paylama materialında yuvarlaq). Bax Bekker Şək. 23-5.

2. Repressor effektoru (induktor və ya birgə repressor) bağlayır. Hər bir repressor/tənzimləyici zülal özünəməxsusdur ki, o, müvafiq birgə repressor və ya induktoru (aşağıya bax) və həmçinin müvafiq operatoru birləşdirir.

3. Effektor repressorun hansı formada olduğunu müəyyən edir. Mövcud repressor zülalının miqdarı dəyişmir (yuxarıya bax) repressorun olduğu forma edir dəyişmək. Kiçik molekul effektoru (induktor və ya co-repressor) iki forma arasında tarazlığı dəyişdirir, beləliklə, sərbəst (qeyri-aktiv) və bağlı (aktiv) repressor arasında tarazlığı dəyişir və operonu "ton" və ya "off" çevirir.

4. Repressor DNT-yə necə daxil olur və ya ondan çıxır? Təqdimat vərəqindəki şəkildə repressorun ya "on" operator (düzbucaqlı formada) və ya "off" operator olduğu (dairə şəklində) göstərilir. Repressorun operatora necə minməsi və ya düşməsi üçün 2 əsas model var. Onlar aşağıda təsvir edilmişdir, lakin bu kursdakı problemlərin heç biri ikisi arasındakı fərqi bilmənizi tələb etmir.

Məlumat üçün bildirək ki, detalları bəyənənlər üçün effektorun necə işləməsi üçün iki model var:

a. Sərbəst və bağlanmış "yapışqan" (düzbucaqlı forma) repressor arasında tarazlıq var -- "dördbucaqlı" molekulları kortəbii olaraq açılır və sönür. Effektor sərbəst repressora bağlanır (DNT ilə əlaqəli repressor deyil). Repressor və effektorun bağlanması sərbəst düzbucaqlılar və dairələr arasında tarazlığı dəyişdirir, bu da öz növbəsində sərbəst və bağlı düzbucaqlılar arasında tarazlığı dəyişir.

b. Effektor DNT-dəki repressorla birləşir, onun konformasiyasını dəyişir və onun operatorun üzərinə və ya ondan kənara çıxmasına səbəb olur. (Bu modeldə repressor həmişə DNT-yə bağlıdır, lakin o, təsadüfi bir yerdən -- heç bir təsiri olmayan -- operatora və ya əksinə hərəkət edir.)

Qeydlərin köhnə versiyaları a modelini izah edir, lakin cari sübutlar b modelinə üstünlük verir.

D. İnduksiya nümunəsi -- (15B və ya Bekker şək. 23-4 və ya Sadava şək. 16.11 (13.19) orta panelinə baxın). Animasiya üçün http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/lacOperon/index.htm cəhd edin. Əlavə animasiyalar linklər səhifəsində verilmişdir.(Vebdə və YouTube-da çoxlu animasiyalar var. Xüsusilə faydalı olan animasiya taparsanız, lütfən, Dr. M-ə deyin.) Repressiya animasiyası üçün növbəti dəfə baxın.

  • Repressor zülalına bağlanan təsiredici molekul (induktor). qarşısını alır repressorun operatora bağlanması -- düzbucaqlı formasının dairə formasına keçməsinə və operatordan düşməsinə səbəb olur.

  • Effektor (İnduktor) tarazlıqdan sonra dəyişir sağ:

repin "Dördbucaqlı forması". zülal ("yapışqan" forması O ilə bağlanır) ↔ "Dairə forması" (O ilə bağlanmayan forma)

  • Boş repressor zülalının forması (effektorsuz) operatora yapışır.

İndiyə qədər tənzimləməni nəzərdən keçirmək üçün 12-0 problemini sınayın.

1. Repressor zülal mutantdırsa və ümumiyyətlə DNT-yə bağlanmırsa nə baş verir? Operon aktiv olacaq? off? İnduktiv və ya konstitutiv?

2. Operator silinsə nə baş verir? Yuxarıdakı kimidir?

Görmək məsələ 12-3, hissə A.

3 . Konstitutiv mutantların xassələrini necə sınaqdan keçirirsiniz?

a. Bir çox təcrübə və problem operonun iki nüsxəsi olan bir hüceyrənin olmasını əhatə edir. (Aşağıya baxın.)

b. Bu necə mümkündür? Bakteriyalar haploiddir* -- hər bir bakteriya normal olaraq hər genin və ya operonun bir nüsxəsi olan yalnız bir DNT molekuluna (xromosom) malikdir.

c. Bakteriyalar bir genin və ya operonun əlavə nüsxəsini əldə edə bilər, əlavə nüsxə adətən plazmiddə olur. Belə hüceyrələrə qismən diploidlər deyilir.*(Hüceyrələrin plazmidləri necə əldə etməsi növbəti dəfə müzakirə olunacaq.)

d. Plazmidlər nədir?

(1). Plazmidlər "əlavə" genləri olan mini xromosomlardır. Hər plazmidin təkrarlanma mənşəyi var, buna görə də plazmidlər təkrarlanır və ötürülür. (Təfərrüatlar növbəti dəfə.)

(2). Plazmiddəki "əlavə" genlər tamamilə yeni ola bilər və ya artıq hüceyrədə olan genlərin əlavə surətləri ola bilər.

(3). Plazmidi olan bakteriya qismən diploid ola bilər* -- genin iki nüsxəsi və ya tam operonun iki nüsxəsi ola bilər. Bir nüsxə onun xromosomdakı normal yeri, digəri isə plazmiddə olacaqdır.

e. Qismən diploidlər nə üçün istifadə olunur? İki nüsxənin tam olaraq eyni olması lazım deyil - biri normal, biri mutant ola bilər, ya da hər ikisi fərqli mutantlar ola bilər. Məsələn, tutaq ki, bir bakteriyada laktoza operonunun iki nüsxəsi var. Tutaq ki, bir nüsxə konstitutiv, digəri isə induksiya oluna biləndir və ya hər iki nüsxə konstitutivdir. İki operonu bir araya gətirəndə nə baş verməlidir? Hər ikisi konstitusiya olacaqmı? Hər ikisi induksiya olunur?

*Terminologiya: Hər genin bir nüsxəsi olan hüceyrə haploid, hər genin iki nüsxəsi olan hüceyrə isə diploid adlanır. Əsasən haploid olan, lakin bir neçə genin iki nüsxəsi olan hüceyrəyə qismən diploid deyilir.

4. Mutantların istifadəsi. Konstitutiv mutantların xassələrinin öyrənilməsi işlərinə görə 1965-ci ildə Nobel mükafatı almış Yakob və Monod tərəfindən induksiya/repressiyanın necə müəyyən edildiyi idi. İndi siz bunu başqa yolla da sınaya bilərsiniz -- operon funksiyası haqqında biliklərinizi həm tək, həm də kombinasiyada mutantların xassələrini proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edə bilərsiniz. Bax. Problemlər kitabının 12.

Konstitutiv mutantların növlərini necə ayırd etməyi öyrənmək üçün 12-4 və Bekker cədvəli 23-2-yə baxın.

F. Güclü və Zəif Promouterlər -- bütün promouterlərdir yox eyni.

1. Bütün Promoterlər struktur və funksiya baxımından oxşardırlar -- bütün P-lər RNT polimerazanı bağlaya bilməli və transkripsiyaya başlamaq üçün siqnal kimi xidmət etməlidirlər.

2. P-lər güclü və ya zəif ola bilər

a. Zəif Promoter → az (və ya nadir) RNT polimeraz bağlanması → transkripsiyanın aşağı səviyyələri → uyğun proteinin aşağı səviyyələri.

b. Güclü Promouter → çox (və ya tez-tez) RNT polimeraza bağlayıcı → yüksək səviyyəli transkripsiya → yüksək səviyyələrdə müvafiq protein.

c. Promouterin gücü niyə vacibdir? Promotorun gücü nə qədər mRNT hazırlana biləcəyini müəyyənləşdirir. İstənilən vaxt edilən mRNT-nin faktiki miqdarı həm promotorun gücündən, həm də repressiya və ya induksiyanın dərəcəsindən asılıdır.

3. Güclü və zəif Promoterlər nümunəsi: Lac operonunun P ilə lak repressor geninin P

a. Lak operonun promotoru güclüdür. Struktur genlər üçün lak operonun P = P laktoza mübadiləsi üçün polikistronik mRNA → fermentlərinin istehsalına nəzarət edir. Bu P güclü olduğundan, siz çoxlu mRNT və çoxlu müvafiq fermentlər yaradırsınız.

b. Lak repressor geninin promotoru zəifdir.
Lac repressorunun P = R geni üçün P, lak repressor → lak repressor zülalı üçün mRNT istehsalına nəzarət edir. Bu P zəif olduğundan, siz mRNT-nin yalnız bir hissəsini, repressor zülalının isə nisbətən az hissəsini təşkil edirsiniz.

c. Bu niyə məntiqlidir? Sizə çoxlu metabolik fermentlər lazımdır (əgər siz karbon və enerji mənbəyi kimi laktoza ilə inkişaf edirsinizsə), lakin nisbətən az molekul (100 və ya daha çox) repressor zülalına ehtiyacınız var.

4. O (operator) və P (promoter) rolları arasındakı fərqi qeyd edin. P transkripsiyanın maksimum səviyyəsinin nə olduğunu müəyyən edir O (plus Repressor) maksimumun neçə faizinin həqiqətən əldə edildiyini müəyyən edir.

a. O (repressorla bağlanaraq) transkripsiyanın (& zülal sintezinin) nə dərəcədə "on" olduğunu müəyyən edir. -- zülal sintezi tam sürətdə işləyir, yoxsa yalnız qismən işə salınıb (və ya tamamilə sönür)? Hər bir fərdi operon və ya hüceyrə, ehtimal ki, hər hansı bir anda "off" və ya "ton" olur. Bununla belə, bütöv bir bakterial mədəniyyətdə bütün hüceyrələr mütləq açıq və ya sönük deyildir. İnduktorun aralıq səviyyələrində bəzi hüceyrələr operonlarını işə sala bilər, bəziləri isə aktiv olmaya bilər. Bu hüceyrələrdə repressor zülalının bir hissəsi "dördbucaqlı" və ya aktiv formada, bəziləri isə "dairə" və ya qeyri-aktiv formada olur. Hüceyrədən hüceyrəyə bəzi dəyişikliklər var və operonu "söndürülməsi" üçün tələb olunan aktiv repressorun miqdarı üçün hədd dəyəri var.

Qeyd: hüceyrə başına bir aktiv repressor molekulu ("düzbucaqlı şəklində") bir operonu bağlamaq üçün kifayət deyil. Operatorun həmişə repressor zülal molekulu ilə məşğul olduğundan əmin olmaq üçün hər operonda birdən çox aktiv repressor zülal molekulu olmalıdır.

b. P transkripsiyanın maksimum səviyyəsini müəyyən edir = bütün operonlar "on" olduqda və tam sürətdə işlədikdə mədəniyyət başına səviyyə = mədəniyyət tam induksiya edildikdə hüceyrə başına səviyyə.

Görmək məsələ 12-3 və A və B hissələrini müqayisə edin.

Növbəti dəfə: Operonların nəzərdən keçirilməsi -- repressiya və induksiya. Bəs bakterial (& viral) DNT cinsi yolla necə ötürülür? Bakteriya və viruslar necə cinsi əlaqədə olur və bakterial və viral çarpazların nəticələri necə təhlil edilir? (Bütün təfərrüatlar haqqında bir paylama olacaq.)

Müəlliflik hüququ 2010 Deborah Mowshowitz və Lawrence Chasin Biologiya Elmləri Departamenti Kolumbiya Universiteti New York, NY.


Mühazirə 23: Mutantlar və mutasiyalar - Biologiya

Fəsil 12, səh. 248-250 - Gen funksiyası, gen tənzimlənməsi və biotexnologiya

Text internet saytında təlimat materiallarına açıq girişiniz var (giriş və ya parol tələb olunmur). Səhifənin yuxarı sol hissəsindən "Resurslar" seçin və istədiyiniz mətn fəslini seçin.

Moodle

Siz həmçinin sual verə və sinif yoldaşlarınızın suallarına Moodle proqramında "Talk to Ed" forumunda baxa bilərsiniz.

Məqsədlər:

Bugünkü mühazirənin məzmunu bu tapşırıqlar üzrə suallara cavab verməyə kömək edəcək:

İkinci Moodle Tapşırığı, 30 Mart Çərşənbə axşamı, saat 8:00-a qədər TA-nın Moodle Forumunda olmalıdır.

Bu materialı öyrəndikdən sonra aşağıdakıları bacarmalısınız:

Bir gendə baş verə biləcək mutasiya növlərini və əgər varsa, gen ifadə edildikdə istehsal olunan zülala təsirini təsvir edin.

Spontan və induksiya edilmiş mutasiyalar arasında fərq qoyaraq mutasiyanın necə baş verə biləcəyini təsvir edin.

Somatik və germinal mutasiyaları ayırd edin və hər birinin bir insanın övladı üçün nəticələrini təsvir edin.

Mutasiyaların hamısının niyə zərərli olmadığını izah edin.

Bu terminləri müəyyənləşdirin və hər birinin orqanizmin zülallarına və onun törəmələrinə göstərə biləcəyi təsirləri təsvir edin:

Veb resursları:

Milli Biotexnologiya Məlumat Mərkəzindən Genlər və Xəstəlik (Seçilmiş genlər və onların funksiyaları və xromosomlardakı yerləri).

Access Excellence-dən Mutasiyalar Gözəlliyi. Bu yaxşı oxuyur, ona baxın!

P&S Medical Review-dən antibiotik müqaviməti haqqında daha çox məlumat. Bakterial antibiotik müqaviməti xromosom mutasiyaları nəticəsində yarana bilər.

Mutasiyalar nədir?

A mutasiya genetik materialda hər hansı fiziki dəyişiklikdir (məsələn, gen və ya xromosom). Mutasiya ehtiva edən bir gen (DNT-nin əsas ardıcıllığında dəyişiklik) nəticədə meydana gələn zülalda dəyişdirilmiş amin turşuları ardıcıllığını yaradan dəyişdirilmiş mRNT molekulu istehsal edəcəkdir.

4000-dən çox xəstəliyin valideynlərimizdən miras qalan mutasiyaya uğramış genlərdən qaynaqlandığı düşünülür.

Bir mutasiya amin turşusu ardıcıllığına təsir edə bilər və ya təsir etməyə bilər.

