Mutacije
Fenomen nasledjivanja zasniva se na vernom prenošenju gena sa roditelja na potomstvo
tokom reprodukcije.
U hemijskom pogledu,geni su kod svih oblika života (osim nekih virusa ) izgradjeni od
DNK.Primarna struktura DNK (redosled nukleotida ) zadržava se u novonastalim molekulima
nakon semikonzervativne replikacije.
Enzim DNK polimeraza,koji katalizuje replikaciju poseduje egzonukleaznu aktivnost čime je
obezbedjena zamena pri eventualnom ugradjivanju pogrešnog nukleotida.
Prema tome,očigledno je da su tokom evolucije izgradjeni mehanizmi održavanja genetičkog
integriteta i verodostojnog prenošenja genetičke informacije iz generacije u generaciju.
Ipak se,medjutim,povremeno odigravaju ’’greške’’ ili promene u strukturi naslednog
materijala.Proces biološke evolucije nezamisliv je bez povremenog unošenja promena u
nukleotidnoj sekvenci ili drugih oblika genetskih rearanžmana.
Sve ove nasledne promene u genetičkom materijalu nazivaju se
mutacijama .
Mutacije predsatvljaju osnovni izvor genetičkih novina u populacijama i obezbedjuju
nastanak novog ( ’’sirovog’’ ) materijala,pri čemu se kroz proces prirodne selekcije vrši
favorizovanje mutacija koje su u skladu sa ekološkim uslovima u odredjenom vremenskom
periodu.
Termin mutacija odnosi se ne samo na promenu genetičkog materijala,već i na sam proces
koji dovodi do date promene.Organizam sa ispoljenim novim fenotipom označen je kao
mutant.
U najširem smislu,pod mutacijama se podrazumevaju sve nagle nasledne promene genotipa
koje nisu objašnjive rekombinacijom preegzistirajuće genetičke varijabilnosti.
Ove promene genotipa obuhvataju promene u broju hromozoma(euploidije i
aneuploidije),velike promene u strukturi hromozoma ( hromozomske aberacije ) i promene
pojedinačnih gena.
Klasifikacija mutacija moguća je na osnovu većeg broja kriterijuma.
Ukoliko se posmatra veličina genetičkog materijala zahvaćenog mutacijom razlikuju se
genske i hromozomske mutacije.
Genske mutacije odvijaju se unutar gena i najčešće su ’’tačkaste’’ (engl. Point-tačka )
mutacije tj.zamene jednog nukleotidnog para.Pored toga,moguće su male unutar genske
delecije,insecije i sl.
Hromozomske mutacije obuhvataju veće segmente naslednog materijala-delove
hromozoma,čitave hromozome ili garniture hromozoma.
U odnosu na uzrok,mutacije mogu biti spontane ili indukovane.Spontane mutacije nastaju bez
poznatog razloga.U stvari,uzrok ovih mutacija može biti inherentna metabolička nestabilnost
(greške pri replikaciji,tautomerne promene nukleotida i sl. ).
Indukovane mutacije nastaju usled dejstva različitih mutagenih agenasa kao što su
jonizujuća,UV zračenja,virusi itd.
Ukoliko se posmata uticaj mutacija na varijabilnost (sposobnost preživljavanja ) mogu se
razlikovati letalne mutacije (usmrćuju 100 % jedinki pre perioda reprodukcije,tzv. ’’genetička
smrt’’),poluletalne (usmrćuju preko 90 % ) i subvitalne (usmrćuju manje od 90 % jedinki,ali
preživljavanje nije 100 % u odnosu na ’’divlji tip’’ ).
Ukoliko mutacija izaziva promenu najfrekventnijeg fenotipa u populaciji (tzv. ’’divlji tip’’ )
do nekog novog fenotipa,označava se direktnom mutavijom.Suprotno tome,povratne mutacije
dovode do promene mutantnog fenotipa do divljeg tipa.
Na osnovu toga da li su zahvaćene somatske ili germinativne ćelije,mutacije mogu biti
somatske ( odigravaju se u telesnim,somatskim ćelijama ) ili gametske ( nastaju pri formiranju
gameta i prenose se na narednu generaciju ).
Termin mutacija se često koristi i u užem smislu reči za opisivanje genskih mutacija.Ukoliko
ne bi postojale mutacije svi geni bi egzistirali samo u jednom obliku,ne bi imali alternativne
oblike-genske alele.
