Tự học Tiếng Anh chuyên ngành sinh học thông qua dịch tài liệu.

[Ho Huu Tho]

#11.5
Types of Mutations: Structure and Information
Mutations can be classified in terms of the structural changes they cause, and in terms of the changes in the genetic information they produce. Point mutations are those affecting a single nucleotide. Point mutations may be deletions or insertions of nucleotides, or changes from one nucleotide to another (substitutions).

Các loại đột biến: Cấu trúc và thông tin.
Các đột biến có thể được phân loại dựa vào tiêu chí của những thay đổi về cấu trúc mà chúng gây ra và dựa vào tiêu chí của những thay đổi về thông tin di truyền mà chúng tạo thành. Các đột biến điểm là những thay đổi liên quan đến một nucleotide đơn lẻ. Các đột biến điểm có thể là các đột biến mất nucleotide hay đột biến thêm nucleotide hay thay đổi từ một nucleotide thành nucleotide khác (các đột biến hoán vị)

 

[Ho Huu Tho]

#11.6
To understand the types of changes, it is useful to remember that the DNA nucleotides are adenine, thymine, cytosine, and guanine (abbreviated A, T, C, G). Canonically, A pairs with T, C pairs with G. Because of their chemical structures, A and G are referred to as purines, while C and T are pyrimidines. Substitutions, then, may be from purine to purine or from pyrimidine to pyrimidine (transitions), or purine to pyrimidine or vice versa (transversions).

 

[Ho Huu Tho]

#11.6
To understand the types of changes, it is useful to remember that the DNA nucleotides are adenine, thymine, cytosine, and guanine (abbreviated A, T, C, G). Canonically, A pairs with T, C pairs with G. Because of their chemical structures, A and G are referred to as purines, while C and T are pyrimidines. Substitutions, then, may be from purine to purine or from pyrimidine to pyrimidine (transitions), or purine to pyrimidine or vice versa (transversions).

Để hiểu về các kiểu thay đổi cần nhớ rằng các nucleotide của ADN là adenine, thymine, cytosine và guanine (viết tắt là A, T, C, G). Theo kinh điển, A bắt cặp với T, C bắt cặp với G. Do cấu trúc hoá học của chúng mà A và G được gọi là các purin, còn C và T được gọi là các pyrimidin. Vậy, các đột biến thay thế có thể là purin thay bằng purin hay pyrimidin thay bằng pyrimidin (gọi chung là các đột biến đồng hoán ); hoặc có thể là purin thay bằng pyrimidin hay ngược lại (gọi chung là các đột biến dị hoán)

 

[Ho Huu Tho]

#11.7
The DNA within a gene codes for the amino acid sequence in a protein, and so DNA mutations can lead to protein changes. The code is read in triplets, sequences of three nucleotides. From this, it is readily seen that any insertion or deletion will change the triplet groups, and so may have major effects on the amino acids coded for. This is called a frame-shift mutation. Frame-shift mutations almost always result in nonfunctional proteins.

 

[Ho Huu Tho]

#11.7
The DNA within a gene codes for the amino acid sequence in a protein, and so DNA mutations can lead to protein changes. The code is read in triplets, sequences of three nucleotides. From this, it is readily seen that any insertion or deletion will change the triplet groups, and so may have major effects on the amino acids coded for. This is called a frame-shift mutation. Frame-shift mutations almost always result in nonfunctional proteins.

ADN của gen mã hoá cho trình tự axit amin của protein, do đó các đột biến ở ADN có thể dẫn đến những biến đổi của protein. Mã này được đọc theo các bộ ba, là các trình tự của 3 nucleotide. Như vậy, dễ dàng thấy rằng bất cứ đột biến thêm hay mất nucleotide sẽ thay đổi các nhóm bộ ba và do đó có thể gây ra những hiệu ứng nghiêm trọng đối với các axit amin được mã hoá. Đột biến này có tên là đột biến dịch khung. Các đột biến dịch khung hầu như luôn dẫn đến tạo thành các protein mất chức năng.

