Hvilke mutationer kaldes spontane? Hvis vi oversætter udtrykket til et tilgængeligt sprog, så er disse naturlige fejl, der opstår i processen med interaktion af genetisk materiale med det indre og/eller ydre miljø. Sådanne mutationer er normalt tilfældige. De observeres i køn og andre celler i kroppen.

Eksogene årsager til mutationer

Spontan mutation kan forekomme under påvirkning af kemikalier, stråling, høje eller lave temperaturer, forkælet luft eller højt tryk. Hvert år absorberer en person i gennemsnit omkring en tiendedel af en rad ioniserende stråling, som er den naturlige strålingsbaggrund. Dette tal inkluderer gammastråling fra Jordens kerne, solvinden, radioaktiviteten af ​​grundstoffer, der forekommer i tykkelsen af ​​jordskorpen og opløst i atmosfæren. Den modtagne dosis afhænger også af, hvor personen befinder sig. En fjerdedel af alle spontane mutationer sker netop på grund af denne faktor.
Ultraviolet stråling spiller i modsætning til populær tro en ubetydelig rolle i forekomsten af ​​DNA-nedbrud, da den ikke kan trænge dybt ind i menneskekroppen. Men huden lider ofte af overdreven soleksponering (melanom og andre kræftformer). Encellede organismer og vira muterer dog, når de udsættes for sollys. For høje eller lave temperaturer kan også forårsage ændringer i arvematerialet.

Endogene årsager til mutationer

Hovedårsagerne til spontan mutation forbliver endogene faktorer. Disse omfatter biprodukter fra metabolisme, fejl i processen med replikation, reparation eller rekombination og andre.

Replikeringsfejl:
- spontane overgange og inversioner af nitrogenholdige baser;
- ukorrekt arrangement af nukleotider på grund af fejl i DNA-polymeraser;
- kemisk erstatning af nukleotider, for eksempel guanin-cytosin til adenin-guanin.

Gendannelsesfejl:
- mutationer i generne, der er ansvarlige for reparationen af ​​individuelle dele af DNA-kæden efter deres brud under påvirkning af eksterne faktorer.

Rekombinationsproblemer:
- fejl i processerne med at krydse over under meiose eller mitose fører til tab og færdiggørelse af baserne.

Disse er de vigtigste faktorer, der forårsager spontane mutationer. Årsagerne til fejl kan være aktivering af mutatorgener, samt omdannelse af sikre kemiske forbindelser til mere aktive metabolitter, der påvirker cellekernen. Derudover er der strukturelle faktorer. Disse omfatter gentagelser af nukleotidsekvensen nær stedet for kædeomlægningen, tilstedeværelsen af ​​yderligere DNA-segmenter, der ligner genets struktur, såvel som mobile elementer af genomet.

Mutationspatogenese

Spontan mutation opstår som følge af påvirkningen af ​​alle ovennævnte faktorer, der påvirker sammen eller hver for sig i en bestemt periode af cellens liv. Der er et sådant fænomen som en glidende krænkelse af parringen af ​​datteren og moderens DNA-strenge. Som et resultat dannes der ofte loops af peptider, der ikke har været i stand til at passe tilstrækkeligt ind i sekvensen. Efter fjernelse af overskydende DNA-fragmenter fra datterstrengen kan løkkerne både resekeres (deletioner) og indbygges (duplikationer, insertioner). Ændringer vises og fikseres i efterfølgende celledelingscyklusser.
Hastigheden og antallet af mutationer, der opstår, afhænger af DNA'ets primære struktur. Nogle videnskabsmænd mener, at absolut alle DNA-sekvenser er mutagene, hvis de danner bøjninger.

De mest almindelige spontane mutationer

Hvorfor manifesteres spontane mutationer oftest i arvematerialet? Eksempler på sådanne tilstande er tab af nitrogenholdige baser og fjernelse af aminosyrer. Cytosinrester anses for at være særligt følsomme over for dem. Det er blevet bevist, at mere end halvdelen af ​​hvirveldyr i dag har en mutation af cytosinrester. Efter deaminering ændres methylcytosin til thymin. Yderligere kopiering af dette afsnit gentager fejlen eller sletter den eller fordobles og muteres til et nyt fragment. En anden grund til hyppige spontane mutationer er et stort antal pseudogener. På grund af dette kan ujævne homologe rekombinationer dannes under meiose. Konsekvensen af ​​dette er omlejringer i gener, vendinger og fordobling af individuelle nukleotidsekvenser.

Polymerasemodel for mutagenese

Ifølge denne model opstår spontane mutationer som et resultat af tilfældige fejl i molekyler, der syntetiserer DNA. For første gang blev en sådan model præsenteret af Bresler. Han foreslog, at mutationer opstår som et resultat af, at polymeraser i nogle tilfælde indsætter ikke-komplementære nukleotider i sekvensen. År senere, efter lange tests og eksperimenter, blev dette synspunkt godkendt og accepteret i den videnskabelige verden. Visse mønstre er endda blevet udledt, der gør det muligt for forskere at kontrollere og styre mutationer ved at udsætte visse dele af DNA for ultraviolet lys. Så for eksempel blev det fundet, at adenin oftest er indlejret overfor den beskadigede triplet.

Tautomer model for mutagenese

En anden teori, der forklarer spontane og kunstige mutationer, blev foreslået af Watson og Crick (opdageren af ​​DNA-strukturen). De foreslog, at mutagenese er baseret på nogle DNA-basers evne til at blive til tautomere former, der ændrer den måde, baserne er forbundet på.
Siden offentliggørelsen er hypotesen blevet aktivt udviklet. Nye former for nukleotider er blevet opdaget efter ultraviolet bestråling. Dette gav forskerne nye muligheder for forskning. Moderne videnskab diskuterer stadig tautomere formers rolle i spontan mutagenese og dens effekt på antallet af identificerede mutationer.

Andre modeller

Spontan mutation er mulig, når genkendelsen af ​​nukleinsyrer af DNA-polymeraser er svækket. Poltaev og medforfattere har belyst den mekanisme, der sikrer overholdelse af princippet om komplementaritet i syntesen af ​​datter-DNA-molekyler. Denne model gjorde det muligt at studere regelmæssighederne i forekomsten af ​​spontan mutagenese. Forskere forklarede deres opdagelse med, at hovedårsagen til ændringen i DNA-strukturen er syntesen af ​​ikke-kanoniske nukleotidpar. De foreslog, at basesubstitution sker gennem deaminering af DNA-segmenter. Dette fører til en ændring i cytosin til thymin eller uracil. På grund af sådanne mutationer dannes par af inkompatible nukleotider. Derfor sker der under den næste replikation en overgang (punktudskiftning af nukleotidbaser).

