đột biến gen lợi và hại

 Đột biến trong di truyền mang ý nghĩa là những biến đổi không định hướng của vật chất di truyền dưới tác động của các nhân tố gây đột biến , làm biến đổi vật chất di truyền gây ra biến

ĐỀ TÀI THUYẾT TRÌNH

MỤC LỤC

 Đột biến là gì ? Những nhân tố gây đột biến ở ngoại môi trường

 Hồi biến

 Đột biến trong tự nhiên

 Đột biến trong xã hội loài người

 Ung thư

Đột biến là gì?

 Đột biến là quá trình biến đổi một cách ngẫu

nhiên,không có định hướng rõ ràng ở một thời

điểm nào đó trong suốt quá trình diễn ra của một sự việc hoặc của một đối tượng cụ thể

 Đột biến trong di truyền mang ý nghĩa là những biến đổi không định hướng của vật chất di truyền dưới tác động của các nhân tố gây đột biến , làm biến đổi vật chất di truyền gây ra biến đổi kiểu hình

Phân loại đột biến

• Có nhiều cách để phân loại đột biến như phân loại theo :

•  Mức độ biến đổi của bộ gen

 Biến đổi chất lượng của gen

 Nguồn gốc các đột biến

 Các đột biến ảnh hưởng đến kiểu hình

 Hướng đột biến

 Các tế bào bị tác động

• Nhưng ở đây ta có thể phân loại chủ yếu theo 3 loại:

 Nguồn gốc của đột biến

 Vật chất di truyền bị tác động

 Loại tế bào bị tác động

Nguồn gốc của đột biến:

• Căn cứ vào các nhân tố gây nên dạng đột biến ta có thể xếp nó vào 3 dạng sau:

• a/ Đột biến ngẫu nhiên:

• Xảy ra trong tự nhiên và không rõ nhân tố ,nguồn gốc.

• b/ Đột biến do nhân tố di truyền kiểm soát.

• Các gen gây đột biến làm thay đổi tần số đột biến của các gen khác.Có các gen gây đột biến chuyên biệt với một locus và mutator không chuyên biệt với nhiều locus.

• c/ Đột biến nhân tạo hay cảm ứng:

• Được tạo ra do các nhân tố gây đột biến

• Tác nhân vật lí : ví dụ như các tia phong xạ ion hoá và

phóng xạ không ion hoá

• Tác nhân hoá học: Gồm các chất hoá học có khả năng tạo sai hỏng khi sao chép ADN.

Vật chất di truyền bị tác động

• Bao gồm 2 loại:

• Biến đổi gen: Là những biến đổi xảy ra ở một hoặc một vài cặp nuclêotit dẫn đến sai hỏng đoạn protein tạo thành gây đột biến.

• Biến đổi nhiễm sắc thể: Là những biến đổi xảy ra ở một vài cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài hoặc xảy ra ở tất cả các cặp nhiễm sắc thể tương đồng của loài Bao gồm các dạng:

• Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể: mất đoạn ,lặp đoạn, đảo

đoạn, chuyển đoạn.

• Đột biến số lượng nhiễm sắc thể gồm 2 dạng

• _ thể dị bội

Loại tế bào bị tác động:

• a/ Các đột biến soma hay sinh dưỡng :

• Đột biến ở tế bào sinh dưỡng bình thường ( tế bào soma) của cơ thể ,thường tạo thể khảm.

• b/ Đột biến giao tử :

• Xảy ra ở tế bào sinh dục và là biến đổi di truyền.

Các nhân tố gây đột biến ở ngoại

môi trường

• a/ Nhân tố vật lí:

• Bức xạ ion hoá( hay những tia phóng xạ ) bao

gồm:

• Các tia , , , , ho c các tia X, các chùm tia ặ

neutron hoặc proton làm bắn các điện tử gây ra ion hóa và biến đổi AND, chúng thường có bước sóng ngắn từ 1nm trở xuống

• Roentgen ( r ) là đơn vị đo bức xạ ion hóa 1r tạo

ra 1 đơn vị tĩnh điện trong 1cm3 không khí

α

• Aûnh hưởng của liều lượng và cường độ bức xạ

• Các thí nghiệm sau năm 1972 với bức xạ năng lượng cao cho thấy các đột biến cảm ứng phụ thuộc rất lớn vào liếu lượng Liều lượng càng lớn thì tần số đột

biến càng cao

• Mối quan hệ giữa liều lượng và tàn số đột biến được Timofeell-Ressovsky, Lea, Catcheside và những

người khác giải thích bằng lý thuyết “Bia”

