Vì sao bazo thứ 3 trong codon

Đột biến gen là những biến đổi xảy ra bên trong cấu trúc gen. Đột biến điểm là các biến đổi rất nhỏ trên một đoạn ADN, thường liên quan đến một cặp bazơ của ADN hoặc một số ít cặp bazơ kề nhau.

Đột biến điểm gồm các dạng :

2. Đột biến thêm - mất cặp nuclêôtit :
Đơn giản nhất là thêm hoặc mất một cặp nuclêôtit. Đôi khi đột biến làm thêm hoặc mất đồng thời nhiều cặp nuclêôtit.

3. Hậu quả của đột biến điểm đến cấu trúc và sự biểu hiện của gen :

Đột biến đồng nghĩa : đột biến thay đổi một codon mã hóa axit amin thành codon mới mã hóa cho cùng axit amin đó.

Đột biến nhầm nghĩa : codon mã hóa cho một axit amin này bị thay đổi thành codon mã hóa cho một axit amin khác.

Đột biến vô nghĩa : codon mã hóa cho một axit amin bị thay đổi thành codon kết thúc.

Nếu đột biến nhầm nghĩa thay thế một axit amin này bằng một axit amin khác tương tự về mặt hóa học, sự thay đổi này ít ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng prôtêin. Ngược lại, nếu thay thế bằng một axit amin khác về phương diện hóa học, hầu hết đều gây ra sự thay đổi lớn ở cấu trúc và chức năng prôtêin. Đột biến vô nghĩa dẫn đến sự kết thúc sớm dịch mã. Vì vậy chúng gây ra hậu quả tương ứng trên chức năng prôtêin. Nếu đột biến vô nghĩa xảy ra càng ở gần đầu 3' của mARN thì càng ít ảnh hưởng đến prôtêin, tuy nhiên đột biến ở vùng này vẫn tạo ra sản phẩm prôtêin bị mất hoạt tính.

Đột biến thêm - mất cặp nuclêôtit :