Mutationsklassificering: spontan

Der er forskellige klassifikationer af mutationer, afhængigt af hvilket kriterium der ligger til grund for dem. Der er en opdeling efter arten af ​​ændringen i genets funktion: - hypomorfe (muterede alleler syntetiserer færre proteiner, men de ligner de oprindelige);
- amorf (genet har fuldstændig mistet sine funktioner);
- antimorf (et muteret gen ændrer fuldstændigt det træk, det repræsenterer);
- neomorfisk (nye tegn opstår). Men en klassifikation, der deler alle mutationer i forhold til en variabel struktur, er mere almindelig. Alloker: 1. Genomiske mutationer. Disse omfatter polyploidi, det vil sige dannelsen af ​​et genom med et tredobbelt eller flere sæt kromosomer, og aneuploidi, antallet af kromosomer i genomet er ikke et multiplum af det haploide.
2. Kromosomale mutationer. Signifikante omlejringer af individuelle sektioner af kromosomer observeres. Der er et tab af information (deletion), fordobling (duplikation), en ændring i retning af nukleotidsekvenser (inversion), samt vipning af kromosomsektioner til et andet sted (translokation).
3. Genmutation. Den mest almindelige mutation I DNA-kæden udskiftes flere tilfældige nitrogenbaser.

Konsekvenser af mutationer

Spontane mutationer er årsagerne til tumorer, opbevaringssygdomme, dysfunktioner i organer og væv hos mennesker og dyr. Hvis en muteret celle er lokaliseret i en stor multicellulær organisme, så vil den med en høj grad af sandsynlighed blive ødelagt ved at udløse apoptose (programmeret celledød). Kroppen styrer processen med at bevare arvematerialet og slipper ved hjælp af immunsystemet af med alle mulige beskadigede celler. I ét tilfælde ud af hundredtusindvis har T-lymfocytter ikke tid til at genkende den berørte struktur, og det giver anledning til en klon af celler, der også indeholder det muterede gen. Cellekonglomeratet har allerede andre funktioner, producerer giftige stoffer og påvirker kroppens generelle tilstand negativt. Hvis mutationen ikke fandt sted i den somatiske, men i kønscellen, vil ændringerne blive observeret i efterkommerne. De viser sig at være medfødte organpatologier, deformiteter, metaboliske lidelser og opbevaringssygdomme.

Spontane mutationer:

I nogle tilfælde kan mutationer, der tidligere virkede ubrugelige, være nyttige til at tilpasse sig nye livsbetingelser. Dette repræsenterer mutation som et mål for naturlig udvælgelse. Dyr, fugle og insekter camoufleres i henhold til deres opholdsområde for at beskytte sig mod rovdyr. Men hvis deres habitat ændrer sig, så forsøger naturen ved hjælp af mutationer at beskytte arten mod udryddelse. Under nye forhold overlever de stærkeste og giver denne evne videre til andre. Mutation kan forekomme i inaktive områder af genomet, og derefter observeres ingen synlige ændringer i fænotypen. Det er kun muligt at identificere "brud" ved hjælp af specifikke undersøgelser. Det er nødvendigt at studere dyrs oprindelse og beslægtede arter og deres genetiske kort.

Problemet med mutationers spontanitet

I fyrrerne af forrige århundrede var der en teori om, at mutationer udelukkende er forårsaget af påvirkning af eksterne faktorer og hjælper med at tilpasse sig dem. For at teste denne teori blev der udviklet en særlig test- og gentagelsesmetode. Fremgangsmåden bestod i, at en lille mængde bakterier af samme art blev sået i reagensglas, og efter flere podninger blev de tilsat antibiotika. Nogle af mikroorganismerne overlevede og blev overført til et nyt medium. En sammenligning af bakterier fra forskellige reagensglas viste, at resistens opstod spontant, både før og efter kontakt med antibiotika. Iterationsmetoden indebar at overføre mikroorganismer til en ulden klud og derefter overføre dem til flere rene medier. Nye kolonier blev dyrket og behandlet med et antibiotikum. Som følge heraf overlevede bakterier i de samme dele af mediet i forskellige reagensglas.

Udgivelsesdato: 22/05/17

Spontane mutationer og deres årsager.

I enhver population er der individer med spontane mutationer, dvs. der opstod uden nogen åbenbar grund. Ethvert gen med en eller anden frekvens går spontant ind i en mutant tilstand. Eksempel: Albinisme locus frekvens i mus er 3*10 -5. Årsagerne til induktion af spontane mutationer er ikke klare:

1. I lang tid troede man, at dette er baggrunden for naturlig ioniserende stråling. Beregninger for Drosophila har vist, at naturlig baggrundsstråling er ansvarlig for 0,1 % af spontane mutationer. Selvom den forventede levetid stiger, ophobes eksponeringen for den naturlige baggrund. Hos mennesker kan fra 0,1 til 4% af spontane mutationer tilskrives den naturlige baggrund for stråling.

2. En anden årsag kan være utilsigtet beskadigelse af kromosomerne under normale metaboliske processer, der forekommer i cellen.

Det antages, at spontane mutationer kan være resultatet af tilfældige fejl i funktionen af ​​molekylære mekanismer.

3. Årsagen til spontane mutationer kan være bevægelsen af ​​mobile elementer gennem genomet, som kan indføres i ethvert gen og forårsage en mutation. 80 % af spontane mutationer er af denne art.

Mulighed for at mutere foranderlighed, stærkt påvirket af genotype. Selv inden for den samme art kan genetisk forskellige linjer have forskellig mutabilitet. Dette er især mærkbart, når der er et mutatorgen i linjen, hvilket øger hyppigheden af ​​genmutationer hos individer, der bærer det.

Det er nødvendigt at skelne mellem frekvenser:

1. befolkning , hvilket er lig med mutationsfrekvensen, hvis mutanten hurtigt dør eller er infertil. I denne population findes mutationer kun de novo. Hvis mutanter efterlader afkom, er populationsfrekvens = mutationsfrekvens + segreganter.

2. mutationsfrekvens.

inducerede mutationer- dette er processen med forekomst af mutationer under rettet påvirkning af fysiske, kemiske eller biologiske faktorer. Meller studerede i 1927 røntgenstrålernes indflydelse på mutationsprocesser i Drosophila. I 1930'erne blev kemisk mutagenese opdaget. Sakharov, Lobashov og Smirnov viste, at eddikesyre og ammoniak er i stand til at inducere recessive dødelige celler i kromosomet. Sådanne faktorer kaldes mutagener eller mutagene faktorer.

1. fysisk mutagenese. Fysiske mutagener:

- ioniserende stråling- bølge (røntgenstråler, kosmiske stråler) og corpuskulære (β-partikler, protoner, neutroner, α-partikler)

Ved at passere gennem levende stof trækker γ- og røntgenstråler elektroner ud fra den ydre skal af et atom eller molekyle. Derfor er ladede partikler - elektroner knyttet til neutralt ladede partikler. Som et resultat får det neutrale molekyle en ladning, hvilket fører til yderligere omdannelser af stoffer. I 1930'erne fremsatte Timofeev-Resovsky og Delbrück målteori. Ifølge hvilke mutationer forårsaget af stråling skyldes enkelte ioniseringsbegivenheder, der beskadiger strukturers følsomhed (mål - DNA). Derfor afhænger hyppigheden af ​​inducerede mutationer af strålingsdosis. Det er ligegyldigt, om dosis gives én gang eller i portioner, selvom effekten er mere udtalt med en enkelt dosis.

