Cơ sở phân tử của tính trạng trội

Các alen đột biến tạo ra sản phẩm có hại.

Nếu sản phẩm của alen đột biến trực tiếp hoặc gián tiếp gây hại cho kiểu hình của alen đột đột biến được biểu hiện ngay cả khi cơ thể chỉ có một alen đột biến thì alen đó được xem là trội.

Các alen đột biến tạo ra sản phẩm có hại.

Nếu sản phẩm của alen đột biến trực tiếp hoặc gián tiếp gây hại cho kiểu hình của alen đột đột biến được biểu hiện ngay cả khi cơ thể chỉ có một alen đột biến thì alen đó được xem là trội.

Ví dụ, một alen bình thường tạo ra sản phẩm là chất kích thích phân chia tế bào vốn chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn nay bị đột biến tạo ra sản phẩm có thời gian tồn tại lâu nên chúng kích thích tế bào đích phân chia nhiều hơn mức bình thường dẫn đến hình thành khối u. Trong trường hợp này, alen đột biến được xem là alen trội.

Sự thiếu hụt sản phẩm gen ở các cơ thể dị hợp tử

Một loại bệnh di truyền trội quan trọng khác phát sinh do enzim bị đột biến làm cho hoạt tính của nó chỉ còn bằng một nửa hoạt tính của enzim bình thường nên không đủ để tạo ra một kiểu hình bình thường. Hiện tượng này gọi là sự thiết hụt đơn bội. Nhiều con đường chuyển hóa thường có bước hạn chế tốc độ, tại đó enzim xúc tác cho phản ứng hoạt động ở mức cực đại hoặc gần cực đại đối với những cơ thể có 2 alen bình thường. Nếu alen đột biến không tạo ra sản phẩm, thì gen còn lại không thể tạo ra đủ enzim để chuyển hóa cơ chất ngay cả khi nồng độ cơ chất đã tăng cao. Bệnh rối loạn chuyển hóa porphyrin cấp tính từng cơn ở người là một ví dụ điển hình. Một enzim trong con đường chuyển hóa heme bị bão hòa cơ chất ngay ở nồng độ cơ chất bình thường. Những người dị hợp tử về alen đột biến (có 1 alen bình thường và 1 alen đột biến không có chức năng) thì chỉ một nửa lượng heme được tổng hợp ra so với cơ thể có 2 alen bình thường nên dẫn đến sản xuất dư thừa các tiền chất của heme, gây nên các triệu chứng bệnh lí như đau bụng, liệt một phần và rối loạn tâm thần.

Ngoài ra, những đột biến ở các gen mã hóa cho các prôtêin cấu trúc và một số prôtêin không phải là enzim khác cũng thuộc loại này. Một ví dụ điển hình cho trường hợp này là thụ thể lipôprôtêin mật độ thấp (LDL) có chức năng điểu khiển nồng độ côlesteron trong máu. Các đột biến trong gen mã hóa cho thụ thể LDL sẽ làm giảm tới 50% số phân tử thụ thể có chức năng trên bề mặt tế bào dẫn đến một bệnh tăng colesteron huyết. Ở những người mang căn bệnh này thì sự xơ vữa động mạch sẽ phát triển trước tuổi trưởng thành và nguy cơ rủi ro đối với bệnh đau tim cũng tăng mạnh.

Alen đột biến làm tăng hoạt tính enzim

Những đột biến làm tăng hoạt tính của một enzim vượt xa giới hạn hoạt tính cần thiết chơ cơ thể cũng có thể gây ra một can bệnh di truyền theo kiểu trội. Trường hợp đơn giản nhất, đó là khi hoạt tính của một enzim tăng lên sẽ làm cho nồng độ cơ chất của enzim đó giảm quá mức. Nếu cơ chất của enzim đó được sử dụng cho nhiều phản ứng khác nhau thì việc giảm nồng độ của cơ chất này có thể gây trở ngại cho chức năng bình thường vì cơ thể sẽ thiếu một số sản phẩm khác và do vậy alen đột biến sẽ là trội.

Một số đột biến làm tăng hoạt tính của enzim và kéo theo làm tăng cả sản phẩm của phản ứng. Nếu việc tăng nồng độ của sản phẩm lại làm rối loạn cơ chế ức chế ngược thì đột biến này cũng được xem như là đột biến trội vì sản phẩm của đột biến hoạt động như một chất có hại cho cơ thể. Ví dụ, enzim PRPP điều khiển tốc độ tổng hợp purin được quy định bởi  một gen nằm trên NST X . Khi một người phụ nữ bị hội chứng 3X, có hoạt tính của enzim PRPP cao rõ rệt, làm cho lượng purin dư thừa đã nhanh chóng bị khử thành axit uric. Axit uric chỉ bị hòa tan một phần, một phần bị kết tủa tạo nên những tinh thể gây sưng viêm, gây đau chủ yếu ở khớp xương và các mao mạch ngoại vi đối với những người bị bệnh gút.

Các đột biến biểu hiện nhầm

Đây là loại đột biến làm cho một gen nào đó được biểu hiện nhầm vị trí hoặc nhầm thời điểm mà đáng ra nó không được biểu hiện. Kiểu đột biến này ảnh hưởng lên các yếu tố điều khiển quá trình phiên mã của gen nhiều hơn là tác động lên cấu trúc của một chuỗi polipeptit. Kết quả hoặc là tạo ra sự biểu hiện sai lệch về vị trí trong cơ thể (sản phẩm của gen được tổng hợp trong những tế bào không cần sản phẩm của gen đó) hoặc là sai lệch về thời điểm biểu hiện kiểu hình (sản phẩm của gen biểu hiện đúng vị trí nhưng không đúng thời điểm). Loại đột biến này là những đột biến trội.

Ví dụ, ở ruồi giấm, đột biến ở gen bithorax làm cho con ruồi xuất hiện 4 cánh thay vì 2 cánh. Hay đột biến ở gen antennapedia làm xuất hiện chân ở trên đầu nơi mà đáng ra sẽ phát triển ăng ten (râu).

Người ta cho rằng đột biến biểu hiện nhầm có thể liên quan đến thay đổi về sự metyl hóa ADN trong vùng điều hòa của gen. Điều này dẫn đến thay đổi ái lực liên kết của các yếu tố phiên mã hoặc prôtêin ức chế với vùng điều hòa.

Theo TL Chuyên SH THPT