Bir mutasiya fenotipə təsir edə bilər və ya təsir etməyə bilər.

Bir gendəki bəzi spesifik mutasiyalar eyni gendəki digər mutasiyalardan daha çox mənfi təsir göstərə bilər.

Mutasiya mütləq pis deyil. Hətta yaxşı ola bilər. Bir mutasiya gen tərəfindən istehsal olunan zülalın funksiyasını gücləndirə və ya müsbət şəkildə dəyişə bilər.

Mutasyonların ümumi növləri

Xromosom mutasiyaları

Silinmə, təkrarlama, inversiya və ya köçürmə.

Poliploidiya, anevloidiya (autosomlar və ya cinsi xromosomlar). İcmal Mühazirə 12, Xromosomlar və əlamətlər.

Tək bir bazanın digəri ilə əvəz edilməsi və ya bir və ya bir neçə nukleotidin əlavə edilməsi və ya silinməsi ilə genin DNT-sindəki dəyişikliklər.

Unutma! RNT-də nukleotid bazası urasil timini əvəz edir.

Genetik mutasiyalar və onların zülallara təsiri

Ekranın aşağı hissəsində "Kodun Kopyalanması" seçin

sonra növbəti ekranın yuxarı hissəsindən "bir yerə yığmaq" seçin.

Sonra "Transkripsiya animasiyası" seçin

Ekranın aşağı hissəsində "Kodun oxunması" seçin

sonra növbəti ekranın yuxarı hissəsindən "bir yerə yığmaq" seçin.

Sonra "Tərcümə animasiyasını" seçin

Access Excellence-dən Protein sintezi ilə gen ifadəsi. Hüceyrənin zülal əmələ gətirməsi üçün gendən gələn məlumat DNT-dən yeni mesajçı RNT zəncirlərinə (mRNT) kopyalanır. Sonra mRNT nüvədən sitoplazmaya, ribosomlar adlanan hüceyrə orqanellərinə doğru hərəkət edir. Orada mRNT tamamlanmış bir protein molekuluna qatlanan amin turşularının birləşməsini idarə edir.

Genlər xəstəliklə necə əlaqələndirilir? Bir gendə mutasiya olduqda, bu gen tərəfindən kodlanan zülal anormal ola bilər.

Mutasiyaların baş verməsi və gen ifadəsinə təsir göstərməsinin bir çox yolu var. Onları başa düşmək üçün Genetik Kodun istifadəsi ilə tanış olmalısınız. Eyni Kod Hoefnagels mətnində, cədvəl 12.2, səh. 240

Nöqtə mutasiyaları: Tək DNT nukleotidlərində dəyişikliklər.

A darıxmaq mutasiya orijinal amin turşusunu başqa bir amin turşusu ilə əvəz edir.

Nümunə: Oraqvari hüceyrə xəstəliyi tək baza dəyişikliyi nəticəsində yaranır (Bax Şəkil 12.14, Hoefnagels, səhifə 248)
Unutma! RNT-də nukleotid bazası urasil timini əvəz edir.

ŞABLON DNT kodu C T C (Qlutamin - glu) -mutasiya->
ŞABLON DNT kodu C A C (valin - val)

A cəfəngiyyat mutasiya, genin sonundan əvvəl bir yerə bir stop kodonun daxil edilməsi ilə nəticələnir.

ŞABLON DNT kodu AT G (tirozin - tir) -mutasiya->
T AT DNT kodu ŞABLON (STOP)

Səssiz mutasiyalar zülalın amin turşusu ardıcıllığını dəyişməyən nöqtə mutasiyalarıdır. Çox güman ki, bunların heç bir təsiri yoxdur. Genetik kodun artıqlığı kodonun üçüncü nukleotidində dəyişikliklə nəticələnən nöqtə mutasiyalarının müəyyən edilmiş amin turşusunu dəyişdirməsi şansını azaldır.

mRNA kodonları GAA və GAG amin turşusu Glutamic Acid (Glu) üçün koddur.
mRNA kodonları GCU, GCC, GCA və GCG hamısı Alanin (Ala) amin turşusunu kodlayır.
mRNA kodonları GGU, GGC, GGA və GGG hamısı Glisin (Gly) amin turşusunu kodlayır.

Çərçivə dəyişdirmə mutasiyaları: Bir və ya bir neçə nukleotidin əlavə və ya silinməsi.

Ribosomlar mRNT-ni eyni anda üç nukleotidin (bir kodon) deşifrə edir. Tərcümə inisiator ardıcıllığından (AUG) başlayır və növbəti üç nukleotidlə, sonra növbəti üç və sonrakı üç və s. ilə davam edir. Ribosomlarda üç nukleotid və ya kodon dəstini deşifrə edən “oxu çərçivəsi” var. Kodonları ayırd etmək üçün heç bir "durğu işarələri" yoxdur, ona görə də DNT-də bir və ya bir neçə nukleotidin əlavə edilməsi və ya silinməsi allelin həmin nöqtəsindən yaranan mRNT-nin kodon ardıcıllığının "oxu çərçivəsini" dəyişir.

Bu nöqtədən zülaldakı amin turşusu ardıcıllığı hamısı dəyişəcək, zülalın forması və funksiyası kökündən dəyişəcək.

Üçlüyü (üç və ya üç nukleotidin çoxluğu) əlavə etmək və ya silmək bir və ya daha çox amin turşusunu əlavə edəcək və ya siləcəkdir.

Əgər üçlük(lər) iki kodon arasında əlavə edilərsə və ya silinərsə, oxuma çərçivəsi pozulmayacaq və zülaldakı bütün digər amin turşuları dəyişməz qalacaq.

Əgər üçlük(lər) kodon daxilində əlavə olunarsa və ya silinərsə, oxuma çərçivəsinin müvəqqəti pozulması olacaq, lakin oxu çərçivəsi tez bir zamanda öz yoluna qayıdacaq. Bir və ya iki qonşu amin turşusu əlavə və ya silinmə ilə dəyişdirilə bilər, lakin zülaldakı bütün digər amin turşuları dəyişməz qalacaq.

Missense, cəfəngiyat və frameshift mutasiyalarının real nümunələri:

Hemoqlobinin mutantları (Dr. Robert J. Huskeydən)

Ehtiyatlılıq qeydi. Bu nümunələr əvvəlki nümunələrimizdə olduğu kimi şablon DNT ardıcıllığını deyil, NON-şablon DNT ardıcıllığını göstərir. Bu, DNT alimlərinin istifadə etdiyi standartdır. mRNT kodonlarını əldə etmək üçün sadəcə T-ni Bizə dəyişdirin.

Genlərin genişləndirilməsi - Bəzi genlərin təkrar baza ardıcıllığı var və bunların sayı hər nəsil arta bilər. Genişlənən genlər miyotonik əzələ distrofiyasının (AGC/CTG təkrarlanması), Huntington xəstəliyi (CAG təkrarları) və Fragile X sindromunun (CGG təkrarlanması) getdikcə ağırlaşan hallarına cavabdehdir.

Fragile X Sindromu:
Təsirə məruz qalmamış bir şəxsdə 6-50 CGG təkrarlanır
Bir daşıyıcıda 50-200 CGG təkrarlanır
>200 CGG təsirə məruz qalan şəxsdə təkrarlanır

Genlərin genişləndirilməsi konsepsiyası mövcud DNT profilləşdirmə metodunun (DNT barmaq izi) əsasını təşkil edir. (Mühazirə №19-da müzakirə olunacaq)

Mutasiyalar növləri üçün söz analoqları

Cədvəl 13.4 (mətn, səh. 260) mutasiyaların gen ardıcıllığına təsirini göstərmək üçün bənzətmə kimi üç hərfli sözlərdən ibarət bir cümlə istifadə edir.

Mutasiya Mühazirə Fəaliyyəti

Nöqtə mutasiyalar - tək DNT nukleotidlərində dəyişikliklər.


Şablon ipi
Transkripsiya ediləcək DNT
Növü
Mutasiya

Normal Ardıcıllıq

CTG / TTA / CGC


Mutasiya 1

CTG / TT G / CGC

Səssiz

Mutasiya 2

CTG / TT T / CGC

Missense

Mutasiya 3

A T T / TTA / CGC

Cəfəngiyatdır

Mutasiya olmadan mRNT ardıcıllığı nədir?
1, 2 və 3 mutasiyaları ilə?

Mutasiya olmadan amin turşusu ardıcıllığı nədir?
1, 2 və 3 mutasiyaları ilə?

Frameshift mutasiyaları: Bir və ya bir neçə nukleotidin əlavə və ya silinməsi.

Mutasiya olmadan mRNT ardıcıllığı nədir?
4, 5 və 6 mutasiyaları ilə?

Mutasiya olmadan amin turşusu ardıcıllığı nədir?
4, 5 və 6 mutasiyaları ilə?

Mutasyonların səbəbləri

Spontan mutasiyalar

Hər hansı bir hüceyrədə hər an zədələnmə baş verə bilər. Mutasiyalar, zədələnmiş genlərin əvvəlcə təmir edilmədən təkrarlanması nəticəsində baş verir. Xromosomların təkrarlanması 99,999% dəqiqdir. Həqiqi təkrarlama prosesində səhvlər 100.000 bazada yalnız bir dəfə baş verir. Nəzərə alsaq ki, insan genomunun təxminən 6 milyard bazası var, bu o deməkdir ki, hər bir replikasiya dövründə onunla əlaqəli 60.000 səhv olacaq. Bununla belə, hüceyrələr DNT replikasiyasından əvvəl, zamanı və sonra zədələri düzəltmək üçün bir neçə mürəkkəb sistemə malikdir.

Bəzi genlər digərlərindən daha yüksək sürətlə mutasiyaya uğrayır.

Bu cür mutasiyalar daha tez-tez viruslar və bakteriyalar kimi çox qısa generasiya müddəti olan orqanizmlərdə baş verir.

DNT ardıcıllığı mutagenlərin (mutasiya sürətini artıran agentlər) məruz qalması nəticəsində dəyişdirilir.

Mutasiyalar tədqiqat məqsədləri üçün (kimyəvi maddələr, qamma şüaları, rentgen şüaları) məqsədyönlü şəkildə induksiya edilə bilər. Təbii mutagenlərə radon, kosmik şüalar və ultrabənövşəyi şüalar daxildir. İnsan tərəfindən yaradılmış mutagenlərə çirklənmə, pestisidlər, kimyəvi maddələr, nüvə sınaqları və qəzalar, bioloji müharibə daxildir. Həmçinin, ifşa uşaqlıqda alkoqol, kokain, karbonmonoksit, alman qızılcası, qurğuşun, civə və bir çox başqalarına.

Dəri xərçəngi. Mayo Klinikasından.
UV şüaları mutagendir. Bu həftə aldığınız günəş yanığının dəri xərçənginə çevrilməsi 20 il və ya daha çox çəkə bilər. Çimərliklərə və ya bronzlaşma salonuna getməzdən əvvəl bu barədə düşünün.

Somatik mutasiyalar germinal mutasiyalara qarşı

Somatik mutasiyalar (yunan Soma= bədən)

Hər hansı bir hüceyrə növü daxil olmaqla bir orqanizmin bədən hüceyrələrində mutasiyalar İSTİSNA meioz yolu ilə yumurta və ya sperma istehsal etmək üçün təyin edilmiş hüceyrə xətləri.

Somatik mutasiyalar bir insanın uşaqlarına ötürülə bilməz.

Mozaiklik - Erkən inkişafda baş verən somatik mutasiyalar orqanizmin bütün hüceyrələrinə təsir edə bilər və ya fərdin hüceyrələrinin genetik cəhətdən tamamilə vahid olmaması ilə nəticələnə bilər. Bədənin mutasiyaya uğramış embrionun hüceyrələrindən inkişaf edən bəzi hissələri mutasiyadan təsirlənəcək. Bədənin normal hüceyrələrdən inkişaf edən hissələri normal olacaq. Bu vəziyyət "mozaiklik" adlanır. Mozaiklik anuploid vəziyyətlərdə də baş verə bilər.

Somatik mutasiyalar qeyri-adi hüceyrə artımına (xərçəng kimi) səbəb ola bilər.

Germinal mutasiyalar (latın cücərtilər= cücərmək)

Qametləri (yumurta və sperma) istehsal etmək üçün təyin olunan hüceyrələrdəki mutasiyalar.

Germinal mutasiyalar, fərdin nəslinə keçə bilən genetik cəhətdən dəyişdirilmiş gametlərlə nəticələnir. Bu o deməkdir ki, bu mutasiyalar baş verdikləri fərdlərə təsir edə bilməz, lakin onların nəslində genetik pozğunluqlarla nəticələnə bilər.

Mutasiyalar heç də pis deyil

DNT-nin kodlaşdırılmayan bölgələrində mutasiyalar baş verə bilər.

Sahib olduğunuz DNT miqdarı genlərinizin hesabladığından qat-qat çoxdur. Hətta 25.000-dən çox protein kodlayan gen və milyardlarla protein molekulunun gündəlik istehsal sürəti ilə belə, DNT-nin böyük əksəriyyəti protein kodlaşdırmasında iştirak etmir.

Hətta bir allel daxilində DNT-nin 95%-ə qədəri kodlaşdırılmır. Protein sintezi başlamazdan əvvəl intronlar ayrılır.

Kodlaşdırılmayan bölgələrdəki mutasiyalar, adətən, fərdin fenotipinə heç bir təsir göstərmir.

Hətta allellərin kodlaşdırma bölgələrində belə mutasiyaların bəzi növləri əmələ gələn zülala heç bir təsir göstərmir.

Mutasiyalar populyasiyanın genetik dəyişkənliyini artırır. Onlar populyasiyaya yeni allellər təqdim etmək üçün bir yoldur.

An allel genin alternativ formasıdır. Allellər əvvəlcədən mövcud olan allellərin mutasiyaları nəticəsində əmələ gəlir. Bəzi genlər üçün yüzlərlə fərqli allel ola bilər.

Bəzi mutasiyalar həqiqətən istehsal olunan zülalın effektivliyini artırır və ya funksiyasını dəyişə bilər (antibiotiklərə davamlı bakteriyaları xatırlayırsınız?).

Genetik dəyişkənlik bir növün sağ qalması və hətta yeni növlərin əmələ gəlməsi üçün vacibdir.