Hyppigheden af ​​genmutationer og små omlejringer af kromosomer forårsaget af ioniserende stråling er direkte proportional med strålingsdosis. Dette er beskrevet med ligningen:

y er den samlede frekvens af observerede mutationer,

k er hyppigheden af ​​spontane mutationer,

α – proportionalitetskoefficient – ​​sandsynligheden for en mutation i et givent objekt som følge af bestråling med en dosis på 1 røntgen.

d er dosis i røntgens.

Da k er lille, kan den ignoreres:

Det faktum, at hyppigheden af ​​genmutationer er lineært afhængig af strålingsdosis, har ført til den antagelse, at hver mutation er resultatet af en enkelt mutation, og det gælder også for små omlejringer. Dette forklares med, at to brud, der sker meget tæt i kromosomet, skyldes en enkelt ionisering. Hvis dette er sandt, bør en anden afhængighed af strålingsdosis observeres for store kromosomale omlejringer. Da store kromosomomlejringer er resultatet af to eller flere brud langt fra hinanden, må frekvensen af ​​disse omlejringer derfor være lig kvadratet af strålingsdosen. Dette er nogle gange sandt, men hyppigere er hyppigheden af ​​inducerede bestrålinger af store omlejringer ikke proportional med kvadratet af dosis, men med en mindre værdi. Årsagerne til dette er ikke klare. Det antages, at dette skyldes de særlige kendetegn ved mekanismerne til at forbinde enderne af de dannede fragmenter. Eller måske bevares kun de store aberrationer, som ikke påvirker cellens levedygtighed eller reducerer den lidt. Teorien om mål afspejler vigtige aspekter af ioniserende stråling. Efterfølgende blev det fundet, at mekanismerne for strålingsmutagenese er mere komplekse. Stråling spiller en stor rolle i forekomsten af ​​mutationer.

Der er fakta, der beviser, at ioniserende stråling kan virke indirekte på det genetiske apparat. Når ioniserende partikler passerer gennem cytoplasmaet, danner de radikaler, der er i stand til at reagere med de kemiske komponenter i kromosomerne. Af stor betydning er frie radikaler, som dannes som følge af radiolyse af vand.

H + OH \u003d H2O

OH + OH \u003d H 2 O 2

Eksperimenter viste, at bestråling af et flydende næringsmedium gør det mutagent for de bakterier, der er placeret i det. Det er de frie radikaler af peroxid. Hvis det forekommer i en atmosfære rig på ilt, så er antallet af mutationer større end i en iltfattig atmosfære eller i en atmosfære af en inert gas. Jeg tror, ​​at i nærvær af oxygen øger bestråling dannelsen af ​​hydrogenperoxid. Stigningen i frekvensen af ​​mutationer med stigende dosis går op til visse visse grænser, over hvilke frekvensen af ​​detekterede mutationer falder. Dette er forklaret:

Ved meget høje doser når skader på gener og kromosomer det punkt, at cellerne ikke er levedygtige.

Hvis kønsceller er beskadiget og er i stand til at deltage i befrugtningen, dør zygoten på grund af grove krænkelser af det genetiske apparat - dette er dominerende dødelighed. Derfor dør mutationen sammen med organismen. Det betyder, at hyppigheden af ​​mutationer i de påviste efterkommere af individer, der blev bestrålet, falder.

Ioniserende stråling øger frekvensen af ​​kromosomomlejring i større grad end frekvensen af ​​genetiske mutationer. ikke al skade på det genetiske apparat forårsaget af bestråling realiseres i form af mutationer. mange af dem korrigeres af reparative enzymsystemer. Fænomenet reparation blev opdaget under induktionen af ​​store kromosomale omlejringer med fraktioneret stråling.

Strålingens mutationseffekt bestemmes af summen af ​​strålingsfraktionerne og afhænger ikke af fraktionering. Dette gælder for små ombygninger, men ikke for store ombygninger, der kræver 2 eller flere pausepunkter.

1. Hvis hele dosis gives på én gang, er de mitotiske ender af de knækkede kromosomer samtidig til stede i cellerne. Enderne kan forbindes i enhver kombination - inversion, translokation og sletning.

2. Hvis dosis gives i flere doser, så har nogle af de tidligere forekommende omlejringer tid til at komme sig før virkningen af ​​en ny portion.

Som et resultat af summeringen af ​​doser, og opdelt i fraktioner giver mindre mutationer. Det samme resultat: hvis en kort højintensiv stråling erstattes af en identisk dosis forlænget i tid, men mindre intens.

- Stærk ioniserende stråling(ultraviolet) - længere bølgelængde og lavere energi.

UV-stråler ioniserer ikke atomer, således excitation af deres skaller, derfor forskellige kemiske reaktioner i disse celler og => mutationer.

UV-strålernes mutagene egenskaber afhænger af bølgelængden. Mest mutagen med bølgelængde = 260 nm. Og jo kortere bølgelængden er, jo mindre mutagene egenskaber. Dette skyldes, at DNA absorberer UV-stråler med en bølgelængde på 260 nm. UV-gennemtrængningsevnen er lille, => ingen effekt på kønsceller, og mutagene egenskaber manifesteres i lavere organismer. Hos mennesker virker det på huden.

- Temperatur. Påvirker dem, hvis kropstemperatur afhænger af miljøet. en stigning i temperaturen for hver 10° øger hyppigheden af ​​mutationer med 3-5 gange. Dette resulterer i genmutationer. Kromosomomlejringer kan være på denne måde, når man nærmer sig den øvre grænse for tolerance.

2. kemiske mutagener:

2.1. alkylerende forbindelser, dvs. højaktive stoffer, der bærer alkylgrupper (frie radikaler). Eksempel: dimethylsulfat, sennepsgas, diethylsulfat (nogle af dem er supermutagener).

2.2. stoffer, der i kemisk struktur ligner ACO, som indgår i NC. Eksempel: 2-aminopurin, koffein.

2.3. acridin farvestoffer. Eksempel: proflavin.

2.4. et hold af stoffer, hvis mutagene egenskaber er grundigt undersøgt, men adskiller sig i struktur og molekylær virkningsmekanisme. Eksempel: salpetersyre, hydrogenperoxid, urethan, formaldehyd.

Funktioner af kemisk mutagenese

1. ingen direkte relation

2. have en tærskeleffekt

3. specificitet af virkninger i forskellige væv

4. Hvert kemisk mutagen har sit eget mutationsspektrum.

5. kemiske mutagener er karakteriseret ved forekomsten af ​​kromatideaberrationer

6. for kemisk mutagenese noteres en forsinket (langvarig) effekt, dvs. ikke efter eksponering, men efter 2-3 cellegenerationer, er årsagerne hertil uklare.