 

[Ho Huu Tho]

#11.8
Transitions and transversions often have less drastic effects. In some cases, there is no effect at all. This occurs when the change is from one “synonym” to another in the genetic code; that is, when the new triplet codes for the same amino acid as the old one. A “nonsense” mutation is much more serious, since this converts a triplet coding for an amino acid (sense) into one with no corresponding amino acid (nonsense). This causes protein synthesis to stop (such triplets are called stop codons). A missense mutation is also potentially serious, since this changes one amino acid to another. When the new amino acid is chemically similar to the old one, there may be little effect on the protein structure and function. When they differ in size, polarity, or charge the effect may be profound.

 

[Ho Huu Tho]

#11.8
Transitions and transversions often have less drastic effects. In some cases, there is no effect at all. This occurs when the change is from one “synonym” to another in the genetic code; that is, when the new triplet codes for the same amino acid as the old one. A “nonsense” mutation is much more serious, since this converts a triplet coding for an amino acid (sense) into one with no corresponding amino acid (nonsense). This causes protein synthesis to stop (such triplets are called stop codons). A missense mutation is also potentially serious, since this changes one amino acid to another. When the new amino acid is chemically similar to the old one, there may be little effect on the protein structure and function. When they differ in size, polarity, or charge the effect may be profound.

Các đột biến đồng hoán và các đột biến dị hoán thường có hiệu ứng ít nghiêm trọng hơn. Trong một số trường hợp không hề gây ra một hiệu ứng nào. Điều này xảy ra khi một bộ ba bị thay đổi thành một bộ ba khác “đồng nghĩa” với nó về mã di truyền; nghĩa là, mã bộ ba mới mã hoá cùng một axit amin so với mã bộ ba cũ. Đột biến “vô nghĩa” thì nghiêm trọng hơn nhiều, vì đột biến này chuyển một bộ ba mã hoá cho một axit amin (có nghĩa) thành một bộ ba mà không có axit amin nào tương ứng với nó (vô nghĩa). Điều này khiến quá trình sinh tổng hợp protein dừng lại (những bộ ba như vậy được gọi là bộ ba mã kết thúc). Đột biến sai nghĩa cũng có thể nghiêm trọng, vì nó làm thay đổi axit amin thành một axit amin khác. Nếu axit amin mới tương tự với axit amin cũ về mặt hoá học thì có thể chỉ gây ra hiệu ứng nhỏ đối với cấu trúc và chức năng của protein. Nếu chúng khác nhau về kích thước, tính phân cực hay điện tích thì có thể gây ra hiệu ứng sâu sắc.

 

[Ho Huu Tho]

#11.9
Such is the case with the sickling variant of the hemoglobin gene. In the 1940s, Nobel laureate Linus Pauling suggested, and, in the 1950s, Verne Ingram demonstrated, that the first well-described “molecular disease” namely sickle cell disease, was due to a mutation that affected just one position in the amino acid sequence of the hemoglobin (Hb) molecule that carries iron in human blood. The underlying mutation was later shown to be a transversion from thymine to adenine. This converts an amino acid near one end of the beta chain of human hemoglobin from a glutamic acid side to a valine. This change, from a negatively charged hydrophilic side chain to a hydrophobic side chain, converts HbA to HbS. This alters the way hemoglobin molecules aggregate at low oxygen concentrations; HbS molecules cause the red blood cells that contain them to bend into a sickle shape. When these misshapen cells obstruct blood flow, an affected individual experiences great pain.

