Тема 4.3.1 Классификация мутаций

Понятие о мутациях было введено в науку голландским ботаником де Фризом. У растения энотера он наблюдал появление резких, скачкообразных отклонений от типичной формы, причём эти отклонения оказались наследственными. Дальнейшие исследования на разных объектах – растениях, животных, микроорганизмах показали, что явление мутационной изменчивости свойственно всем организмам. Материальной основой генотипа являются хромосомы.

Мутации – это изменения, происходящие в хромосомах под влиянием факторов внешней или внутренней среды.

Мутационная изменчивость отличается от комбинативной изменчивости.

Мутации – это вновь возникающие изменения в генотипе, тогда как комбинации – новые сочетания родительских генов в зиготе.

Мутации затрагивают разнообразные стороны строения и функции организма. Например, у дрозофилы известны мутационные изменения формы крыльев (вплоть до полного их исчезновения), окраски тела, развития щетинок на теле, формы глаз, их окраски (красные, жёлтые, белые) и т.д., а так же многих физиологических признаков (продолжительность жизни, плодовитость, стойкость к разным повреждениям и т.д.).

Наряду с резкими наследственными отклонениями гораздо чаще встречаются небольшие мутации, лишь немногим отличающиеся от исходных форм. Тем не менее указанные де Фризом признаки мутаций – их скачкообразный характер и наследуемость – остаются в силе. Мутации совершаются в различных направлениях и сами по себе не являются приспособительными, полезными для организма изменениями. Многие возникающие мутации неблагоприятны для организма и даже могут вызвать его гибель. Большинство таких мутаций рецессивны. В сочетании с аллельным доминантным геном они фенотипически не проявляются. Но иногда происходят и доминантные мутации, снижающие жизнеспособность или даже вызывающие гибель организма. Различают несколько типов мутаций по характеру изменений генотипа.

Генные мутации

Наиболее распространёнными являются мутации, не связанные с видимыми в микроскоп изменениями строения хромосом. Такие мутации представляют собой качественные изменения отдельных генов и носят название генных мутаций. На основании исследований установлено, что такие мутации связаны с преобразованиями химической структуры ДНК, входящей в состав хромосом. Изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующейся на ДНК молекулы РНК, а это в свою очередь, обусловливает новую последовательность аминокислот при синтезе белковой молекулы. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств.

Хромосомные мутации

Известны мутации, связанные с видимыми преобразованиями хромосом. К числу таких изменений относятся, например, перемещение части одной хромосомы на другую, ей негомологичную, поворот участка хромосомы на 180 градусов и ряд структурных изменений от дальних хромосом. К особой группе мутаций относятся изменения числа хромосом. Эти мутации сводятся к появлению лишних или утере некоторых хромосом. Такого рода изменения в хромосомном составе происходят при нарушении в силу каких либо причин нормального хода мейоза, когда вместо нормального распределения хромосом между дочерними клетками обе гомологичные хромосомы оказываются в одной клетке. Обычно такого рода нарушения снижают жизнеспособность организма. Особый тип наследственных изменений представляет собой явление полиплодии, которое выражается в кратном увеличении числа хромосом. Возникновение полиплодов связано с нарушением процессов митоза или мейоза. Полиплоидные виды довольно часто наблюдаются в природе у растений и очень редко встречаются у животных. Полиплоды у растений, по сравнению с диплоидами характеризуются более мощным ростом, большими размерами и массой семян. Явление полиплодии широко используется на практике в работе по созданию высокопродуктивных сортов растений.

Соматические мутации

Мутации связаны с изменениями в строении или числе хромосом. Если эти изменения происходят в гаметах, то они проявляются в том поколении, которое развивается из данных гамет. Но подобные изменения могут иметь место и в соматических клетках. Это соматические мутации. Такие мутации приводят к изменению признака только части организма, развивающегося из изменённых клеток.

У животных соматические мутации не передаются последующим поколениям, поскольку из соматических клеток новый организм не возникает. Другое дело у растений. При помощи прививок удаётся сохранить возникшие изменения и оно оказывается стойким, наследственным.

Частота и причины мутаций

Учёт возникающих мутаций представляет собой большие трудности. Большинство мутаций рецессивны. Они возникают в генах, локализованных в хромосомах половых клеток. Гамета, несущая рецессивную мутацию соединяется с гаметой, которая мутации не несёт. Поэтому вновь возникшая мутация фенотипически не проявляется. В последующих поколениях мутация будет размножаться и распространяться среди особей вида. Лишь когда соединятся гаметы, несущие одну и ту же рецессивную мутацию, она проявится фенотипически. В природных условиях мутация каждого отдельно взятого гена происходят редко. Поскольку у организма имеется несколько тысяч генов, так что число мутаций значительно. В связи с тем, что мутации каждого гена происходят редко, можно говорить о его значительной стойкости. Это имеет большое биологическое значение. Относительная стойкость видов – важное условие приспособленности организма к среде обитания. Способность к мутированию – одно из основных свойств гена. Каждая мутация вызывается какой-то причиной. В большинстве причины неизвестны. Мутации связаны с изменениями во внешней среде. Это доказывается тем, что искусственное воздействие различных факторов резко повышает число мутаций. Особенно эффективны факторы влияющие на нуклеиновые кислоты. Экспериментальное получение мутаций. Впервые, резкое повышение мутаций было получено действием рентгеновских лучей. Число мутаций повысилось в 150 раз. Кроме лучей Рентгена, мутации могут быть вызваны различными химическими и физическими воздействиями. Получение мутаций имеет практическое значение т.к. повышает наследственную изменчивость, давая материал для отбора.

Контрольные вопросы

1. Общие понятия о мутациях.

2. В чём сущность мутационной изменчивости.

3. Мутации и организмы.

4. Генные мутации.

5. Хромосомные мутации.

6. Соматические мутации.

7. Частота и причины мутаций.

8. Искусственный мутагенез.

9. Генная инженерия.

10. Управление жизненным процессом.

https://refdb.ru/look/2257615-p6.html