MutaceMutace
MutaceMutace
= náhodná a nevratné změny genetické informace= náhodná a nevratné změny genetické informace
(neusměrněná změna genotypu)(neusměrněná změna genotypu)
 návrat do původního stavu je možný jen dalšínávrat do původního stavu je možný jen další
(zpětnou) mutací(zpětnou) mutací
 jediný zdroj nových aleljediný zdroj nových alel
 mutace jsou předpokladem evolucemutace jsou předpokladem evoluce
 ostatní zdroje variability (meióza, crossing-over,ostatní zdroje variability (meióza, crossing-over,
oplození) kombinují změny vzniklé mutacemioplození) kombinují změny vzniklé mutacemi
Náhodnost mutacíNáhodnost mutací
Mutace vznikají z principu náhodné – tj. neníMutace vznikají z principu náhodné – tj. není
předem určeno, jaký úsek genomu zmutuje apředem určeno, jaký úsek genomu zmutuje a
jakým způsobemjakým způsobem
Ale:Ale:
 Některé úseky DNA náchylnější k mutacímNěkteré úseky DNA náchylnější k mutacím
 V určitých (obvykle nepříznivých podmínkách)V určitých (obvykle nepříznivých podmínkách)
jsou mutace četnější – buňka sníží účinnostjsou mutace četnější – buňka sníží účinnost
opravných systémůopravných systémů
 Zvláštní případ jsou geny pro bílkovinyZvláštní případ jsou geny pro bílkoviny
zajišťující imunituzajišťující imunitu
Příčina mutacíPříčina mutací
 spontánníspontánní
– vznikají bez vnějšího činitelevznikají bez vnějšího činitele
– chybovost DNA–polymerázychybovost DNA–polymerázy
– mismatch repair systém
– četnost přibližně 1:10četnost přibližně 1:1055
 indukovanéindukované
– přímý nebo nepřímý vliv mutagenůpřímý nebo nepřímý vliv mutagenů
– mutagenita = genotoxicita = schopnost poškodit DNAmutagenita = genotoxicita = schopnost poškodit DNA
mutagenymutageny
 biologické mutageny – virybiologické mutageny – viry
– začlení se genomuzačlení se genomu  přerušení genupřerušení genu
 fyzikální mutageny – různé typy zářenífyzikální mutageny – různé typy záření
– UV záření → thyminové dimeryUV záření → thyminové dimery
 T+T, nebo T+C → nepárují se → zastavení repl. v.T+T, nebo T+C → nepárují se → zastavení repl. v.
– γ-záření, rentgenové zářeníγ-záření, rentgenové záření
 přímo: ds zlomypřímo: ds zlomy
 nepřímo: vznik kyslíkových radikálůnepřímo: vznik kyslíkových radikálů
 chemické mutageny – chemické změny bázíchemické mutageny – chemické změny bází
– polycyklické aromatické uhlovodíky (spalování)polycyklické aromatické uhlovodíky (spalování)
→→ epoxidy – kovalentní vazba na báze (inzerce, delece)epoxidy – kovalentní vazba na báze (inzerce, delece)
– org. rozpouštědla, léky, barviva, pesticidy (DDT), yperitorg. rozpouštědla, léky, barviva, pesticidy (DDT), yperit
mutagenymutageny
 chemické mutagenychemické mutageny
– deaminacedeaminace
 C → U → → U:A místo C:GC → U → → U:A místo C:G
– depurinacedepurinace
 odštěpení purinové bázeodštěpení purinové báze
– alkylacealkylace
 přidání methylové nebo ethylové skupinypřidání methylové nebo ethylové skupiny
 alkylační činidla (nitrosaminy)alkylační činidla (nitrosaminy)
 methylG se páruje s T → A:T místo G:CmethylG se páruje s T → A:T místo G:C
– oxidaceoxidace
 kyslíkové radikálykyslíkové radikály
 oxoG se páruje s C i s A → T:A místo G:CoxoG se páruje s C i s A → T:A místo G:C
– analogy bazíanalogy bazí
 bromU ≈ T, ale páruje s G → G:C místo A:TbromU ≈ T, ale páruje s G → G:C místo A:T