Lý thuyết Bia

• Mỗi “va đập” của bức xạ vào gen hay nhiễm sắc thể ( như bia tập bắn ) có xác suất đột biên cao Liều lượng phóng xạ càng lớn, các va đập càng nhiều thì xuất hiện càng nhiều đột biến

• Nhưng khi liều lượng quá cao đến 1 ngưỡng nào đó thì sẽ xuất hiện 1 số tế bào chết

• Điểm đáng chú ý ở đây là, mặc dù tần số đột

biến phụ thuộc vào liều lượng nhưng ít phụ

thuộc vào cường độ phóng xạ và không có liều lượng ngưỡng, có nghĩa là mặc dù là liều lượng thấp nhưng vẫn có khả năng gây đột biến

• Hiệu quả của oxygen và của môi trường

 Các nghiên cứu ở đậu Vicia Faba cho thấy nồng độ oxygen thấp khi chiếu xạ làm đột biến, ta có khi chiếu xạ với 1 nồng độ oxygen trong tế bào sẽ tạo ra nhiều nhóm peroxide theo sơ đồ phản ứng sau:

• Tác động của tia tử ngoại (UV)

 Tia tử ngoại(UV) có bước sóng rất dài ( 10-5 – 10-6 ) nên rất lhó xuyên khó xuyên sâu vào trong tế bào và khó tạo ion, tia UV chỉ có khả năng gây đột biến lên các sinh vật đơn bào, giao tử và chỉ có thể đựoc hấp thụ bởi các chất có khả năng hấp thụ trực tiếp tia UV như các chất hữu cơ có mạch vòng như purin và

pyrimidine

• Tác động của tia tử ngoại lên các pyrimidine

 Dưới tác dụng của tia

UV, cytosine gắn thêm

phân tử nước vào liên

kết C = C.

 Thymine bị đứt liên

kết C = C mạch vòng

nối 2 phân tử thành

thymine dimer

• b/ Tác nhân hóa học:

• Các thánh phần gây đột biến hóa thì có thể chia thành các

nhóm sau:

DNA chư caffein, ethyewretan …

5-bromuracil, các chất giống với nitrogenous bazơ, nên nó làm DNA gắn nhầm khi tổng hợp.

(MMS), (EI), (NG).

• Các tác nhân alkyl hóa như khí ngạt nitrogen và EMS có thể gây đột biến ít nhất bằng ba cách:

– Thêm nhóm methyl ( CH3 ) hay ethyl ( C2H5 ) vào

guanine tạo rabase đồng đẳng chủa adenine dẫn đến cặp bổ sung sai.

– Mất guanine đã bị alkyl hóa tạo lỗ hổng trên DNA, khi sao chéo có thể gây đứt mạch.

– Liên kết chéo giữa các mạch của một hoặc các phân tử

DNA khác nhau làm mất nucleotide.

• Nhóm 4: các chất khác như nhóm oxy hóa, khử

• Ngược với sai hỏng sao chép các tác nhân gây đột biến như nitrous acid và khí ngạt nitrogen có thể gây biến đổi trự

tiếp trên DNA Theo Schuster và một số khác thì nitrous acid tác động trước hết là tách nhóm amino khỏi adenine, cytosine và tương ứng biến các base thành hypoxanthine (H) và urucil (U) Sau khi biến đổi H có thể bắt cặp với C và U bắt cặp với A, các vòng sao chép tiếp theo làm cho G thay chỗ A và T thay chỗ C.

