DNA变异的原理是什么?

如题所述

DNA突变落实到底,就是碱基突变。由于碱基对数量庞大(人的基因组有32亿个碱基对),在任何DNA复制的过程中,都有一定几率发生碱基错配;或者由于物理、化学、生物等因素造成DNA损伤,在损伤修复的过程中,也会有大量的突变产生。
那突变了会不会马上表现出来?
不一定,要看突变发生在哪里。
DNA是否发生碱基突变,通过观察它的产物就知道了(转录→mRNA,翻译→蛋白质)。
1.人细胞中的基因组DNA序列非常庞大,包括内含子(不表达,看似没用的垃圾序列),外显子(能表达的基因);且不同细胞的基因表达谱也并不一样。
①如果突变发生在内含子中,那肯定表现不出来了。
②如果突变发生在能表达的外显子中,但这个基因并不在此细胞中表达,那也不会表现出来。举个例子,皮肤细胞中发生了基因突变,产生了镰刀型红细胞贫血的基因(DNA中一个CTT变成CAT,导致病人的血红蛋白β—亚基N端的第六个氨基酸残基是缬氨酸(val),而不是下正常的谷氨酸残基(Glu)),然并卵,这个皮肤根本用不上这个基因,外表根本看不出来。
③恰好突变发生在需要这个外显子基因的细胞中,那就可以表达了。还是上个例子,某人造血干细胞中发生了基因突变,产生了镰刀型红细胞贫血的基因,那立竿见影,估计还是胎儿的时候红细胞就是镰刀型的。
④突变发生在生殖细胞,首先可以遗传下去。其次,如果这个基因在生殖细胞中表达,你也能观察得到。
2.稳定的突变性状表现,还需要突变发生在干细胞中才行。
人体的细胞其实按照分裂能力,可以简单粗暴的分为终末细胞和干细胞(包括祖细胞)。举个例子,肠道上皮细胞就是终末细胞,不能再分裂了,一直工作到死;肠道干细胞可以一直分裂产生新兵,替补死去的上皮细胞。
①如果干细胞发生了突变,那它分化产生的终末细胞都拥有该突变,那性状就表现的的非常明显。
②如果只是肠道干细胞分化成肠道上皮细胞过程中偶尔出现的突变(有突变的上皮细胞很少),其实也不会明显表现出来,毕竟一个性状功能需要很多细胞一起运行,个别细胞出毛病问题不大。
完。
再多说一句,癌症的发病率与组织里干细胞分裂的次数存在很强的相关性,也就是说DNA复制错误是导致癌症发生的主要因素。
比如最近的大热文章说,研究人员用数据证明了随机DNA复制错误在癌症中的主要作用:29%的癌症相关突变归因于环境因素,5%来自遗传因素,66%则是源于DNA复制随机错误。

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第1个回答  2017-11-23

看问题感觉题主应该是中学生吧,嘛这部分内容靠近分子生物学,这类基础问题还是要搞明白后面才会好搞一些。
首先说一个至今没有被推翻的话:所有细胞只能由细胞分裂而来(别跟我扯世界上第一个细胞这种问题,poi)。也就是说,细胞通过半保留复制复制遗传物质产生后代。而复制,意味着正常情况下子代和亲代的基因是一样的。就这样,世界上第一个细胞(推测为原核细胞)慢慢增加数量,逐渐为后来的多种生物的出现做了铺垫。
在漫长的进化历程中,本应一样的细胞却产生了不同的生物,再到后来多种多样的生物出现,这可以说都是变异的结果。
变异分为可遗传变异与不可遗传变异,可遗传变异又分为突变和基因重组,突变又分为基因突变和染色体变异。
按照题主的意思,这里应该说的是基因突变。接下来就讲讲这个。
人体dna中携带了很多基因,这些基因中部分基因的选择性表达影响着我们的性状。
假如在一个细胞某个正在表达的基因中,发生了基因突变,而这个突变不可以被细胞自身的修复机制修复,那对应转录出的rna,以及后来翻译的蛋白质都会发生不一样的改变,进而引起性状的改变。
为了方便理解,我们来看看皮肤癌这个例子
(找这么个不太恶心的图真不容易。。。poi)
皮肤部分细胞发生变异成为癌细胞,其dna发生了变异,但是,看看周围的皮肤,这些皮肤的细胞变成癌细胞了吗?没有。也就是说,黑色部分细胞发生变异,肉色部分没发生。其他也有很多不可遗传变异的例子都可以解释题主的问题。
所以,基因发生突变是不需要全身细胞都突变的,要不然早期皮肤癌患者全身都是黑色。。。想想都恐怖