Promjene genetičkog materijala

Question 1

koje su vrste promjena genetičkog materijala i prema čemu se dijele?

Answer 1

podjela na temelju mehanizma koji je odgovoran za nastanak promjene
⚫ prerasporedi genetičkog materijala
• nove kombinacije postojećih sljedova nukleotida
• genetička rekombinacija
⚫ mutacije
• de novo promjene redoslijeda nukleotida
• u pravilu ne nastaju reorganizacijom i rekombinacijom postojećih sljedova nukleotida
međutim, mutacijom se često naziva svaka promjena genetičkog materijala bilo na razini jednog ili više nukleotida, cijelog kromosoma ili cjelokupnog genoma bez obzira na mehanizam nastanka genetičke promjene

Question 2

Što su epigenetičke promjene?

Answer 2

Nasljedne, reverzibilne promjene fenotipa koje nisu posljedica promjene redoslijeda nukleotida – epigenetika

Question 3

Što se popravlja kod DNA?

Answer 3

Mutacija se ne popravlja! Popravlja se oštećenje!

Question 4

Razlika između oštećenja i mutacija?

Answer 4

oštećenje DNA
⚫ jednolančani lom
• pucanje fosfodiesterske veze u jednom lancu DNA
⚫ dvolančani lom
• pucanje fosfodiesterske veze relativno blizu u oba lanca DNA
⚫ AP-mjesta
• apurinska i apirimidinska mjesta, zbog pucanja N-glikozidne veze
⚫ kemijska modifikacija
• nukleinskih baza ili deoksiriboze
• kovalentno povezivanje baza . . .

 mutacija
⚫ uobičajena DNA (bez oštećenja) ali promijenjen redosljed nukleotida

Question 5

što su mutacije i što uzrokuju?

Answer 5

mutacijom se često naziva svaka promjena genetičkog materijala bilo na razini jednog ili više nukleotida, cijelog kromosoma ili cjelokupnog genoma bez obzira na mehanizam nastanka genetičke promjene
 mutacije mogu uzrokovati promjenu na razini:
⚫ genoma – “genomske mutacije”
• poliploidija – promjena broja “setova” kromosoma
• aneuploidija – promjena broja pojedinačnih kromosoma
⚫ kromosoma – “kromosomske mutacije” (“kromosomske aberacije”)
• velike delecije, duplikacije, inverzije, translokacije
⚫ gena – “genske mutacije” (pogađaju pojedine gene?!?)
• insercija, delecija ili zamjena jednog (ili više) parova baza
• insercija, delecija ili zamjena jednog para baza – “točkasta mutacija
one su izvor fenotipske varijabilnost

Question 6

sta je haploid

Answer 6

haploidni broj kromosoma
⚫ broj kromosoma u gametama
⚫ haploidna stanica ne mora uvijek biti monoploidna

Question 7

šta je monoploid

Answer 7

monoploidi
⚫ stanice/organizmi koji imaju samo jedan set svih kromosoma, odnosno ima osnovni broj kromosoma (x)
⚫ primjer – trut se razvija iz neoplođene jajne stanice

Question 8

Šta je euploid

Answer 8

euploidi
⚫ organizmi s uobičajenim brojem kromosoma
• npr. čovjek
• 1n = broj kromosoma u spolnim stanicama (gametama) = 23
• 2n = broj kromosoma u zigoti i somatskim stanicama = 46

Question 9

objasni razliku između aneuploidije i poliploidije

Answer 9

poliploidi
⚫ nastaju duplikacijom cijelog seta kromosoma (odnosno svih kromosoma u
jednom setu)
⚫ imaju 3 ili više setova kromosoma; triploidi, tetraploidi, pentaploidi . . .
 aneuploidi
⚫ broj kopija nekih homolognih kromosoma nije jednak ploiditetu, npr.:
• 2n-1 - monosomija (monosomična stanica)
• 2n-1-1 - stanica s dvije monosomije
• 2n-2 - nulsomija (nulsomična stanica)
• 2n+1 - trisomija (trisomična stanica)
• 2n+2 - tetrasomija (tetrasomična stanica)
• 2n+1+1 - stanica s dv