• Các chất khác như hydroxygenlamine (H 2 NOH) và các

chất cho nhóm OH có thể gây đồng chuyển

• Nhóm các chất gồm proflavin, màu acridine và các chất

được gọi là ICR là nhưng chất có phân tử có mặt phẳng

tương ứng với cặp base Chúng có thể chêm vào phân tử

Hồi biến:

• Quá trình đột biến nói chung có tính thuận nghịch, nghĩa là nếu một gen A đột biến thành a (A a) thì ngược lại allele a cũng có thể đột biến quay lại A ( a  A ) Thông thường một dạng được gọi là đột biến khi nó mang kiểu hình khác kiểu hình hoang dại

• Ví dụ : ruồi giấm hoang dại được bắt từ thiên nhiên đưa vào phòng thí nghiệm có mắt đỏ Trong qúa trình nuôi thấy xuất hiện dạng đọt biến mắt trắng Đột biến từ mắt đỏ hoang dại sang mắt trắng gọi là thuận vì từ hoang dại thành đột biến Hồi biến là trường hợp từ trạng thái đột biến do biến dị di truyền quay trở lại kiểu hình hoang dại như đột biến từ mắt trắng trở lại mắt đỏ Hồi biến do đột biến nghịch ( back mutation ) hoặc do đột biến ức chế

hay kiềm hãm (supression)

• Các đột biến nghịch

• Đột biến nghịch có được khi gen đột

biến có sự biến đổi quay trở lại có y cấu trúc như gen hoang dại ban đầu Trường hợp này khó xảy ra và khi lai trở lại với dòng hoang dại ban đầu thì thế hệ con tất cả đều có kiểu hình hoang dại.

• Đột biến ức chế:

• Là đột biến có tác động ngược lại hay kiềm hãm của

một đột biến khác Các đột biến ức chế có những tính chất như sau:

• Đột biến ức chế xảy ra ở điểm khác với đột biến bị ức

chế Khi lai thể hồi biến ( revertant ) vói dạng hoang dại thì sẽ xuất hiện dạng đột biến bị ức chế do tái tổ

hợp làm tách rời không bị kiềm hãm bởi đột biến ức

chế

• Đột biến ức chế có thể xảy ra trong cùng 1 gen, ngoài

gen hoặc ở gen khác nhau

• Các đột biến ức chế có thể thực hiện tác động bằng

nhiều cách khác nhau

• Ví dụ : các đột biến ức chế có thể tác động lên sự phân

mã, dịch mã hay nhữg biểu hiện sinh lý khác của tế

bào

Đột biến trong tự nhiên:

 Trong tự nhiên, dù giữ trong diều kiện nào, tất cả các gen trong cơ thể sinh vật đều có thể đột biến và nó được gọi là đột biến tự nhiên hay ngẫu nhiên

 Các đột biến tự nhiên thường xuất hiện rất ít Khái niệm về tần số đột biến được dùng để đánh giá mức độ xuất hiện nhiều hay ít đột biến ở một gen Các gen khác nhau củacùng 1 sinh vật có thể có tần số đột biến khác nhau, nhưng tần số đột biến trong tự nhiên đối với mỗi gen là một số ổn định

 Tần số đột biến được đánh giá theo các căn cứ khác nhau như : trên 1 lần sao chép, 1 lần phân bào hay

• Đột biến xảy ra ở tất cả các sinh vật từ đơn giản nhất đến phức tạp nhất Khi xảy ra một đột biến thì thường gây ra hậu quả rất nghiêm trọng đối với thể đột biến :

– Biến đổi trong dãy nucleotit của gen cấu trúc sẽ dẫn

đến sự biến đổi trong cấu trúc của ARN thông tin và

cuối cùng dẫn đến sự biến đổi cấu trúc của protein

tương ứng và dẫn đến sự biến đổi tính trạng do gen đó quy định, biến đổi cấu trúc enzim làm rối loạn các hoạt động cơ thể gây ra các cá thể dị hình dị dạng

– Các đột biến về cấu trúc của NST như mất đọan, đảo đoạn, chuyển đoạn, thường làm giảm sức sống, khả

năng sinh sản thậm chí gây chết đối với thể mang gen đột biến

• Tuy thế đột biến lại có vai trò rất quan trọng trong quá trình tiến hóa của loài Theo M.Kimura(1971) dựa

trên các nghiên cứu về những biến đổi trong cấu trúc của các phân tử protein thì ông đã đè ra thuyến tiên

trung tính nghĩa là sự tiến hóa diễn ra bằng sự củng cố ngẫu nhiên những đột biến trung tính mà không liên quan đến chọn lọc tự nhiên Theo cac tác giả đây là

nguyên lý cơ bản của sự tiến hóa ở cấp độ phân tử

Phần lớn các đột biến tự nhiên là có hại cho cơ thể

nhưng khi môi trường thay đổi gái trị thích nghi của nó thì cá thể mang đột biến đó sẽ được chọn lọc tự nhiên giữ lạiđể có thể di truyền cho thế hệ sau