7. Regional specificitet. Heterochromatin er mere påvirket end euchromatin.

8. Den kombinerede virkning af flere virkende mutagener er ikke altid additiv.

40. Numeriske mutationer: polyploidier, aneuploidier, deres årsager, dannelsesmekanismer.

En ændring i antallet af kromosomer, når mere end to haploide sæt er til stede i celler er polyploidi (1910 Stasburger). Et haploid sæt kromosomer er et, hvor kun én af hvert par homologer er til stede. Genomet er et haploid sæt. Årsagerne til polyploidi kan være:

1. reproduktion af kromosomer i en ikke-delende celle,

2. fusion af somatiske celler eller deres kerner,

3. krænkelse af meiose, hvilket fører til dannelse af kønsceller med et ureduceret antal kromosomer.

Polyploider, der gentager det samme sæt kromosomer flere gange, kaldes autopolyploider , eller autopolyploider . I løbet af evolutionen blev der således dannet mange typer planter. Polyploider, der er opstået i interspecifikke hybrider og derfor indeholder flere gentagelser af to forskellige sæt kromosomer, kaldes aneuploider . Ændring i antallet af individuelle kromosomer - aneuploidi , hvis årsag er nondisjunction af individuelle kromosomer i meiose.

2n-1 - monosomi,

2n+1 - trisomi,

2n+2 - tetrasomi.

I planter er sådanne varianter ofte levedygtige. Hos dyr er aneuploider på kønskromosomer levedygtige. Hos mennesker er aneuploider på kønskromosomet såvel som trisomi 21, 13, 18 (Edwards s-m) levedygtige. For alle andre kromosomer er aneuploidier dødelige.

Med kromosomale mutationer forekommer større omlejringer af strukturen af ​​individuelle kromosomer. I dette tilfælde er der et tab (deletion) eller fordobling af en del (duplikation) af arvematerialet af et eller flere kromosomer, en ændring i orienteringen af ​​kromosomsegmenter i individuelle kromosomer (inversion) samt overførsel af del af arvematerialet fra et kromosom til et andet (translokation) (ekstremt tilfælde - foreningen af ​​hele kromosomer, den såkaldte Robertsonske translokation, som er en overgangsvariant fra en kromosommutation til en genomisk).

Numeriske mutationer af karyotypen er opdelt i heteroploidi, aneuploidi, polyploidi.

Heteroploidi refererer til den totale ændring i antallet af kromosomer i forhold til det diploide komplette sæt.

Aneuploidi er, når antallet af kromosomer i en celle øges med én (trisomi) eller flere (polysomi) eller reduceres med én (monosomi). Udtrykkene "hyperploidi" og "hypoploidi" bruges også. Den første af dem betyder et øget antal kromosomer i en celle, og den anden - en reduceret.

Polyploidi er en stigning i antallet af komplette kromosomsæt med et lige eller ulige antal gange. Polyploide celler kan være triploide, tetraploide, pentaploide, hexaploide og så videre.

29. Spontane og inducerede mutationer. Mutagener. Mutagenese og carcinogenese. Genetisk fare for miljøforurening. Beskyttelsesforanstaltninger.

spontane mutationer.

Mutationer er udover kvalitative egenskaber også karakteriseret ved metoden

Hændelse. Spontan (tilfældig) - mutationer, der opstår under normal

levevilkår. Spontan proces afhænger af eksterne og interne faktorer

(biologisk, kemisk, fysisk). Spontane mutationer opstår i

menneske i somatiske og generative væv. Metode til bestemmelse af spontan

mutationer er baseret på det faktum, at børn har en dominerende egenskab, selvom

hans forældre han mangler. Det viste en undersøgelse i Danmark

at cirka én ud af 24.000 gameter bærer en dominerende mutation. Videnskabsmand

Haldane beregnede den gennemsnitlige sandsynlighed for forekomsten af ​​spontane mutationer,

hvilket viste sig at være lig med 5 * 10-5 pr. generation. En anden videnskabsmand Kurt Brown

foreslået en direkte metode til vurdering af sådanne mutationer, nemlig: antallet af mutationer

divideret med det dobbelte af antallet af undersøgte personer.

inducerede mutationer.

Induceret mutagenese er den kunstige produktion af mutationer med

brug af mutagener af forskellig art. For første gang evnen til at ionisere

stråling til at forårsage mutationer blev opdaget af G.A. Nadson og G.S. Filippov.

Derefter gennem omfattende forskning, en radiobiologisk

mutationsafhængighed. I 1927, den amerikanske videnskabsmand Joseph Muller

det er blevet bevist, at hyppigheden af ​​mutationer stiger med stigende eksponeringsdosis.

I slutningen af ​​fyrrerne blev eksistensen af ​​kraftige kemiske mutagener opdaget,

der forårsagede alvorlig skade på menneskets DNA for en række af

vira. Et eksempel på virkningen af ​​mutagener på mennesker er

endomitosis - duplikering af kromosomer med efterfølgende deling af centromeren, men uden

divergens af kromosomer.

Mutagener er kemiske og fysiske faktorer, der forårsager arvelige ændringer – mutationer. Kunstige mutationer blev først opnået i 1925 af G. A. Nadsen og G. S. Filippov i gær ved indvirkning af radioaktiv stråling fra radium; i 1927 opnåede G. Möller mutationer i Drosophila ved indvirkning af røntgenstråler. Kemikaliers evne til at forårsage mutationer (ved virkningen af ​​jod på Drosophila) blev opdaget af I. A. Rapoport. Hos flueindivider, der udviklede sig fra disse larver, var hyppigheden af ​​mutationer flere gange højere end hos kontrolinsekter.

Mutagener kan være forskellige faktorer, der forårsager ændringer i genernes struktur, strukturen og antallet af kromosomer. Efter oprindelse klassificeres mutagener i endogene, dannet i løbet af organismens levetid og eksogene - alle andre faktorer, herunder miljøforhold.

I henhold til arten af ​​forekomsten klassificeres mutagener i fysiske, kemiske og biologiske:

fysiske mutagener.

Ioniserende stråling;

Radioaktivt henfald;

Ultraviolet stråling;

Simuleret radioemission og elektromagnetiske felter;

For høj eller lav temperatur.

kemiske mutagener.

Oxidations- og reduktionsmidler (nitrater, nitritter, reaktive oxygenarter);

Alkyleringsmidler (f.eks. iodacetamid);

Pesticider (f.eks. herbicider, fungicider);

Visse fødevaretilsætningsstoffer (f.eks. aromatiske kulbrinter, cyclamater);

Olie raffinering produkter;

organiske opløsningsmidler;

Medicin (f.eks. cytostatika, kviksølvpræparater, immunsuppressiva).

En række vira kan også betinget klassificeres som kemiske mutagener (den mutagene faktor for vira er deres nukleinsyrer - DNA eller RNA).

biologiske mutagener.

Specifikke DNA-sekvenser er transposoner;

Nogle vira (mæslinger, røde hunde, influenza);

Metaboliske produkter (lipidoxidationsprodukter);

Antigener fra nogle mikroorganismer.

