•Promieniowanie ultrafioletowe (UV) - dimeryzacji zasad azotowych. zaburzając proces replikacji oraz prowadząc do powstawania delecji
•Promieniowanie jonizujące: - Rodzaj i natężenie, warunkuje wielkość zmian- delecje, insercje, pękanie łańcuchów DNA wywołane rozerwaniem wiązań wodorowych; transformacji nowotworowych oraz mutacji uniemożliwiających replikację genomu
•Temperatura –hydroliza wiązania β-N-glikozydowego, Pozbawiony zasady nukleotyd jest niestabilny i ulega szybkiej degradacji tworząc . miejsce AP (apurynowe, apirymidynowe).
chemiczne
•Czynniki deaminujące - usuwają grupę aminową z zasad azotowych; Przykładem może być kwas azotawy (HNO2), który przekształca guaninę w ksantynę, adeninę w hipoksantynę, a cytozynę w uracyl. Efektem jest zablokowanie replikacji lub tranzycja nukleotydów.
•Analogi zasad (5-bromouracyl, 2-aminopuryna)Ich obecność zmniejsza stabilność wiązań wodorowych oraz prowadzi do nieprawidłowego parowania zasad.
•Czynniki alkilujące (iperyty, tlenki etylenu, halogenki metylu, etylonitrozomocznik, produkty metabolizmu azotynów), czyli związki, które dodają do nukleotydów grupy alkilowe lub arylowe; hamuje replikację DNA.
•Hydroksylamina (NH2OH) wchodzi w reakcję z cytozyną i zamienia ją na związek podobny do uracylu, co z kolei prowadzi do poreplikacyjnej tranzycji w tyminę
•Czynniki interkalujące (barwniki akrydynowe, np. bromek etydyny) – wnikają w łańcuch DNA i powodują rozsunięcie się zasad azotowych; błędów w replikacji, delecji, insercji oraz zmiany ramki odczytu.
MUTACJE
przesuwająca ramkę odczytu – poprzez insercję lub delecję pojedynczego nukleotydu- zmiana całej sekwencji białka poniżej mutacji, znacząco wpływa na fenotyp.
zmiany sensu,– wynik substytucji, w którym zmiana pojedynczego nukleotydu w kodonie powoduje zmianę aminokwasu w kodowanym białku. może, ale nie musi wpływać na fenotyp.
konserwatywna – powoduje zmianę aminokwasu na inny o podobnych właściwościach (np. hydrofilowość, hydrofobowość).
niekonserwatywna – powoduje zmianę aminokwasu na inny o innych właściwościach niż u typu dzikiego. Skutkuje to utratą funkcji białka i zmianami w fenotypie.
nonsensowna – zmiana pojedynczego nukleotydu w kodonie powoduje, że trójka kodująca aminokwas zmienia się w jeden z trzech kodonów stop, zatem produkowane białko jest krótsze, co zwykle prowadzi do powstania zmutowanego fenotypu. Powstaje w wyniku substytucji.
cicha – zmiana nukleotydu na inny nie zmienia kodowanego przez kodon aminokwasu. Jest to przykład substytucji synonimicznej. Najczęściej zachodzi na trzecim nukleotydzie kodonu i dzięki degeneracji DNA nie wpływa na fenotyp.
Naprawa DNA bezpośrednia
•Pęknięcia nici DNA - ligaza DNA naprawia przerwane wiązania fosfodiestrowe. Reakcja ta zwana ligacją-połączenie wolnych końców z wykorzystanie ATP.
•Uszkodzenie alkilacyjne DNA - metylacja lub etylacja zasad i grup fosforanowych. Reszta metylowa usuwana jest przez metylotransferazy.
•Fotoreaktywacja – naprawianie fosfodimerów pirymidyn powstałych pod wpływem działania promieniowania UV. Katalizowana przez fotoliazę
Naprawa DNA pośrednia
BER – koryguje niewielkie uszkodzenia poprzez wycinanie i naprawianie pojedynczych zasad, które uległy modyfikacjom chemicznym (np. alkilacji, deaminacji).