Rekombinacije gena samo preuredjuju genetičku varijabilnost do novih kombinacija,dok
selekcija vodi ka favorizovanju najbolje prilagodjenih kombinacija u odnosu na postojeće
uslove u sredini.
Prema tome,uprkos izuzetnoj preciznosti procesa replikacije i postojanja mehanizma
reparacije (popravka ) DNK,mutacije su potrebne radi evolucije bioloških entiteta.
Izvestan nivo mutacija potreban je da obezbedi nastanak novih genskih alela,povećanje
varijabilnosti i pojavu genetičkih novina.
3.Indukovane mutacije
Indukovane mutacije nastaju usled dejstva različitih mutagenih agenasa kao što su
jonizujuća,UV zračenja,virusi itd.
Najčešće je nemoguće da se sa apsolutnom sigurnošću utvrdi da li je mutacija spontana ili
indujovana.
Lista prirodnih ili sintetisanih mutagenih hemikalija svakodnevno se upotpunjuje
novootkrivenim jedinjenjima.
Pri razmatranju individualnih mutacija,ne može se razgraničiti spontana od indukovane
mutacije.
Takav način distinkcije moguć je samo na nivou populacije.Ukoliko se stopa mutacija poveća
100 puta pri tretmanu populacije mutagenom,to bi značilo da se u proseku 99 od svakih 100
mutacija prisutnih u populaciji zaista indukuje mutagenim agensom.
Validne komparacije izmedju spontanih i indukovanih mutacija moguće su samo pri
statističkom poredjenju populacija izloženih mutagenu u odnosu na kontrolne populacije koje
nisu bile podvrgnute dejstvu odredjenog agensa.
4.Genske mutacije
Genske mutacije odvijaju se unutar gena i najčešće su ’’tačkaste’’ (engl. Point-tačka )
mutacije tj.zamene jednog nukleotidnog para.Pored toga,moguće su male unutar genske
delecije,insecije i sl.
Na osnovu hemijskih razmatranja proračunato je da bazalni nivo frekvence mutacija nastalih
pri ugradjivanju nukleotida tokom replikacije iznosi 10
–
5
.
Jedan ciklus korekcije grešaka (engl. '’proofreading’’ ) zahvaljujući tzv. Editorskoj funkciji
DNK polimeraze trebalo bi da umanji frekvencu inkorporacije pogrešnih nukleotida na
približno 10
–
10
.
Pored toga,dejstvom mehanizma reparacije DNK moglo bi se očekivati da se ova frekvenca
dodatno smanjuje.Uprkos ovim podacima,jasno je da neki minimalan bazalni nivo mutacija
ipak postoji i da njegova realna vrednost zavisi kako od genetičkih,tako i od sredinskih
faktora.
Značaj mutacionih procesa za prilagodjavanje u promenljivim uslovima sredine ilustrovan je
u nekim zapažanjima.Naime,primećeno je da su u gradovima populacije glodara često
rezistentne na antikoagulanse koji se upotrebljavaju za njihovo suzbijanje.Brojne su
populacije bubašvaba neosetljive na hlor-dan,otrov uveden u upotrebu pre pedeset godina.
Pored toga,sve je više patogenih bakterija otpornih na antibiotike kao što su penicilin i
streptomicin.Uvodjenjem pesticida i antibiotika stvoreni su novi uslovi u sredini,uveden je,
’’de facto’’, novi selekcioni pritisak.Ovakav izazov životne sredine doveo je do pojave jedinki
rezistentnih na date agense.
Naime,pojavile su se mutacije za otpornost na pesticide,odnosno antibiotike,i mutanti su imali
selektivnu prednost u sredini u kojoj su se nalazili ovi agensi.Senzitivni oblici su ubijani(nisu
bili otporni),dok su se mutanti umnožavali i povećavali broj rezistentnih jedinki u
populacijama.
Mutacije često dovode do detektabilnih fenotipskih promena na osnovu kojih se može
prepoznati njihovo prisustvo.
Gen se najčešće definiše kao specifična sekvenca nukleotida koja kodira odredjeni polipeptid.
Svaka mutacija unutar gena dovešće do novog oblika,do novog genskog alela.Prisutne su i
takve mutacije koje vode ka totalnoj inaktivaciji gena i ukoliko zahvate neji od vitalnih gena
(neophodnih za preživljavanje ) javiće se letalni efekat.
