1. Cơ sở phõn tử của đột biến
1.1. Đại cương vềđột biến gene
y Định nghĩa: Đột biến gene (gene mutation) là những biến đổi xảy ra bờn trong cấu trỳc của một gene hoặc một vựng nhỏ của bộ gene, liờn quan chủ yếu tới sự thay đổi trỡnh tự nucleotide vốn cú của nú (kiểu dại), làm phỏt sinh cỏc allele mới.
y Nguyờn nhõn: Cỏc đột biến gene xảy ra cú thể do sai sút trong quỏ trỡnh tỏi bản, hoặc do trong bộ gene cú cỏc vựng dễ phỏt sinh đột biến gọi là cỏc ''điểm núng'' (hot spots), hoặc cỏc tổn thương tự phỏt dưới ảnh hưởng của cỏc tỏc nhõn lý-hoỏ từ mụi trường ngoài.
khỏc nhau. Chẳng hạn, dựa vào cỏc hiệu quả của chỳng lờn kiểu hỡnh (cỏc đột biến hỡnh thỏi, đột biến gõy chết, cỏc đột biến soma và dũng mầm) hoặc lờn chớnh bản thõn vật chất di truyền DNA (cỏc đột biến điểm). Căn cứ vào nguồn gốc, chỳng được chia thành cỏc đột biến tự phỏt
(spontaneous) và đột biến cảm ứng (induced).
y Hậu quả: Cỏc đột biến gene núi chung làm suy yếu hoặc biến đổi chức năng của gene hơn là tăng cường chức năng của nú. Từ đú ảnh hưởng lờn cỏc đặc tớnh sinh lý-hoỏ sinh của tế bào cũng như sức sống và sinh sản của cơ thể sinh vật núi chung.
yVai trũ và ý nghĩa: Đột biến gene vỡ vậy được xem là cơ sở của hiện tượng đa hỡnh di truyền trong cỏc quần thể và là nguồn biến dị di truyền sơ cấp vụ cựng phong phỳ và đa dạng cho quỏ trỡnh chọn lọc và tiến hoỏ. Người ta lợi dụng đặc tớnh biến đổi nầy của cỏc sinh vật để xõy dựng cỏc phương phỏp gõy đột biến khỏc nhau và cú thể kết hợp với lai hữu tớnh hoặc sử dụng kỹ thuật di truyền để cải biến bộ gene của cỏc vật nuụi, cõy trồng về cỏc tớnh trạng cần quan tõm.
y Tỷ lệ đột biến gene (ở người): Nếu như đột biến bộ gene (genome mutation) và đột biến nhiễm sắc thể xảy ra với tần số trung bỡnh tương ứng là 10-2 và 6ì10-4 mỗi lần phõn bào, thỡ với đột biến gene: tỷ lệđột biến này là 10-10 cho mỗi cặp base trong mỗi lần phõn bào hoặc cú thể biến thiờn từ 10-4 đến 10-7 (tớnh bằng số đột biến / locus / thế hệ) tuỳ thuộc vào kớch thước gene và bản chất của nú. Tỷ lệ này ở hầu hết locus là 10-5-10-6.
y Hiện tượng đa hỡnh (polymorphism) trong bộ gene: Ở người, con số cỏc đa hỡnh tồn tại là ~1 trờn mỗi 500 cặp base. Như vậy cú khoảng 5,8 triệu sai khỏc trong mỗi bộ gene đơn bội là do cỏc đột biến gõy ra.
1.2. Cỏc đột biến điểm (point mutations)
1.2.1. Cỏc đột biến thay thế base (base substitution)
• Đồng hoỏn và dị hoỏn
Đồng hoỏn (transition) là dạng đột biến trong đú một purine này được thay bởi một purine khỏc (A → G hoặc G → A) hoặc một pyrimidine này được thay bởi một pyrimidine khỏc (T → C hoặc C → T).
Dị hoỏn (transversion) là dạng đột biến trong đú một purine được thay thế bằng một pyrimidine, hoặc ngược lại: A ' T; A ' C; G ' C; G ' T.
• Cỏc đột biến nhầm nghĩa và vụ nghĩa
+ Đột biến nhầm nghĩa (missense mutation) - biến đổi nghĩa của một codon kộo theo sự thay thế một amino acid. Hiệu quả của nú phụ thuộc vào vị trớ và tớnh chất của amino acid bị biến đổi (bảng 5.2).
Bảng 5.2 Cỏc đột biến nhầm nghĩa điển hỡnh ở chuỗi β-globin người Chuỗi β Vị trớ amino acid Thay thế amino acid Thay đổi ở β-mRNA Kiểu thay thếở gene β-globin
HbS 6 Glu → Val GAA → GUA Dị hoỏn A → T
HbC 6 Glu → Lys GAA → AAA Đồng hoỏn G → A
HbE 26 Glu → Lys GAA → AAA Đồng hoỏn G → A