25. A biológiai információáramlás centrális dogmája. A mutációk típusai és hatásuk a fenotípusra. Spontán és indukált mutációk; fizikai és kémiai mutagének. Flashcards
Információáramlás centrális dogmája
DNS → DNS → RNS → fehérje (replikáció, transzkripció, transzláció)
–> RNS-vírussal fertőzött sejtben ettől eltérő folyamatok is végbemennek
Genotípus és fenotípus fogalma
- Genotípus: a sejt teljes genetikai információtartalma által biztosított lehetőségek összessége
- Fenotípus: adott körülmények között ténylegesen megnyilvánuló tulajdonságok
Mutációk típusai
- Pontmutáció
- Frame-shift (kereteltolódási) mutáció
- Kromoszóma-mutáció
- Genom-mutáció
Pontmutáció
- Egyetlen bázis kicserélődése
2. Maradhat a fenotípus változatlan, de akár letális hatása is lehet (ha egy kritikus ponton történik a változás)
Frame-shift (kereteltolódási) mutáció
Néhány új bázis beépül v. kiesik –> eltolódik a leolvasási keret és teljesen más polipeptid fog szintetizálódni a DNS-ről
Kromoszóma-mutáció
A sejt egyik kromoszómájáról letörik egy darab; többnyire letális
Genom-mutáció
Zavar a mitózis v. meiózis során a kromoszómák szegregálásában → ún. aneuploid (több vagy kevesebb kromoszóma számú) sejtek keletkeznek; többnyire letális (de kivétel pl. a Down-kór!)
Egyéb mutánsok
- Auxotróf mutáns
2. Kondícionális (feltételes) mutáns
Auxotróf mutáns
- A normális táplálkozási igényű (prototróf) mikrobának pl. egy pontmutáció hatására megnövekedhet a tápanyagigénye –> minimál táptalajon ezért nem tud szaporodni, hanem csak ún. komplett táptalajon (ami ki lett egészítve a számára szükséges komponenssel)
- Reverzió: az auxotróf mutáns visszaalakulhat prototróffá egy újabb mutáció révén
Kondícionális (feltételes) mutáns
- Környezeti tényezőkre (pl. hőmérséklet) lesz érzékeny; a fehérje térszerkezete pontmutáció következtében kicsit megváltozik, és alacsonyabb hőmérsékleten kezd el denaturálódni (ezáltal szűkül a hőmérséklet-tűrési tartománya a mikrobának)
- Feltételesen letálisok is lehetnek ezek az ún. hőmérsékletérzékeny (ts) mutánsok
Spontán és indukált mutációk
- Spontán mutáció: a DNS replikációja során hibás bázispárosodás történik (a bázisok tautomerizációja okozhatja)
- Indukált mutáció: környezeti (fizikai v. kémiai) hatásra létrejövő mutációk
Kémiai mutagének
- Bázisanalógok
- Alkilezőszerek
- Nitritek
- Akridin
Bázisanalógok
Az analóg beépül a DNS-be valamelyik bázis helyett, majd hibás bázispárosodás révén mutációt okoz
pl. : T helyett beépül az 5-brómuracil nevű mutagén a replikáció során, de következőleg A helyett G-vel párosodik
- -> a koffein is egy mutagén bázisanalóg
Alkilezőszerek
pl.: etilénoxid, formaldehid, etil-metánszulfonát (EMS),
metil-metánszulfonát (MMS) stb.
–> A metilálódott (v. etilálódott) G bázis a következő replikáció során C helyett T-vel párosodik, ami pontmutációt okoz
Nitritek
A nitrition a bázisok szabad aminocsoportjával képes reagálni –> ennek révén A-ból hipoxantin, C-ből pedig U keletkezik (NH2 csoport helyett O vagy OH) –> U gyorsan kivágódik a DNS-ből (fontos hibajavítási mechanizmus!), nem kelt mutációt, viszont a hipoxantin (hasonlít a G-hez) rögzül, és a következő replikációnál T helyett C-vel párosodik
Akridin
DNS festék, egy polikondenzált gyűrűs vegyület, ami a komplementer bázisok közé épül be –> megnöveli a két lánc távolságát és így mechanikai feszültséget eredményez a DNS-ben
–> a javítás kettősszálú hasítást igényel, onnan néhány bázis kivágódik, majd be is épül, de a beépülés hibás lehet → kereteltolódási mutációt okozhat
Fizikai mutagének
A látható fénynél nagyobb energiájú elektromágneses sugárzások
- Veszélyességi sorrend: γ-sugárzás > UV > (X) röntgen-sugárzás
- A röntgen- (X) és a γ-sugárzás DNS töredezést (kromoszóma-mutációt) okozhat
- UV-sugárzás hatására ún. timindimerek képződhetnek, amelyeknél megszűnik a H-híd a komplementer „adenindimerekkel”, leáll a transzkripció, sőt a replikáció is hézagos lesz (pontmutáció)
Reparációs mechanizmusok
- Light repair: látható fény hatására aktiválódik egy fotoliáz nevű enzim, amely egy lépésben megszünteti a T-dimerek abnormális kötését
- Dark repair:
Endonukleáz a DNS-be vág a timindimer közelében –> DNS-polimeráz befoltozza a hiányzó bázisokat –> exonukleáz kihasítja a hibás részt –> ligáz enzim összeköti a cukorfoszfát vázat
Fő pontok
- Információáramlás centrális dogmája
- Mutációk típusai (pont mutáció, frame shift (kereteltolódás), kromoszóma és genom)
- Genotípus és Fenotípus
- Egyéb mutációk (Auxotróf (vs prototróf), Kondícionális (feltételes) mutáns)
- Spontán és Indukált mutáció
- Kémiai mutagének (Bázisanalóg, Alkilezőszerek, Nitritek, Akridin)
- Fizikai mutagének
- Reparációs mechanizmus az UV hatása ellen (timindimerek javítása)