Mutasiyalar: Mənası, Xüsusiyyətləri və Aşkarlanması | Genetika

Bu yazıda aşağıdakıları müzakirə edəcəyik: - 1. Mutasiyaların mənası 2. Mutasiyaların xüsusiyyətləri 3. Təsnifat 4. Növlər 5. Agentlər 6. Aşkarlamalar 7. Qida çatışmazlığı metodu 8. Spontan mutasiyalar 9. Məhsulların yaxşılaşdırılmasında mutasiyaların tətbiqi.

  1. Mutasyonların mənası
  2. Mutasiyaların xüsusiyyətləri
  3. Mutasiyalar təsnifatı
  4. Mutasiyalar növləri
  5. Mutasiyalar agentləri
  6. Mutasiyaların aşkarlanması
  7. Mutasiyalar Qida çatışmazlığı metodu
  8. Spontan mutasiyalar
  9. Məhsulların yaxşılaşdırılmasında mutasiyaların tətbiqi

1. Mutasiyaların mənası:

Mutasiya fərdin fenotipindəki qəfil irsi dəyişikliyə aiddir. Molekulyar termində mutasiya nukleotidlərin sayında və ya ardıcıllığında daimi və nisbətən nadir dəyişiklik kimi müəyyən edilir. Mutasiya ilk dəfə 1791-ci ildə Rayt tərəfindən qısa ayaqlı erkək quzuda aşkar edilmişdir.

Daha sonra mutasiya Hüqo de Vries tərəfindən 1900-cü ildə Oenotherada, Morqanda (1910) Drosophila (ağ göz mutant) və bir neçə başqa orqanizmdə müxtəlif orqanizmlərdə aşkar edilmişdir. Mutasiya termini de Vries tərəfindən təklif edilmişdir.

2. Mutasiyaların xüsusiyyətləri:

Mutasiyalar bir sıra xarakterik xüsusiyyətlərə malikdir.

Mutasiyaların bəzi mühüm xüsusiyyətləri aşağıda qısaca verilmişdir:

i. Dəyişikliyin Təbiəti:

Mutasiyalar fərdin fenotipində az və ya çox qalıcı və irsi dəyişikliklərdir. Bu cür dəyişikliklər əksər hallarda genetik materialın, yəni DNT-nin nukleotidlərinin sayının, növünün və ya ardıcıllığının dəyişməsi nəticəsində baş verir.

Spontan mutasiyalar çox aşağı tezlikdə baş verir. Bununla belə, mutasiya dərəcəsi fiziki və kimyəvi mutagenlərdən istifadə etməklə dəfələrlə artırıla bilər.

Bir gen üçün mutasiya tezliyi aşağıdakı kimi hesablanır:

Gen mutasiyasının tezliyi = M / M + N

burada, M = gen üçün mutasiyanı ifadə edən fərdlərin sayı və

N = populyasiyada normal fərdlərin sayı.

iii. Mutasiya dərəcəsi:

Mutasiya dərəcəsi gendən genə dəyişir. Bəzi genlər digərlərinə nisbətən yüksək mutasiya sürəti nümayiş etdirir. Belə genlər dəyişkən genlər kimi tanınır, məsələn, Drosophila'da ağ göz. Bəzi genomlarda bəzi genlər digər genlərin təbii mutasiya sürətini artırır. Belə genlərə mutator genlər deyilir.

Mutator geninin nümunəsi qarğıdalıda nöqtəli gendir. Bəzi hallarda bəzi genlər eyni genomdakı digər genlərin spontan mutasiyalarının tezliyini azaldır, bunlara anti-mutator genlər deyilir. Belə gen bakteriya və bakteriofaqlarda qeydə alınıb.

iv. Dəyişiklik istiqaməti:

Mutasiyalar adətən dominantdan resessiv allele və ya vəhşi tipdən mutant allele qədər baş verir. Bununla belə, əks mutasiyalar da məlumdur, məsələn, Drosophila-da çentik qanadı və bar gözü.

Mutasiyalar ümumiyyətlə orqanizm üçün zərərlidir. Başqa sözlə, mutasiyaların əksəriyyətinin zərərli təsiri var. İnduksiya edilmiş mutasiyaların yalnız təxminən 0,1%-i məhsulun yaxşılaşdırılmasında faydalıdır. Əksər hallarda mutant allellər pleiotrop təsir göstərir. Mutasiyalar bir genin çoxsaylı allellərinin yaranmasına səbəb olur.

vi. Mutasiya yeri:

Genin alt bölməsi olan Muton mutasiya yeridir. Orta hesabla bir gen 500 ilə 1000 mutasiya yeri ehtiva edir. Bir gen daxilində bəzi saytlar digərlərinə nisbətən çox dəyişkəndir. Bunlara ümumiyyətlə qaynar nöqtələr deyilir. Mutasiyalar bir orqanizmin hər hansı bir toxumasında, yəni somatik və ya gametikdə baş verə bilər.

vii. Tədbirin növü:

Mutasiyalar təsadüfi hadisələrdir. Onlar hər hansı bir gendə (nüvə və ya sitoplazmik), istənilən hüceyrədə (somatik və ya reproduktiv) və fərdin inkişafının istənilən mərhələsində baş verə bilər.

viii. Təkrarlanma:

Eyni növ mutasiya eyni populyasiyanın müxtəlif fərdlərində təkrar və ya təkrar baş verə bilər. Beləliklə, mutasiyalar təkrarlanan xarakter daşıyır.

3. Mutasiyalar təsnifatı:

Mutasiyalar müxtəlif yollarla təsnif edilə bilər. Aşağıdakılar əsasında mutasiyaların qısa təsnifatı:

(7) Görünmə qabiliyyəti Cədvəl 14.1-də təqdim edilmişdir.

4. Mutantların növləri:

Bir mutasiya məhsulu mutant adlanır. Bu, genotip və ya fərdi və ya hüceyrə və ya polipeptid ola bilər.

Müəyyən edilə bilən mutantların dörd əsas sinfi var, yəni:

Bunlar aşağıda qısaca təsvir edilmişdir:

i. Morfoloji:

Morfoloji mutantlar forma, yəni forma, ölçü və rəng dəyişikliyinə aiddir. Neyrosporada albinos sporları, Drosophilada qıvrım qanadlar, cırtdan noxud, qısa ayaqlı qoyunlar morfoloji mutantların bəzi nümunələridir.

Bu sinifdə yeni allel orqanizmə ölümcül və ya öldürücü təsiri ilə tanınır. Mutant allel öldürücü olduqda, belə alleli daşıyan bütün fərdlər öləcək, lakin yarı öldürücü və ya sub-həyati olduqda bəzi şəxslər sağ qalacaq.

iii. Şərti öldürücü:

Bəzi allellər xüsusi ekoloji şəraitdə mutant fenotip yaradır. Belə mutantlara məhdudlaşdırıcı mutantlar deyilir. Digər şərtlərdə normal fenotip əmələ gətirirlər və buna icazə verən adlanırlar. Belə mutantlar icazə verilən şəraitdə yetişdirilə bilər və sonra qiymətləndirmə üçün məhdudlaşdırıcı şərtlərə köçürülə bilər.

iv. Biokimyəvi mutant:

Bəzi mutantlar hüceyrənin biokimyəvi funksiyasının itirilməsi ilə müəyyən edilir. Mühit müvafiq qida maddələri ilə təmin olunarsa, hüceyrə normal fəaliyyət göstərə bilər. Məsələn, adenin auxotroph yalnız adenin təmin edildikdə yetişdirilə bilər, halbuki vəhşi növü adenin əlavəsinə ehtiyac duymur.

Mutagenlər mutasiyaların tezliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıran fiziki və ya kimyəvi agentlərə aiddir. Mutagen kimi müxtəlif radiasiya və kimyəvi maddələrdən istifadə olunur. Radiasiyalar fiziki mutagenlər altında olur. Müxtəlif fiziki və kimyəvi mutagenlərin qısa təsviri aşağıda verilmişdir:

Fiziki mutagenlər:

Fiziki mutagenlərə müxtəlif növ radiasiya daxildir, yəni. X-şüaları, qamma şüaları, alfa hissəcikləri, beta hissəcikləri, sürətli və termal (yavaş) neytronlar və ultrabənövşəyi şüalar (cədvəl 14.2).

Bu mutagenlərin qısa təsviri aşağıda təqdim olunur:

X-şüaları ilk dəfə 1895-ci ildə Rentgen tərəfindən kəşf edilmişdir. X-şüalarının dalğa uzunluqları 10 -11 ilə 10 -7 arasında dəyişir. Onlar seyrək ionlaşdırıcı və yüksək nüfuz edir. Onlar rentgen aparatlarında yaradılır. X-şüaları xromosomları qıra və nukleotidlərdə hər cür mutasiya yarada bilər, məsələn, əlavə, silinmə, inversiya, transpozisiya, keçid və transversiya.

Bu dəyişikliklər deoksiriboza oksigen əlavə etməklə, amin və ya hidroksil qrupunu çıxarmaqla və peroksidlər əmələ gətirməklə həyata keçirilir. X-şüaları ilk dəfə 1927-ci ildə Muller tərəfindən Drosophilada mutasiyaların induksiyası üçün istifadə edilmişdir.

Bitkilərdə, Stadler 1928-ci ildə ilk dəfə arpada mutasiyaların induksiyası üçün rentgen şüalarından istifadə etdi. İndi rentgen şüaları müxtəlif bitki bitkilərində mutasiyaların induksiyası üçün geniş istifadə olunur. X-şüaları sərbəst radikallar və ionlar əmələ gətirərək mutasiyalara səbəb olur.

Qamma şüaları əksər fiziki xüsusiyyətlərə və bioloji təsirlərə görə rentgen şüaları ilə eynidir. Lakin qamma şüaları rentgen şüalarından daha qısa dalğa uzunluğuna malikdir və rentgen şüalarından daha çox nüfuz edir. Onlar 14C, 60C, radium və s. kimi bəzi elementlərin radioaktiv parçalanması nəticəsində əmələ gəlir.

Bunlardan kobalt 60 adətən Qamma şüalarının istehsalı üçün istifadə olunur. Qamma şüaları keçdikləri toxumaların atomlarından elektronları çıxararaq X-şüaları kimi xromosom və gen mutasiyalarına səbəb olur. Hal-hazırda qamma şüaları müxtəlif bitki bitkilərində mutasiyaların induksiyası üçün də geniş istifadə olunur.

iii. Alfa hissəcikləri:

Alfa şüaları alfa hissəciklərindən ibarətdir. Onlar iki proton və iki neytrondan ibarətdir və buna görə də ikiqat müsbət yükə malikdirlər. Onlar sıx ionlaşdırıcıdır, lakin beta şüaları və neytronlardan daha az nüfuz edir. Alfa hissəcikləri daha ağır elementlərin izotopları tərəfindən buraxılır.

Onlar müsbət yükə malikdirlər və buna görə də toxumaların mənfi yüklənməsi ilə yavaşlayırlar, nəticədə aşağı nüfuzetmə gücü olur. Alfa hissəcikləri xromosom mutasiyaları ilə nəticələnən həm ionlaşmaya, həm də həyəcana səbəb olur.

iv. Beta hissəcikləri:

Beta şüaları beta hissəciklərindən ibarətdir. Onlar seyrək ionlaşdırıcı, lakin alfa şüalarından daha nüfuzedicidirlər. Beta hissəcikləri 3H, 32P, 35S və s. kimi daha ağır elementlərin radioaktiv parçalanması nəticəsində əmələ gəlir. Onlar mənfi yüklüdürlər, buna görə də toxumaların müsbət yükü onların fəaliyyətini azaldır. Beta hissəcikləri də alfa hissəcikləri kimi ionlaşma və həyəcanlanma yolu ilə hərəkət edir və həm xromosom, həm də gen mutasiyaları ilə nəticələnir.

v. Sürətli və Termal Neytronlar:

Bunlar sıx ionlaşdırıcı və yüksək nüfuz edən hissəciklərdir. Onlar elektrik cəhətdən neytral hissəciklər olduğundan, onların hərəkəti toxumaların yüklü (mənfi və ya müsbət) hissəcikləri tərəfindən yavaşlatılmır. Onlar atom reaktorlarında və ya siklotronlarda daha ağır elementlərin radioaktiv parçalanması nəticəsində əmələ gəlir. Yüksək sürətə görə bu hissəciklər sürətli neytronlar adlanır.

Onların sürəti yavaş neytronlar və ya termal neytronlar yaratmaq üçün qrafit və ya ağır sudan istifadə etməklə azaldıla bilər. Sürətli və termal neytronlar həm xromosomların qırılmasına, həm də gen mutasiyasına səbəb olur. Ağır zərrəciklər olduqları üçün düz xətt üzrə hərəkət edirlər. Sürətli və termal neytronlar mutasiyaların induksiyası üçün xüsusilə qeyri-cinsi yolla çoxalmış məhsul növlərində effektiv şəkildə istifadə olunur.

vi. Ultrabənövşəyi şüalar:

UV şüaları civə buxar lampalarından və ya borulardan əmələ gələn ionlaşdırıcı olmayan şüalardır. Günəş radiasiyasında da mövcuddurlar. UV şüaları bir və ya iki hüceyrə təbəqəsinə nüfuz edə bilər. Aşağı nüfuzetmə qabiliyyətinə görə onlar adətən bakteriya və viruslar kimi mikroorqanizmlərin şüalanması üçün istifadə olunur.

Daha yüksək orqanizmlərdə, onların istifadəsi ümumiyyətlə bitkilərdə və yumurtalarda polen şüalanması ilə məhdudlaşır Drosophila UV şüaları da xromosomları qıra bilər. Onların pirimidinlərə iki əsas kimyəvi təsiri var.

Birinci təsir, purin tamamlayıcısı ilə H bağını zəiflədən və DNT zəncirlərinin lokal şəkildə ayrılmasına imkan verən su molekulunun əlavə edilməsidir. İkinci təsir pirimidin dimerini yaratmaq üçün pirimidinlərə qoşulmaqdır.

Bu dimerləşmə TT, CC, UU və CT kimi qarışıq pirimidin dimerləri istehsal edə bilər. Dimerizasiya DNT və RNT sintezinə mane olur. Tellərarası dimerlər zəncirlərin ayrılmasına və paylanmasına mane olan nuklein turşusu zəncirlərini kəsişdirir.

Kimyəvi mutagenlər:

Mutagen kimi istifadə olunan kimyəvi maddələrin uzun bir siyahısı var. Bu cür kimyəvi maddələrin ətraflı müalicəsi bu müzakirənin əhatə dairəsi xaricindədir.