Question 10

Uobičajeni broj kromosoma u somatskim stanicama nekog diploidnog organizma je 12. Što možete reći o stanici ovog organizma koja ima:
a) 7 kromosoma
b) 13 kromosoma

Question 11

Objasni zaš su korisne poliploidije kod biljaka

Answer 11

poliploidija relativno česta i korisna
⚫ kao nastaju poliploidi?
⚫ triploidi – plodovi bez sjemenki
Diploidne biljke daju haploidne (monoploidne) gamete
⚫ Tetraploidne biljke daju diploidne gamete

Question 12

Koji je Osnovni broj kromosoma (x)

Answer 12

Osnovni broj kromosoma (x) je broj kromosoma u monoploidnoj stanici

Question 13

Kakve gamete daju triploidni organizmi?

Question 14

koji su uzroci aneuploidije

Answer 14

pogrešna segregacija kromosoma tijekom mitoze

Question 15

što su Kromosomske mutacije, uzroci,vrste i posljedice?

Answer 15

velike promjene u strukturi jednog ili više kromosoma

 uzrok
⚫ dvolančani lomovi DNA

 vrste
⚫ inverzije
⚫ delecije
⚫ insercije
⚫ translokacije
⚫ recipročne translokacije
⚫ duplikacije

posljedice
⚫ gubitak genetičke informacije (delecije)
⚫ gubitak heterozigotnosti (LOH) – ispoljavanje recesivnih mutacija
⚫ promjene u regulaciji ekspresije gena
⚫ fuzija dvaju različitih gena (pojava hibridnog proteina)
⚫ nasljedne bolesti

Question 16

Što su genske mutacije i posljedice

Answer 16

pogađaju pojedine gene
⚫ mutacije u kodirajućoj DNA (ORF)
⚫ ali i u nekodirajućoj DNA (operatori, promotori, terminatori, introni, pseudogeni, satelitska DNA, centromere, telomere,
ishodišta replikacije . . ., odnosno bilo gdje u genomu)
⚫ zahvaćaju relativno malu (kratku, diskretnu) regiju DNA
 glavni izvor genetičke varijabilnosti
 mogu imati različite biološke posljedice

Question 17

što je glavni izvor genetičke varijabilnosti

Answer 17

genske mutacije

Question 18

što su točkaste mutacije, vrste i posljedice?

Answer 18

mutacije na razini jedog para baza
⚫ ispuštanje (delecija) jednog para baza
⚫ umetanje (insercija) jednog para baza
⚫ zamjena (supstitucija) jednog para baza drugim parom baza

mutacije supstitucije para baza
⚫ tranzicija-zamjena(supstitucija) purinske baze purinskom,pirimidinske pirimidinskom npr. AT u GC
⚫ transverzija-zamjena purinske baze pirimidinskom i pirimidinske purinskom (npr. AT u TA)

obzirom na njihove posljedice
 “null” mutacija – uzrokuje potpuni gubitak funkcije proteina
⚫ “frame-shift” mutacija (insercije i delecije)
⚫ pojava STOP kodona (zbog FS mutacije ili supstitucije) – “nonsense” mutacija
 “missense” mutacije – zamjena jedne aminokiseline s drugom u polipeptidnom lancu (mogu ali i ne moraju uzrokovati promjenu fenotipa)
 mutacije koje ne uzrokuju promjenu fenotipa
⚫ neke “missense” mutacije (npr. konzervativna zamjena aminokiselina)
⚫ tihe (“silent”) mutacije – uzrokuju promjenu kodona u DNA ali ne i promjenu aminokiseline u polipeptidu
⚫ mutacije u nekodirajućim dijelovima genoma (ali ne sve)
 uvjetne (kondicionalne) mutacije – očituju se samo u određenim okolnostima
⚫ npr. pri povišenoj temperaturi (termosenzitivni mutanti, ts-mutacije)
 povratne mutacije
 supresorske mutacije