Rozsah mutacíRozsah mutací
 bodovébodové – jeden nukleotid (báze) na DNA– jeden nukleotid (báze) na DNA
 řetězcovéřetězcové – několik nukleotidů (jednotky– několik nukleotidů (jednotky
– stovky)– stovky)
 chromozómovéchromozómové (aberace) – změna(aberace) – změna
struktury chromozomůstruktury chromozomů
 genomovégenomové - změna počtu chromozomů- změna počtu chromozomů
– aneuploidie (2n+1, 2n-1, …)aneuploidie (2n+1, 2n-1, …)
– polyploidie (3n, 4n, …)polyploidie (3n, 4n, …)
mutacemutace
 mechanismusmechanismus
– bodovébodové
 tranzice (purin-purin, pyrimidin-pyrimidin)tranzice (purin-purin, pyrimidin-pyrimidin)
 transverze (purin-pyrimidin)transverze (purin-pyrimidin)
– posunové (frameshift)posunové (frameshift)
 inzerce (vložení), amplifikace (zmnožení),inzerce (vložení), amplifikace (zmnožení),
delece (odstranění)delece (odstranění)
 následek mutacenásledek mutace
– missense – kodón pro jinou amynokyselinumissense – kodón pro jinou amynokyselinu
– samesense – synonymní substitucesamesense – synonymní substituce
– silent – synonymní či neutrální substitucesilent – synonymní či neutrální substituce
– nonsense – vznik stop kodónunonsense – vznik stop kodónu
– suppressor – vznik supresorusuppressor – vznik supresoru
– lethal – smrtelnálethal – smrtelná
Bodová mutace
(vzniká odlišná aminokyselina – změna bílkoviny)
Bodová mutace
(zařazení stop – kodónu místo aminokyseliny)
Bodová mutace
(vložení báze – změna čtecího rámce)
Bodová mutace
(posun čtecího rámce)
Řetězcová mutace
(vložení kopie 6 nukleotidů)
AneuploidieAneuploidie
= ztráta nebo nadbytek 1 chromozomu= ztráta nebo nadbytek 1 chromozomu
 špatná mitóza embryašpatná mitóza embrya
 chybný rozchod chromozomů v meiózechybný rozchod chromozomů v meióze
 některé aneuploidie letální, jiné aneuploidie jsouněkteré aneuploidie letální, jiné aneuploidie jsou
příčinou genetických vadpříčinou genetických vad
u člověka např.:u člověka např.:
– Downův syndrom (trisomie 21. chromozomu)Downův syndrom (trisomie 21. chromozomu)
– Turnerův syndrom (chybí jeden pohlavní chromozom, přítomen jen X)Turnerův syndrom (chybí jeden pohlavní chromozom, přítomen jen X)
– Klinefelterův syndrom (pohlavní chromozomy XXY)Klinefelterův syndrom (pohlavní chromozomy XXY)
– Edwardsův syndrom (trisomie 18. chromozomu)Edwardsův syndrom (trisomie 18. chromozomu)
– Patauův syndrom (trisomie 13. ch.) – těžké postiženíPatauův syndrom (trisomie 13. ch.) – těžké postižení
PolyploidiePolyploidie
= více chromozomových sad (3n, 4n, …)= více chromozomových sad (3n, 4n, …)
 u rostlin běžné, vznikají tak často nové druhyu rostlin běžné, vznikají tak často nové druhy
(sudé násobky, u lichých chyby v meióze)(sudé násobky, u lichých chyby v meióze)
 u živočichů a člověka obvykle letální (složitějšíu živočichů a člověka obvykle letální (složitější
řízení a vyladění vývoje zárodku, při polyploidiiřízení a vyladění vývoje zárodku, při polyploidii
zkolabuje regulace vývoje a zárodek zahyne)zkolabuje regulace vývoje a zárodek zahyne)
 v genomu živočichů jsou doklady, že některév genomu živočichů jsou doklady, že některé
evoluční linie vznikly polyploidií (tj. polyploidníevoluční linie vznikly polyploidií (tj. polyploidní
jedinci mohou vzácně přežít a mohou býtjedinci mohou vzácně přežít a mohou být
zakladateli nové vývojové liniezakladateli nové vývojové linie