Kimyəvi mutagenləri dörd qrupa bölmək olar, yəni:

Bu qrupların bəzi tez-tez istifadə olunan kimyəvi maddələrinin qısa təsviri aşağıda təqdim olunur.

a. Alkilləşdirici maddələr:

Bu mutagenlərin ən güclü qrupudur. Onlar DNT-də müxtəlif mövqelərə alkil qrupu (ya etil, ya da metil) əlavə etməklə, xüsusən də keçid və transversiyalara səbəb olurlar. Alkilləşmə, hidrogen bağını müxtəlif yollarla dəyişdirərək mutasiya yaradır.

Alkilləşdirici maddələrə etil metan sulfonat (EMS), metil metan sulfonat (MMS), etilen iminlər (EI), kükürd xardal, azot xardal və s.

Bunlardan ilk üçü ümumi istifadədədir. Alkilləşdirici maddələrin təsiri ionlaşdırıcı şüaların təsirinə bənzədiyi üçün onlara radiomimetik kimyəvi maddələr də deyilir. Alkilləşdirici maddələr baza cütünün keçidləri və transversiyaları ilə nəticələnən əsas strukturun müxtəlif iri və kiçik deformasiyalarına səbəb ola bilər.

Transversiyalar ya purin ölçüsünün o qədər kiçildiyinə görə baş verə bilər ki, o, komplementi üçün başqa bir purin qəbul edə bilsin, ya da pirimidin o qədər böyüdü ki, komplementi üçün başqa bir pirimidini qəbul edə bilsin. Hər iki halda mutant baza cütünün diametri normal əsas cütünün diametrinə yaxındır.

b. Əsas analoqlar:

Baza analoqları DNT əsaslarına çox oxşar olan kimyəvi birləşmələrə aiddir. Bu cür kimyəvi maddələr bəzən replikasiya zamanı normal baza əvəzinə DNT-yə daxil edilir. Beləliklə, yanlış baza cütləşməsi ilə mutasiyaya səbəb ola bilərlər. Yanlış baza cütləşməsi DNT replikasiyasından sonra keçid və ya transversiya ilə nəticələnir. Ən çox istifadə edilən əsas analoqlar 5 bromourasil (5BU) və 2 amin purindir (2AP).

5 bromourasil timine bənzəyir, lakin C5 mövqeyində brom var, timin isə CH-yə malikdir.3 qrup C5 mövqeyində. 5BU-da bromun olması onun keto şəklindən enol formasına tautomerik keçidini gücləndirir. Keto forması adi və daha sabit formadır, enol forması isə nadir və daha az stabil və ya qısa ömürlü formadır. Tautomerik dəyişiklik dörd DNT əsasının hamısında baş verir, lakin çox aşağı tezlikdə.

Purin və ya pirimidin bazasında hidrogen atomlarının bir mövqedən digərinə dəyişməsi və ya yerdəyişməsi tautomer sürüşmə kimi tanınır və bu proses tautomerləşmə adlanır.

Tautomerləşmə nəticəsində yaranan əsas tautomer forma və ya tautomer kimi tanınır. Tautomerləşmə nəticəsində amin qrupu (-NH2) sitozin və adenin imino qrupuna (-NH) çevrilir. Eynilə timin və guaninin keto qrupu (C = 0) enol qrupuna (-OH) çevrilir.

5BU timine bənzəyir, buna görə də adeninlə (timin yerinə) cütləşir. 5BU tautomeri adeninlə deyil, guaninlə cütləşəcək. Tautomer forması qısamüddətli olduğundan, DNT replikasiyası zamanı guaninin yerinə adeninlə cütləşəcək keto formasına keçəcək.

Bu şəkildə AT GC və GC —> AT keçidləri ilə nəticələnir. Mutagen 2AP oxşar şəkildə hərəkət edir və AT <-> GC keçidlərinə səbəb olur. Bu adeninin analoqudur.

c. Akridin boyaları:

Akridin boyaları çox təsirli mutagenlərdir. Akridin boyalarına proflavin, akridin narıncı, akridin sarısı, akriflavin və etidium bromid daxildir. Bunlardan proflavin və akriflavin mutasiyaların induksiyası üçün ümumi istifadə olunur. Akridin boyaları DNT-nin iki əsas cütü arasına daxil olur və DNT-nin təkrarlanması zamanı tək və ya bir neçə əsas cütünün əlavə və ya silinməsinə gətirib çıxarır (Şəkil 14.1).

Beləliklə, onlar çərçivə dəyişdirmə mutasiyalarına səbəb olur və bu səbəbdən akridin boyaları həm də çərçivə dəyişikliyi mutagenləri kimi tanınır. Proflavin ümumiyyətlə bakteriofaqlarda, akriflavin isə bakteriyalarda və daha yüksək orqanizmlərdə mutasiyaların induksiyası üçün istifadə olunur.

d. Digər mutagenlər:

Digər mühüm kimyəvi mutagenlər azot turşusu və hidroksi amindir. Onların mutasiya induksiyasındakı rolu burada qısaca təsvir edilmişdir. Azot turşusu sitozin və adeninin C6 amin qrupları ilə reaksiya verən güclü mutagendir. Amin qrupunu oksigenlə əvəz edir (+ ilə – H bağı). Nəticədə sitozin timin kimi, adenin isə guanin kimi fəaliyyət göstərir.

Beləliklə, GC -> AT və AT -> GC-dən keçidlər induksiya edilir. Hidroksilamin çox faydalı mutagendir, çünki o, çox spesifik görünür və yalnız bir növ dəyişiklik yaradır, yəni GC-> AT keçidi. Əsas analoqlardan başqa bütün kimyəvi mutagenlər DNT dəyişdiriciləri kimi tanınır.

6. Mutasiyanın aşkarlanması:

Mutasyonların aşkarlanması onların növlərindən asılıdır. Morfoloji mutasiyalar ya fərdin fenotipinin dəyişməsi, ya da normal (markerlə) və şüalanmış fərdlər arasında çarpazda seqreqasiya nisbətinin dəyişməsi ilə aşkar edilir. Molekulyar mutasiyalar nukleotiddə dəyişikliklə, biokimyəvi mutasiya isə biokimyəvi reaksiyada dəyişikliklə aşkar edilə bilər.

Morfoloji mutantların aşkarlanması üsulları əsasən Drosophila ilə işlənib hazırlanmışdır. Drosophila-da mutasiyaların aşkarlanması üçün dörd üsul, yəni (1) CIB metodu, (2) Muller's 5 metodu, (3) əlavə X-xromosom üsulu və (4) buruq lob gavalı üsulu ümumi istifadə olunur.

Hər bir metodun qısa təsviri aşağıda təqdim olunur:

Bu üsul Müller tərəfindən Drosophila erkəklərində cinsi əlaqə ilə əlaqəli resessiv öldürücü mutasiyaların aşkarlanması üçün hazırlanmışdır. Bu texnikada C, X-xromosomunun böyük hissəsində parasentrik inversiyanı təmsil edir, bu da ters çevrilmiş hissədə keçidin qarşısını alır. I resessiv öldürücüdür. Ölümcül geni olan qadınlar yalnız heterozigot vəziyyətdə yaşaya bilərlər.

B marker rolunu oynayan və milçəklərin identifikasiyasına kömək edən bar gözü deməkdir. I və B birlikdə miras alınır, çünki C onların arasında keçidin baş verməsinə imkan vermir. CIB xromosomlu kişilər öldürücü təsirə görə sağ qalmırlar.

Bu metodun vacib addımları aşağıdakılardır:

(a) CIB dişi ilə mutagenlə müalicə olunan kişi arasında xaç edilir. F-də1 normal X-xromosomu olan kişilərin yarısı sağ qalacaq və CIB xromosomunu daşıyanlar öləcək. Qadınların yarısında CIB xromosomu, yarısında isə normal xromosom var (Şəkil 14.2). F-dan1, CIB xromosomlu qadınlar və normal xromosomlu kişilər sonrakı keçid üçün seçilir.

(b) İndi CIB qadın və normal kişi arasında xaç edilir. Bu dəfə CIB dişinin bir CIB xromosomu və əvvəlki çarpazda kişidən alınan bir mutagenlə müalicə olunmuş xromosomu var.

Bu, iki növ dişi istehsal edəcək, yəni yarısı CIB xromosomlu və yarısı mutagenlə müalicə olunan xromosomlu (normal fenotipli). Hər iki nəsil sağ qalacaq. Kişilərdə CIB olan yarısı öləcək, digər yarısı isə mutagenlə müalicə olunmuş xromosoma malikdir.

Əgər mutagenlə müalicə olunmuş X-xromosomda ölümcül mutasiya törədilmişdirsə, qalan yarım kişilər də öləcək, nəticədə yuxarıdakı çarpazda kişi nəsli yoxdur. F-də kişi nəslinin olmaması2 mutagenlə müalicə olunan Drosophila erkəklərində cinslə əlaqəli resessiv öldürücü mutasiya induksiyasını təsdiqləyir.

ii. Muller 5 metodu:

Bu üsul həmçinin Müller tərəfindən Drosophila-da cinsi əlaqəli mutasiyaları aşkar etmək üçün hazırlanmışdır. Bu üsul CIB metodunun təkmilləşdirilmiş versiyasıdır. Bu üsul CIB metodundan iki mühüm cəhətinə görə fərqlənir. Birincisi, bu üsul CIB metodunda resessiv öldürücü gen əvəzinə ərik resessiv genindən istifadə edir. İkincisi, dişi bar ərik genləri üçün homozigotdur, halbuki CIB metodunda IB genləri üçün heterozigotdur.

Bu üsulda mutasiya F-də vəhşi erkəklərin olmaması ilə aşkar edilir2 nəsil. Bu üsul aşağıdakı mühüm addımlardan ibarətdir (Şəkil 14.3).

a. Homoziqotlu çubuq ərik dişi mutagenlə müalicə olunan erkək ilə çarpazlaşdırılır. F-də1 biz iki növ nəsil alırıq, yəni heterozigot bar dişiləri və bar ərik (Muller) erkəkləri.

b. Bunlar F1 bir-birinə bağlıdır. Bu, dörd növ fərd yaradır. Dişilərin yarısı homozigot bar ərik, yarısı isə bar heterozigotdur. Kişilər arasında yarısı bar ərik (Muller 5) və yarısı normal olmalıdır. Əgər ölümcül mutasiya yaranarsa, normal kişi nəsildə olmayacaq.

iii. Əlavə edilmiş X-Metodu:

Bu üsul Drosophila cinsi ilə əlaqəli görünən mutasiyaları aşkar etmək üçün istifadə olunur. Bu üsulda mutasiyanı öyrənmək üçün iki X-xromosomunun birləşdiyi və ya birləşdiyi qadından istifadə edilir (Şəkil 14.4). Buna görə də, bu üsul əlavə X-metodu kimi tanınır. Qoşulmuş X dişilər (XXY) mutagenlə müalicə olunan kişiyə çarpazlaşdırılır. Bu çarpaz super dişi (XX-X), bağlı dişi (XXY), mutant erkək (XY) və YY doğurur.

YY fərdləri ölür və super dişi də adətən ölür. Sağ qalan kişi mutagenlə müalicə olunan kişidən X-xromosomu və birləşdirilmiş X-dişidən Y xromosomunu aldı. Y xromosomunda X-xromosomunun müvafiq alleli olmadığı üçün belə kişidə hətta resessiv mutasiya da özünü göstərəcək ki, bu da asanlıqla aşkar edilə bilər.

iv. Buruq lob-gavalı üsulu:

Bu üsul autosomlarda mutasiyaların aşkarlanması üçün istifadə olunur. Bu üsulda qıvrım buruq qanadlara, lobdan loblu gözə və gavalıdan gavalıya və ya qəhvəyi gözə aiddir. Bütün bu üç gen resessiv öldürücüdür. Buruq (CY) və loblu (L) genlər bir xromosomda və gavalı (Pm) başqa, lakin homoloji xromosomda yerləşir.

Bu xromosomlar arasında keçid inversiya olması səbəbindən baş verə bilməz. Üstəlik, CYL və ya Pm üçün homozigot fərdlər öldürücü təsirə görə sağ qala bilmirlər. Yalnız heterozigotlar sağ qalır. Beləliklə, bu sistem balanslaşdırılmış öldürücü sistem kimi də tanınır. Bu üsul aşağıdakı addımlardan ibarətdir (Şəkil 14.5).

a. Buruq lob gavalı (CYL/Pm) dişi və mutagenlə müalicə olunan kişi arasında xaç edilir. Bu, 50% buruq lob və 50% gavalı kimi nəsil verir.

b. İkinci nəsildə buruq lob qadın və buruq lob gavalı kişi arasında çarpaz edilir.Bu, 1 : 1 : 1 nisbətində qıvrımlı gavalı, buruq lob və gavalı fərdlərinin yaranmasına səbəb olacaq və homozigot qıvrım öldürücü təsir nəticəsində öləcək. Bu nəsildən sonrakı cütləşmə üçün buruq loblu dişi və erkəklər seçilir.

c. Üçüncü nəsildə, bir mutagenlə müalicə olunmuş autosom daşıyan qıvrım loblu dişi ilə müalicə olunmuş autosom daşıyan buruq loblu kişi arasında xaç edilir. Bu, müalicə olunan autosomlar üçün 50% buruq lob, 25% ölən homozigot buruq lob və 25% homozigot nəslinin istehsalı ilə nəticələnir.

Bu, otosomal resessiv mutasiya kimi ifadə olunacaq və sağ qalan nəslin üçdə birini təşkil edəcək. Drosophilada mutasiyaların aşkarlanmasının müxtəlif üsullarının müqayisəsi Cədvəl 14.4-də verilmişdir.

Bitkilərdə mutasiyaların aşkarlanması:

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, induksiya edilmiş mutasiyaların aşkarlanması üsulları daha çox Drosophila üzərində işlənmişdir. Bitkilərdə bu cür texnikalar düzgün inkişaf etdirilməmişdir. Bitkilərdə mutasiyaların görünməsindən asılı olaraq mutasiyaların aşkarlanması üçün iki üsuldan istifadə edilir.

Bu üsullar aşağıda qısaca təsvir edilmişdir:

i. Görünən mutasiyaların aşkarlanması:

Görünən mutasiyalar ümumiyyətlə keyfiyyət və ya oliqogen xarakterdə baş verir. Belə mutasiyalar dəyişdirilmiş fenotip əsasında aşkar edilir.