 

[Ho Huu Tho]

#11.9
Such is the case with the sickling variant of the hemoglobin gene. In the 1940s, Nobel laureate Linus Pauling suggested, and, in the 1950s, Verne Ingram demonstrated, that the first well-described “molecular disease” namely sickle cell disease, was due to a mutation that affected just one position in the amino acid sequence of the hemoglobin (Hb) molecule that carries iron in human blood. The underlying mutation was later shown to be a transversion from thymine to adenine. This converts an amino acid near one end of the beta chain of human hemoglobin from a glutamic acid side to a valine. This change, from a negatively charged hydrophilic side chain to a hydrophobic side chain, converts HbA to HbS. This alters the way hemoglobin molecules aggregate at low oxygen concentrations; HbS molecules cause the red blood cells that contain them to bend into a sickle shape. When these misshapen cells obstruct blood flow, an affected individual experiences great pain.

Biến thể hồng cầu hình lưỡi liềm của gen hemoglobin là một trường hợp như thế. Bệnh hồng cầu hình lưỡi liềm do đột biến ảnh hưởng đến một vị trí duy nhất trong trình tự axit amin của phân tử hemoglobin mang sắt trong máu của con người. Đây là bệnh lý phân tử được mô tả cặn kẽ đầu tiên, nó được tác giả giải thưởng Nobel Linus Pauling đề xuất vào thập kỷ 40 của thế kỉ 20 và được Verne Ingram mô tả vào thập kỷ sau đó. Đột biến đó về sau được chỉ ra là đột biến dị hoán từ thymin thành adenin. Điều này làm thay đổi một axit amin gần một đầu tận trên chuỗi beta của hemoglobin tại vị trí của axit glutamic thành axit amin valine. Sự thay đổi này làm mạch nhánh ưa nước tích điện âm chuyển thành mạch nhánh kỵ nước và chuyển HbA thành HbS, dẫn đến làm thay đổi cách mà các phân tử hemoglobin kết hợp lại ở nồng độ oxy thấp; Các phân tử HbS làm cho các tế bào hồng cầu chứa chúng bị uốn cong thành hình lưỡi liềm. Khi các tế bào biến dạng này làm nghẽn dòng máu, người bệnh sẽ cảm thấy rất đau đớn.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem Trang chủ của topic

 

[Ho Huu Tho]

#11.10
Mutation in Evolution
Mutation is one of the four forces of evolution; the others are selection, migration, and genetic drift. For a century after the publication of The Origin of Species by English naturalist Charles Darwin in 1859, mutation was often discussed as a source of new variation, but it was seldom considered to be highly important except in rare instances. However, in the 1960s, mutation became a major focus of evolutionary research.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem Trang chủ của topic

 

[Ho Huu Tho]

#11.10
Mutation in Evolution
Mutation is one of the four forces of evolution; the others are selection, migration, and genetic drift. For a century after the publication of The Origin of Species by English naturalist Charles Darwin in 1859, mutation was often discussed as a source of new variation, but it was seldom considered to be highly important except in rare instances. However, in the 1960s, mutation became a major focus of evolutionary research.

Đột biến trong tiến hoá
Đột biến là một trong bốn nhân tố tiến hoá; các nhân tố khác là chọn lọc, di cư và sự trôi dạt di truyền. Trong suốt một thế kỷ sau khi xuất bản cuốn Nguồn gốc của Loài bởi nhà tự nhiên học Charles Darwin vào năm 1859, đột biến thường được thảo luận như là nguồn gốc của những biến thể mới, nhưng ít khi nó được người ta coi là rất quan trọng trừ những trường hợp cá biệt. Tuy nhiên vào thập kỷ 60 của thế kỷ 20, đột biến trở thành mối quan tâm chính của nghiên cứu về tiến hoá.

