Сдвиг рамки считывания

ЗАМЕНА ОСНОВАНИЯ

Изменение молекулы ДНК при мутациях.

Существует такой вид мутаций ДНК, как точковые мутации, т.е. мутации, вовлекающие отдельно взятые нуклеотиды. Точковые мутации представляют собой вставки или выпадения, а также изменения (разные типы замен одного азотистого основания на другое) пары нуклеотидов ДНК (или нуклеотида РНК). В результате мутирования возникают альтернативные формы генов (аллели) — ген становится полиморфным. Одни из этих мутаций являются вредоносными, т.е. вызывающими развитие наследуемых заболеваний, а другие — нейтральными, не вызывающими никаких существенных изменений в синтезируемых белках.

Точковые мутации можно разделить на два больших класса. К первому классу относятся те, которые связаны с заменой основания. Мутации второго класса обусловлены так называемым сдвигом рамки считывания.

Замена одного основания в цепи ДНК может привести к тому, что в синтезируемый белок будет встроена «неправильная» аминокислота. В результате функция белка может быть нарушена. Например, если первый кодон мРНК скопирован неправильно и вместо A UG в последовательности мРНК записана последовательность A GG, то вместо метионина будет синтезирован аргинин. Подобная замена единственной аминокислоты в цепочке сотен аминокислот, составляющих белок, может проявиться по-разному. Спектр этих проявлений — от нулевых до летальных — зависит от структуры и функции синтезируемого белка.

Мутации, которые приводят к выпадению или вставке одного и более нуклеотидов, вызывают так называемый сдвиг рамки считывания. В среднем они более вредоносны, чем мутации замены нуклеотида. Сдвигом рамки этот тип мутаций называется потому, что в результате выпадения (или случайного добавления) одного нуклеотида изменяется считывание (трансляция) кодонов в молекуле мРНК и, начиная с точки, соответствующей положению мутации, синтезируется искаженная последовательность аминокислот.

Особенность мутаций состоит в том, что их действие может быть различным в разных организмах и фенотипические проявления одной и той же мутации у разных особей могут быть очень разнообразными. Так, обладание мутантным аллелем у одной особи может фенотипически проявиться в форме тяжелого заболевания, а у другой — в форме легкой симптоматики или даже полною ее отсутствия.

Мутации — основной источник генетического полиморфизма, т.е. наличия в популяции нескольких аллелей одного локуса. Полиморфная природа ДНК позволила разработать системы методов генетического и психогенетического анализа, которые позволяют определить и картировать целый ряд генов, вовлеченных в формирование индивидуальных различий по исследуемым поведенческим признакам.

2.3 Популяционный уровень

Генетическая популяция - один из важнейших факторов, определяющих особенности передачи по наследству различных признаков.

Популяционная генетика исследует закономерности распределения генов и генотипов в популяциях.

В медицинской практике нередко появляется необходимость установить количественные соотношения людей с различными генотипами по какому-либо аллею, включающему патологический ген, или частоту встречаемости этого гена среди населения. Расчёты ведутся в соответствии с положениями закона Харди-Вайнберга. Этот закон разработан для популяций, отвечающих следующим условиям:

-свободное скрещивание, т.е. отсутствие специального подбора пар по каким-либо отдельным признакам;

-отсутствие оттока генов за счёт отбора или миграции особей за пределы данной популяции;

-отсутствие оттока генов за счёт отбора или миграции особей в данную популяцию извне;

-равная плодовитость гомозигот и гетерозигот. Такая популяция называется равновесной.

Закон Харди-Вайнберга применим к анализу крупных популяций, где нет тенденции подбора пар с соответствующими генотипами.

Первое положение закона Харди-Вайнберга гласит: сумма частот генов одного аллеля в данной популяции есть величина постоянная. Это записывается формулой

p + q=1 где p-число доминантных генов аллеля А, q - число рецессивных генов того же аллеля а. Обе величины обычно принято выражать в долях единицы, реже - в процентах (тогда p+q=100).

Частота определённых пар генов устанавливается естественным отбором в ряде предшествовавших поколений.

Второе положение закона Харди-Вайнберга: сумма частот генотипов по одному аллелю в данной популяции есть величина постоянная, а распределение их соответствует коэффициентам бинома Ньютона второй степени. Формула для исчисления частот генотипов P² + 2pq+ q²= 1, где p² - число гомозиготных особей по доминантному гену (генотип АА), 2pq - число гетерозигот (генотип Аа), q² - число гомозиготных особей по рецессивному гену (генотип аа).

Закон Харди-Вайнберга включает ещё одно важное положение: в равновесной популяции частоты генов и частоты генотипов сохраняются в ряде поколений.

Анализ популяций с позиций основных положений закона Харди-Вайнберга позволяет наглядно представить весь механизм различных форм естественного отбора, а по изменениям частот генов в ряде последовательных поколений выяснить направление изменчивости конкретной популяции.

Положение закона Харди-Вайнберга применимы и к множественным аллелям. Тогда в случае трёх аллельных генов частоты их могут быть выражены как p+q+r =1, а частоты генотипов - как p + q + r =1, а частоты генотипов - как p² + q² + r² + 2 pq +2 pr + 2 qr =1

Дата добавления: 2014-11-08