[Sinh học 12] Bài 16: Cấu trúc di truyền của quần thể

Ở mức DNA, có hai loại biến đổi đột biến điểm chính: thế base và thêm hay mất base. Thế base là những đột biến trong đó một cặp base bị thay thế bằng cặp base khác. Thế base lại có thể được chia thành hai dạng chính đồng chuyển [ transitions ] và đảo chuyển [ transversions]. Để mô tả chúng, ta xem xét cách thức một đột biến biến đổi trình tự base của một mạch DNA [biến đổi bổ trợ sẽ diễn ra ở mạch khác]. Thay đổi vị trí là sự thay thế một base bằng base khác có cùng tính chất hóa học [purine được thay bằng purine: thay A bởi G hay G bởi A; pyrimidine được thay bằng pyrimidine: thay C bởi T hay T bởi C]. Đảo chuyển là sự thay thế ngược lại của một base thuộc loại hóa chất này bằng base của loại hóa chất khác [pyrimidine được thay bằng purine: C bởi A, C bởi G, T bởi A, T bởi G; purine được thay bằng pyrimidine: A bởi C, A bởi T, G bởi C, G bởi T]. Trong việc mô tả những thay đổi cùng loại ở mức mạch kép DNA, chúng ta phải nói rõ các thành viên của cặp base: ví dụ về đồng chuyển sẽ là G-C ----> A-T; đảo chuyển sẽ là G-C----> T-A. Đột biến thêm hay mất thực sự là đột biến của cặp nucleotide;tuy nhiên, theo qui ước gọi là thêm hay mất cặp base. Giản tiện nhất thì những đột biến này là thêm cặp base đơn [single-base-pair additions ] hay mất cặp base đơn [single-base-pair deletions]. Có nhiều ví dụ về sự phát sinh đồng thời đột biến thêm hay mất nhiều cặp base [[tại cùng thời điểm. Như chúng ta sẽ thấy một lát nữa trong chương này, những cơ chế chọn lựa sản sinh đột biến thêm hay mất nhiều cặp base nào đó là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh di truyền nào đó ở người. Những hệ quả về mặt chức năng của các loại đột biến điểm khác nhau đó là gì ? Trứoc hết, xem xét những gì xảy ra khi đột biến hướng tới phần mã hóa polypeptide của gen [polypeptidecoding part of a gene]. Đối với đột biến thế base đơn, có hai hệ quả khả dĩ về khía cạnh mã di truyền: thoái hóa mã và sự hiện hữu của codon ở điểm tận cùng phiên mã. 1. Thế im lặng [Silent substitutions]: đột biến thay đổi một codon mã hóa amino acid này thành một codon khác mã hóa amino acid cùng loại. 2. Đột biến sai nghĩa [Missense mutations]:codon mã hóa amino acid này bị thay bằng codon mã hóa amino acid khác. 3. Đột biến vô nghĩa [Nonsense mutations]: codon mã hóa amino acid bị thay bằng codon kết thúc dịch mã [ termination [stop] codon]. Thế im lặng không bao giờ biến đổi trình tự amino acid của mạch polypeptide. Một số tác động của đột biến sai nghĩa và vô nghĩa trên mạch polypeptide sẽ khác nhau trong một số trường hợp cơ bản. Chẳng hạn, nếu một đột biến sau nghĩa gây ra sự thế amino acid bằng một cơ chất cùng loại, gọi là thế cùng loại [synonymous substitution], thì sẽ ít tác động tới cấu trúc và chức năng của protein. Biến đổi mà hóa chất khác cơ chất amino acid, gọi là thế khác loại [nonsynonymous substitutions], chúng dễ phát sinh những thay đổi trong cấu trúc và chức năng của protein hơn. Đột biến vô nghĩa sẽ dẫn tới sự kết thúc chưa hoàn chỉnh của dịch mã [premature termination of translation]. Do đó, chúng ta phải xét tác động tới chức năng protein. Điển hình, khi đột biến xảy ra làm đóng đầu tận cùng 3' của khung đọc mở [the open reading frame], thì một phần chức năng của mạch polpeptide tạo thành bị ngắt bớt, đột biến vô nghĩa sẽ tạo ra sản phẩm protein hoàn toàn bất hoạt. Tương tự đột biến vô nghĩa, thêm hay mất base đơn có những hệ quả trên trình tự polypeptide mà kéo dài ra xa kể từ điểm đột biến. Vì trình tự mRNA được " đọc" bởi bộ máy dịch mã trong các nhóm mà mỗi nhóm gồm ba cặp base [codon], thêm hay mất một cặp base đơn DNA sẽ làm thay đổi khung đọc kể từ vị trí thêm hay mất và kéo dài đến đầu carboxyl tận cùng của protein. Vì vậy, những tổn hại này gọi là đột biến lệch khung đọc [frameshift mutations]. Những đột biến này làm cho trình tự amino acid xuôi dòng dịch mã kể từ điểm đột biến phát sinh không còn quan hệ gì với trình tự tổ chức amino acid [original amino acid sequence]. Vì vậy, đột biến lệch khung đọc đại diện sự mất hoàn toàn cấu trúc và chức năng của protein bình thường. Bây giờ hãy quay lại những đột biến xảy ra trong trình tự điều hòa và những trình tự không mã hóa khác. Những phần của gen không mã hóa protein chứa đựng nhiều điểm chức năng thiết yếu khác. Ở mức DNA, có những điểm chuyên biệt mà protein điều hòa phiên mã phải bám vào. Ở mức RNA, cũng có nhiều trình tự chức năng quan trọng như điểm bám ribosome [ribosome-binding sites ] của các mRNA vi khuẩn và điểm tự co thắt [self-ligating sites ] của sự cắt intron ở mRNA eukaryot. Sự phân nhánh của các đột biến trong những đoạn khác đoạn mã hóa polypeptide khó dự đoán hơn nhiều. Thông thường, hệ quả chức năng của bất kì đột biến điểm nào [ thế hoặc thêm hay mất] trong một vùng tùy thuộc vào vị trí hoặc nó có phá vỡ điểm mang chức năng không. Đột biến phá vỡ những điểm ấy có khả năng làm thay đổi biểu hiện của một gen về số lượng sản phẩm biểu hiện tại một thời điểm nào đó hoặc trong phản ứng đáp ứng những tín hiệu môi trường nào đó hay trong các mô nào đó. Điều quan trọng cần nhận thấy là những đột biến mang tính điều hòa như thế sẽ ảnh hưởng số lượng sản phẩm protein của một gen, nhưng chúng sẽ không làm biến đổi cấu trúc của protein. Hơn nữa, một số đột biến đủ mạnh làm bất hoạt hoàn toàn chức năng [ như điểm bám polymerase hay sự cắt intron] và gây chết

Xem thêm
​