Vastus: Mutatsiooniline muutlikkus on väline muutus (fenotüübiline), mis tuleneb keskkonnast (geene mõjutamata). Mutageen on mutatsioone esilekutsuv tegur. Mutageenid võivad olla: a) füüsikalised (radioaktiivne kiirgus, UV-kiirgus, vibratsioon, müra) b) keemilised (ravimid, kemikaalid) c) bioloogilised (viirused, bakterid, orgaanilised ained) Spontaansed mutatsioonid – nn iseeneslikud, tekkinud siiski keskkonnast (UV, hapnik) Indutseeritud mutagenees - Mutageneesi kasutatakse laboratoorse meetodina mutantsete tüvede saamiseks. Üldjuhul saadakse mutaantseid tüve kahel eesmärgil: • uurida teatud geeni või valgu funktsiooni, • saada tüvesid, mida on võimalik kasutada tööstuses. 3. Geenmutatsioonid. Milles seisnevad geenmutatsioonid? Näiteid haigustest. Millal geenmutatsioonid fenotüübis ei avaldu? Vastus: Esinevad geenides replikatsiooni käigus. DNA molekulides on muutunud vaid mõned nukleotiidid
lämmastikaluste analoogid ja alküleerivad ühendid, mis võivad indutseerida nii geen- kui ka kromosoommutatsioone. Indutseeritud genoommutatsioonide põhjuseks on sageli käävimürgid, nt. kolhitsiin. Mutageenid võivad olla: a) füüsikalised (radioaktiivne kiirgus, UV-kiirgus, vibratsioon, müra) b) keemilised (ravimid, kemikaalid) c) bioloogilised (viirused, bakterid) Mutagenees on mutatsioonide tekke protsess,mis onn kas spontaanne või indutseeritud. Mutageneesi intensiivsus oleneb organismi geneetilistest omadustest (nt. DNA reparaaside aktiivsusest) või välistest teguritest (mutageenidest). Mutant on mutatsioonist põhjustatud fenotüübimuutusega indiviid. Indiviid, kes on pärilikult erinev looduslikus populatsioonis levinud tavavormidest (nn. metstüüpi isendeist). Mutatiivne muutlikkus e. mutatsiooniline muutlikkus, geneetilise muutlikkuse osa, mis on tingitud mutageneesist populatsioonis.
vooluga vees moodustuvad seene- või kuhjakujulised biofilmid (Joonised B, C). A B C 6 Biofilmi moodustumiseks vajalikud geenid Biofilmi moodustumise eest vastutavad geenid tehti kindlaks, kasutades juhuslikku transposooni mutageneesi ja knock-out mutante. Katsetes võrreldi mutantset tüve metsiktüüpi bakteriga. Biofilmi moodustumiseks vajalike geenide alla kuuluvad pinna adhesioonivalkude, pilide ja flagelliinide ning ekstratsellulaarse polümeerse maatriksi komponentide ekspressiooni reguleerivad geenid. Jõuti järeldusele, et kui mingist spetsiifilisest geenist tehi knock-out mutant, sel juhul biofilmi moodustumist ei hoitud täielikult ära, vaid biofilmi moodustamine ainult vähenes. Biofilmi laialihajumine
looterakkude kahjustustest. Mutatsioonid sugurakkudes võivad esile kutsuda sünnidefekte, näiteks Down'i sündroomi. Teratogeneesi mehhanismid võivad varieeruda. Nad võivad olla seotud ka ensüümide inhibeerimisega ksenobiootikude mõjul. Mutageensed ained muudavad DNA-d. Vaatamata sellele, et mutatsioon on looduslik protsess, mis võib kulgeda ka ilma ksenobiootikumideta, on enamus mutatsioonidest ohtlikud. Mutageneesi mehhanismid on kantserogeneesi mehhanismidega üsna sarnased. Kui DNA lämmastikalused muunduvad vahetus-, liitumis- või eraldumisreaktsioonide käigus, siis muutub sünteesi käigus tekkinud RNA, mis võib muuta elutähtsaid protsesse, näiteks mõnede ensüümide sünteesi. Ksenobiootikute poolt tekitatud kahjustavad mutatsioonid kanduvad tavaliselt progeenidele. Seega, ksenobiootikute poolt põhjustatud mutatsioonid on seotud keemiliste muutustega DNAs.