•glikozydaza DNA przecina wiązanie β-N-glikozydowe, a następnie usuwa uszkodzoną zasadę tworząc miejsce AP
•Endonukleaza AP rozpoznaje to miejsce i przecina wiązanie fosfodiestrowe w kierunku 5’ od powstałego uszkodzenia, powstają wolne końce 3’- OH.
•polimeraza DNA I, wypełnia lukę nową nicią syntetyzowaną na martycy DNA
• ligaza DNA łączy obie nici i syntetyzuje ostatnie wiązanie fosfodiestrowe.
NER –usuwa duże uszkodzenia DNA zniekształcające strukturę podwójnej helisy.
•Białka XPA i XPC rozpoznają uszkodzenie.
•Endonukleazy XPG i XPF nacinają nić DNA po obu stronach powstałego błędu.
•Helikazy XPB XPD rozplatają podwójną helisę blisko uszkodzonego nukleotydu i uwalniają fragment zawierający zmianę.
•polimeraza DNA uzupełnia usunięty odcinek.
•Ligazy łączą ze sobą obie nici.
naprawa rekombinacyjna –naprawa uszkodzonego chromosomu z wykorzystaniem siostrzanej chromatydy lub chromosomu homologicznego jako wzoru. Prowadzi do powstania jednej prawidłowej cząsteczki DNA i jednaj cząsteczki mającej dwa uszkodzone miejsca.
SOS) - regulowana przez wiele operonów i uruchamiana w przypadku pojawienia się jednoniciowego DNA (ssDNA), oligonukleotydów lub wolnych trójfosforanów nukleotydów świadczących o zahamowaniu replikacji. System SOS jest mutagenny. Obniża wierność replikacji DNA i pozostawia błędy w sekwencji nukleotydów.

Test Amesa –wykrywania siły mutagenu
Kolonię his- pasażuje się i każdą z hodowli potomnych poddaje działaniu różnych czynników mutagennych bądź zróżnicowanemu natężeniu danego mutagenu. Obserwuje się ilość kolonii, które pod wpływem działania mutagenu są zdolne do wzrostu na podłożach minimalnych niezawierających egzogennego źródła histydyny. Obserwowany wzrost kolonii jest wynikiem wystąpienia w komórkach mutacji powrotnej, która przywraca komórce zdolność do syntezy histydyny. Uzyskany wzrost kolonii jest podstawą wnioskowania o sile mutagenu.
Salmonella typhimurium bo- posiadają dodatkowe mutacje, które zwiększają ich wrażliwość na czynniki mutagenne, np. mutacje zwiększające przepuszczalność ściany komórkowej czy zmniejszające zdolność naprawy DNA.
OPERON TRYPTOFANOWY: Represor-trpR, produkowany w sposób ciągły. Gdy w kom brak tryptofanu represor pozostaje nieaktywny i nie blokuje transkrypcji genów struktury. W komórce występuje w postaci dimerów. Gdy stężenie tryptofanu wzrasta, jego cząsteczki łączą się z nieaktywnym represorem. Następuje zmiana konformacji represora, staje się on i blokuje operator, co uniemożliwia związanie się polimerazy RNA z DNA i prowadzenie transkrypcji genów operonu. Stan taki utrzymuje się tak długo, aż stężenie tryptofanu w komórce się zmniejszy. Synteza łańcucha RNA rozpoczyna się od lidera. Sekwencja liderowego RNA zawiera wydajne miejsce wiązania rybosomu. Produktem translacji liderowego RNA jest oligopeptyd, któryokreślania stężenia dostępnego tryptofanu i reguluje terminacje transkrypcji. Pomiędzy sekwencją liderową a pierwszym genem struktury jest atenuator, pełniący funkcję w regulacji transkrypcji, po którym następuje osiem cząsteczek adenozyny.
Operon laktozowy – operon zawierający trzy geny struktury:
lacZ, kodujący enzym β-galaktozydazę hydrolizującą laktozę do glukozy i galaktozy;
lacY, kodujący permeazę laktozową, odpowiedzialną za transport laktozy do komórki;
lacA, kodujący transacetylazę β, zaangażowaną w transport laktozy wewnątrz komórki.
