Marcin Błaszczyk Biologia I genetyka

3.2.8. Mutacje DNA 
Mimo precyzyjnych mechanizmów replikacji i mejozy, czasem 
zdarzają się w nich błędy, ponadto czasem zdarzają się również mutacje 
spowodowane przez mutagenne czynniki zewnętrzne. Do czynników 
takich należą: promieniowanie jonizujące, np. alfa, beta, neutrony, fotony 
(m.in. promieniowanie X, gamma, UV), oraz różnorodne czynniki 
chemiczne (analogi zasad, transpozony, czynniki alkilujące, deaminujące, 
powodujące interkalację, czyli tworzenie się kompleksów specyficznych 
ligandów z DNA, psoralen, alkaloidy itd.). W związku z tym – pojawiają 
się defekty pojedynczych genów lub błędy w ilości
/
jakości całych 
chromosomów. W pierwszym przypadku może dojść do syntezy 
nieprawidłowego białka kodowanego przez ten gen, w drugim – do 
zakłócenia ekspresji wielu białek. 

---

98 
Mutacje dotyczące jednego nukleotydu (pary nukleotydów) w obrębie 
jednego genu to mutacje punktowe. Mogą one polegać na zamianie 
jednego nukleotydu na inny lub na wstawieniu albo usunięciu jednego 
aminokwasu. 
Zamiana jednego nukleotydu na inny może spowodować zmianę 
aminokwasu opisywanego przez konkretny kodon. Zatem na matrycy 
zmutowanego DNA powstanie mRNA kodujące białko o jednym 
aminokwasie innym. Skutek takiej mutacji jest nieprzewidywalny; białko 
może wypełniać swoje funkcje bez zmian, ale może się również okazać, 
że np. w oparciu o ten aminokwas tworzone było wiązanie wodorowe czy 
mostek dwusiarczkowy, utrzymujące trzeciorzędową strukturę tego 
białka; wówczas mutacja prowadząca do zmiany aminokwasu na inny 
spowoduje całkowitą zmianę możliwości białka do pełnienia konkretnej 
funkcji. Mutacja polegająca na zamianie jednego nukleotydu może 
również nie mieć żadnego widocznego efektu, jeśli dotyczy trzeciej 
pozycji kodonu. Jak opisano wcześniej, istnieją synonimy, różne kodony 
opisujące ten sam aminokwas – różnica występuje na trzeciej pozycji. Jest 
to tzw. mutacja milcząca.
Kolejnym rodzajem mutacji, w której jeden nukleotyd jest zastąpiony 
innym, jest mutacja nonsensowna, w której powstaje w nieprawidłowym 
miejscu jeden z kodonów STOP. W tym przypadku translacja kończy się 
przedwcześnie i białko ma skróconą cząsteczkę, co zapewne wpłynie na 
jego funkcje. 
Mutacje związane ze wstawieniem (insercją) lub usunięciem (delecją) 
jednego nukleotydu są mutacjami bardzo poważnymi: zmieniają ramkę 
odczytu. Naraz odczytywana jest zawsze trójka nukleotydów – jeśli jeden 
z nich wypadnie lub zostanie dodany – odczytywane będą „przesunięte” 
trójki, kodujące inne aminokwasy (poza przypadkowymi prawidłowymi) 
już do końca genu. Białko powstałe na matrycy mRNA i DNA poddanego 
takiej mutacji najprawdopodobniej będzie się całkowicie różniło od 
prawidłowego. Podobny skutek będzie miała insercja/delecja dwóch par 
nukleotydów, natomiast jeśli usunięciu lub wstawieniu ulegną trzy pary 
nukleotydów – efekt może być znów bardzo niewielki: zmiana dotyczy 
jednego lub dwóch kodonów, a więc jednego – dwóch aminokwasów 
w kodowanym białku.
Dziedziczenie mateczne. Do zygoty w chwili zapłodnienia z plemnika 
przechodzi tylko materiał genetyczny zawarty w jądrze komórkowym. 
Natomiast cała cytoplazma zygoty pochodzi z oocytu. Dotyczy to także 
organelli. Zatem całe pozajądrowe DNA (DNA mitochondrialne) pochodzi 
zawsze wyłącznie od matki, nie ulega też rekombinacji (nie dotyczy go ani 

