Фенотипические проявления мутаций
Мутационные изменения в геноме бактерий отражаются на их внешних свойствах и жизнедеятельности. К основным фенотипическим последствиям относятся:
- Изменение формы и строения клетки (морфологии).
- Ауксотрофность — возникновение потребности в дополнительных факторах роста (например, витаминах или аминокислотах), которых клетке раньше хватало.
- Появление устойчивости к действию антибактериальных препаратов.
- Изменение реакции на температурные условия.
- Аттенуация — ослабление болезнетворных свойств (вирулентности) бактерии.
Классификация мутаций
В зависимости от масштаба повреждения ДНК мутации делятся на две основные группы:
- Точечные мутации — затрагивают всего одну пару нуклеотидов.
- Протяженные мутации (аберрации) — охватывают значительные участки хромосомы. Среди них выделяют:
- Делецию (выпадение фрагмента нуклеотидов);
- Дупликацию (удвоение участка);
- Транслокацию (перемещение фрагмента хромосомы на другое место);
- Инверсию (разворот участка ДНК на 180 градусов).
По происхождению мутации бывают спонтанными (возникают самопроизвольно из-за ошибок репликации или активности подвижных элементов) и индуцированными (вызванными мутагенами).
Виды мутагенов и механизмы их действия
Мутагенные факторы подразделяются на три группы: физические, химические и биологические.
Физические мутагены (УФ-лучи, гамма-излучение). Ультрафиолет воздействует на пиримидиновые основания, приводя к образованию тиминовых димеров — ковалентных сшивок между соседними остатками тимина. Это ломает структуру цепи и блокирует нормальную репликацию.
Химические мутагены действуют разными путями:
- Аналоги азотистых оснований (5-бромурацил) встраиваются в ДНК, меняют структуру и провоцируют транзицию — замену пурина на пурин или пиримидина на пиримидин.
- Дезаминирующие агенты (азотистая кислота) отщепляют аминогруппу у оснований. Например, аденин становится гипоксантином, который спаривается с цитозином, что также ведет к транзиции.
- Интеркалирующие агенты (акридин) вклиниваются между основаниями, растягивая цепь. При репликации это вызывает сдвиг рамки считывания, делая невозможным правильное чтение всей последующей генетической информации.
Биологические мутагены представлены подвижными генетическими элементами, например, транспозонами.
Прямые мутации и реверсии
Мутация, которая приводит к утрате бактерией определенной функции, называется прямой. Однако бактерии способны восстанавливать утраченные свойства — этот процесс именуется реверсией.
Реверсии бывают двух типов:
- Истинная (прямая) — полностью возвращается исходный генотип, а вместе с ним и фенотип.
- Супрессорная — первичная мутация в генотипе остается, но фенотип восстанавливается благодаря дополнительной мутации (она может возникнуть в том же гене, в других генах или затронуть тРНК).
Вопросы с занятий и экзамена
Что такое транзиция?
Это вид точечной мутации, при которой пуриновое основание заменяется на другое пуриновое (или пиримидиновое на пиримидиновое). Возникает, например, под действием аналогов азотистых оснований.
В чем разница между истинной и супрессорной реверсией?
При истинной реверсии полностью восстанавливается поврежденный генотип. При супрессорной — фенотип возвращается в норму, но изначальная мутация в ДНК сохраняется, компенсируясь новой мутацией.
Как УФ-излучение повреждает ДНК бактерий?
УФ-излучение вызывает сшивание соседних остатков тимина в одной цепи ДНК. Образуются тиминовые димеры, которые искажают структуру спирали и мешают репликации.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм таутомерного перемещения электронов при ошибках репликации
- Роль транспозонов в биологическом мутагенезе
- Последствия сдвига рамки считывания для синтеза белков
- Поведение ксантина при дезаминировании гуанина
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Мутации у бактерий» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Генетика микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.