Karcinogenese er en kompleks patofysiologisk proces med oprindelse og udvikling af en tumor. Undersøgelsen af ​​processen med carcinogenese er et nøglemoment både for at forstå arten af ​​tumorer og for at finde nye og effektive metoder til behandling af onkologiske sygdomme. Carcinogenese er en kompleks flertrinsproces, der fører til en dyb tumorreorganisering af normale kropsceller. Af alle teorier om carcinogenese foreslået indtil videre, fortjener mutationsteorien mest opmærksomhed. Ifølge denne teori er tumorer genetiske sygdomme, hvis patogenetiske substrat er beskadigelse af cellens genetiske materiale (punktmutationer, kromosomafvigelser osv.). Beskadigelse af specifikke DNA-regioner fører til en forstyrrelse af mekanismerne for kontrol over celleproliferation og -differentiering og i sidste ende til dannelsen af ​​en tumor. Cellernes genetiske apparat har et komplekst system til at kontrollere celledeling, vækst og differentiering. To reguleringssystemer, der har en kardinal effekt på celleproliferationsprocessen, er blevet undersøgt. Proto-onkogener er en gruppe af normale cellegener, som har en stimulerende effekt på celledelingsprocesser gennem specifikke produkter af deres ekspression. Transformationen af ​​et proto-onkogen til et onkogen (et gen, der bestemmer cellers tumoregenskaber) er en af ​​mekanismerne for fremkomsten af ​​tumorceller. Dette kan forekomme som et resultat af en mutation af et proto-onkogen med en ændring i strukturen af ​​et specifikt genekspressionsprodukt eller en stigning i ekspressionsniveauet af et proto-onkogen, når dets regulatoriske sekvens er muteret (punktmutation) eller når et gen overføres til et aktivt transskriberet område af kromosomet (kromosomafvigelser). I øjeblikket er den kræftfremkaldende aktivitet af proto-onkogener fra ras-gruppen (HRAS, KRAS2) blevet undersøgt. Ved forskellige onkologiske sygdomme registreres en signifikant stigning i aktiviteten af ​​disse gener (cancer i bugspytkirtlen, blærekræft osv.). Også beskrevet er patogenesen af ​​Burkitt's lymfom, hvor aktiveringen af ​​MYC-proto-onkogenet forekommer, når det overføres til det område af kromosomer, der indeholder aktivt transskriberede immunoglobulingener.

Funktionerne af suppressorgener er modsatte af proto-onkogeners. Suppressorgener har en hæmmende effekt på processerne for celledeling og udgang fra differentiering. Det er blevet bevist, at inaktivering af suppressorgener med forsvinden af ​​deres antagonistiske virkning på proto-onkogener fører til udviklingen af ​​visse onkologiske sygdomme i en række tilfælde. Tabet af en kromosomregion, der indeholder suppressorgener, fører således til udviklingen af ​​sygdomme som retinoblastom, Wilms-tumor osv.

Systemet af proto-onkogener og suppressorgener danner således en kompleks mekanisme til at kontrollere hastigheden af ​​celledeling, vækst og differentiering. Krænkelser af denne mekanisme er mulige både under indflydelse af miljøfaktorer og i forbindelse med genomisk ustabilitet - en teori foreslået af Christoph Lingaur og Bert Vogelstein. Peter Duesberg fra University of California i Berkeley hævder, at aneuploidi (en ændring i antallet af kromosomer eller tab af deres regioner), som er en faktor i øget genom-ustabilitet, kan være årsagen til tumortransformation af en celle. Ifølge nogle videnskabsmænd kan en anden årsag til tumorer være en medfødt eller erhvervet defekt i cellulære DNA-reparationssystemer. I raske celler forløber processen med DNA-replikation (fordobling) med stor nøjagtighed på grund af funktionen af ​​et specielt system til at korrigere postreplikationsfejl. I det menneskelige genom er mindst 6 gener involveret i DNA-reparation blevet undersøgt. Beskadigelse af disse gener medfører en forstyrrelse af funktionen af ​​hele reparationssystemet og følgelig en betydelig stigning i niveauet af postreplikationsfejl, det vil sige mutationer.

Mutationsteorien om carcinogenese er doktrinen, ifølge hvilken årsagen til ondartede tumorer er mutationsændringer i cellegenomet. Denne teori er nu generelt accepteret. I langt de fleste tilfælde udvikler maligne neoplasmer sig fra en enkelt tumorcelle, det vil sige, at de er af monoklonal oprindelse. Ifølge moderne koncepter kan mutationer, der i sidste ende fører til udvikling af en tumor, forekomme både i køn (ca. 5% af alle tilfælde) og i somatiske celler.

Den moderne genetiks succeser gør det muligt at nærme sig studiet af miljøets tilstand ud fra et synspunkt om beskyttelse af arvelighed, biosfærens genpulje. Denne tilgang er givet særlig opmærksomhed i De Forenede Nationers Miljøprogram (UNEP), i Verdenssundhedsorganisationens aktiviteter<ВОЗ) и ЮНЕСКО (в программе МАБ «Человек и биосфера», проект 12). По инициативе советских ученых было начато создание центра по генетическому мониторингу, в задачу которого входит и разработка доступных методов для оценки степени воздействия загрязнения окружающей среды на экосистемы и здоровье человека.

I mellemtiden giver ændringer i biosfæren, transformeret af mennesket, anledning til ukontrollerbare faktorer, der påvirker forløbet af genetiske processer. Blandt dem er mutationseffekterne forårsaget af miljøforurening, som nu bliver stadig mere udbredt.

Den største fare for miljøforurening med mutagener er ifølge genetikere, at nyligt opståede mutationer, der ikke "genanvendes" evolutionært, vil påvirke levedygtigheden af ​​enhver organisme negativt. Og hvis beskadigelse af kønsceller kan føre til en stigning i antallet af bærere af mutante gener og kromosomer, så hvis generne fra somatiske celler er beskadiget, er en stigning i antallet af kræftformer mulig. Desuden er der en dyb sammenhæng mellem tilsyneladende forskellige biologiske effekter.

Især miljømæssige mutagener påvirker størrelsen af ​​rekombination af arvelige molekyler, som også er kilden til arvelige ændringer. Det er også muligt at påvirke genernes funktion, som for eksempel kan være årsag til teratologiske abnormiteter (misdannelser), og endelig er det muligt at beskadige enzymsystemer, som ændrer forskellige fysiologiske egenskaber i kroppen op til aktiviteten. af nervesystemet, og påvirker derfor psyken. Genetisk tilpasning af menneskelige befolkninger til den stigende forurening af biosfæren med mutagene faktorer er fundamentalt umulig. For at eliminere eller reducere virkningen af ​​mutagener er det først og fremmest nødvendigt at vurdere mutageniciteten af ​​forskellige forurenende stoffer på meget følsomme biologiske testsystemer, herunder dem, der kan trænge ind i biosfæren, og hvis risikoen for mennesker er bevist, skal du træffe foranstaltninger at bekæmpe dem.