 Vì vậy đột biến được xem là nguyên liệu cho quá

Đột biến trong xã hội loài người

con người lên nền văn công nghiệp Nhưng đi đôi với nó là những biến đổi của môi trường đã làm phá vỡ cân bằng sinh thái trên những vùng lãnh thổ rộng lớn của từng nước và

trên khắp hành tinh của chúng ta Ngoài ra những hậu quả về mặt sinh thái, nhiều nhân tố trong môi trường ô nhiễm còn dẫn đến những hậu quả di truyền cho loài người

dùng trong thuốc chữa bệnh (actinoixin, aminopterin,

ginkaptoin …… ), chất phụ gia thực phẩm đăïc biệt là trong đồ hộp, phẩm nhuộm thực phẩm, đồ hóa trang mĩ phẩm ( son, phấn ) là tác nhân gây ra những đột biến

học gây đột biến ở người.

gây ung thư.

• Bên cạnh ung thư hiện nay con người đã phát hiện hơn 4000 bệnh di truyền ở người như :

– Bệnh cholesterol cao

– Thiếu máu hình liềm

• Hậu quả của một số bệnh di truyền có liên

quan đến đột biến:

 Bệnh Down: người ngu đần, cơ thể phát triển không bình thường, cổ ngắn, gáy rộng và dẹt, khe mắt xếch, lông mi ngắn và thưa, lưỡi dài và dày, ngón tay ngắn không có con

 Hội chứng Turner (XO): người lùn, cổ ngắn, vú không phát triển, âm đạo hẹp, không có kinh

nguyệt, trí nhớ kém

 Hội chứng Klinefelter (XXY): nam ngưòi cao,

chân tay dài không cân đối, mù màu, ngu đần, tinh hoàn nhỏ, vô sinh

 Hội chứng tam nhiễm X ( siêu nữ ): nữ vô sinh, rối lọan kinh nguyệt, buông trứng và dạ con

không phát triển, si đần

turner

 Tuy đột biến gây ra nhiều bệnh tật di truyền cho con người nhưng không thể phủ nhận vai trò của đột biến đối với con người.

 Như ta đã biết đột biến là nguyên liệu cho

quá trình tiến hóa Loài người thực chất cũng là một loài tiến hóa từ một loài tổ tiên xa

xưa cho nên quá trình hình thành loài người cùng chịu ảnh hưởng của nột số đột biến nào đó trong tự nhiên Theo quan điểm hiện nay thì đó là chuyển đọan Robertson Vậy ta có thể nói rằng nếu không có đột biến xảy ra thì

• Đột biến cũng được con người sử dụng vào việc chọn lọc

hoặc tạo ra các giống vật nuôi cây trồng có năng suất cao và đã có nhiều thành tựu.

• Ví dụ : trong việc chọn giống VSV thì việc chọn giống các chủng Penicillium Chrysogenum ỏ Mỹ là chủng loại VSV sinh ra sản lượng thuốc kháng sinh cao và không sinh ra độc tố

• Ơû Việt Nam việc chọn giống cũng thu được nhiều thành tựu đanùg kể khi sử dụng đột biến trên các giống đã có

• Ví dụ: xử lý đột biến bằng tia trên giống lúa Mộc truyền

thống đã tạo được giống lúa MT1, bằng NMU đã tạo ra

giống lúa MT4 Xử lý đột biến giống lúa C4 – 63 rồi chọn lọc tạo ra giống lúa DT10 có năng suất rất cao.

• Đặc biệt việc sử dụng phối hợp đột biến thực nghiệm với lai giữa cây trồng và cây hoang dại đã mỡ ra kảh năng tạo ra các giống cây trồng cso tính chỗng chịu cao vói các điều

kiện tự nhiên khó khăn khắc nghiệt như : khô hạn, ngập

úng, chua mặn, phèn, và chống được nhiều bệnh sâu hại

phá hoại đặc biệt là chống được rầy nâu.