 

[Ho Huu Tho]

#11.11
The central question regarding mutation in evolution is to what extent mutations are harmful, harmless, or useful. In two experimental papers in 1966, Richard Lewontin and John Hubby demonstrated that many more individual fruit flies are heterozygous (meaning they have two different alleles at a genetic locus) and their populations had many more polymorphisms (the number of genes with more than one allele present) than could be accounted for by classical population genetic theory. R. K. Selander and others then extended this work for a broad phylogenetic spectrum of organisms. This gave strong support to the ideas of two population geneticists from Japan, Motoo Kimura and Tomoka Ohta, who hypothesized that most mutations were selectively neutral instead of being deleterious, as the standard view was at the time. In their view, mutations increase genetic diversity by giving rise to harmless differences in a gene that can be maintained in a population over long periods. These changes are reflected in the number of alleles (gene forms) within the population.

 

[Ho Huu Tho]

#11.11
The central question regarding mutation in evolution is to what extent mutations are harmful, harmless, or useful. In two experimental papers in 1966, Richard Lewontin and John Hubby demonstrated that many more individual fruit flies are heterozygous (meaning they have two different alleles at a genetic locus) and their populations had many more polymorphisms (the number of genes with more than one allele present) than could be accounted for by classical population genetic theory. R. K. Selander and others then extended this work for a broad phylogenetic spectrum of organisms. This gave strong support to the ideas of two population geneticists from Japan, Motoo Kimura and Tomoka Ohta, who hypothesized that most mutations were selectively neutral instead of being deleterious, as the standard view was at the time. In their view, mutations increase genetic diversity by giving rise to harmless differences in a gene that can be maintained in a population over long periods. These changes are reflected in the number of alleles (gene forms) within the population.

Câu hỏi trung tâm về đột biến trong tiến hoá là đột biến ở mức độ nào thì có hại, vô hại hay có lợi. Trong hai bài báo thực nghiệm năm 1966, Richard Lewontin và John Hubby mô tả rằng số cá thể ruồi giấm dị hợp tử (2 alen khác nhau tại một locus) và số đa hình (số gen có nhiều hơn một alen) trong quần thể của chúng nhiều số có thể được tính toán bởi thuyết di truyền quần thể kinh điển (???). R. K. Selander và những người khác sau đó đã nâng tầm nghiên cứu này đối với phát sinh chủng loài của số lượng lớn các sinh vật. Điều này đồng thuận mạnh mẽ với những ý tưởng của hai nhà di truyền học quần thể từ Nhật Bản là Motoo Kimura và Tomoka Ohta, là những người đã đưa ra giả thuyết rằng hầu hết các đột biến là trung tính thay vì là có hại theo quan điểm thịnh hành vào thời đó. Theo quan điểm của họ, các đột biến làm tăng sự đa dạng di truyền bằng cách hình thành nên những sự khác biệt vô hại của gen và có thể tồn tại trong quần thể trong những khoảng thời gian dài. Những thay đổi này được phản ánh qua số lượng của các alen (các dạng gen) trong quần thể.

 

[Ho Huu Tho]

#11.12
Neutralists (such as Kimura and Ohta) argued that most alleles at a genetic locus were either neutral or likely to have nonsignificant deleterious consequences. If alleles are principally neutral, then changes in alleles frequencies will be driven fundamentally by random forces (principally genetic drift). On the other hand, selectionists thought that alleles are predominantly harmful (with a view that only rare alleles have beneficial contributions), and, hence, natural selection would act to change allele frequencies in a predictable fashion, eliminating most new ones.

 

[Ho Huu Tho]

#11.12
Neutralists (such as Kimura and Ohta) argued that most alleles at a genetic locus were either neutral or likely to have nonsignificant deleterious consequences. If alleles are principally neutral, then changes in alleles frequencies will be driven fundamentally by random forces (principally genetic drift). On the other hand, selectionists thought that alleles are predominantly harmful (with a view that only rare alleles have beneficial contributions), and, hence, natural selection would act to change allele frequencies in a predictable fashion, eliminating most new ones.