Question 19

što je tranzicija

Answer 19

točkasta mutacija
zamjena (supstitucija) purinske baze purinskom i
pirimidinske baze pirimidinskom ( npr. AT u GC)

Question 20

Što je transverzija

Answer 20

tockasta mutacija
zamjena purinske baze pirimidinskom i pirimidinske
purinskom (npr. AT u TA)

Question 21

“null” mutacija

Answer 21

uzrokuje potpuni gubitak funkcije proteina
⚫ “frame-shift” mutacija (insercije i delecije)
⚫ pojava STOP kodona (zbog FS mutacije ili supstitucije) – “nonsense” mutacija

Question 22

“missense” mutacije

Answer 22

“missense” mutacije – zamjena jedne aminokiseline s drugom u polipeptidnom lancu (mogu ali i ne moraju uzrokovati promjenu fenotipa)
 mutacije koje ne uzrokuju promjenu fenotipa
⚫ neke “missense” mutacije (npr. konzervativna zamjena aminokiselina)
⚫ tihe (“silent”) mutacije – uzrokuju promjenu kodona u DNA ali ne i promjenu
aminokiseline u polipeptidu
⚫ mutacije u nekodirajućim dijelovima genoma (ali ne sve)

Question 23

uvjetne (kondicionalne) mutacije

Answer 23

uvjetne (kondicionalne) mutacije – očituju se samo u određenim okolnostima
⚫ npr. pri povišenoj temperaturi (termosenzitivni mutanti, ts-mutacije)

Question 24

objasni frame shift mutacije

Answer 24

promjena slijeda svih aminokiselina “nizvodno” od mutacije, a može se pojaviti i STOP kodon

Question 25

Objasni nonsense mutaciju

Answer 25

prekid sinteze polipeptidnog lanca zbog pojave STOP kodona

Question 26

Objasni missense mutacije

Answer 26

zamjena jedne aminokiseline drugom(može ali i ne mora imati utjecaj na aktivnost proteina)

Question 27

objasni Tihe mutacije

Answer 27

zamjena jednog kodona drugim, ali aminokiselinski sastav polipeptidnog lanca ostaje isti jer oba kodona (GAC i GAT) kodiraju za Asp

Question 28

Objasni Povratne mutacije

Answer 28

sinonimi – retromutacija, reverzna mutacija, reverzija
⚫ stanice u kojima se dogodila takva mutacija – retromutanti, revertanti povratna mutacija poništava mutaciju jer ponovno uspostavlja redosljed nukleotida koji je postojao prije mutacije (a time uspostavlja i prvobitni fenotip stanice)

Question 29

Tko su retromutanti, revertanti

Answer 29

stanice u kojima se dogodila retromutacija, reverzna mutacija, reverzija ili povratna mutacija

Question 30

što je Supresorska mutacija i objasni vr ste

Answer 30

poništava (suprimira) djelovanje prethodne mutacije (uspostavlja prvobitni fenotip), ali ne uspostavlja prvobitni redoslijed nukleotida
 supresorska mutacija (supresija) može biti:
⚫ intragenska supresija
• mutacija i supresor mutacije (supresorska mutacija) nalaze se u istom genu
⚫ intergenska supresija
• mutacija i supresor mutacije nalaze se u različitim genima
• mutacija u jednom genu poništava (suprimira) djelovanje mutacije nekom drugom genu

Question 31

intragenska supresija

Answer 31

mutacija i supresor mutacije (supresorska mutacija) nalaze se u istom genu

Question 32

intergenska supresija

Answer 32

mutacija i supresor mutacije nalaze se u različitim genima
• mutacija u jednom genu poništava (suprimira) djelovanje mutacije nekom drugom genu

Question 33

Kako djeluje Intragenska supresija

Answer 33

Intragenska supresija nije reverzija

supresorska mutacija ponovno je uspostavila ispravan okvir čitanja pa je u novonastalom proteinu samo jedna amnokeislina zamijenjena drugom, a to
ne mora utjecati na aktivnost proteina
- supresija može biti i djelomična (nepotpuna)