Således opstår opgaven med at screene - sigte forurening med henblik på at identificere mutagener og udvikle en særlig lovgivning til at regulere deres udslip i miljøet. Og således indeholder kontrollen af ​​de genetiske konsekvenser af forurening i et kompleks to opgaver: test for mutagenicitet af miljøfaktorer af forskellig karakter (screening) og overvågning af populationer. Den cytogenetiske metode til test på vævskultur af planter, dyr, humane lymfocytter bruges også. Også en test med den dominerende dødelige metode (påvisning af mutationer, der forårsager embryoners død på de tidligste udviklingsstadier) på pattedyr, især på myi. Åh. Endelig anvendes også direkte test af mutationer i pattedyrs- og humane celler både i vævskultur og in vivo.

De abiotiske faktorer i ethvert økosystem omfatter ioniserende stråling og forurenende stoffer. Miljøtoksicitet og mutagenicitet er to indbyrdes forbundne begreber. De samme miljøfaktorer kan have både toksiske og mutagene virkninger. Den toksiske virkning vises kort efter kontakt med faktoren, ikke mere end en måned senere. Det kan udtrykkes i form af allergier, svækkelse af immunsystemet, forgiftning, udvikling af neuroser, forekomsten af ​​hidtil ukendte patologier.

Meget oftere viser miljøets toksicitet sig i form af stabile afvigelser fra kroppens normale fysiologiske tilstand hos et stort antal mennesker, der er ansat i farlig produktion eller bor i områder, der støder op til virksomheden.

Forurenende stoffer er oftest affald fra produktion og vejtransport: svovldioxid, oxider af nitrogen og kulstof, kulbrinter, forbindelser af kobber, zink, kviksølv og bly.

Forurenende stoffer kan også være menneskeskabte kemikalier, såsom pesticider, der bruges til at bekæmpe skadedyr.

Mutagenicitet i miljøet opstår aldrig umiddelbart efter eksponering for faktoren. Faren for mutagener for mennesker ligger i, at deres gentagne og langvarige kontaktvirkning fører til forekomsten af ​​mutationer - vedvarende ændringer i arvematerialet. Med akkumulering af mutationer erhverver cellen evnen til endeløs deling og kan blive grundlaget for udviklingen af ​​en onkologisk sygdom (kræftsvulst).

Fremkomsten af ​​mutationer er en lang og kompleks proces, da celler har et pålideligt forsvarssystem, der modstår mutationsprocessen.

Udviklingen af ​​en mutation afhænger af dosis af mutagenet og varigheden af ​​dets virkning, samt af hvor ofte mutagenet virker på kroppen, dvs. fra rytmen af ​​hans handling. Processen med udvikling af mutationer kan strækkes i årevis.

For det første blandt de påvirkninger, der forårsager dybtgående ændringer i det genetiske apparat, er stråling. Et godt eksempel på den mutagene effekt af miljøet er udviklingen af ​​progressiv strålesyge, som ender med døden hos mennesker, der har modtaget en høj dosis stråling. Sådanne tilfælde er sjældne. Normalt er de forårsaget af nødsituationer, overtrædelse af teknologiske processer.

Strålingshenfald, eller fænomenet radioaktivitet, er forbundet med evnen hos atomer af individuelle kemiske elementer til at udsende partikler, der bærer energi. Hovedkarakteristikken ved stråling, som bestemmer graden af ​​dens virkning på kroppen, er dosis. Dosis er mængden af ​​energi, der overføres til kroppen. For den samme absorberede dosis kan forskellige typer stråling dog have forskellige biologiske virkninger.

Under påvirkning af radioaktiv stråling i celler ioniseres atomer og molekyler, herunder vandmolekyler, hvilket forårsager en kæde af katalytiske reaktioner, der fører til funktionelle ændringer i celler. De mest radiofølsomme celler fornyer konstant organer og væv: knoglemarv, kønskirtler, milt. Ændringerne vedrører delingsmekanismer, arvemateriale i sammensætningen af ​​kromatin og kromosomer, regulering af fornyelsesprocesser og cellespecialisering.

Stråling som en mutagen faktor forårsager skade på cellernes genetiske apparat: DNA-molekyler, ændringer i karyotypen som helhed. Mutationer i de somatiske celler hos en udsat person fører til udvikling af leukæmi eller andre tumorer i forskellige organer. Mutationer i kønsceller vises i efterfølgende generationer: hos børn og fjernere efterkommere af en person, der har været udsat for stråling. Genetiske defekter afhænger ikke meget af dosis og eksponeringshyppighed. Selv ultralave strålingsdoser kan stimulere mutationer, med andre ord er der ingen tærskeldosis af stråling.

Faren for strålingseksponering skyldes, at de menneskelige sanser ikke kan fange nogen af ​​strålingstyperne. Det er kun muligt at fastslå kendsgerningen af ​​radioaktiv forurening af området med instrumenter.

Strålingsfaren er repræsenteret ved gamle begravelser, der går tilbage til dengang, hvor strålingsproblemer endnu ikke blev tillagt behørig opmærksomhed. Der kan opstå farlige situationer under deponering af brugt atombrændsel fra atomkraftværker og atomubåde, under deponering af radioaktivt affald, der er dannet efter destruktion af atomvåben. Derudover har mange industrivirksomheder, videnskabelige og medicinske institutioner radioaktivt affald.

Den stråling, der er forbundet med udviklingen af ​​kerneenergi, er kun en lille del, der genereres af menneskelige aktiviteter. Brugen af ​​røntgenstråler i medicin, afbrænding af kul, langvarig eksponering for godt lukkede rum kan føre til en betydelig stigning i eksponeringsniveauerne.

Det er umuligt at undgå udsættelse for ioniserende stråling. Livet på Jorden opstod og fortsætter med at udvikle sig under forhold med konstant naturlig stråling. Ud over teknogene radionuklider bidrager kosmisk stråling og stråling fra naturlige radioaktive komponenter spredt i jordskorpen, luft og andre genstande til Jordens strålingsbaggrund.

Mutagene egenskaber besidder ikke kun forskellige typer stråling, men også af mange kemiske forbindelser: naturlige uorganiske stoffer (nitrogenoxider, nitrater, blyforbindelser), forarbejdede naturlige forbindelser (forbrændingsprodukter af kul, olie, træ, tungmetalforbindelser), kemiske produkter, som ikke findes i naturen (pesticider, nogle fødevaretilsætningsstoffer, industriaffald, en del af syntetiske forbindelser).

Nitrogenoxider (III) og (V) har en udtalt mutagen virkning i atmosfæren i byer, som, når de interagerer med atmosfærisk fugt, danner salpetersyre og salpetersyre samt emissioner fra dieselmotorer; benzopyren, asbeststøv, dioxiner - dannet ved ukontrolleret afbrænding af fast husholdnings- og industriaffald.

I sammensætningen af ​​hydrosfæren har salte af tungmetaller (nikkel, mangan) og pesticider den mest udtalte mutagene effekt.

