Đề cương sinh học phân tử:  đột biến tự nhiên –Trường Đại học Nguyễn Tất Thành

8.3.1 Đột biến tự nhiên
. Các đột biến xảy ra trong tự nhiên một cách ngẫu nhiên với tần số nhất định và
không xác định được nguồn gốc.
. Bất kì tiến hành nào dẫn đến sự gắn sai base trong quá trình sao chép ADN sẽ tạo ra một biến điểm.
. Tần suất sai sót tự nhiên khoảng 10 -10 base.
. Các enzym AND polymerase kéo dài ADN theo hướng 5’ 3’ nhưng có hoạt tính exonuclease 3’ 5’.
. Chuỗi của một protein trung bình 300 acid amin là khoảng 1000 base chiều dài. -
Đột biến tự nhiên gồm
+ Hỗ biến: 4 loại base trong AND, tức là khả năng tồn tại hoán chuyển giữa 2
dạng ( Keto-Enol và Amino-Imino). Pyrimidin bình thường có dạng keto, nhưng
đôi chúng cũng có dạng enol.
+ khử amin: Các phản ứng khử amin thông thường là phản ứng thủy phân cytosin
thành uracil. Quá trình này phóng thích ammonia và khử amin 5- methylctosin thành thymin và ammonia.
+ Bột biến lệch khung ( chèn hoặc mất một sợi), thường là lỗi của polymerase khi
sao chép các đoạn lặp đi lặp lại của một nuleotic.
+ Oxy hóa phá hủy do các gốc oxy. Các gốc oxy tăng trong tế bào do chuyển hóa
oxy hóa (và cũng tạo bởi các tác nhân vật lý như tia phóng xạ). Sản phẩm oxy hóa
quan trọng là 8-hydroxy guanin bắt cặp sai với A, tạo đảo chuyển G-C thành T-A.
Đột biến cảm ứng là những thay đổi cấu trúc có thể có trong DNA, xảy ra do các
tác nhân môi trường được gọi là mutagens. Nhìn chung, hai loại đột biến làm phát
sinh đột biến: đột biến hóa học và đột biến vật lý. Một số ví dụ về đột biến hóa học
bao gồm hydroxylamine, chất tương tự cơ bản, tác nhân kiềm hóa, chất gây nghiện
DNA, tác nhân xen kẽ, liên kết ngang DNA, tổn thương oxy hóa, axit nitric, v.v ...
Ngược lại, hai loại đột biến vật lý là bức xạ UV và bức xạ ion hóa.
Hình 1: Đột biến do bức xạ UV
- 3 cơ chế có liên quan đến sự hình thành các đột biến cảm ứng. Chúng là sự kết
hợp của các chất tương tự cơ bản, sự thất bại cụ thể và thiệt hại cơ bản.
- Cụ thể: Một số mutagens làm thay đổi các bazơ nitơ trong DNA, dẫn đến sự thất
vọng. Các tác nhân kiềm hóa như ethyl methanesulfonate (EMS) và nitrosoguanidine
(NG) thêm oxy vào vị trí thứ 6 của guanine trong DNA và vị trí thứ 4 của thymine,
gây ra quá trình chuyển đổi AT sang AT. Ngoài ra, các tác nhân xen kẽ bao gồm
proflavin, cam acridine là các phân tử kế hoạch, có thể trượt giữa các cơ sở nitơ trong DNA.
- Thiệt hại cơ sở: Một số chất gây đột biến làm hỏng một hoặc một số bazơ nitơ
trong DNA gây ra sự sao chép. Ở vi khuẩn, hệ thống SOS chịu trách nhiệm sửa chữa
các loại thiệt hại này trong DNA. •
Đột biến hỗ biến là khả năng tồn tại hoán chuyển giữa hai dạng (Keto ↔ Enol và Amoni ↔ Imino).
+ Nguyên nhân: Có 4 loại base trong ADN có thể tồn tại ở dạng hỗ biến. Base
pyrimidin bình thường có dạng keto (C=O), nhưng đôi khi chúng cũng có dạng enol
(C-OH). Ở dạng enol, thymin có thể bắt cặp với guanin và enol cytosin có khả năng
bắt cặp với adenin tương tự base purin bình thường tồn tại dưới dạng amino (NH2)
nhưng cũng có dạng hỗ biến imino (=NH) hiếm gặp, có thể dẫn đến bắt cặp nhầm.
Nếu trong khi AND sao chép, G ở dạng enol, polymerase sẽ thêm T vào thay vì bình
thường là C vì quy luật bắt cặp bị thay đổi . Kết quả là sự chuyển vị G-C sẽ thành A- T. •
Khử amin: Các phản ứng khử amin thông thường là phản ứng thủy phân
cytosin thành uracil, quá trình này phóng thích ammonia và khử amin 5-
methycytosin thành thymin và ammonia. Trong ADN, sự khử amin cytosin tự phát
được chỉnh lại bằng cách loại bỏ uracil (vì uracil không có trong ADN) và thay thế bằng
cytosin, còn sự khử amin 5-methylcytosin không được chỉnh vì cơ chế sửa chữa
không nhận diện Thymin là lỗi. •
Đột biến lệch khung thường là lỗi của polymerase khi sao chép các đoạn lặp
lại của một nucleotid. Mỗi polymerase có độ chính xác khác nhau.Yếu tố chính ảnh
hưởng đến độ chính xác của polymerase là loạt hoạt tính exonuclease đọc sửa 3’- 5’,
loại bỏ các base bắt cặp sai chèn vào bởi polymerase. •
Oxy hóa phá hủy do các gốc oxy. Các gốc oxy tăng trong tế bào do chuyển
hóa oxy (và cũng được tạo bởi các tác nhân vật lý như tia phóng xạ). Sản phẩm xy
hóa quan trọng 8-hydroxy guanin bắt cặp sai với A, tạo đào chuyển G-C thành T- A. - Tài liệu:
1. Genes và đột biến - Đột biến tự phát và gây ra.
2. Lishish, Harvey. Đột biến: Các loại và nguyên nhân. Sinh học tế bào phân tử.
3. https://vi.sawakinome.com/articles/science--nature/difference-between-
spontaneous-and-induced-mutation-2.html