Ung thư:

 Ung thư là căn bệnh được loài người tập trung nghiên cứu và tìm cách chữa trị hàng ngàn thế kỉ nay mà chưa có biện pháp chữa trị hiệu quả Nguyên nhân gây ung thư rất nhiều và khác nhau, nhưng ở cơ chế đều liên quan đến các biến đổi di truyền trên DNA làm sai hỏng quá trình tăng sinh bình thường.

 Phần lớn ung thư bắt nguồn từ một tế bào bị đột biến soma,

nhưng các tế bào con của nó phải có những biến đổi tiếp theo

do nhiều đột biến trước khi trở thành ung thư.

• Sự tăng sinh của các tế bào ung thư thường gắn với hỏng trong biệt hóa làm cho các tế bào con của tế bào thân có khả năng tiếp tục phân chia thay vì đi vào trnạg thái không phân chia

hoặc chết đi.

 Người mắc bậnh ung thư thường bị các tế bào tăng sinh tấn

công xâm chiếm các mô xung quanh biến chúng thành ác tính Các tế bào này tạo u thứ cấp hay di căn nên rất khó can thiệp bằng giải phẩu Những khối u này chèn ép các mạch máu làm cho sức khỏe người bệnh giảm sút hoặc có thể làm cho người bệnh đó chết.

Các gen liên quan đến ung thư:

• Liên quan đến các nhóm gen như oncogen, proto –

oncogen và tumor suppessor gene

• Sự tăng sinh của các tế bào có thể đựơc điều hòa trực tiếp hoặc gián tiếp – trực tiếp qua cơ chế xác định tế bào có vượt qua điểm tới hạn hay không trong chu trình tế bào

• Tương ứng với hai điều trên thì có hai con đường dẫn đến ung

• Các oncogene do retrovirus biến nạp

năng biến bộ gen RNA thành DNA gắn vào DNA của tế bào chủ, có thể hoạt động như vectơ mang oncogene làm biến đổi tế bào Chúng có thể ngẫu nhiên mang các oncogene của người và làm biến đổ tế chủ bằng cách xen đoạn DNA của chúng kề proto – oncogenge của tế bào chủ.

phần của các cơ chế điều hòa tập tính của xã hội trong cơ thể, đặc biệt là các cơ chế mà nhờ đó các tín hiệu từ các tế bào kế cận có thể thúc đẩy

chúng phân chia, biệt hóa hay chết Trên thực tế, các proto – oncogene hầu như liên quan đến tất cả các cấu phần tham gia vào hệ thống tín hiệu của tế bào như protein được tiết ra, các thụ thể xuyên màng, các gen điều hòa………

Các cách biến đổi proto – oncogen

thành oncogen

• Có 3 cách di chuyển

Mất đoạn hay

đột biến ở

trình tự mã

hóa

Khuếch đại gene

Cấu trúc lại NST

Protein

siêu hoạt động

dược tạo

ra với

số lượng

bình thường

Protein bình thường được

Enhancer kế cận làm protein bình thường siêu sản xuất

Sự dung hợp với gen phiên mã mạnh làm protein dung hợp được siêu sản xuất hoặc siêu loạt

ADN

ARN

ARN

• Các đột biến ở tumor suppessor gene:

• Các đột biến ở tumor suppessor gene thường là lặn, nên tế bào

chỉ mất kiểm sóat khi cả 2 allele đều đột biến Tuy nhiên,

những người đựoc truyền thụ 1 allele lặn của tumor suppessor genecó nhiều khả năng bị ung thư, do chỉ cần 1 đột biến nhỏ ở allele kia thì toàn bộ chức năng ức chế khối u đều bị tê liệt

Các nghiên cứu đã phát hiễn ra rằng 2 tumor suppessor gene là:

• Gen Rb: tạo retinoblastoma protein ức chế một dạng ung thư

mắt là retinoblastoma Ngoài ra protein retinoblastoma còn có tác dụng ức chế 1 số dạng ung thư khác.

• Gen P53: tạo protein P53 ức chế nhiều dạng ung thư Ngoài ra

P53 còn tham gia vào hệ thống cấp cứu, sữa chữa nhiều sai

hỏng của tế bào đnag phân chia.

• Các virut như papillomavirú và SVUO có thể gây ung thư bằng