Гендік мутацияның молекулалық негіздері

Гендік мутация хромосоманың белгілі бөлігіндегі ДНҚ молекуласы нуклеотидтер қатарының өзгеру нәтижесінің пайда болады. Мұндай мутацияда гендік бір локус қана өзгереді. Өзгерісі мутацияға әкелетін ДНҚ молекуласының ең кішігірім бөлігі мутон деп аталады. Ол нуклеотидтің бір жұбына тең (РНҚ-лы вирустарда бір нуклеотидке). Гендік мутацияларды үлкен екі класқа ажыратуға болады. Бірінші класқа нуклеотидтер жубының алмасуы жатады. Екінші класқа жататын мутациялар код шекарасының «окылуының» өзгеруіне байланысты болады. Спонтандық мутациялардың 20%-тен астамын негіздердің алмасуы құрайды. Нуклеотидтер жұбының алмасуы екі түрлі бағытта өтуі мүмкін: транзиция және трансверсия. Транзиция — нуклеин қышқылы молекуласындағы бір пуринді негіздің басқа пуринді негізге (аденин гуанинге немесе керісінше) немесе бір пириминді негіздің басқа пиримидинді негізге (тимин цитозинге немесе керісінше) алмасуына әкелетін гендік мутация. Транзицияларды жай алмасу деп түсінуге болады, өйткені мұндай алмасуда нуклеотидтік жұптар арасындағы пурин-пиримидин бағыты өзгермейді. Трансверсия — пурин — пиримидин бағытының өзгеруіне әкелетін күрделі алмасу (АТ^ЦГ, АТ^ТА, ЦГ^ЦГ). Код шекарасының «оқылуының» өзгеруі ДНҚ молекуласына артық нуклеотидтің енуіне немесе одан нуклеотид жұбының түсіп қалуына байланысты болады. Гендік мутация нәтижесінде негіздер қатарының өзгеруі транскрипция арқылы иРНҚ құрылымына беріледі мұның өзі трансляция кезінде рибосома түзілген полипептидтік тізбектің амин қышқылдар қатарының өзгеруіне әкеледі. Гендік мутациялардың организм үшін әсері әр қилы. Гендік мутациялардың басым көпшілігі рецессивті болғандықтан, олардың әсері әр уақытта фенотипте байқала бермейді. Алайда, белгілі геннің бір негізінің ғана өзгеруі фенотипке терең әсер етуінің бірнеше мысалы белгілі. Адамда тұқым қуалайтын ауру — орақ пішінді клеткалық анемия гемоглобиннің В — тізбегін коделейтін ДНҚ молекуласының гендік мутациясына байланысты. Мұның нәтижесінде науқастың эритроциттер пішіні орақ тәрізді болып, оттек тасу қабілетінен айырылады. В — тізбек 146 амин қышқылынан құралған. Қалыпты жағдайдағы және гендік мутация нәтижесінде өзгерген гендердің бір-бірінен айырмашылығы ДНҚ-ның бір ғана негізі өзгеруінің салдарына байланысты, бұл соңында белокта алтыншы тұрған жалғыз амин қышқылының орынының ауысуына әкеліп соғады: қалыпты гемоглобиннің В — тізбегінде алтыншы орында глутамин қышқылы орналасады, ал орақ пішінді клеткалы гемоглобинде ол валин қалдығына алмасқан. Осындай өзгеріс нәтижесінде вена қан тамырларындағы эритроциттер домалақ пішіннен орақ пішінге айналады және тез жойыла бастайды. Мутацияның физиологиялық әсері қандағы оттегі мөлшерінің құрт төмендеуіне және анемияның (қан аздылықтың) дамуына байланысты болады. Анемия организмнің жалпы әлсіздігіне ғана емес, сонымен қатар жүрек пен бүйрек қызметінің бұзылуына байланысты мутантты аллель бойынша гомозиготалы адамды өлімге душар еткізеді. Гетерозиготалы жағдайда бұл аллельдің әсері анағұрлым төмен: эритроциттердің басым көпшілігінің пішіні қалыпты болғанымен, кеміс гемоглобиндердің мөлшері 40%-ке жетеді. Аллель бойынша гетерозиготалы адамдарда анемия шамалы ғана дамиды, бірақ безгек кеселі тараған аймақтарда, әсіресе тропикалық Африка мен Азияда осындай аллелі бар адам безгекке төзімді болып келеді. Бұның себебі — кеселді таратушы безгек масасының кеміс гемоглобині бар эритроциттермен қоректене алмауы.Мутация пайдалы, зиянды және бейтарап болуы мүмкін. Осыған орай гендік мутацияпың мал популяциясында немесе тұқымында таралуы оның малдың биологиялық және шаруашылық үшін пайдалы белгілеріне әсер ету си-патымен анықталады. Қоян, күзен және қаракөл қойы жүні түсінің әр түрлі болуы гендік мутацияның нәтижесі ретінде қаралды. Күзен мен қаракөл қойы жүнінің негізгі (жабайы) түсі — қара, қоянда — сұр, алайда гендік мутация нәтижесінде организм жүнінің басқа түстерін анықтайтын және моногенді тұқым қуалайтын бірнеше аллельдік қатарлар алынды. Мал немесе аң жүнінің кейбір түстері аса бағалы тауар болғандықтан, ғалымдар мұндай белгісі бар дарақтар санын көбейтуге талпынады.Организмнің сандық белгілерінің дамуына жауапты ДНҚ бөліктерінде де гендік мутация өтуі мүмкін, бірақ мұндай белгілердің полигенді тұқым қуалау сипаты жеке гендердің мутациясын анықтауға қиындық туғызады. Егер мутация шаруашылық үшін бағалы белгілерге айтарлықтай әсер ете алмаса, онда олар бейтарап деп саналады.Организм үшін гендік мутациялардың басым көпшілігінің зиянды әсері бар. Мұндай мутациялардың әсері организмде әр түрлі кемістіктердің пайда болуына әкеледі.