Question 34

objasni vrste Intergenske supresorske mutacije

Answer 34

infromacijske supresorske mutacije
⚫ neposredna (direktna) supresija nonsense ili missense mutacija
⚫ supresorska mutacija u genu za neku tRNA
• supresija mutacije koja je uzrokovala pojavu STOP kodona ili zamjenu jedne aminokiseline drugom koja uzrokuje promjenu antikodona
 funkcionalne supresorske mutacije
⚫ posredna (indirektna) supresija
• supresorska mutacija utječe na količinu proteina (mutacije u promotoru, transkripcijskim faktorima . . )
• supresorska mutacija ponovno omogućava interakciju dvaju proteina
• supresorska mutacija omogućava ponovnu interakciju proteina i DNA (jedna mutacija u regulatirnom proteinu, a druga u operatoru) - oba
gena/proteina/sekvencije uključene u isti proces
• proteini uključeni u različite procese (npr. mutacija u genu za laktoza permeazu koja omogućava transport maltoze)

Question 35

infromacijske supresorske mutacije

Answer 35

neposredna (direktna) supresija nonsense ili missense mutacija
⚫ supresorska mutacija u genu za neku tRNA
• supresija mutacije koja je uzrokovala pojavu STOP kodona ili zamjenu jedne aminokiseline drugom koja uzrokuje promjenu antikodona

Question 36

funkcionalne supresorske mutacije

Answer 36

posredna (indirektna) supresija
• supresorska mutacija utječe na količinu proteina (mutacije u promotoru, transkripcijskim faktorima . . )
• supresorska mutacija ponovno omogućava interakciju dvaju proteina
• supresorska mutacija omogućava ponovnu interakciju proteina i DNA (jedna mutacija u regulatirnom proteinu, a druga u operatoru) - oba
gena/proteina/sekvencije uključene u isti proces
• proteini uključeni u različite procese (npr. mutacija u genu za laktoza permeazu koja omogućava transport maltoze)

Question 37

Dominantne mutacije

Answer 37

Dominantne – mutacija uzrokuje pojavu novog svojstva:
⚫ primjerice pojačana ili izmijenjena aktivnost nekog enzima

Question 38

recesivne mutacije

Answer 38

Recesivne – mutacija uzrokuje gubitak nekog svojstva
⚫ primjerice inaktivacija nekog enzima
⚫ mutacija se neće izraziti u fenotipu ako postoji drugi funkcionalni gen za isti enzim
⚫ heterozigot ima fenotip dominantnog alela (svojstva)

Question 39

Koliko često se događaju mutacije?

Answer 39

Spontane mutacije
⚫ bez utjecaja vanjskih faktora
⚫ ovise o preciznosti replikacija DNA
⚫ učestalost oko 10-9
 Učestalost mutacija može se povećati izlaganjem stanica mutagenim agensima – mutageneza
 Mutatori
⚫ stanice/organizmi u kojima je povećana učestalost pojave mutacija (mutator fenotip)
⚫ imaju mutacije u genima odgovornim za „preciznost replikacije DNA” (mutator mutacije)

Question 40

Mutatori što su

Answer 40

stanice/organizmi u kojima je povećana učestalost pojave mutacija (mutator fenotip)
⚫ imaju mutacije u genima odgovornim za „preciznost replikacije DNA” (mutator mutacije)

Question 41

Koje su metode za Detekciju/otkrivanje mutacija

Answer 41

Molekularno-genetičke metode – Genetičko inženjerstvo
 Mikrobiološka metoda – auksonografska analiza metodom repliciranja(„replica plating”)