Bu texnika aşağıdakı addımlardan ibarətdir:

a. Toxumlar mutagenlə müalicə olunur. Bu məqsədlə təkmilləşdirilmiş çeşid və ya ştam istifadə olunur.

b. Təmizlənmiş toxumlar təcrübə sahəsində yetişdirilir. Bu bitkilərə M1 bitkilər və ya M1 nəsil. Bunlar M1 bitkilər kənara çıxmamaq üçün öz-özünə hazırlanır. M.-dən alınan toxumlar1 bitkilər M-ni təmsil edir2 toxum nəsli.

c. M.-dən alınan toxumlar1 M əldə etmək üçün bitkilər yetişdirilir2 bitkilər. M.-də kifayət qədər böyük əhali yetişdirilməlidir2 ümumiyyətlə aşağı tezlikdə baş verən mutant fenotipləri əldə etmək üçün nəsil.

d. Ana çeşiddən fərqlənən bitkiləri müəyyən etmək və ya aşkar etmək üçün axtarış aparılır. Belə bitkilər təcrid olunur və onların tezliyi təxmin edilir. Belə mutasiyalar makromutasiyalar adlanır.

Qarğıdalıda görünən mutasiyaların aşkarlanması üçün fərqli bir prosedurdan istifadə edilir. Qarğıdalıda bəzi ehtiyatlar bir neçə resessiv gen üçün, digər ehtiyatlar isə bir neçə dominant gen üçün homozigotdur. Homoziqot dominant xətlərin toxumları mutagen və M1 bitkilər yetişdirilir. Bunlar M1 bitkilər homozigot resessiv ehtiyatla çarpazlaşır.

Bu bitkilərdə mutagen təsir nəticəsində müəyyən dərəcədə erkək qısırlığının olması səbəbindən mutagenlə müalicə olunan bitkilər dişi kimi istifadə olunur. F1 belə xaç nəsli yetişdirilir və müəyyən bir gen üçün resessiv fenotipli bitkiləri aşkar etmək üçün axtarış aparılır. Bir gen üçün resessiv fenotipli bitkilərin olması mutasiya induksiyasını təsdiqləyir.

ii. Görünməz mutasiyanın aşkarlanması:

Görünməz mutasiyalar adətən məhsuldarlıq və zülal tərkibi kimi kəmiyyət və ya poligen xarakterlərdə baş verir. Belə mutasiyaların aşkarlanması bu cür simvolların kəmiyyət ölçülməsini tələb edir. Məhsuldarlıq üçün mutagenlə müalicə edilmiş və müalicə olunmamış çeşid təkrar sınaqlarda yetişdirilir.

Müalicə olunan və müalicə olunmayan müalicələrin məhsuldarlığı əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənirsə, mutasiyanın olması göstərilir. Eynilə, əgər müalicə olunan materialın zülal tərkibi ana çeşiddən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənirsə, bu, mutasiyanın baş verdiyini göstərir. Belə mutasiyalar mikromutasiyalar adlanır.

7. Mutasiyalar Qida çatışmazlığı metodu:

İnduksiya edilmiş mutasiyaların aşkarlanması üçün bu üsul Neurospora kimi mikroorqanizmlərdə istifadə olunur. Normal ştam bir mutagenlə müalicə olunur və sonra minimal mühitdə becərilir. Minimal mühitdə şəkər, duz, qeyri-üzvi turşular, azot və vitamin biotin var. Neyrosporanın normal ştammı minimal mühitdə yaxşı inkişaf edir, lakin biokimyəvi mutant belə mühitdə inkişaf edə bilmir.

Bu, mutasiya induksiyasını təsdiqləyir. Sonra minimal mühit müəyyən vitaminlər və ya amin turşuları ilə bir-bir əlavə edilir və artım müşahidə olunur. Mutagenlə müalicə edilmiş kifin normal böyüməsi ilə nəticələnən mühit, mutantda həmin xüsusi vitamin və ya amin turşusunun sintezinin olmadığını göstərir, bunun minimal mədəniyyət mühitinə əlavə edilməsi müalicə olunan ştammın normal böyüməsi ilə nəticələnib.

8. Spontan mutasiyalar:

Təbii olaraq meydana gələn mutasiyalar spontan mutasiyalar kimi tanınır. Belə mutasiyalar orqanizmin məruz qaldığı xarici mühitdə mövcud olan kimyəvi mutagenlər və ya radiasiyalar tərəfindən törədilir. Temperatur da spontan mutasiyaların tezliyinə təsir göstərir. Temperaturun 10°C artması, temperaturun belə dəyişməsinə məruz qalan orqanizmdə mutasiya sürətinin beş dəfə artmasına səbəb olur.

İstənilən istiqamətdə temperaturun kəskin dəyişməsi mutasiya tezliyinə daha çox təsir edir. İstənilən növ xarici mühit şəraiti, yəni son dərəcə yüksək və ya aşağı olması mutasiya tezliyinin artmasına səbəb olur.

Spontan mutasiyaların yaranmasında orqanizmin daxili mühiti də mühüm rol oynayır. Məsələn, DNT əsaslarının kortəbii yenidən təşkili əsas cüt keçidləri ilə nəticələnir. Eynilə, DNT təmiri və ya təkrarlanmasındakı səhvlər kortəbii mutasiyalara səbəb ola bilər.

9. Məhsulların yaxşılaşdırılmasında mutasiyaların tətbiqi:

İnduksiya edilmiş mutasiyalar məhsulun yaxşılaşdırılmasında beş əsas yolla faydalıdır, yəni:

(1) Təkmilləşdirilmiş sortların inkişafı,

(2) Kişi sonsuzluğunun induksiyası,

(4) Genetik dəyişkənliyin yaradılması və

(5) Öz-özünə uyğunsuzluğun aradan qaldırılması.

Bunlar aşağıda qısaca müzakirə olunur:

i. Təkmilləşdirilmiş sortların inkişafı:

Bütün dünyada müxtəlif tarla bitkilərində induksiya edilmiş mutasiyalar vasitəsilə 2000-dən çox təkmilləşdirilmiş sort (bəziləri birbaşa, bəziləri isə hibridləşmədə mutantlardan istifadə etməklə) yaradılmışdır.

Hindistanda induksiya edilmiş mutasiyalar buğdada (NP 836, Sarbati Sonor’a, Pusa Lerma), arpada (RDB 1), düyüdə (Jagannath, IIT 48, NT 60), pomidorda, gənəgərçək lobyasında (Aruna) təkmilləşdirilmiş sortların inkişafında mühüm rol oynamışdır. , Sobhagya), pambıq (MCU 7, MCU 10, Indore 2), yerfındığı (TGI), şəkər qamışı (Co 8152, 8153) və bir sıra digər bitkilər.

Yüksək məhsuldarlıqla yanaşı, müxtəlif əkinlərdə daha keyfiyyətli, erkən, cırtdan, xəstəliklərə davamlı, az toksin tərkibli sortlar yaradılmışdır.

Buğda və düyüdə zülalın, xardalda yağın və şəkər qamışında şəkərin tərkibinə görə keyfiyyətin yaxşılaşdırılmasına nail olunub. Erkənliyə gənəgərçək (270 gündən 140 günə qədər), düyü və soyada nail olunub. Cırtdan sortları buğda, düyü, sorgum və mirvari darıda mutant valideynlərdən istifadə etməklə hazırlanmışdır.

Yulafda Viktoriya zərərvericisinə və buğdada tac pasına, zolaq pasına, arpada küfə, yarpaq ləkəsinə görə yerfıstığına, şəkər qamışında gövdə pasına, almada kif xəstəliyinə qarşı qırmızı çürükə və s. xəstəliklərə qarşı müqavimət göstərmişdir. Aşağı toksin tərkibli sortlar yaradılmışdır. erusik turşusu üçün kolza və xardal və neyrotoksin tərkibinə görə Lathyrus sativa.

ii. Kişi sterilliyinin induksiyası:

İnduksiya edilmiş mutasiyalar bəzi bitki bitkilərində kişi sonsuzluğunun induksiyasında faydalı olmuşdur. Radiasiyadan istifadə edərək bərk buğdada genetik kişi sonsuzluğu yaranmışdır. CMS mutantları arpa, şəkər çuğunduru, mirvari darı və pambıqda induksiya edilmişdir. GMS və CMS xətlərinin istifadəsi hibrid toxum istehsalının maya dəyərini azaltmağa kömək edir.

iii. Haploidlərin istehsalı:

X-şüaları ilə şüalanmış polenlərin istifadəsi bir çox bitkilərdə haploidlərin istehsalına kömək etmişdir. Bu haploidlərin xromosomunun ikiqat artması kommersiya hibridlərinin inkişafında istifadə edilə bilən inbred xətlərin inkişafına səbəb olur.

iv. Genetik Dəyişkənliyin Yaradılması:

İnduksiya edilmiş mutasiyalar məhsul bitkilərində müxtəlif iqtisadi xarakterlər üçün genetik dəyişkənliyin yaradılmasında çox təsirlidir. İnduksiya edilmiş mutasiyalar arpa, yulaf, buğda və bir çox digər bitkilərdə genetik dəyişkənliyin diapazonunu artırmaq üçün istifadə edilmişdir. Şəkər qamışı və kartof kimi cinsi yolla yayılan bitkilərdə somatik mutasiyalar faydalı ola bilər, çünki mutant bitki klon kimi çoxalda bilər.

v. Qalib gəlmək Öz-özünə uyğunsuzluq:

S geninin şüalanma yolu ilə mutasiyası öz-özünə uyğun olmayan növlərdə öz-özünə məhsuldar bitkilərin istehsalına həll yolu təklif edir. Bu, Prunusovium vəziyyətində uğurlu olmuşdur. Məhsulun yaxşılaşdırılmasında bu praktik tətbiqdən əlavə, induksiya edilmiş mutasiyalar genetik tədqiqatlarda əsas maraq doğurur.

İnduksiya edilmiş mutasiyaların da bəzi məhdudiyyətləri var. Mutasyonların əksəriyyəti zərərli və arzuolunmazdır. Bitki seleksiyaçısı üçün daha faydalı olan mikro mutasiyaların müəyyən edilməsi adətən çox çətindir. Mutasyonlar çox aşağı tezlikdə istehsal olunduğundan, arzu olunan mutantları müəyyən etmək və təcrid etmək üçün çox böyük bitki populyasiyası yoxlanılmalıdır.


Mühazirə 23: Mutantlar və mutasiyalar - Biologiya

C2005/F2401 '06 -- Mühazirə 15 -- Son redaktə: 29.10.06 12:20
Müəlliflik hüququ 2006 Deborah Mowshowitz və Lawrence Chasin Biologiya Elmləri Departamenti Kolumbiya Universiteti Nyu-York, NY.

Təqdimat materialları: 15A -- İnduksiyaya qarşı Repressiyaya qarşı Repressiyaya qarşı Geribildirimin qarşısının alınması və 15 B -- Əməliyyatlar

I. Mutasiyalar. (Bu, 14-cü Mühazirənin VI Mövzusunun təkrarıdır)

  • Protein sintezi. Əgər AA sıralamasında səhv etsəniz, onda nə olacaq? 1 molekul protein zərərlidir. Çox tez-tez baş vermədiyi müddətcə böyük bir şey yoxdur.
  • tRNT və ya rRNT sintezi. Əgər tRNT və ya rRNA-nın bir molekulunda nukleotidlərin düzülməsində səhv etsəniz, nəticələr oxşardır.
  • mRNT-nin sintezi. Əgər mRNT-də nukleotidləri düzməkdə səhv etsəniz, bir neçə pis protein molekulu əldə edin. Daha pis, lakin dözülən. Bu mRNT molekulu atıldıqdan sonra yeni mRNT və hazırlanmış zülal yaxşı olacaq.
  • DNT-nin replikasiyası. DNT-dəki nukleotidləri sıralamaqda səhv etsəniz, onda nə olacaq? Səhvlər düzəldilə bilər, hüceyrələrdə bunun üçün fermentlər var. Təmir edilməzsə, növbəti təkrarlamada bir nəsil tamamilə dəyişdirilmiş DNT alır və dəyişdirilmiş ardıcıllıq əbədi olaraq ötürülür. Bütün yeni RNT və protein dəyişdiriləcək. Deməli, bu, həqiqətən də ciddidir və mutasiya dedikdə nəzərdə tutulan budur. (RNT və zülal sintezindəki səhvlər -- DNT normal olduğu müddətcə - mutasiya deyilmir. Onlara səhv deyilir.)

B. DNT sintezində səhvlər necə baş verir?

Bazalar səhv ola bilər (səhv tautomerik formadadırsa və ya zədələnibsə -- Purves 12.19-a baxın). DNT polimeraza şablona nisbətən sürüşərək əlavə əsaslar əlavə edə və ya bəzilərini kənarda qoya bilər. Düzgün oxunuş səhv səhvləri aşağı səviyyədə saxlayır, lakin sıfır deyil. Təmir fermentləri bəzi səhvləri düzəldir. (mutasiyaların nə üçün lazım olduğu üçün aşağıya baxın) Səhv (yanlış baza qoyulması) baş verdikdən sonra, digər tel hələ də qaydasındadır. Ancaq bir zəncirdə səhv olan DNT səhv düzəldilməzdən əvvəl replikasiya olunarsa, qız molekullarından birinin iki dəyişdirilmiş zəncirləri olacaqdır. (Digər qız molekulu yaxşı olacaq.)

C. Mutasyonların tərifi/terminologiyası Bax Becker Box 22B səh. 700 (20B s. 685) və ya Purves s. 250-252 (234-235).

1. Səhvlər və mutasiyalar. RNT və ya zülal sintezindəki səhvlər səhv adlanır, lakin DNT sintezindəki səhvlər (düzəliş edilməyən) mutasiyalar adlanır. DNT-ni dəyişən hər hansı bir şey mutasiya, mutasiyaya malik orqanizmə isə mutant deyilir. Normal və ya başlanğıc (və ya standart) orqanizm çox vaxt "vəhşi tip" adlanır." DNT-yə təsir etməyən RNT və ya zülalın dəyişməsi mutasiya adlanmır.

2. Əvəzetmələr və silinmələr/daxiletmələr/çərçivə dəyişdirmələri.