teket 16. Mis on radioaktiivse kiirguse otsene märklaud ja miks me ütleme et radioaktiivne kiirgus on genotoksiline agens? · DNA, see põhjustab rakkude surma, mutageneesi ja kasvajalist rakkude transformeerumist 17. Millised on kaitsemehhanismiks rakus radioaktiivse kahjustuse vastu ? · DNA reparatsioon, selles osalevad ensüümid 18
Lisanduvad 2 prootonit ja elektron ning O-O side katkeb. Veel 2 prootonit ja elektron on vajalikud hapniku redutseerimiseks. 2 tekkinud vee molekuli lahkuvad seejärel spetsiifilise kanali kaudu. Eelpool kirjeldatud redoksprotsessidega kompleksis IV kaasneb prootonite pumpamine läbi mitokondri membraani valkude kaasabil. On olemas küllaltki head hüpoteesid selle kohta, millest moodustub prootoneid juhtiva kanali võrgustik. Eksperimentaalselt on raske kontrollida, sest mutageneesi nendele mitokondri genoomi poolt kodeeritud subühikutele on keeruline teha Lisaks prootonitele, mis pumbatakse kompleksis IV maatriksist intermembraansesse ruumi, seotakse seal ka maatriksist prootoneid selleks, et oleks võimalik hapnikku redutseerida.
avaldumisest jargmiselt: Letaalgeenideks nim geene, mis pohjustavad isendi surma enne tema sugukupsuse saabumist. Letaalgeenid on enamasti retsessiivsed ja nende toime avaldub valdavalt homosugootidel (aa). Dominantne letaalgeen, mis avaldab oma toimet ka heterosugootsena, esineb harva, sest need eemaldatakse populatsioonist automaatselt loodusliku valiku poolt. Dominantne letaalgeen sailib populatsioonis ainult juhul, kui tema penetrantsus pole absoluutne voi siis, kui neid mutageneesi teel pidevalt juurde tekib. Penetrantsus -teatud geenile vastava tunnusega isendite proportsioon seda geeni omavate isendite hulgas. Arvestades letaalgeenide penetrantsust klassifitseeritakse neid jargmiselt (Rosenbauer, 1969): Geeni tuup Penetrantsus (%) Letaalne 100 Subletaalne > 90 Semiletaalne > 50 Subvitaalne < 50 PARILIKUD TERATOOMID JA DEFEKTID Loomadel esineb geenidefekte sageli. Geeni defekt pohjustab halbeid organi arengus. Defekte esineb koikides geenides ja organites
bakteripopulatsiooni revertante (bakterirakke, kes on võimelised kolooniaid moodustama histidiini-vabas keskkonnas) 76. Põhilised DNA reparatsioonimehhanismid rakkudes. Valgusest sõltuv fotoreaktivatsioon Väljalõikereparatsioon (excision repair) Replikatsioonijärgne valepaardumisi kõrvaldav DNA “mismatch” reparatsioon MMR (mismatch repair) Rekombinatsiooniline reparatsioon 77. SOS vastus bakterites. Bakteris E. coli põhjustab SOS mutageneesi vigaderohke DNA polümeraas V, mis jätkab kahjustuse kohal peatunud DNA polümeraasi III asemel vigaderohket DNA sünteesi. See mehhanism käivitub ebasoodsates oludes. Vigaderohke DNA sünteesi tõttu toimub palju mutatsioone, millest osad võivad osutuda kasulikeks antud rasketes oludes. 78. Ristsiirde toimumise mehhanism Holliday mudeli põhjal. Selle mehhanismi alusel tekivad esmalt üksikahelalised DNA katked mõlemal homoloogilisel kromosoomil
drastiliselt alanenud), rajajaefekt 83.Selektsioon Suhteline kohastumuslikkus- eri ökosüsteemides on erinevate tunnustega isendite kohastumuslikkus erisugune nt põllul on isendid heledama karvaga kui metsas 84.Populatsiooni tasakaaluseisund Tasakaalustav valik - Sirprakuline aneemia - Mutatsiooni-selektsiooni tasakaal - Mutatsiooni-geenitriivi tasakaal Mutageneesi ja selektsiooni vaheline tasakaal populatsioonis - Geneetiline tasakaal saavutatakse kui selektsiooni intensiivsus elimineerib kahjulike retsessiivsete mutatsioonide populatsiooni introduktsiooni sageduse 85.Molekulaarne evolutsioon Polümorfism - DNA - Üksiknukleeotiidn polümorfism - Valgud Evolutsioonipuud - Juurtega ja juurteta puud - Hominoidide evolutsioon