---

99 
crossing-over, ani losowe rozchodzenie się cząsteczek DNA w czasie 
mejozy). Jedyne zmiany tego DNA pochodzą więc tylko z mutacji. 
Analiza podobieństwa mitochondrialnego DNA, przy uwzględnieniu 
przeciętnego tempa mutacji, pozwala na bardzo precyzyjne wyznaczenie 
pokrewieństwa różnych organizmów, np. różnych ludzi. Można także 
zrekonstruować DNA mitochondrialne wspólnego przodka grupy ludzi. 
W ten sposób ustalono także hipotetyczną „mitochondrialną Ewę”, żyjącą 
około 227
000-82
000 lat temu, której potomkami są wszyscy żyjący 
obecnie ludzie (oczywiście nie należy tego rozumieć dosłownie – chodzi 
nie o konkretnego osobnika, ale o hipotetycznego, jednego z ówczesnej 
populacji). Analogicznie można wyznaczyć linię „Adama” na podstawie 
dziedziczenia chromosomu Y, do okresu o ok. 60
000 lat późniejszego niż 
„Ewa”.
Poza mutacjami punktowymi zachodzą również mutacje większe, 
obejmujące dziesiątki, tysiące lub więcej par nukleotydów, wykraczające 
poza jeden gen. Mają formę insercji, delecji i rearanżacji (przesunięcia 
fragmentów genomu względem siebie).
Znaczenie mutacji jest też różne w zależności od jej lokalizacji, 
a przede wszystkim, w jakiej komórce zachodzi: dzielącej się (macierzystej 
dla innych komórek) czy nie. Np. mutacja w jednym z neutrofili może 
spowodować tylko zaburzenie metabolizmu tej komórki. Mutacja 
w jednej z komórek nabłonkowych może spowodować powstanie nowo-
tworu. Mutacja w komórce, z której powstać mają gamety, spowoduje 
przeniesienie mutacji do kolejnego pokolenia – do wszystkich komórek 
osobnika, który rozwinie się z zygoty powstałej z tej gamety. Ponadto, 
większość genów nie ulega nigdy ekspresji, tam znaczenie mutacji jest 
bardzo ograniczone, takie mutacje można traktować jak mutacje milczące. 
W pewnych przypadkach, nawet jeśli dojdzie do mutacji zmieniającej 
funkcjonowanie określonego białka, nie musi to być mutacja letalna, 
prowadząca do śmierci, lecz subletalna, powodująca, że osobnik będzie 
gorzej realizował jakąś funkcję metaboliczną, ale będzie w stanie 
funkcjonować. Wreszcie – mutacja może okazać się korzystna. 
Konsekwencją mutacji w genach kodujących białka regulujące cykle 
komórkowe może być rozwój nowotworu (karcynogeneza). W prawid-
łowym DNA obecne są antyonkogeny, które hamują namnażanie 
komórek, oraz protoonkogeny – które mogą przekształcić się w onkogeny 
w razie mutacji. Jednym z najważniejszych genów (i białek) o charakterze 
supresorów nowotworowych (antyonkogenów) jest p53 (nazwa pochodzi 
od masy białka – 53 kDa). Bierze ono udział w mechanizmach 
naprawczych DNA, ewentualnie w zatrzymaniu cyklu komórkowego 
w punkcie G
1
/S, co daje czas na naprawę, w ostateczności może 
indukować apoptozę. Nieaktywne (na skutek mutacji) antyonkogeny 

---

100 
lub aktywny onkogen uniemożliwiają kontrolę cykli komórkowych, 
co prowadzi do proliferacji komórek i wzrostu tkanki nowotworowej. 
Dzieje się tak w razie niekorzystnej mutacji jednego tylko allelu 
w onkogen (onkogeny są dominujące), lub obu alleli antyonkogenów 
(są recesywne). 
Zmiany w obrębie DNA mogą dotyczyć całych chromosomów lub 
dużych ich części. Można tu wyróżnić aberracje w budowie bądź liczbie 
chromosomów. W przypadku liczby – mówić można o aneuploidiach 
(kiedy zestaw chromosomów jest powiększony lub zmniejszony o jeden 
lub kilka: nullisomie, monosomie, disomie, trisomie) oraz poliploidiach 
(zwiększenie całych zestawów chromosomów w porównaniu ze 
standardową liczbą 1n lub 2n, np. triploidia 3n, oktaploidia 8n itd). Jeśli 
chodzi o aberracje strukturalne, można wyróżnić delecje, inwersje, 
duplikacje, rearanżacje (translokacje) – analogicznie do mutacji 
o mniejszych rozmiarach oraz charakterystyczne dla chromosomów: 
pęknięcie centromeru i chromosom pierścieniowy.