I jorden omfatter kemiske mutagener salte af tungmetaller og organometalliske forbindelser, som jorden er forurenet med langs motorveje og i områder med affaldspladser. For eksempel er bly et af de farligste jordforurenende stoffer blandt metaller. Det kan ophobes i den menneskelige krop og forårsage kronisk forgiftning, manifesteret i udmattelse af kroppen, nedsat nyrefunktion, muskelsvaghed, alvorlige forstyrrelser i nerve- og kredsløbssystemet. At spise planter, svampe og bær plukket i nærheden af ​​motorveje kan føre til blyfødeforgiftning, og efter et par år kan effekten vise sig som en mutation.

I modsætning til radioaktiv stråling har kemiske mutagener kun virkning ved direkte kontakt med kroppens celler. De kan komme på huden, slimhinderne i luftvejene, komme ind i fordøjelsessystemet med mad og derefter passere ind i blodet med næringsstoffer.

Mutationer er et vigtigt studieobjekt for cytogenetikere og biokemikere. Det er mutationer, gen eller kromosomale, der oftest er årsag til arvelige sygdomme. Under naturlige forhold forekommer kromosomomlejringer meget sjældent. Mutationer forårsaget af kemikalier, biologiske mutagener eller fysiske faktorer som ioniserende stråling er ofte årsagen til medfødte misdannelser og maligniteter.

Generel information om mutationer

Hugh de Vries definerede en mutation som en pludselig ændring i en arvelig egenskab. Dette fænomen findes i genomet af alle levende organismer, fra bakterier til mennesker. Under normale forhold forekommer mutationer i nukleinsyrer meget sjældent, med en frekvens på omkring 1·10 -4 - 1·10 -10 .

Afhængigt af mængden af ​​genetisk materiale, der påvirkes af ændringerne, opdeles mutationer i genomisk, kromosomalt og gen. Genomiske er forbundet med en ændring i antallet af kromosomer (monosomi, trisomi, tetrasomi); kromosomale er forbundet med ændringer i strukturen af ​​individuelle kromosomer (deletioner, duplikationer, translokationer); genmutationer påvirker et enkelt gen. Hvis mutationen kun påvirkede et par nukleotider, så er det en punktmutation.

Afhængigt af årsagerne, der forårsagede dem, skelnes spontane og inducerede mutationer.

Spontane mutationer

Opstår i kroppen under påvirkning af interne faktorer. Spontane mutationer betragtes som normale, de fører sjældent til alvorlige konsekvenser for kroppen. Oftest forekommer sådanne omlejringer inden for det samme gen, forbundet med udskiftning af baser - purin for en anden purin (overgang) eller purin for pyrimidin (transversion).

Spontane mutationer forekommer meget sjældnere i kromosomer. Normalt er kromosomale spontane mutationer repræsenteret af translokationer (overførsel af et eller flere gener fra et kromosom til et andet) og inversioner (ændringer i sekvensen af ​​gener i kromosomet).

Inducerede omarrangementer

Inducerede mutationer forekommer i kroppens celler under påvirkning af kemikalier, stråling eller virusreplikationsmateriale. Sådanne mutationer forekommer oftere end spontane og har mere alvorlige konsekvenser. De påvirker individuelle gener og grupper af gener og blokerer syntesen af ​​individuelle proteiner. Inducerede mutationer påvirker ofte genomet globalt, det er under indflydelse af mutagener, at unormale kromosomer opstår i cellen: isokromosomer, ringkromosomer, dicentriske.

Mutagener forårsager ud over kromosomale omlejringer DNA-skader: dobbeltstrengsbrud, dannelse af DNA-tværbindinger.

Eksempler på kemiske mutagener

Kemiske mutagener omfatter nitrater, nitritter, analoger af nitrogenholdige baser, salpetersyrling, pesticider, hydroxylamin og nogle fødevaretilsætningsstoffer.

Salpetersyrling får aminogruppen til at blive spaltet fra nitrogenholdige baser og erstattet af en anden gruppe. Dette fører til punktmutationer. Kemisk inducerede mutationer er også forårsaget af hydroxylamin.

Nitrater og nitritter i høje doser øger risikoen for kræft. Nogle fødevaretilsætningsstoffer inducerer aryleringsreaktioner af nukleinsyrer, hvilket fører til afbrydelse af transkriptions- og translationsprocesser.

Kemiske mutagener er meget forskellige. Ofte er det disse stoffer, der forårsager inducerede mutationer i kromosomerne.

Fysiske mutagener omfatter ioniserende stråling, primært kortbølget og ultraviolet. Ultraviolet starter processen i membraner, fremkalder dannelsen af ​​forskellige defekter i DNA.

Røntgen- og gammastråling fremkalder mutationer på kromosomniveau. Sådanne celler er ikke i stand til at dele sig, de dør under apoptose. Inducerede mutationer kan også påvirke individuelle gener. Blokering af tumorsuppressorgener fører for eksempel til fremkomsten af ​​tumorer.

Eksempler på inducerede omlejringer

Eksempler på inducerede mutationer er forskellige genetiske sygdomme, som oftere viser sig i områder, der er udsat for en fysisk eller kemisk mutagen faktor. Det er især kendt, at i den indiske stat Kerala, hvor den årlige effektive dosis af ioniserende stråling overstiger normen med 10 gange, øges frekvensen af ​​fødsler af børn med Downs syndrom (trisomi på det 21. kromosom). I det kinesiske distrikt Yangjiang blev der fundet en stor mængde radioaktiv monazit i jorden. Ustabile elementer i dets sammensætning (cerium, thorium, uran) henfalder med frigivelsen af ​​gammakvanter. Indvirkningen af ​​kortbølget stråling på beboerne i distriktet har ført til et stort antal fødsler af børn med grædekattsyndrom (sletning af en stor del af det 8. kromosom), samt en øget forekomst af kræft. Et andet eksempel: i januar 1987 blev et rekordstort antal fødsler af børn med Downs syndrom registreret i Ukraine, forbundet med Tjernobyl-ulykken. I graviditetens første trimester er fosteret mest følsomt over for virkningerne af fysiske og kemiske mutagener, så en kolossal dosis stråling har ført til en stigning i hyppigheden af ​​kromosomanomalier.

En af de mest berygtede kemiske mutagener i historien er det beroligende middel Thalidomid, der blev produceret i Tyskland i 1950'erne. At tage dette lægemiddel har ført til fødslen af ​​mange børn med en lang række genetiske abnormiteter.

Metoden til inducerede mutationer bruges almindeligvis af forskere til at finde de bedste måder at bekæmpe autoimmune sygdomme og genetiske abnormiteter forbundet med proteinhypersekretion.

Mutationsvariation er resultatet af mutationer.

Mutation(fra latin "mutazio" - ændring, ændring) - arvelig ændring i genotypen (dette er en ændring i arveligt materiale, der fører til fremkomsten af ​​nye tegn på organismen, der kan overføres til næste generation. Udtrykket "mutation" blev introduceret i videnskaben i 1901 af den hollandske genetiker G. de Fries, som beskrev spontane mutationer i planter.Mutationer er vedvarende ændringer, der påvirker både hele kromosomer, deres dele, individuelle gener. Oftest er mutationer små, knap mærkbare afvigelser fra normen .