W kierunku 5' jest operator który „nachodzi” kilkoma nukleotydami na sekwencję promotora; jeżeli do operatora przyłączy się represor, uniemożliwia on transkrypcję genów. W przypadku połączenia się laktozy do białka regulatorowego (represora) nastąpi obniżenie zdolności represora do wiązania się z operatorem. represor nie będzie w stanie blokować sekwencji operatora i umożliwi przyłączenie się polimerazy RNA do promotora .Przy braku laktozy represor uniemożliwia przyłączenie się polimerazy RNA i rozpoczęcie transkrypcji. Pojawienie się laktozy w środowisku zmienia strukturę cząsteczek represora, umożliwiając syntezę mRNA .Po wyczerpaniu substratu (laktozy), niezmodyfikowane już cząsteczki represora znów łącza się z operatorem, przywracając wyjściową sytuacje.
Plazmid – cząsteczka pozachromosomowego DNA występująca w cytoplazmie komórki, zdolna do autonomicznej replikacji
-typu R – zawierają geny nadające bakterii oporność na antybiotyki (np. ampicylina).
- typu F – umożliwiają przenoszenie genów między komórkami bakteryjnymi w procesie zwanym koniugacją.
- kolicynowe – zlokalizowane są geny kodujące białka zwane koli cynami, które zabijają inne bakterie.
- degradacyjne – kodują białka pozwalające komórce gospodarza metabolizować nietypowe związki, takie jak toluen czy kwas salicylowy.
-wirulencji – nadają bakt. zdolność do wywołania chorób.
Właściwości warunkowane przez plazmidy:
· zdolność do koniugacji · oporność na antybiotyki · oporność na jony metali ciężkich · oporność na ultrafiolet · wytwarzanie antybiotyków · wytwarzanie bakteriocyn · degradacja złożonych związków organicznych · wytwarzanie enterotoksyn · pigmentacja
Enzymy restrykcyjne,– z grupy endonukleaz przecinające nić DNA w miejscu wyznaczanym przez specyficzną sekwencję DNA. rozpoznawana sekwencja ma charakter symetryczny o długości od 4 do 8 par zasad; wraz z metylazami DNA stanowią system restrykcji i modyfikacji DNA
systemu "restrykcji-modyfikacji"-chroni komórkę przed wnikaniem obcego DNA (np. DNA bakteriofagów).
-restrykcyjna endonukleaza – rozpozna. specyf.miejsce cięcia
- metylotransferaza – chroni przed cięciem
Typ I wielopodjednostkowe kompleksy enzymatyczne zawierające aktywności metylazy i restryktazy. Przecinają DNA z dala od rozpoznawanej sekwencji, w bliżej nieokreślonym miejscu; nie mają większego zastosowania praktycznego. Ich aktywność in vitro zależy od jonów Mg2+ oraz ATP i S-adenozylometioniny.
Typ II przecinają DNA w zdefiniowanym miejscu, w obszarze rozpoznawanej sekwencji lub w jej pobliżu. Skł. się z poj. polipeptydów. Rozpoznają sekw. symetryczne (palindromowe). Ich aktywność in vitro zależy od Mg2+.
Typ IIs zbliżone do typu II, przecinają z jednej strony rozpoznawanej sekwencji, która jest asymetryczna.
Typ III duże kompleksy, które wymagają dwóch sekwencji rozpoznawanych w pobliżu siebie. Ich aktywność in vitro zależy od jonów Mg2+ oraz ATP.
Typ IV zbliżone do typu II. Zawierają aktywność metylazy i restryktazy w tym samym polipeptydzie. Przecinają DNA w zdefiniowanym obszarze poza sekw. rozpoznawania. Akt. metylazy i restryktazy nie mogą działać równocześnie. Enzym "przełącza" się w zależności od substratu.
E. restrykcyjne rozpozna. tę samą sekw. DNA a przecinające DNA w odmiennych miejscach nazywamy neoschizomerami.
Enzymy restrykcyjne, różniące się sekwencją swojego polipeptydu i pochodzące z odmiennych organizmów, a rozpoznające tę samą sekwencję DNA i przecinające DNA w takim samym miejscu nazywamy izoschizomerami