veel metüleeritud. Rekombinatsiooniline DNA reparatsioon- see sõltub RecA valgust ning käivitub SOS vastuse tulemusena. RecA valk soodustab DNA ahelate ülekannet, aitab neil paarduda, osaleb DNA ahelate hargnemiskoha migratsioonil. RecA aktiverub kokkupuutes ssDNA-ga ning viib kontakti rekombineeruvad DNA molekulid.RecA homolooge on leitud ka eukarüootides. 77)SOS vastus bakterites. Bakteris E.Coli põhjustab SOS mutageneesi vigaderohke DNA polümeraas V, mis jätkab kahjustuse kohal peatunud DNA polümeraasi III asemel vigederohket DNA sünteesi. 78)Ristsiirde toimumise mehhanism Holliday mudeli põhjal. *mõlemal homoloogilisel kromosoomil tekivad üksikahelalised katked *ssDNA ahel eraldub algsest DNA molekulist *toimub ühest kromosoomist eraldunud ahela ülekanne temaga homoloogilise kromosoomi komplementaarsele ahelale *üksikahelate assimilatsioon
Induktoriteks on UV-kiirgus, alküleerivad ühendid, tümiini vaegus ja ravimid. DNA replikatsiooni blokeerimine kahjustuste kohas toob esile ssDNA, kuna DNA polümeraasi III peatumisel jätkab DNA helikaas DnaB DNA ahelate lahtikeeramist. ssDNA aktiveerib RecA valgu, moodustub nukleoproteiinne filament. SOS vastusena käivitub DNA reparatsioon (rekombinatsiooniline reparatsioon) ja SOS mutagenees Bakteris E.Coli põhjustab SOS mutageneesi vigaderohke DNA polümeraas V, mis jätkab kahjustuse kohal peatunud DNA polümeraasi III asemel vigaderohket DNA sünteesi. 78. Ristsiirde toimumise mehhanism Holliday mudeli põhjal. Selle mehhanismi alusel tekivad esmalt üksikahelalised DNA katked mõlemal homoloogilisel kromosoomil. Seejärel toimub ssDNA ahelate eraldumine algsest DNA molekulist ja ühest kromosoomist eraldunud ahela ülekanne temaga homoloogilise kromosoomi komplementaarsele ahelale
Mutatsioonisagedus erineb liikide järgi. Sellel asjaolul võib olla evolutsiooniline tähtsus: sagedamate mutatsioonide tõttu kohastub mõni liik muutuvate keskkonnatingimustega kergemini kui teine. Et põllumajandusloomadel esinevad mutatsioonid suhteliselt harva ja nende esinemissagedust pole praktiliselt määratud, siis peab selektsionäär nendega arvestama vaid kahjuliku mõjuga geenide eemaldamisel populatsioonist. Loomade produktiivomadusi määravate geenide sagedusele pole mutageneesi mõju praktiliselt arvestatav, seda enam, et see protsess toimub väljaspool selektsionääri kontrolli. 4.2. Migratsioon Geneetiline tasakaal püsib üldreeglina ainult suletud või isoleeritud populatsioonides. Populatsiooni avamine tähendab aga uute isendite sissetoomist (introdutseerimist) sellesse populatsiooni - immigratsiooni, või nende väljaviimist - emigratsiooni. Selline migratsioon (ränne) võib muuta geeni- ja genotüübisagedusi lähtepopulatsioonis
18. Geneetiline mosaiiksus genotüübiline mosaiiksus (ingl. Genotypic mosaics)- Sama organismi erinevate kudede rakkudes esinev epigeneetiline mosaiiksus. 19. Kimäärid kimäär (loomadel) (ingl. Chimera, animal)- Indiviid, kelle rakud pärinevad kahest või enamast sama või eri liigi embrüost. kimäär (taimedel) (ingl. Chimera, plants)- Ühe taime koosseisus on erisuguse geneetilise koostisega koed, mis moodustuvad kas ühest sügoodist juhusliku mutageneesi toimel või on tekkinud erinevate organismide kunstlikul ühendamisel (pookimisel). Kimäär võib olla periklinaalne (ingl. periclinal) (geneetiliselt erinevate kudede paralleelsed kihid), meriklinaalne (ingl. mericlinal) või sektoriaalne (ingl. sectorial). 20. Liikidevahelised hübriidid Muul – hobusemära ja isaeesel Hinni – täkk ja emaeesel n.o. retsiprooksed hübriidid Zeedonk – sebra ja eesli järglane
primaatide liinides. Need erinevused on viinud 15-20% suurema inimgenoomini viimase 50 milj aasta jooksul primaatide evolutsioonis, 90% sellest on tänu uutele retrotransposoonide insertsioonidele. • • Retrotransponeerumise erinevad mõjud genoomi struktuurile, stabiilsusele, evolutsioonile (e.g. Alu-de eksoniseerumine) ja funktsioonile, geeni ekspressioonile jne. • Struktuur ja stabiilsus - võivad põhjustada mutageneesi inserteerudes kodeerivasse või regulatoorsesse piirkonda. Võivad tekitada ja parandada DNA kaheahelalisi katkeid. Põhjustada mikrosatelliitide tekkimist. Geenikonversiooni, moodustades homoloogse transponeeruva-elemendi koopia. Võivad põhjustada deletsioone insertseerudes. Tekitavad aktiivselt rekombinatsioone, mis on aluseks segmentaalsete duplikatsioonide ekspansioonile. Samuti transduktsioone.