Darwin kaldte arvelig variabilitet ubestemt (individuel), hvilket understregede dens tilfældige og relativt sjældne karakter.

Mutationer er en kilde til genetisk diversitet, der udgør en reserve af arvelig variation.

Mutationsklassificering

1. I henhold til manifestationens art:

manifestationer er dominerende og recessiv. Mutationer reducerer ofte levedygtighed eller fertilitet. Mutationer, der kraftigt reducerer levedygtigheden, delvist eller helt stopper udviklingen, kaldes halvdødelig og uforenelig med livet - dødbringende.

2. I henhold til hændelsesstedet:

En mutation, der er opstået i kønsceller, påvirker ikke en given organismes egenskaber, men manifesterer sig kun i næste generation. Sådanne mutationer kaldes generativ. Hvis gener ændres i somatiske celler, forekommer sådanne mutationer i denne organisme og overføres ikke til afkom under seksuel reproduktion. Men med aseksuel reproduktion, hvis en organisme udvikler sig fra en celle eller gruppe af celler, der har et ændret - muteret - gen, kan mutationer overføres til afkom. Sådanne mutationer kaldes somatisk.

3. Ifølge forekomstniveauet:

Genmutationer- en ændring i strukturen af ​​et gen. Dette er en ændring i sekvensen af ​​nukleotider: frafald, indsættelse, udskiftning osv. For eksempel at erstatte A med T. Årsager - krænkelser under fordobling (replikation) af DNA. Eksempler: seglcelleanæmi, phenylketonuri.

Kromosomale mutationer– ændring i kromosomernes struktur: tab af et segment, fordobling af et segment, rotation af et segment med 180 grader, overførsel af et segment til et andet (ikke-homologt) kromosom osv. Årsager - overtrædelser under overkørsel. Eksempel: cat cry syndrome.

Genomiske mutationer- ændring i antallet af kromosomer. Årsager - krænkelser i divergensen af ​​kromosomer. Afhængigt af arten af ​​ændringen i antallet af kromosomer er der:

• Polyploidi– flere ændringer (flere gange, f.eks. 12 → 24). Det forekommer ikke hos dyr, hos planter fører det til en stigning i størrelse.
• Aneuploidi- ændringer på et eller to kromosomer. For eksempel fører et ekstra enogtyvende kromosom til Downs syndrom (mens det samlede antal kromosomer er 47).

Afhængigt af arten af ​​ændringen i antallet af kromosomer er der:

Spontane mutationer- opstår under normale livsbetingelser, afhænger af eksterne og interne faktorer, forekommer i somatiske og generative celler .

inducerede mutationer - dette er den kunstige produktion af mutationer ved hjælp af mutagener af forskellig art. For første gang blev ioniserende strålings evne til at forårsage mutationer opdaget af G.A. Nadson og G.S. Filippov. I 1927 beviste den amerikanske videnskabsmand Joseph Muller, at hyppigheden af ​​mutationer stiger med stigende eksponeringsdosis. Forskere mener, at det faktum, at mutationer er arvelige, giver anledning til bekymring, da dette kan øge risikoen for at udvikle kræft. Mutant gen beskytter asiater mod alkoholisme. Hvorfor procentdelen af ​​alkoholikere i asiatiske lande er meget lavere end i lande, hvor hovedparten af ​​befolkningen er den såkaldte hvide befolkning.

De miljømæssige faktorer, der forårsager mutationer, kaldes – mutagener.

Skelne:

Fysiske mutagener

- ioniserende og ultraviolet stråling;

For høj eller lav temperatur;

Kemiske mutagener

Nitrater, nitritter, pesticider, nikotin, methanol, benzpyren.

Nogle fødevaretilsætningsstoffer, såsom aromatiske kulbrinter;

Olie raffinering produkter;

organiske opløsningsmidler;

Medicin, kviksølvpræparater, immunsuppressiva.

Biologiske mutagener

Visse vira (mæslinger, røde hunde, influenza)

Metaboliske produkter (produkter fra lipidoxidation );

Mutationsegenskaber:

• mutationer er arvelige, dvs. går i arv fra generation til generation.
• mutationer opstår pludseligt (spontant), ikke-retningsbestemt.
• mutationer er ikke rettet - ethvert locus kan mutere, hvilket forårsager ændringer i både mindre og vitale tegn i enhver retning.
• de samme mutationer kan forekomme gentagne gange.
• mutationer er individuelle, dvs. forekommer hos enkelte individer.
• mutationer kan være gavnlige, skadelige, neutrale; dominerende og recessiv.

Betydningen af ​​mutationer

De tjener som en reserve af arvelig variabilitet (de er lagret i befolkningen i en latent recessiv form), de er materiale for evolution.

Årsagen til mange arvelige sygdomme og deformiteter.

Inducerede mutationer "leverer" materiale til kunstig selektion og selektion.

MUTAGENESE- processer-reaktioner i et biologisk objekts genetiske apparat, hvor der sker ændringer i strukturen af ​​gener, som nedarves. Sådanne ændringer kan påvirke individuelle nukleotider eller grupper af dem, i nogle tilfælde ledsaget af ændringer i kromosommorfologi. Ændringer i blot ét nukleotid, som er en del af tripletten, fører til dannelsen af ​​en anden aminosyre, som er en del af proteinet, og kan føre til en ændring i det tilsvarende træk.

Mutagenese kan groft opdeles i spontan når mutationer opstår under "normale" vækstbetingelser, og induceret på grund af brugen af ​​fysiske eller kemiske mutagener.

Spontan mutagenese afhænger af eksterne og interne faktorer (biologiske, kemiske, fysiske). Spontane mutationer forekommer hos mennesker i somatiske og generative væv. Metoden til bestemmelse af spontane mutationer er baseret på det faktum, at et dominerende træk optræder hos børn, selvom dets forældre ikke har det. Under spontan mutagenese kan alle typer af arvelige ændringer, der observeres under induceret mutagenese, forekomme: udskiftning af adenin-thymin eller oftere guanin-cytosin-par, mismatch af to puriner eller to pyrimidiner, deletioner, inklusioner og andre ændringer. Hvert biologisk objekt er karakteriseret ved en vis baggrund af spontane mutationer, der påvirker visse genetiske egenskaber med forskellige frekvenser.

induceret mutagenese- dette er en kunstig opnåelse af mutationer ved hjælp af mutagener af forskellig art. For første gang blev ioniserende strålings evne til at forårsage mutationer opdaget af G.A. Nadson og G.S. Filippov. Derefter blev den radiobiologiske afhængighed af mutationer etableret ved at udføre omfattende forskning. I 1927 beviste den amerikanske videnskabsmand Joseph Muller, at hyppigheden af ​​mutationer stiger med stigende eksponeringsdosis. I slutningen af ​​fyrrerne blev eksistensen af ​​kraftige kemiske mutagener opdaget, der forårsagede alvorlig skade på menneskets DNA for en række vira. Et eksempel på virkningen af ​​mutagener på mennesker er endomitose - fordobling af kromosomer med efterfølgende deling af centromerer, men uden kromosomsegregering.