Question 42

Što je Ames-ov test i objasni ga

Answer 42

test za detekciju kemijskih mutagena
 koriste se bakterijski sojevi, auksotrofni mutanti ovisni o histidinu
⚫ auksotrofni mutanti ovisni o histidinu – imaju točkastu mutaciju u jednom od gena potrebnih za biosintezu histidina (frame-shift mutaciju
ili zamjenu para baza)
 sojevi se uzgoje u kompletnoj tekućoj podlozi do stacionarne faze rasta (2∙109 st/mL), a zatim nacjepljuju na krute hranjive podloge:
⚫ podloga bez histidina
⚫ podloga bez histidina + ispitivana kemikalija
 ako na podlozi s ispitivanom tvari ima značajno više kolonija (retromutanata) ispitivana tvar je mutagena
 ako tvar uzrokuje pojačanu reverziju sojeva koji imaju FS-mutaciju,
ispitivana tvar je mutagen koji uzrokuje FS-mutaciju (analogno za mutaciju
supstutucijom para baza)

Question 43

Kakvi su bakterijski sojevi koji se koriste za Ames-ov test i zašto

Answer 43

auksotrofni mutanti ovisni o histidinu, ali neke stanice ipak izrastu na podlozi bez histidina
⚫ Jer se u tim stanicama dogodila reverzija mutacije

Question 44

bakterija E. coli (TonS) i bakteriofag T1

Answer 44

bakterija E. coli (TonS) osjetljiva je na bakteriofag T1
⚫ ako se podloga u kojoj se nalazi bakteriofag T1 nacijepi sa:
• 100-300 bakterijskih stanica – niti jedna stanica neće formirati koloniju (fagi su inficirali i lizirali sve bakterijske stanice)
• 107
-108 stanica – na podlozi će se formirati nekoliko kolonija –nekoliko stanica postalo je rezistentno na fag T1 (postale su TonR)

Question 45

zašto je proveden test fluktuacije

Answer 45

Da li se mutacija dogodila zbog kontakta s bakteriofagom?
 Da li se te mutacije događaju i u bakterijama koje nikada nisu i nikada neće doći u kontakt s bakteriogagom T1?

Question 46

objasni Test fluktuacije

Answer 46

(A) podjednak broj TonR kolonija
⚫ na svaku podlogu nacjepljen je podjednak broj osjetljivih stanica koje s određenom vjerojatnošću postaju rezistentne – mutacija koja je odgovorna za rezistenciju na fag nastaje zbog kontakta sa fagom

(B) različit broj TonR kolonija
⚫ mutacije se događaju prije kontakta s fagom, tijekom uzgoja u tekućoj podlozi
⚫ ako se mutacija dogodi ranije, tijekom uzgoja nastat će više rezistentnih stanica pa će na podlozi s fagom izrasti i više kolonija
⚫ mutacije se događaju bez obzira na kontakt s bakteriofagom

broj rezistentnih kolonija (TonR) na podlozi s bakteriofagom se dosta razlikuje

frekvencija (učestalost) mutacije (točnije, frekvencija mutanata) (f)
f = n/N (n – broj mutanata; N – ukupni broj stanica (108)
⚫ različita za različite pojedinačne kulture (srednja vrijednost?)
 stopa mutiranja (stopa mutacije, “mutation rate”, brzina mutiranja)
⚫ vjerojatnost da se tijekom jedne diobe stanice (replikacije DNA) dogodi određena mutacija
a = m/N (m – broj mutacija; N – broj replikacija)
N = (konačni broj stanica) – (početni broj stanica)

20 pojedinačnih kultura, svaka nacjepljena s 1000 stanica i uzgajane do 108 stanica
 cjelokupni sadržaj svake pojedinačne kulture nacjepljen na svoju selektivnu podlogu na kojoj mogu rasti samo mutanti
stopa mutacije (a) izračunava se iz udjela kultura u kojoima se nije dogodila
niti jedna mutacija na temelju Poisson-ove razdiobe
P0 = e-aN pa iz toga slijedi da je a = (-ln P0)/N(P0 – udio kultura u kojima se nije dogodila niti jedna mutacija; N – broj replikacija)

Question 47

J. i E. Lederberg

Answer 47

Bakterija E. coli osjetljiva je na fag T1
• TonS

Mali udio bakterija može postati
rezistentan (TonR)
• Bakterije su postale rezistentne prije
kontakta s fagom
• mutacije nastaju slučajno tijekom
diobe stanice