Dodał admin, 2008-01-02 Autor / Opracowanie: Witold Piątkowski

Mutacja genetyczna - zmiana materiału genetycznego nie będąca wynikiem ani rozszczepiania, ani połączenia się cech na skutek krzyżowania. Zmiana może dotyczyć pojedynczego genu lub chromosomu.

Jednym z pierwszych wielkich odkryć dotyczących genów było wskazanie, że mogą one ulegać zmianom. Zmiany te nazwano mutacjami. Dzisiaj wiemy, że mutacje powodowane są przez zmiany w sekwencji nukleotydowej DNA. Z chwilą gdy sekwencja DNA ulegnie zmianie, zmiana ta zostaje wprowadzona na stałe do materiału genetycznego wszystkich następnych pokoleń, ponieważ w procesie replikacji zmieniona sekwencja będzie kopiowana tak samo, jak kopiowana byłaby sekwencja normalna. W większości przypadków zmutowany gen nie wykazuje większej tendencji do dalszego mutowania niż gen pierwotny. Mutacje powodują zmiany w normalnym funkcjonowaniu materiału genetycznego, umożliwiając uczonym badanie mechanizmów dziedziczenia i molekularnych podstaw funkcjonowania genów. Mutacje są także źródłem zmienności niezbędnej dla przebiegu ewolucji w obrębie gatunków.
Geny mogą ulegać zmianom mutacyjnym różnych rodzajów. Najprostszy rodzaj mutacji, zwany mutacją punktową lub mutacją typu „substytucja zasady”, polega na zmianie w obrębie pojedynczej pary nukleotydów. Dzięki metodom inżynierii genetycznej umożliwiającym izolację genów i określanie w nich sekwencji zasad możliwe jest dziś ustalenie, w którym miejscu genu nastąpiła mutacja punktowa. Mutacje takie są często wynikiem zachodzących w trakcie procesu replikacji błędów w parowaniu zasad, np. wymiana pary AT na parę GC, CG lub TA. Taka zmiana w DNA prowadzić może do powstania zmienionego mRNA, którego translacja da łańcuch peptydowy różniący się od łańcucha normalnego tylko w jednej pozycji sekwencji aminokwasowej.
Mutacje, w wyniku których następuje zmiana jednego aminokwasu na inny, nazywane są niekiedy mutacjami „zmiany sensu”. Zamiany jednych aminokwasów na inne w cząsteczce białka mogą pociągnąć za sobą różnorodne konsekwencje. Jeśli zamiana aminokwasu następuje w miejscu znajdującym się w centrum aktywnym enzymu lub w pobliżu centrum aktywnego, aktywność enzymatyczna białka może się zmniejszyć, a nawet zupełnie zaniknąć. Mutacja „zmiany sensu” dotycząca aminokwasu leżącego z dala od miejsca aktywnego lub polegająca na zmianie na aminokwas o bardzo zbliżonym charakterze chemicznym może z kolei okazać się mutacją neutralną (niewykrywalną), przynajmniej jeśli idzie o efekt wywierany na cały organizm. Ponieważ mutacje neutralne zdarzają się stosunkowo często, prawdziwa liczba zmian mutacyjnych w DNA organizmu lub w puli genowej całego gatunku jest znacznie większa od tej, która wynika z obserwowalnych efektów mutacji.
Mutacje nonsensowne są mutacjami punktowymi, w wyniku których kodon determinujący aminokwas zostaje zmieniony w kodon terminacyjny. Mutacja nonsensowna w genie powoduje zwykle zanik funkcji produktu tego genu. W przypadku genu kodującego białko, w produkcie końcowym brakuje fragmentu łańcucha polipeptydowego odpowiadającego odcinkowi genu leżącemu za kodonem terminacyjnym.
Mutacje zmiany ramki odczytu (lub: zmiany fazy odczytu) polegają na delecji (wypadnięciu) lub insercji (wstawieniu) pary nukleotydów w obrębie cząsteczki DNA. Insercja lub delecja zasady w sekwencji DNA powoduje zmianę ramki (fazy) odczytu.
W wyniku tego przesunięcia kodony znajdujące się poniżej miejsca insercji (tj. w kierunku zgodnym z przebiegiem transkrypcji) determinują całkowicie nową sekwencję aminokwasów.
Mutacje zmiany ramki odczytu mogą powodować różnorodne efekty w zależności od miejsca insercji lub delecji w genie.
Oprócz zmiany polegającej na pojawieniu się matrycy kodującej, mutacje zmiany ramki odczytu powodują zwykle w niewielkiej odległości od miejsca mutacji pojawienie się kodonu terminacyjnego zatrzymującego syntezę i tak już zmienionego łańcucha polipeptydowego. Przesunięcie ramki odczytu w genie kodującym enzym powoduje na ogół utratę aktywności enzymatycznej białka. Jeśli enzym taki pełni ważną rolę w komórce, efekt mutacji dla organizmu może być tragiczny.