Induktoriteks on UV-kiirgus, alküleerivad ühendid, tümiini vaegus ja ravimid. DNA replikatsiooni blokeerimine kahjustuste kohas toob esile ssDNA, kuna DNA polümeraasi III peatumisel jätkab DNA helikaas DnaB DNA ahelate lahtikeeramist. ssDNA aktiveerib RecA valgu, moodustub nukleoproteiinne filament. SOS vastusena käivitub DNA reparatsioon (rekombinatsiooniline reparatsioon) ja SOS mutagenees. Bakteris E. coli põhjustab SOS mutageneesi vigaderohke DNA polümeraas V, mis jätkab kahjustuse kohal peatunud DNA polümeraasi III asemel vigaderohket DNA sünteesi. 78. Ristsiirde toimumise mehhanism Holliday mudeli põhjal. DNA ahelatesse tehakse katked ja DNA ahela ots ühest kromosoomist liidetakse teise kromosoomi DNA ahela otsaga - toimub ahelate vahetus. Homoloogiliste kromosoomide vahel toimuva rekombinatsiooni käigus moodustub struktuur, kus tütarkromatiidide DNA ahelad on teineteisega risti – Holliday struktuur.
Mutatsioonisagedus erineb liikide järgi. Sellel asjaolul või olla evolutsiooniline tähtsus: sagedamate mutatsioonide tõttu kohastub mõni liik kergemini muutuvate keskkonnatingimustega kui teine. Et põllumajandusloomadel esinevad mutatsioonid suhteliselt harva ja nende esinemissagedust pole praktiliselt määratud, siis tuleb selektsionääril nendega arvestada vaid kahjuliku mõjuga geenide eemaldamisel populatsioonist. Loomade produktiivomadusi määravate geenide sagedusele pole mutageneesi mõju praktiliselt arvestatav, seda enam, et see protsess toimub väljaspool selektsionääri kontrolli. 88. Inimese geneetilise uurimise meetodid Sugupuu (pedigree) - suguvõsa genealoogiline skeem, millele on tingmärkide abil kantud iga indiviidi sugu, eellased, järglased ja külgsugulased võimalikult paljude põlvkondade ulatuses; geneetilise uurimise korral märgitakse ka vaatlusaluse tunnuse (haiguse) esinemine. Sugupuid kasutatakse geneetilisel uurimisel
enamat tsinksõrm-motiivi, siis C4 valgud on reeglina sidumiseks homo- või heterodimeerid ning ühes valgus on mitte enam kui 2 tsink-sõrm motiivi. Homodimeersed tsinksõrmed seovad DNA pööratud kordusega elemente (inverted repeats). · Leutsiin-lukud (lZip). DNAd-siduvate domäänide hulgas on suur hulk struktuure, milledes iga seitsmes aminohappejääk on Leu. Need valgud seovad DNAd kui dimeerid ning Leu-de mutageneesi katsed on näidanud, et viimased on vajalikud just dimerisatsiooniks. Siit ka nimetus Leu-lukud. Tänaseks on leitud ka transkriptsiooni faktoreid, kus 7ndas positsioonis on teised AAd. Nüüdseks kasutatakse nimetust aluselised-lukud (basic-zipper). Paljud aluselisedlukud moodustavad heterodimeere. · Aluselised heeliks-ling-heeliks (bHLH) domäänid. Need struktuurid on väga sarnased aluselise-luku
ja RuvB toimel edasi, võivad moodustuda dupleksid uuesti sünteesitud DNA ahelate vahel, mis ei ole veel metüleeritud. Sellistes regioonides on rohkem mutatsioone, kuna metülatsioonist sõltuv DNA "mismatch" reparatsioon ei toimi. "Holliday" struktuuri lahutab hiljem RuvC ning replikatsioonikahvel saab edasi liikuda. NHEJ nonhomologous end joining Kui bakterirakus on vaid üks kromosoomikoopia, ei saa kaksikahelalisi katkeid HR teel parandada. SOS mutageneesi tulemusena DNA ahelast vigu ei kõrvaldata, vaid jätkatakse vigaderohket DNA replikatsiooni. Vigaderohkel DNA replikatsioonil osaleb UmuD2'C kompleks. Kui replikatsioon peatub vigase nukleotiidi juures, lülitatakse sünteesitavasse ahelasse juhuslik nukleotiid ja replikatsioon saab jätkuda. SOS vastuse käigus indutseeritakse E. coli rakkudes DNA polümeraasid Pol II, Pol IV ja Pol V. Pol IV ja Pol V. Pol
