Bài giảng Đột biến và sự phát sinh đột biến

SINH HC PHN T V DI TRUYN HC

đột biến và
sự phát sinh đột biến

PHN M RNG

Cỏc c ch sa cha ADN và sự phát sinh ung thư


Đột biến và sự phát sinh đột biến
Mơc tiªu kiÕn thức
nắm đUợc các vấn đề và Trả lời đợc các c©u hái sau:

 Đột biến gen là gì ? Nó có ý nghĩa và vai trị thế nào trong q trình tiến
hóa và phát triển của sinh giới?

 Người ta phân loại các dạng đột biến gen như thế nào?
 Các tác nhân gây đột biến là gì? Các cơ chế phát sinh đột biến.
 Bằng cách nào sinh vật hạn chế hậu quả của các đột biến? Các cơ chế
sửa chữa ADN.

 Mối quan hệ giữa các đột biến và sự phát sinh các bệnh ung thư. Tại sao
các tác nhân gây đột biến thường được coi là có nguy c gõy ung th?

Thảo luận, suy ngẫm, tự tìm hiĨu thªm

 Mối quan hệ giữa đột biến với ung thư và sự ô nhiễm môi trường
2

Nội dung
Khái niệm đột biến
Phân loại đột biến Gen

Các cơ chế phát sinh đột biến Gen

Các cơ chế Sửa chữa ADN

Mối quan hệ giữa đột biến và phát sinh ung th

Q&A


Nội dung
Khái niệm đột biến
Phân loại đột biến Gen

Các cơ chế phát sinh đột biến Gen

Các cơ chế Sửa chữa ADN

Mối quan hệ giữa đột biến và phát sinh ung th

Q&A
4


Khái niệm đột biến

Đột biến là những biến đổi trong trình tự ADN kiểu dại

của sinh vật, gây ra hoặc bởi các tác nhân vật lý, hóa học
hoặc sinh học (đột biến gây tạo) hoặc do sai sót trong quá
trình sao chép ADN (đột biến tự phát hay ngẫu nhiên).
(!: alen kiểu dại là alen phổ biến nhất trong quần thể. Các alen khác đợc xem
là đột biến, tức là không phụ thuộc vào thứ tự xuất hiện của các alen)

Ung th da liên quan đên
bệnh khô bì sắc tố
(Xeroderma pigmentosum)
gây ra do một đột biến lặn ở
gen mà hóa cho một enzym
tham gia sửa chữa ADN.
(?: Đột biến gen gây ra các kiểu quả
kiểu hình nh thế nào?)
5


Nội dung
Khái niệm đột biến

Phân loại đột biến Gen

Các cơ chế phát sinh đột biến Gen

Các cơ chế Sửa chữa ADN

Mối quan hệ giữa đột biến và phát sinh ung th

6

Phân loại đột biến

-Phần lớn các đột biến gen là các đột biến điểm. Đây là đột
biến liên quan đến sự thay đổi một nucleotit đơn nhất. Các
đột biến điểm có thể gây hậu quả khác nhau đến sản phẩm
do gen đó mà hóa. Ngời ta phân loại các dạng ®ét biÕn ®iĨm
tïy theo tÝnh chÊt cđa chóng.
§ét biÕn ®ång hoán (transition)

Đột biến dị hoán (tranversion)

7


Phân loại đột biến

-Đột biến sai nghĩa (missense) là đột biến làm thay đổi một
axit amin. Ví dụ: AUA (Ile) AUG (Met)
AAC/AAU (Asn) AGC/AGU (Ser)
-Đột biến vô nghĩa (nonsense) là đột biến làm xuất hiện một
mà bộ ba kÕt thóc sím. VÝ dơ: UGG (Trp)  UGA (Stop)
-§ét biến dịch khung (frameshift) là đột biến làm mất hoặc
thêm một hoặc hai nucleotit (làm lệch khung đọc của gen).
-Đột biến câm (silent) là đột biến không sinh ra kiểu hình
đột biến (giống với kiểu dại), có thể do một số nguyên nhân:
Tính thoái hóa của mà bộ ba.
Xt hiƯn trong vïng gen kh«ng m· hãa.
 Sù thay đổi aa không làm thay đổi đặc tính protein.
Đột biến câm thờng trung tính và góp phần làm tăng tính