Əvəzetmə = baza(ların) dəyişməsi silinməsi/daxil edilməsi = baza(ların) çıxarılması və ya əlavə edilməsi. 1 və ya 2 bazanın daxil edilməsi/delesiya edilməsi çərçivə dəyişikliyi adlanır, çünki belə mutasiyaya malik mRNT genin sonuna qədər (və ya ribosom dayanma kodonuna çatana qədər) səhv "oxuyan çərçivədə" (üç nukleotidin yanlış qrupları) yanlış oxunur. ). Əvəzetmələr və çərçivə dəyişdirmələri arasında təsirlərin kəskin fərqinə diqqət yetirin. Dayanma kodonunu yaradan mutasiya bəzən bir amin turşusunu digərinə dəyişdirən "nosens" mutasiyası adlanır. Bax Becker Box 22B (20B) və ya Purves səh. 252 (276).

3. Fenotip və genotip

DNT-nin vəziyyəti kimi tanınır genotip orqanizmin müşahidə oluna bilən xassələri kimi tanınır fenotip. Mutasiya genotipi dəyişdirir, lakin fenotipi dəyişə bilər və ya dəyişməyə bilər. 8 saylı qiraət problemlərinə baxın.

D. Mutasyonlar nə üçün vacibdir?

1. Təkamül müxtəlifliyinin mənbəyi -- fərqli növlərin nə üçün olduğuna dair hərəkət etmək üçün seçim üçün fenotipdəki bütün dəyişikliklərin mənbəyi (& amp nə üçün ümumiyyətlə buradayıq). Bu, ümumilikdə yaxşıdır, lakin HİV və ya qrip və ya mutasiyaya uğrayan hər hansı digər yoluxucu agent olduqda bizim üçün yaxşı deyil.

2. Fərdi (və qeyri-funksional) müxtəlifliyin mənbəyi. Mutasiya kodlaşdırılmayan DNT-də dəyişikliklərə gətirib çıxarır. Bunun funksional nəticələri azdır və ya heç yoxdur, lakin varyasyonlar təkamül mənşəli xətləri izləmək və identifikasiya etmək üçün əlverişlidir. (Bu, bütün məhkəmə identifikatorlarının əsasını təşkil edir.) Fenotipə təsir etməyən variasiyalar davam edir, çünki hər hansı konkret versiyanın lehinə və ya əleyhinə seçim yoxdur. (Hər hansı bir xüsusi mutasiya daşıyan fərdlərin reproduktiv üstünlükləri və ya mənfi cəhətləri yoxdur.)

3. İrsi xəstəliklərə səbəb olur hemofiliya, Tay Saks və s. (Somatik hüceyrələrdə xərçəngə səbəb ola bilər.) (1)-in üstünlüklərini saxlamaq və (3) mənfi cəhətlərindən qaçmaq üçün orqanizmlər DNT-nin geniş redaktəsi, təmiri və s. yolu ilə mutasiya səviyyəsini aşağı, lakin sıfırdan fərqli saxlayır.

4. Mutasiyalar işlərin necə işlədiyini anlamaq üçün çox faydalı vasitədir.

  • Çərçivə dəyişdirmə effektlərinin öyrənilməsi bizə genetik kodu sındırmağa başlamağa imkan verdi -- prob kitabına, oxunma problemlərinə və mətnlərə baxın (məs. Becker s. 655-657 [640-643])
  • Bizə bir anda bir zülal çıxarmağa və nə baş verdiyini görməyə imkan verir -- zülalın ilk növbədə hansı funksiyası olduğunu nəzərdə tutur. (Prob. Kitabda yolları tapmaqda olduğu kimi.) Eyni təsir çox vaxt RNTİ (və ya antisens) ilə əldə edilə bilər.

Qeyd: Bu kursda biz tez-tez sizə əvvəlcə bunun necə işlədiyini deyirik, sonra anlayışınızı yoxlamaq üçün sizə mutasiyalar veririk. Tarixən, adətən tərsinə işləyir -- ilk növbədə mutasiyalar öyrənilir və mutantların təhlilindən onun necə işlədiyinə dair təfərrüatlar müəyyən edilir. Məsələn, mutasiyalara baxmaq və DNT-dəki dəyişikliklərin müvafiq zülaldakı dəyişikliklərlə necə əlaqəli olduğunu görməklə genetik kod qismən "cracked" (İşi bitirmək üçün biokimya lazım idi.) Təfərrüatlar üçün mətnlərə baxın.

Mutasiyaları nəzərdən keçirmək üçün oxunuş problemləri №8 və 7-22 problemlərinə baxın. (7-23, 7-24 və 7-26 mutasiyalarla da məşğul olur.)

II. Prokaryotlarda Tənzimlənməyə Giriş (Təklif 15A-a baxın)

A. Niyə ferment sintezinin tənzimlənməsi məqsədəuyğun və/yaxud zəruridir -- bəzi tipik fermentləri nəzərdən keçirin -- qlikolitik fermentlər, beta-qalaktosidaza (laktoza parçalanması və metabolizə edilməsi üçün lazım olan = qlükoza və qalaktozanın dimeri) və trptofan sintetaza (sintez etmək üçün lazımdır) ). (Bekker 23-1-ə baxın.) Bu fermentlər nə vaxt lazımdır?

1. Qlikolitik fermentlər -- həmişə lazımdır

2. Beta-qalaktosidaza -- yalnız laktoza olduqda lazımdır indiki (və parçalanmalı) ferment səviyyəsi orta səviyyəyə laktoza əlavə olunana qədər aşağı olmalıdır.

3. TS (trp sintetaza) -- yalnız trp aşağı olduqda lazımdır yox (sonra zülalların əmələ gəlməsi üçün trp sintez edilməlidir) -- orta səviyyəyə trp əlavə olunana qədər ferment səviyyəsi yüksək olmalıdır.

B. Fenomenlər -- Fermentlər (yuxarıdakılar kimi) həqiqətən yalnız ehtiyac duyulduqda əmələ gəlirmi? 15A paylama materialındakı qrafiklər müvafiq kiçik molekulu, yəni laktoza (lak) və ya triptofan (trp) əlavə etsəniz və ya götürsəniz, müvafiq ferment səviyyəsinə nə baş verdiyini göstərir.

1. İnduksiya nümunəsi -- Laktoza (kiçik molekul) = induktor = dönmək üçün siqnal haqqında uyğun fermentin sintezi beta-qalaktosidazanın sintezi (ferment) adlanan induksiya fenomeni induksiya olaraq bilinir. (Həmçinin bax Purves 13.13)

2. Repressiya nümunəsi -- triptofan (kiçik molekul) = co-repressor = dönmək üçün siqnal off uyğun fermentin sintezi trp sintetaza (ferment) sintezi repressiv fenomen adlanır repressiya kimi tanınır.

3. Konstitutiv sintez -- Bəzi zülalların, məsələn, qlikoliz fermentlərinin sintezi konstitutiv adlanır = fermentlərin sintezi hər zaman "ton" olur.

C. Terminologiyanın xülasəsi -- 15A Təlimatının ortasındakı cədvələ baxın

Tənzimləmə problem dəsti 12-də əhatə olunub. A-C hissələrindəki materialı nəzərdən keçirmək üçün Məsələ 12-1, A və B hissələrinə baxın.

D. Repressiyanın əks əlaqə ilə müqayisəsi. Niyə hər iki tənzimləmə növünə ehtiyacınız var? Nəzərə alınmalı amillər:

  • Sürət (inhibisyon daha sürətli)
  • Hansı fermentlər təsirlənir (repressiyada yolun bütün fermentlərinə qarşı f.b. inhibədə yolda birinci)
  • Dəyişən nədir -- ferment aktivliyi (inhibe) və ya fermentlərin sintezi gen fəaliyyət (repressiya)

Ümumilikdə, incə nəzarətə (inhibisyon/aktivləşdirmə) qarşı kobud nəzarət (repressiya/induksiya) var. Təqdimat materialının 15A-nın aşağı hissəsindəki diaqram və şəkilə baxın. Həmçinin baxın Purves 13.14. Qeyd: Fermentin aktivləşdirilməsi və induksiyası oxşar şəkildə müqayisə edilə bilər -- Aktivləşdirmə fermentin aktivliyini artırır, induksiya isə ferment sintezini işə salır.

sonra siz repressiya mexanizmini anladınız və repressiya və əks əlaqənin qarşısının alınması arasındakı fərqləri nəzərdən keçirmək istəyirsiniz, 12-2 problemini sınayın, xüsusən. hissə D və 12R-4. (Bu problemləri sınamazdan əvvəl repressiyanı anlamağa əmin olun -- əvvəlcə 12-1 C və 12-2 A-B edin.)

III. Prokariotların Tənzimlənməsi Mexanizmi (15B-yə bax) -- Operonlar

A. Koordinata nəzarət necə həyata keçirilir? Təqdimat materialında yuxarı sol panel -- klaster və ya operon ideyası. (Purves 13.16 və ya Becker şək. 23-3-ə baxın.)

1. Birlikdə tənzimlənən genlər bağlıdır -- koordinasiyalı şəkildə idarə olunacaq genlər (birlikdə açılır və söndürülür) DNT üzərində bir-birinin yanındadır.

2. Polikistronik mRNT. Əlaqədar genlər tək bir mRNT vermək üçün vahid kimi transkripsiya edilir. Hər operon üçün bir mRNT hazırlanır (bir gen üçün bir mRNT deyil), çünki çoxluqdakı bütün genlər bir promotoru paylaşır. Bir neçə peptidi kodlaya bilən mRNT (bir neçə gendən gələn mRNT) polikistronik adlanır (cistron = gen üçün başqa bir termin).

3. Transkripsiyaya Nəzarət -- Tənzimləmə transkripsiya səviyyəsindədir. Tərcümə səviyyəsi mRNT sintezini tənzimləməklə idarə olunur. Bu prokaryotlarda zülal sintezinin tənzimlənməsi üçün adi üsuldur.
mRNT-nin prokaryotlarda qısa bir yarım ömrü olduğundan, mRNT sintezinin tənzimlənməsi mRNT-nin sabit vəziyyət səviyyəsinə nəzarət edir. Özlüyündə tərcümə (və mRNT-nin deqradasiyası) burada tənzimlənmir. (Bəzi prok. hallarda və bir çox euk. hallarda, bunlar da tənzimlənir.)

4. Operonun tərifi = vahid vahid kimi transkripsiya edilən əlaqəli struktur (ferment kodlaşdırma) genləri və tənzimləyici saytlar qrupu. (Qeyd: repressor zülalının geni bəzən operonun bir hissəsi hesab olunur, bəzən isə yox. Adətən kontekstdən aydın olan repressor iradəsinin rolu aşağıda daha ətraflı müzakirə olunur.)

5. Durğu işarələri. Nəzərə alın ki, tərcümə və transkripsiya müxtəlif dayanma və başlanğıc siqnallarına malikdir. Transkripsiya başlanğıc kodonlarında (AUG) promotorların tərcüməsi ilə başlayır. Nəticələri nələrdir?

a. mRNA-da UTR-lər var . Onun liderləri (birinci AUG və ya 5' UTR-dən əvvəl 5' sonunda tərcümə edilməmiş bölgə) və qoşqular (tərcümə edilməmiş 3' sonu və ya 3' UTR) var.

b. Nömrələri: Mesaj üçün transkripsiya başlanğıclarının (Promotorların) sayı birdir, prokaryotlarda bir çox tərcümə başlanğıcı ola bilər (hər bir peptid).

c. Polikistronik mRNT-nin tərcüməsi çoxlu başlanğıc kodonlarından başlayır. Ribosom ilk AUG-də yığılır və tərcüməyə başlayır. Hər bir peptid tamamlandıqdan sonra ribosom mRNT-dən növbəti başlanğıc kodona qədər davam edə və yeni peptid zəncirinə başlaya bilər. Alternativ olaraq, dayanma kodonuna gəldikdə ribosom ayrıla bilər (və alt bölmələrə ayrıla bilər). Bu halda növbəti başlanğıc kodonunda yeni bir ribosom əmələ gəlir və növbəti peptidin tərcüməsinə başlayır.

B. Klasterin transkripsiyası necə söndürülür -- 15B-nin yuxarı sağ paneli -- Repressorun və operatorun rolu -- "off" olan operon (Bax Becker şək. 23-4, üst panel və ya Purves şək. 13.17 üst panel.)

1. Operatorun rolu (O) = Açma/söndürmə açarının bir hissəsi kimi fəaliyyət göstərmək üçün DNT sahəsi -- repressor uyğun və ya aktiv formada olduqda repressor zülalını bağlayır (paylayıcıdakı düzbucaqlı).

2. Repressor zülalının rolu = yandırma/söndürmə açarının digər yarısı (O ilə). Repressor operatora bağlanır və RNT polimerazanın DNT-yə bağlanmasının və operonun transkripsiyasının qarşısını alır. (Purves şək. 13.15)

a. Hər operon üçün fərqli repressor zülalı var. Repressor müvafiq operatorunda tapılan xüsusi DNT ardıcıllığına bağlanır.

b. Repressor zülalının sintezi konstitutivdir -- həmişə. Repressor geni üçün genin promotoru var, lakin operatoru yoxdur. (Repressor zülalının vəziyyəti dəyişir, miqdar aşağıda deyil.)

C. İnduksiya və repressiya necə baş verir -- Effektorların rolu

1. Repressor zülalı allosterikdir (iki formaya malikdir) -- operatora yapışan və transkripsiyanı bloklayan (paylanmada düzbucaqlı) və olmayan (paylanma materialında yuvarlaqlaşdırılmış). Bax Bekker Şəkil 23-5 (21-5).

2. Repressor effektoru (induktor və ya birgə repressor) bağlayır. Hər bir repressor/tənzimləyici zülal özünəməxsusdur ki, o, müvafiq birgə repressor və ya induktoru (aşağıya bax) və həmçinin müvafiq operatoru birləşdirir.

3. Effektor repressorun hansı formada olduğunu müəyyən edir. Mövcud repressor zülalının miqdarı dəyişmir (yuxarıya bax) repressorun olduğu forma edir dəyişmək. Kiçik molekul effektoru (induktor və ya co-repressor) iki forma arasında tarazlığı dəyişdirir, beləliklə, sərbəst və bağlı repressor arasında tarazlığı dəyişir və operonu "ton" və ya "off" çevirir.