ahelasse 1-nukleotiidne deletsioon. Pol IV bioloogiliseks funktsiooniks on jätkata DNA replikatsiooni kohalt, kus DNA polümeraas III kompleks on peatunud. Sellega kaasneb mutatsioonisageduse tõus rakkudes võimenduvad 1-nukleotiidsed deletsioonid. UmuD´2C e. DNA polümeraas V SOS vastusena derepresseeritakse umuDC operon. UmuD autokatalüüs aktiveeritud RecA toimel viib aktiivse UmuD'tekkele. Mutageenselt aktiivne on UmuD 2'C kompleks. UmuD intaktne valk on SOS mutageneesi inhibiitoriks, ta moodustab UmuD-UmuD' heterodimeeri, mis on märkimisväärselt stabiilsem kui UmuD2 või UmuD'2 . RecA soodustab Umu valkude korrektset paigutumist DNA kahjustuse kohta. UmuD2´C-l on DNA polümeraasne aktiivsus, mistõttu seda kompleksi nimetatakse ka DNA polümeraas V- ks. Arvatakse, et UmuD2'C võib lülituda DNA replisoomi ja jätkata kahjustuse kohal peatunud DNA polümeraasi III asemel lühiajaliselt vigaderohket DNA sünteesi
Induktoriteks on UV-kiirgus, alküleerivad ühendid, tümiini vaegus ja ravimid. DNA replikatsiooni blokeerimine kahjustuste kohas toob esile ssDNA, kuna DNA polümeraasi III peatumisel jätkab DNA helikaas DnaB DNA ahelate lahtikeeramist. ssDNA aktiveerib RecA valgu, moodustub nukleoproteiinne filament. SOS vastusena käivitub DNA reparatsioon (rekombinatsiooniline reparatsioon) ja SOS mutagenees. Bakteris E. coli põhjustab SOS mutageneesi vigaderohke DNA polümeraas V, mis jätkab kahjustuse kohal peatunud DNA polümeraasi III asemel vigaderohket DNA sünteesi. DNA rekombinatsioonimehhanismid Enamasti kaasneb DNA rekombinatsiooniga ka DNA reparatsiooniline süntees. Rekombinatsioonimehhanisme on uuritud näiteks homoloogiliste kromosoomide vahelise ristsiirde (crossing over) toimumisel. Nagu juba eespool mainitud, on RecA homolooge kirjeldatud ka teistes organismides. Inimesel on selleks valk Rad51
Induktoriteks on UV-kiirgus, alküleerivad ühendid, tümiini vaegus ja ravimid. DNA replikatsiooni blokeerimine kahjustuste kohas toob esile ssDNA, kuna DNA polümeraasi III peatumisel jätkab DNA helikaas DnaB DNA ahelate lahtikeeramist. ssDNA aktiveerib RecA valgu, moodustub nukleoproteiinne filament. SOS vastusena käivitub DNA reparatsioon (rekombinatsiooniline reparatsioon) ja SOS mutagenees. Bakteris E. coli põhjustab SOS mutageneesi vigaderohke DNA polümeraas V, mis jätkab kahjustuse kohal peatunud DNA polümeraasi III asemel vigaderohket DNA sünteesi. DNA rekombinatsioonimehhanismid Enamasti kaasneb DNA rekombinatsiooniga ka DNA reparatsiooniline süntees. Rekombinatsioonimehhanisme on uuritud näiteks homoloogiliste kromosoomide vahelise ristsiirde (crossing over) toimumisel. Nagu juba eespool mainitud, on RecA homolooge kirjeldatud ka teistes organismides. Inimesel on selleks valk Rad51
annaabi.ee 