đa hình của loài.
8


Phân loại đột biến

-Đột biến thô là đột biến liên quan đến sự thay đổi của một
trình tự dài các nucleotit. Trong phần lớn trờng hợp, các
đột biến thô làm mất hoàn toàn hoạt tính sinh học của
protein hoặc sản phẩm do gen mà hoá.
Đột biến mất đoạn (deletion)
5'

3'
Exon 1

Exon 2

Exon 3

Exon 4

Đoạn gen bị mất
Đột biến mất đoạn
5'

3'
Exon 1

Exon 3

Exon 4

9


Phân loại đột biến

Đột biến thêm đoạn (insertion)
Vị trí xen

Exon 1

Exon 2

Exon 3

Exon 4

Đột biến thêm đoạn
Đoạn xen ADN

Exon 1

Exon 2

Exon 3

Exon 4

Đột biến tái cấu trúc ADN (recombination)
Gen 1

Gen 2

Sự sắp xếp lại phân tử
ADN ở vị trí gen 1 vµ 2

10


Nội dung
Khái niệm đột biến
Phân loại đột biến Gen

Các cơ chế phát sinh đột biến Gen

Các cơ chế Sửa chữa ADN

Mối quan hệ giữa đột biến và phát sinh ung th

Q&A
11


Tổng quan về các cơ chế phát sinh đột biến
Các tác nhân
và sự kiện
gây đột biến

Sai hỏng
trong sao
chép ADN

Các hợp chất
nội bào phản
ứng mạnh

Hóa chất

Chiếu xạ

Các yếu tố di
truyền vận
động / virut

Phân tử ADN
kiểu dại

Thay đổi
phân tử ADN
trớc đột biến
Hoạt động của
hệ thống sửa
chữa ADN

Không

Cắt bỏ phần ADN
sai hỏng và tổng

hợp lại theo
mạch khuôn

SOS: Bỏ qua sai
hỏng để tránh gây
chết tế bào
Đột biến
phục hồi

Đột biến gen
Thay thế nucleotit /
Hình thành các đoạn
trình tự lặp lại

Không
đột biến

Không
đột biến

Đột biến

Thêm
đoạn

12


Cơ chế phát sinh đột biến

-Đột biến ngẫu nhiên (tự phát) thờng liên quan đến quá
trình sao chép ADN, có thể gây ra bởi các nguyên nhân:
Hiện tuợng hỗ biến (tautomeric shift)
Hiện tuợng loại purin (depurination), mất G/A
Hiện tuợng loại amin (deamination), C U
Sự sai hỏng các bazơ do bị oxi hóa (bởi các hợp chất
oxi hóa mạnh)
Hiện tuợng thêm hoặc mất nucleotit do sao chép ADN
trợt (lệch mục tiêu)

13


Cơ chế phát sinh đột biến

Hiện tuợng hỗ biến (tautomeric) hãa häc

T=A
Sao chÐp ADN lÇn 1

T G
Sao chÐp ADN lÇn 2

C G
14


Cơ chế phát sinh đột biến

Hiện tuợng hỗ biến (tautomeric) hãa häc

GC
Sao chÐp ADN lÇn 1

GT
Sao chÐp ADN lÇn 2

A=T
15


Cơ chế phát sinh đột biến

Hiện tuợng hỗ biến (tautomeric) hãa häc

A=T
Sao chÐp ADN lÇn 1

A = C
Sao chÐp ADN lÇn 2

G C
16


Cơ chế phát sinh đột biến

Hiện tuợng hỗ biến (tautomeric) hãa häc

CG

Sao chÐp ADN lÇn 1

C=A
Sao chÐp ADN lÇn 2

T=A
17


Cơ chế phát sinh đột biến

Hiện tuợng loại purin hóa (depurination)
Trong một số trường hợp,
hiện tượng loại purin có
thể xảy ra tự phát với tần
số cao.
Trong quá trình tái sinh tế
bào, các tế bào động vật
có vú có thể bị loại
10.000 purine trong phân
tử ADN trong 20 giờ.
Thông thường những sai
hỏng này cần được sửa
chữa bằng hệ thống sửa
chữa ADN
18


Cơ chế phát sinh đột biến

Hiện tuợng loại amin hóa (deamination)
Hiện tượng loại
amin có thể chuyển
hóa C  U hoặc A
 hypoxanthine và
gây đột biến đồng
hoán CG  A=T
Hiện tượng này có
thể xảy ra tự phát
hoặc xúc tác bởi axit
nitơ (HNO2), …

19


Cơ chế phát sinh đột biến

Hiện tuợng loại amin hóa (deamination)

20