Các nhà tự nhiên học (như Kimura và Ohta) đưa ra quan điểm là hầu hết các alen tại một locus gen là trung tính hay không gây ra hậu quả có hại đáng kể nào. Nếu các alen về cơ bản là trung tính thì những biến đổi của tần số alen sẽ được thúc đẩy bởi những áp lực ngẫu nhiên (bản chất là trôi dạt di truyền). Ngược lại, các nhà chọn lọc cho rằng các alen chủ yếu là có hại (với quan điểm là chỉ một số ít ỏi các alen là có lợi), và do đó, chọn lọc tự nhiên sẽ tác động để thay đổi tần số alen theo chiều hướng có thể dự đoán, trong đó nó loại bỏ hầu hết các alen mới.

 

[Ho Huu Tho]

#11.13
Kimura and Ohta’s recognition of the neutral value of most mutations allowed the estimation of divergence times between related species by analyzing accumulated gene changes; the so-called molecular clock. Parts of proteins that were indispensable to function would be very well preserved and hence have few preserved mutational changes in their related gene sequences. Dispensable portions would have many more mutations. Changes in noncoding DNA regions, such as introns and “junk DNA,” can accumulate even more mutations without effect.

 

[Ho Huu Tho]

#11.13
Kimura and Ohta’s recognition of the neutral value of most mutations allowed the estimation of divergence times between related species by analyzing accumulated gene changes; the so-called molecular clock. Parts of proteins that were indispensable to function would be very well preserved and hence have few preserved mutational changes in their related gene sequences. Dispensable portions would have many more mutations. Changes in noncoding DNA regions, such as introns and “junk DNA,” can accumulate even more mutations without effect.

Sự nhận biết của Kimura và Ohta về đặc điểm trung tính của hầu hết các đột biến cho phép ước lượng được số lần tiến hóa phân nhánh giữa các loài liên quan bằng cách phân tích sự thay đổi về gen được tích luỹ; cái gọi là đồng hồ phân tử. Những phần protein không thể thiếu cho hoạt động chức năng được bảo tồn nghiêm ngặt và bởi thế nên có ít những đột biến được giữ lại ở trình tự các gen liên quan. Những phần protein không thiết yếu có thể có nhiều các đột biến hơn nhiều. Biến đổi ở những vùng ADN không mã hoá, chẳng hạn như các vùng intron (liên gen) và “ADN kết nối”, còn có thể tích luỹ nhiều đột biến hơn nữa mà không gây ra hiệu ứng nào.

 

[Ho Huu Tho]

#11.14
In the last two decades of the twentieth century, two other major advances were made in the understanding of mutation. First, site-specific mutagenesis allowed molecular biologists to mutate genes almost letter by letter. With this approach, they can look at the impact of changing single amino acids on the structure and function of proteins.

 

[Ho Huu Tho]

#11.14
In the last two decades of the twentieth century, two other major advances were made in the understanding of mutation. First, site-specific mutagenesis allowed molecular biologists to mutate genes almost letter by letter. With this approach, they can look at the impact of changing single amino acids on the structure and function of proteins.

Trong hai thập kỷ cuối của thế kỷ hai mươi, người ta đạt được hai tiến bộ lớn liên quan đến hiểu biết về đột biến. Thứ nhất, gây đột biến đặc hiệu theo vị trí cho phép các nhà sinh học phân tử tạo đột biến các gen gần như là thay chữ cái này bằng chữ cái khác. Với cách tiếp cận này, người ta có thể quan sát tác động của việc thay đổi các axit amin riêng lẻ đối với cấu trúc và chức năng của các protein.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem Trang chủ của topic

 

[Ho Huu Tho]

#11.15
Second, a debate on the role of mutation rate and the direction of mutations has been rekindled. In the 1940s, Salvador Luria and Max Delbrück showed definitively that mutations did not arise that specifically addressed some biochemical inability of the organism, such as an ability to metabolize a new food source or to resist pathogenic infection. Instead, random mutations are produced, and those populations with beneficial adaptations survived better than other populations.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem Trang chủ của topic