4. Repressor DNT-yə necə daxil olur və ya ondan çıxır? Təqdimatdakı şəkil repressorun ya "on" və ya "off" operator olduğunu nəzərdə tutur. Sərbəst və bağlı "yapışqan" repressorları arasında əslində tarazlıq var - "dördbucaqlı" molekulları kortəbii olaraq açılır və sönür. Effektor sərbəst repressorla bağlanaraq və repressorun operatora yaxınlığını dəyişdirərək bu tarazlığı dəyişir. Və ya effektoru sərbəst düzbucaqlıların və dairələrin nisbi konsentrasiyalarını dəyişdirən kimi düşünə bilərsiniz. (Dəyişikliyin istiqaməti onun induksiya və ya repressiv operon olub-olmamasından asılıdır - aşağıya baxın.)

D. İnduksiya nümunəsi -- (15B və ya Bekker şək. 23-4 (21-4) və ya Purves 13.17-nin orta panelinə baxın). Animasiya üçün http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/lacOperon/index.htm ünvanını sınayın. (İnternetdə çoxlu animasiyalar var, əgər hər kəs xüsusilə bəyəndiyi birini taparsa, lütfən Dr. M-ə deyin. Bu saytda bioloji proseslərin çoxsaylı animasiyaları var.) Fərqli meylli animasiya üçün http://trc.ucdavis.edu ünvanını sınayın. /biosci10v/bis10v/media/ch10/lac_negative.html Bu, bəzi əlavə incə məqamlara aiddir, lakin aydın və maraqlıdır.

  • Repressor zülalına bağlanan təsiredici molekul (induktor). qarşısını alır repressor operatora bağlamadan -- onları dairələrə çevirərək sərbəst düzbucaqlıların tədarükünü azaldır.

  • Effektor (İnduktor) tarazlıqdan sonra dəyişir sağ:

repin "Dördbucaqlı forması". zülal ("yapışqan" forması O ilə bağlanır) ↔ "Dairə forması" (O ilə bağlanmayan forma)

  • Boş repressor zülalının forması (effektorsuz) operatora yapışır.

E. Təsisedici mutantlar və plazmidlər

1. Repressor zülal mutantdırsa və ümumiyyətlə DNT-yə bağlanmırsa nə baş verir? Operon "ton" mövqeyində ilişib qalır və operon (və struktur genlərdən fermentlərin sintezi) konstitusiyaya çevrilir. Bu "mənfi nəzarət" nümunəsidir -- operonu çevirmək üçün tənzimləyici/repressor zülalı lazımdır. off. Operonun induksiya və ya repressiv olmasının fərqi yoxdur - eyni şey olur!

2. Operator silinsə nə baş verir? Yuxarıdakı kimidir?

Görmək problem 12-3.

3 . Konstitutiv mutantların xassələrini necə sınaqdan keçirirsiniz? Bir çox təcrübə və problem operonun iki nüsxəsi olan bir hüceyrənin olmasını əhatə edir. Bu necə mümkündür? Bakteriyada hər bir genin və ya operonun bir nüsxəsi olan yalnız bir DNT molekulu (xromosom) var.

Cavab: Bakteriyalar "əlavə" genlərə malik plazmid adlanan mini xromosomları daşıya bilər. "Əlavə" genlər artıq hüceyrədə olan genlərin əlavə surətləri ola bilər. Beləliklə, plazmidi olan bir bakteriya bir genin iki nüsxəsi və ya bütöv bir operonun iki nüsxəsi ola bilər -- bakteriyanın bir nüsxəsi normal xromosomunda, digər nüsxəsi isə plazmiddə ola bilər. Belə hüceyrə qismən diploid adlanır (aşağıya bax.) İki nüsxənin tam olaraq eyni olması lazım deyil - biri normal, biri mutant ola bilər, ya da hər ikisi fərqli mutantlar ola bilər. Məsələn, tutaq ki, bir bakteriyada laktoza operonunun iki nüsxəsi var. Tutaq ki, bir nüsxə konstitutiv, digəri isə induksiya oluna biləndir və ya hər iki nüsxə konstitutivdir. İki operonu bir araya gətirəndə nə baş verməlidir? Hər ikisi konstitusiya olacaqmı? Hər ikisi induksiya olunur?

4. Mutantların istifadəsi. Konstitutiv mutantların xassələrinin öyrənilməsi işlərinə görə 1965-ci ildə Nobel mükafatı almış Yakob və Monod tərəfindən induksiya/repressiyanın necə müəyyən edildiyi idi. İndi siz bunu başqa yolla da sınaya bilərsiniz -- operon funksiyası haqqında biliklərinizi həm tək, həm də kombinasiyada mutantların xassələrini proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edə bilərsiniz. Bax. Problemlər kitabının 12.

5. Terminologiya

a. haploid = Hər bir xromosomun bir nüsxəsi olan hüceyrə (və ya orqanizm). Beləliklə, hər genin bir nüsxəsi. Məsələn: bakteriya.

b. Diploid = Hər bir xromosomun iki nüsxəsi (adətən hər valideyndən bir nüsxə) olan hüceyrə (və ya orqanizm). Beləliklə, hər genin 2 nüsxəsi. Misal: məməlilər.

c. Qismən diploid = Əsasən haploid olan, lakin bir neçə genin iki nüsxəsi olan hüceyrə (və ya orqanizm). Bir neçə genin “ikinci nüsxəsi” adətən plazmiddə olur. Buna görə də qismən diploid əksər genin bir nüsxəsinə malikdir, lakin genlərin iki nüsxəsi plazmiddə - bir nüsxə plazmiddə və biri xromosomda. (Aşağıda və/və ya növbəti dəfə plazmidlə bakteriya əldə etməyiniz üçün baxın.)

Konstruktiv mutantların növlərini bir-birindən necə ayırd etməyi öyrənmək üçün 12-4 & amp 12-8 və Bekker cədvəli 23-2 (21-2) məsələlərə baxın.

F. İnduksiya və repressiya

  • Repressor zülalına bağlanan təsiredici molekul (ko-repressor). təşviq edir repressorun operatora bağlanması -- dairələri düzbucaqlılara çevirərək sərbəst düzbucaqlıların tədarükünü artırır.

  • Effektor (ko-repressor) tarazlıqdan sonra dəyişir sol:

repin "Dördbucaqlı forması". zülal ("yapışqan "forma O ilə bağlanır) ↔ "Dairə forması" (O ilə bağlanmayan forma)

  • Tam repressor zülalının forması (= effektor-zülal kompleksi) operatora yapışır.

2. Bu induksiya olunan operonla necə müqayisə olunur? Yuxarıdakı D ilə müqayisə edin.

Bu, induksiya və repressiyanı müqayisə edən bir cədvəl hazırlamağa kömək edə bilər. Nəzərə alınmalı bəzi suallar:
(1) Hansı forma, boş və ya dolu DNT-yə yapışır?
(2) Zülal hazırlandıqda, yapışqan olurmu?
(3) Effektor yapışqan və yapışmayan formalar arasında tarazlığı necə (hansı istiqamətdə) dəyişir?

3. Xatırlatma: Hər bir operonun repressor zülalı unikaldır və yalnız onun müvafiq operatoruna (&eftor) bağlanır. Bütün düzbucaqlıların (və ya dairələrin) eyni olmadığını xatırlamaq vacibdir. Hər bir unikal repressor zülalı allosterikdir və 2 formaya malikdir -- "yapışqan" və "nonyapışqan"." Müqayisə üçün paylama materiallarında bütün "yapışqan" formaları düzbucaqlı, bütün "yapışqan" formaları dairələr şəklində çəkilmişdir. Bununla belə, hər bir repressor protein fərqlidir. Bütün "düzbucaqlıların" ortaq olduğu yeganə şey, onların hamısının öz operatorlarına yapışmasıdır.

Operonların necə işlədiyini nəzərdən keçirmək üçün 12-1 və 12-2 A-B məsələlərini yerinə yetirin. Repressiya və induksiyanı müqayisə etmək üçün 12-2 C və 12-7 edin.

G. Güclü və Zəif Promouterlər -- bütün promouterlərdir yox eyni.

1. Bütün Promoterlər struktur və funksiya baxımından oxşardırlar -- bütün P-lər RNT polimerazanı bağlaya bilməli və transkripsiyaya başlamaq üçün siqnal kimi xidmət etməlidirlər.

2. P-lər güclü və ya zəif ola bilər

a. Zəif Promoter --> az RNT polimeraz bağlanması --> aşağı səviyyəli transkripsiya --> aşağı səviyyələrdə müvafiq protein.

b. Güclü Promouter --> çoxlu RNT pol bağlanması --> yüksək səviyyəli transkripsiya --> yüksək səviyyələrdə müvafiq protein.

c. Promouterin gücü niyə vacibdir? Promotorun gücü nə qədər mRNT hazırlana biləcəyini müəyyənləşdirir. İstənilən vaxt edilən mRNT-nin faktiki miqdarı həm promotorun gücündən, həm də repressiya və ya induksiyanın dərəcəsindən asılıdır.

3. Güclü və zəif Promoterlər nümunəsi: Lac operonunun P ilə lak repressor geninin P

a. Lak operonun promotoru güclüdür. Struktur genlər üçün lak operonun P = P laktoza mübadiləsi üçün polikistronik mRNA --> fermentlərinin istehsalına nəzarət edir. Bu P güclü olduğundan, siz çoxlu mRNT və çoxlu müvafiq fermentlər yaradırsınız.

b. Lak repressor geninin promotoru zəifdir.
Lak repressorunun P = R geni üçün P lak repressoru üçün mRNT istehsalına nəzarət edir --> lak repressor zülalı. Bu P zəif olduğundan, siz mRNT-nin yalnız bir hissəsini, repressor zülalının isə nisbətən az hissəsini təşkil edirsiniz.

c. Bu niyə məntiqlidir? Sizə çoxlu metabolik fermentlər lazımdır (əgər siz karbon və enerji mənbəyi kimi laktoza ilə inkişaf edirsinizsə), lakin nisbətən az molekul (100 və ya daha çox) repressor zülalına ehtiyacınız var.

4. O (operator) və P (promoter) rolları arasındakı fərqi qeyd edin. P transkripsiyanın maksimum səviyyəsinin nə olduğunu müəyyən edir O (plus Repressor) maksimumun neçə faizinin faktiki olaraq əldə olunduğunu müəyyən edir (hüceyrə üçün deyil, kultur başına).

a. O (repressorla bağlanaraq) operonun nə dərəcədə "on" olduğunu müəyyən edir -- operon tam qazla işləyir, yoxsa qismən işə salınıb (və ya tamamilə sönür)? Biz adətən operonları "off" və ya "on" kimi təsvir edirdik.Operonlar orta səviyyəli korepressor və ya induktor olduqda qismən işə salına bilər ki, repressor zülalının bir hissəsi "dördbucaqlı" şəklində, hissəsi isə "dairəyə" şəklində olsun.

Qeyd: repressorun bir molekulu ("düzbucaqlı formada") bir operonu bağlamaq üçün kifayət deyil. Hər bir operatorun həmişə repressor zülal molekulu ilə məşğul olduğundan əmin olmaq üçün hər operonda birdən çox repressor protein molekulu olmalıdır.

b. P transkripsiyanın maksimum səviyyəsini müəyyən edir = operon tam "on" olduqda və tam tənzimləmə ilə işlədikdə səviyyə.

H. Ümumilikdə tənzimləmə. Bu, sinifdə təfərrüatlı müzakirə edilməyəcək, lakin burada xülasə kimi və böyük mənzərəni əldə etməyə kömək etmək üçün daxil edilmişdir. Eukaryotik zülal sintezinin tənzimlənməsinə gəldikdə, növbəti dövrə ətraflı danışılacaqdır.

1. Bütün tənzimləmə modelləri operonlar haqqında biliklərə əsaslanır . Niyə? Çünki operonlar zülal sintezinin ilk tənzimləmə sistemləri idi.

2. Nəzərə alınacaq operonların xüsusiyyətləri

a. Transkripsiyaya nəzarət . Zülal sintezinin səviyyəsi zülal üçün kodlaşdıran genin transkripsiya səviyyəsinə nəzarət etməklə idarə olunur. mRNT istehsalı tənzimlənən yeganə addımdır. Tərcümə üzərində birbaşa nəzarət yoxdur - mRNT-nin istifadəsinə və ya deqradasiyasına nəzarət yoxdur.

b. 2 hissəli keçid. İki hissədən ibarət keçid (nəzarət edən transkripsiya) var -- DNT ardıcıllığı və ya sayt (operator) və sayta bağlanmaq üçün allosterik zülal (repressor).

c. Mənfi Nəzarət. Tənzimləmə sistemi "mənfi" -- sistemin transkripsiyasını dəyişdirmək üçün zülalın (repressorun) düzgün işləməsi deməkdir off. Repressor zülalı yoxdursa və ya işləmirsə, transkripsiya "ton" mövqeyində ilişib qalır.

d. Koordinasiya nəzarəti . Müvafiq funksiyaya malik zülalları kodlayan genlər birlikdə idarə olunur -- uyğun zülalların sintez səviyyəsi koordinasiya olunur. Operonlarda bu, iştirak edən bütün (struktur) genlərin qruplaşdırılması ilə həyata keçirilir -- genlər DNT-də bir-birinin yanındadır və tək bir promotor -> tək poli-sistronik mRNT tərəfindən idarə olunur.

3. Bu xüsusiyyətlər universaldırmı? Protein sintezinin tənzimlənməsi həmişə eyni şəkildə işləyirmi? Doğru olan budur E. coli fil haqqında doğrudurmu? (Monod belə düşünməyi xoşlayırdı.)

a. Transkripsiyaya nəzarət adi haldır. Bu, zülal sintezini tənzimləmək üçün əsas yoldur, lakin yeganə yol deyil.

b. Bir zülal və DNT yerindən ibarət iki hissəli açarlar çox, çox yaygındır. Vəziyyət tez-tez yuxarıda təsvir ediləndən daha mürəkkəbdir, xüsusən də eukariotlarda. Çox vaxt müəyyən bir genin transkripsiyasına təsir göstərə bilən çoxlu saytlar və/və ya çoxlu tənzimləyici zülallar (bir-biri ilə, eləcə də DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər) mövcuddur. Təfərrüatlar növbəti dövr üçün müzakirə olunacaq.

c. Mənfi nəzarət universal deyil. Prokaryotlarda çox yaygındır müsbət nəzarət (geni aktivləşdirmək üçün zülal lazımdır) çoxhüceyrəli eukariotlarda daha çox rast gəlinir.

d. Koordinat nəzarəti ümumidir, lakin müxtəlif orqanizmlərdə mexanizm fərqlidir. Əlaqədar funksiyaya malik genlər ümumiyyətlə prokariotlarda qruplaşdırılır və ümumi bir "köçürmə"ni (P, O və s.) bölüşürlər." Eyni yolun çoxsaylı fermentlərini kodlayan genlər ümumiyyətlə eukariotlarda KLASTER DEYİL. Dəstdəki hər bir gen fərqli yerdə yerləşdiyinə görə hər genin özünəməxsus "açarlayıcısı var." (Lakin bütün açarlar koordinasiyalı şəkildə açılır.) Beləliklə, çoxhüceyrəli eukariotlarda ümumiyyətlə poli-sistronik mRNT yoxdur.

