Mục lục bài họcĐang ở d06-b3
Mutations and Their Consequences
Point mutations: one base changed
- Silent — the new codon still codes for the same amino acid. The genetic code is redundant, so many substitutions cost nothing.
- Missense — a different amino acid. The effect ranges from none to fatal depending on where it sits: a change deep in the active site or in a folding core matters far more than one on the surface.
- Nonsense — a stop codon appears early, so translation ends and the protein is truncated. Usually severe.
Insertions and deletions
Adding or removing bases in a number not divisible by three shifts the reading frame. Every codon downstream is misread, so almost the whole protein is wrong — a frameshift is generally far more damaging than a substitution. Add or remove exactly three bases and the frame survives; one amino acid is gained or lost and the rest of the protein is untouched.
Where the mutation sits decides who is affected
- In a coding sequence — changes the protein itself.
- In a regulatory sequence (promoter, enhancer, operator) — the protein is normal but is made in the wrong amount, the wrong tissue, or at the wrong time. Many disease alleles and many evolutionary changes are of this kind.
- In a somatic cell — affects only that individual, as in most cancers.
- In a germ-line cell — heritable, and therefore the only kind that matters to evolution.
Mutation is the only source of genuinely new alleles. Meiosis and sexual reproduction shuffle existing variation but create none. Whether a new allele is harmful, neutral or beneficial depends on the environment, not on the mutation itself.
Đột biến điểm: đổi một bazơ
- Đồng nghĩa — bộ ba mới vẫn mã hoá đúng axit amin cũ. Mã di truyền có tính thoái hoá nên rất nhiều thay thế không tốn gì cả.
- Sai nghĩa — đổi sang axit amin khác. Hậu quả từ không có gì tới gây chết, tuỳ vị trí: đổi ở trung tâm hoạt động hay ở lõi gấp cuộn thì nặng, đổi ở bề mặt thường vô hại.
- Vô nghĩa — xuất hiện bộ ba kết thúc sớm, dịch mã dừng lại và protein bị cụt. Thường rất nặng.
Thêm và mất nucleotit
Thêm hoặc mất số nucleotit không chia hết cho ba sẽ làm dịch khung đọc. Mọi bộ ba phía sau đều bị đọc sai, nên gần như cả protein hỏng — vì thế dịch khung thường nặng hơn hẳn thay thế một bazơ. Còn thêm hoặc mất đúng ba nucleotit thì khung đọc vẫn giữ nguyên: chỉ thừa hoặc thiếu một axit amin, phần còn lại bình thường.
Vị trí đột biến quyết định ai chịu ảnh hưởng
- Trong vùng mã hoá — đổi chính protein.
- Trong vùng điều hoà (vùng khởi động, vùng tăng cường, vùng vận hành) — protein vẫn bình thường nhưng được tạo sai lượng, sai mô hoặc sai thời điểm. Rất nhiều alen gây bệnh và rất nhiều thay đổi tiến hoá thuộc loại này, đây là ý mà bài tự luận hay đòi.
- Ở tế bào sinh dưỡng — chỉ ảnh hưởng cá thể đó, như phần lớn ung thư.
- Ở tế bào dòng sinh dục — di truyền được, và đó là loại duy nhất có ý nghĩa với tiến hoá.
Đột biến là nguồn duy nhất tạo ra alen thật sự mới. Giảm phân và sinh sản hữu tính chỉ xáo trộn biến dị sẵn có chứ không tạo ra alen mới. Một alen mới có hại, trung tính hay có lợi là do môi trường quyết định, không nằm trong bản thân đột biến.
Ở gen $\beta$-globin, bộ ba GAG bị đổi thành GTG trên mạch mã hoá. Hãy chỉ ra hậu quả dây chuyền từ ADN tới kiểu hình, và cho biết đây là loại đột biến nào.
Bước 1 — gọi tên đột biến. Một bazơ bị thay ($\text{A}\to\text{T}$), khung đọc không đổi, và axit amin thì đổi — đây là đột biến thay thế, kiểu sai nghĩa.
Bước 2 — từ ADN sang protein. mARN đổi từ GAG sang GUG, nên axit glutamic (ưa nước, tích điện âm) bị thay bằng valin (kị nước).
Bước 3 — vì sao chỉ một axit amin mà nặng đến vậy. Vị trí này nằm trên bề mặt phân tử hemoglobin. Đặt một nhóm kị nước lên bề mặt vốn ưa nước tạo ra một "mấu dính": khi nồng độ oxi thấp, các phân tử hemoglobin bám vào nhau thành sợi dài.
Bước 4 — ra kiểu hình. Sợi hemoglobin kéo hồng cầu thành hình liềm; hồng cầu liềm cứng, dễ vỡ và mắc kẹt trong mao mạch, gây thiếu máu và các cơn đau do tắc mạch.
Bước 5 — điều đáng nhớ. Ca này chống lại luật "đổi ở bề mặt thì vô hại": điều quyết định không phải bề mặt hay lõi, mà là tính chất hoá học mới có phá tương tác vốn có hay không.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 6 — Gene Expression and Regulation gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.