IV. Bakterial DNT necə ötürülür?

A. Hüceyrə bölünməsinə giriş -- 1 hüceyrə necə 2 edir?

1. Hüceyrə məzmununu necə ikiqat artırırsınız? DNT, RNT və zülalları ikiqat artırmağı və zülal sintezini necə tənzimləməyi - biz hamısını əhatə etdik - mərkəzi doqmanı nəzərdən keçirin. Zülalları (fermentləri) ikiqat artırdıqdan sonra, bu, karbos, lipidlər və s. kimi başqa hər şeyin ikiqat artmasına imkan verir. Beləliklə, hüceyrədəki hər şeyi ikiqat artırdığınızı düşünək. 1-dən 2 hüceyrəni necə əldə etmək olar?

2. DNT-nin paylanması niyə kritik məsələdir? -- Bir hüceyrədən iki hüceyrə yaratmaq "onşəkilli proqram ikiqat artırıldıqdan sonra bu iki nüsxə qız hüceyrələrə necə paylanır?" Proqramın bir hissəsi olmayan (genetik material) maddələri tam olaraq bölmək lazım deyil, toyuq səbəbiylə. və yumurta problemi olmalıdır bəziləri hər qız hüceyrəsində. (Hər bir hüceyrədə bəzi ribosomlar, RNT polimeraza və s. lazımdır. Ancaq bir az və genetik materialınız olduğu müddətdə hər zaman daha çox ribosom, ferment və s. yarada bilərsiniz.)

B. Prokaryotlar bunu necə edir? binar parçalanma -- membrana yapışmış dairəvi xromosomun müntəzəm olaraq ayrılması

1. Bakteriyanın DNT-si (genetik məlumat) necə görünür? Hər bir bakteriya bir, dairəvi, ikiqat zəncirli DNT molekuluna malikdir = xromosom hüceyrə membranına bağlanır.

2. Xromosom DNT-nin necə paylanması.

a. Başlamaq üçün bir cüt zəncirli DNT dairəsi olan bir hüceyrəniz var membrana yapışdırılır.

b. DNT birectional DNT replikasiyası ilə təkrarlanır (iki çəngəl tək mənşədən başlayır) --> iki cüt telli dairə, hər ikisi membrana yapışdırılır. (Bax Bekker şək. 19-5 (17-5))

c. Membran qoyulduqca dairələr bir-birindən ayrılır DNT-nin membrana bağlanma nöqtələri arasında --> iki dairə hüceyrənin əks uclarına itələyir. (DNT replikasiyasının iki mənşəyini bir-birindən ayıran membranın böyüməsindən başqa aktiv bir proses də var. Bu, yalnız bu yaxınlarda aşkar edilmişdir.)

d. Bitirmək üçün yalnız bir membran qoymaq lazımdır (və divar) hüceyrənin iki yarısı arasında, hər birində bir dairə (= tam ikiqat zəncirli xromosom) var. Bu → 2 tam xana.

e. Qeyd edək ki, bu mitoz və ya meioz deyil bu fərqli bir prosesdir (ikili parçalanma). Mitoz və meioz yalnız eukariotlarda baş verir, onlar daha sonra müzakirə olunacaq.

f. İki qız hüceyrəsindəki genetik material necə müqayisə ediləcək? Əgər mutasiya yoxdursa, o, eyni olacaq və bütün nəsillər eyni olacaq. Bu şəkildə (bir qurucusun aseksual çoxalması ilə) əmələ gələn bütün nəsillərə klon deyilir. ("təsisçi"-nın hüceyrə, molekul və ya orqanizm olmasının fərqi yoxdur.) Yeni gen kombinasiyalarını əldə etməyin hər hansı bir yolu (mutasiyadan başqa) varmı? Ayrı-ayrı klonlardan genləri qarışdırmaq üçün? Bunun üçün bakterial cinsi əlaqə lazımdır.

Növbəti dəfə: Bakteriyalar və viruslar necə cinsi əlaqəyə girirlər? Bakterial və viral xaçların nəticələri (yəni cinsiyyət) tamamlama və rekombinasiya yolu ilə necə təhlil edilir? (Bütün təfərrüatlar haqqında bir paylama olacaq.)

Müəlliflik hüququ 2006 Deborah Mowshowitz və Lawrence Chasin Biologiya Elmləri Departamenti Kolumbiya Universiteti Nyu-York, NY.


Genişlənmiş kardiyomiyopatiyalı miyozin mutantlarının güc yaratma qabiliyyəti azalmışdır

Dilate kardiomiopatiya (DCM) və hipertrofik kardiomiopatiya (HCM) aritmiya, ürək çatışmazlığı və ürək ölümünə səbəb ola bilər. Burada, insan β-ürək miyozinində beş DCM-ə səbəb olan mutasiyaların motor sahələrini funksional olaraq xarakterizə etdik. ATPase dövründəki ayrı-ayrı hadisələrin kinetik təhlili göstərdi ki, hər mutasiya bu dövrədə fərqli addımları dəyişdirir. Məsələn, müxtəlif mutasiyalar ATP bağlanmasının, ATP hidrolizinin və ya ADP-nin sərbəst buraxılmasının gücləndirilmiş və ya azaldılmış sürət sabitlərini verdi və ya dəyişdirilmiş ATP, ADP və ya aktin yaxınlığını nümayiş etdirdi. Yerli təsirlər üstünlük təşkil etdi, oxşar mutant fenotip üçün heç bir ümumi model nəzərə alınmadı və DCM mutasiyalarını əvvəllər təhlil edilmiş HCM miyozin mutasiyalarından fərqləndirən heç bir fərqli dəyişikliklər dəsti yox idi. Yəni, tam ATPase daralma dövrünü modelləşdirmək üçün məlumatlarımızdan istifadə etməklə əlavə kritik anlayışlar ortaya çıxdı. DCM mutasiyalarından dördü sabit vəziyyətdə qüvvə saxlayan A·M·D kompleksinin yerləşməsinin azalması səbəbindən vəzifə nisbətini (miyozin aktini güclü şəkildə bağladığı zaman ATPaz dövrü hissəsi) aşağı saldı. Yük altında, A·M·D vəziyyətinin ADP-nin buraxılması üçün azaldılmış sürət sabiti sayəsində artacağı proqnozlaşdırılır və bu təsir bütün beş DCM mutasiyaları üçün zəiflədi. İki HCM mutasiyası, yəni R403Q və R453C üçün əks təsirləri müşahidə etdik. Bundan əlavə, təhlil WT və HCM mutantlarına nisbətən DCM mutantları tərəfindən ATP-nin daha qənaətli istifadəsini proqnozlaşdırdı. Əldə etdiyimiz tapıntılar göstərir ki, DCM mutantlarının güc saxlama vəziyyətinin azaldılması səbəbindən güc istehsalında və güc tutma qabiliyyətində çatışmazlıq var.

Açar sözlər: aktin və miyozin ATPase ürək əzələsi ürək miyozin kardiyomiyopatiya kompüter modelləşdirmə dilate kardiyomiyopatiya vəzifə nisbəti ürək xəstəliyi insan kardiyomiyopatiya hipertrofik kardiyomiyopatiya kinetik modelləşdirmə kinetikası mexanotransduksiya molekulyar motor.

Maraqların toqquşması bəyanatı

J. A. S. MyoKardia, Inc-in təsisçisidir və səhmlərinin sahibidir. L. A. L. təsisçisidir, səhmlərinin sahibidir və MyoKardia, Inc ilə sponsorluq edilən tədqiqat müqaviləsi var.


Oktopinin deqradasiyasının genetik təyini

P.M. KLAPWIJK, R.A. SCHILPEROORT, Bitki Şişlərinin Molekulyar Biologiyasında, 1982

II OKTOPİN VƏ ŞİŞİN FORMASİYASI

Fransadakı Morel qrupu, şiş əmələ gətirən bakteriya ilə meydana gələn tac ödündəki opin tərkibi arasında diqqətəlayiq bir əlaqənin olduğunu aşkar etdi: oktopinin sintezini stimullaşdıran ştammlar oktopini parçalaya və onu azot mənbəyi kimi istifadə edə bilir, halbuki nopalin. induksiya edənlər nopalini parçalaya və istifadə edə bilirlər ( Petit və b., 1970 Lippincott və b., 1973). İki müstəsna ştamın həm oktopini, həm də nopalini pisləşdirdiyi düşünülürdü, lakin sonradan bunun çirklənmə ilə bağlı olduğu aydın oldu (Petit və Tempé, 1978). Ştammın deqradasiya qabiliyyəti ilə ştama spesifik opinin sintezi arasındakı müsbət korrelyasiya Morel və onun əməkdaşlarını şişin induksiyası zamanı gen transferinin baş verə biləcəyi fikrinə asanlıqla vadar etdi. Bir şərtlə ki, mollyuskada olduğu kimi Pekten maximus (Van Thoai və Robin, 1961) oktopinin sintezi və parçalanması tək bir ferment tərəfindən həyata keçirilə bilərdi, bu fermenti kodlayan bakterial genlərin bitki hüceyrəsinə köçürülməsi düşünülürdü. Zavodda reaksiya yerli kimyəvi mühitin funksiyası olaraq sintezə qaytarılacaqdır. Bu, genetik təcrübələrlə yoxlana bilən sadə bir fərziyyə təşkil edirdi ( Petit və b., 1970 Morel, 1971).

Bu testi həyata keçirməyin bir yolu oktopini parçalaya bilməyən bakterial mutantları təcrid etmək idi. * Əgər belə mutantlar oktopin sintezi olmadan şişlərin əmələ gəlməsinə səbəb olarsa, bu onu göstərir ki, bakteriyada oktopinin deqradasiyasına cavabdeh olan genlər şişdə oktopinin sintezinə nəzarət edən genlərlə eynidir. Oktopindən istifadə edə bilməyən mutantlar müxtəlif yollarla əldə edilmişdir. Birincisi, birbaşa azot mənbəyi və ya arginin mənbəyi kimi oktopinlə əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf edə bilməyən mutant klonların təcrid edilməsi ilə (Klapwijk) və b., 1976 Montoya və b., 1977). İkincisi, homooktopinə davamlı klonların seçilməsi ilə (Petit və Tempé, 1978 Klapwijk) və b., 1978). Homooktopin [N 2 -( d -1-karboksietil)- l -homoarginin Şəkil 1 ] oktopinin struktur analoqu kimidir və o, kulturalar üçün zəhərlidir. A. tumefaciens octopini deqradasiya edən fermentlərin induksiya və ya konstitutiv səviyyəsi ilə. Bu zəhərli təsir, ehtimal ki, homoargininin istehsalı nəticəsində yaranır. Buna görə də, bir bakteriya populyasiyası homooktopinə məruz qaldıqda, yalnız oktopinin parçalanmasında iştirak edən bir və ya hər iki fermentdən (permeaz və oksidaz) çatışmayan hüceyrələr təsirsiz qalacaq və sağ qalacaq. Bu müxtəlif prosedurlardan onlarla mutant çıxarılıb. Onların bir xüsusiyyəti ortaq idi: tac ödlərinə səbəb olduqda, bu şişlərin tərkibində ahtapot var idi (Klapwijk) və b., 1976, 1978 Montoya və b., 1977 Petit və b., 1978b). Gen transferi fərziyyəsini təkzib etməsə də, bu tapıntı açıq-aydın sübut edir ki, bitki şişində oktopin sintezinə nəzarət edən genlər və bakterial oktopinin deqradasiyası genləri fərqlidir və eyni fermenti kodlaşdırmır. Bu fərq biokimyəvi məlumatlara uyğundur. Oktopinin deqradasiyası membrana bağlı və sitoxromla əlaqəli oksidaz tərəfindən həyata keçirilir, onun sintezi isə NADPH-dən asılı olan sitozol fermenti tərəfindən həyata keçirilir (Jubier, 1975 Bomhoff, 1974 Lejeune, 1973 Hack and Kemp, 1977 Otten). və b., 1977 ).

Aşağıda daha geniş şəkildə müzakirə ediləcəyi kimi, oktopin və nopalin maddələr mübadiləsinə nəzarət edən genlər bütün virulentlərdə mövcud olan Ti plazmidlərində yerləşir. A. tumefaciens suşlar. Hal-hazırda oktopin və nopalin Ti plazmidləri üçün mövcud olan xəritələşdirmə məlumatları, həmçinin deqradasiyaya nəzarət edən genlərin və sintezi idarə edən genlərin fiziki ayrılmasının göstəricisidir (Koekman). və b., 1979 Schell, 1978). Nəhayət, iki müstəsna mutant ştamm təcrid edilmişdir ki, onlar oktopinsiz şişlərə səbəb olur (Klapwijk) və b., 1978). Bu, yuxarıda müzakirə edilən nəticələrlə ziddiyyət təşkil etmirdi, çünki bu ştamların sintez və deqradasiya genlərinin itirilməsi ilə nəticələnən böyük silinmələrə məruz qalmış Ti plazmidlərini daşıdığını nümayiş etdirmək olar (Koekman) və b., 1979 ).

Bir neçə laboratoriyada əldə edilən genetik və biokimyəvi dəlillər üç nəticəyə gətirib çıxardı: (1) Öd kisəsinin tac şişi üçün gen transferi fərziyyəsi octopin əlaqəsindən istifadə edərək birbaşa genetik yanaşma ilə təsdiq edilə bilməz. (2) Opinləri parçalamaq üçün bakteriya qabiliyyəti tac öd şişinin əmələ gəlməsində mühüm rol oynamır. (3) Şiş toxumasında opinlərin sintezi şişin böyüməsi üçün şərt deyil (həmçinin bu traktatın digər fəsillərinə baxın).


Videoya baxın: Dərs vaxtı: 9-cu sinif dərsləri (Yanvar 2022).