Экологический портал

Это интересно!
Почему важно вступить в группу!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Популярное
» Пианино переносится с помощью ремней, у нас на сайте. return_links(); ?>
Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 0
Отсутствуют.
Гостей: 2
Всех: 2
Именниников сегодня нет

Мутации продолжение

 Экология человека, Экологические статьи  4-06-2009, 08:46  KAMAZ



Поэтому вдоль трека каждого
высокоэнергетического луча формируется стержень ионов, проходящий в живые
ткани. По этой причине рентгеновское и другие виды излучений называют
ионизирующим излучением.



Мутагенный эффект ионизирующей
радиации впервые был показан в нашей стране на микроорганизмах Г. А. Надсоном и
Г. С. Филипповым в 1925 г. Позднее он был
показан в США на дрозофиле Г. Д. Мёллером
(1890-1967),
а затем и на многих других организмах. Этот эффект
вызывается повышенной реактивностью атомов, присутствующих в ДНК. Ионизирующие
излучения индуцируют генные мутации (транзиции, трансверсии, делеции,
включения), а также хромосомные разрывы, сопровождающиеся транслокациями и
другими аберрациями. В случае острого облучения погибает большинство сперматогоний,
но сперматоциты выживают, в результате чего в первые 6 недель после облучения происходит снижение фертильности, за
которым следует бесплодие (2—3 месяца).
Должна быть обеспечена защита в течение нескольких недель до и после зачатия.



Большую опасность представляет
рентгенодиагностика и рентгенотерапия брюшной полости и области таза. Поэтому
зачатие в течение нескольких недель до и после облучения должно быть исключено.



Для человека удваивающая доза
ионизирующего излучения по генным мутациям составляют 1 грей, по хромосомным аберрациям (транслокациям) — 0,15 грея. Характерной особенностью
ионизирующего излучения является также то, что для него отсутствует пороговость
в дозе, а так же то, что она обладает коммулятивным эффектом.



УФ-излучение характеризуется
меньшей энергией, проникает только через поверхностные слои клеток животных и
растений и не вызывает ионизации тканей. Обычно различают три вида
УФ-излу-чения, а именно:



а) УФ-излучение с длиной волны 180-290 нм. Это излучение не найдено в
солнечном свете, т. к. адсорбируется озоновым слоем. Оно продуцируется искусственно
бактерицидными лампами, используемыми для стерилизации.



б) УФ-излучение с длиной волны 290-320 нм. Это основная фракция солнечного
света. Она мутагенна.



в) УФ-излучение с длиной волны 320 нм. Оно также обладает повреждающим эффектом.



Мутагенные эффекты
УФ-излучения связаны с повышенной реактивностью атомов, присутствующих в
молекулах ДНК. Оно не опасно для половых клеток человека, поскольку поглощается
кожей, но опасно для последней, т. к. вызывает образование в клетках кожи тиминовых
димеров, мутагенный эффект которых заключается в том, что они вызывают мутации
не прямо, а нарушением точности репликации.



Химическими мутагенами
являются органические и неорганические кислоты, щелочи, перекиси, соли
металлов, этиленамины, формальдегид, фонолы, акридиновые красители,
алкилирующие соединения, аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований и др.
Считают, что для действия химических мутагенов присуща пороговость. Одни
химические мутагены действуют как на реплициру-ющуюся, так и покоящуюся ДНК,
тогда как другие только на реп-лицирующуюся ДНК. Примером мутагенов, вызывающих
изменения и в реплицирующейся, и в покоящейся ДНК, являются алкилирующие
соединения (метилметансульфонат, этилметансуль-фонат и нитрозогуанидин) и
азотистая кислота. К мутагенам, действующим на реплицирующуюся ДНК, относят аналоги
азотистых оснований и акридиновые красители.



Многие химические мутагены
нарушают мейоз, что приводит к нерасхождению хромосом, а также вызывают разрывы
хромосом и генные мутации. Например, трипофлавин действует на все стадии
развития половых клеток, нитрозогуанидин
перед мейозом, а тренинон после мейоза.



Некоторые из химических
немутагенных соединений становятся мутагенами, попав в организм, как например,
циклофос4эамид.



Заслуживают внимания химические
вещества, используемые в качестве лекарственных соединений. Так после лечения
алкилирующими соединениями необходимо избегать зачатия в первые три месяца.
Известны сведения о мутагенности оральных (применяемых внутрь) химических
контрацептивов, которые получили очень большое распространение в последние
десятилетия, а также некоторых соединений, входящих в косметические средства и
в консерванты продуктов питания.



Биологическими мутагенами
являются вирусы, которые вызывают хромосомные аберрации в культивируемых
клетках. Такой способностью обладает, например, вирус гриппа. Транспозируемые
генетические элементы также способны вызывать генные и хромосомные мутации.



В экспериментальной работе
используют разные способы получения сайтонаправленных индуцированных мутаций,
т. е. мутаций, затрагивающих интересующие исследователя участки ДНК. В
частности, широко используют мутагенез
in vitro клонируемой
ДНК, для этого последнюю обрабатывают нуклеазами (рестриктазами) или
химическими мутагенами. Кроме того, известны методы мута-генеза химически
синтезируемой ДНК. Наконец, возможно получение в стволовых эмбриональных
клетках экспериментальных животных хромосомных аберраций генноинженерным
методом.




Механизмы полиплоидии заключаются в том, что они являются результатом извращений одного или
более митотических делений клеток зародыша или результатом нерасхождения в
период мейоза всего набора хромосом, ведущего к образованию диплоидных гамет.
Нерасхождение хромосом у женщин имеет место в
80%
случаев, а у мужчин оно наблюдается в
20%
случаев, причем оно отмечается как в первом, так и во втором
мейотических делениях.




Механизмы гетероплоидии также связаны с нерасхождением хромосом. В частности
установлено, что, например, у человека три-сомии обеспечиваются нерасхождением
хромосом как в первом, так и во втором мейотическом делении.




Механизмы хромосомных
аберраций не совсем ясны. В любом случае они связаны с разрывами хромосом, как
у растений, так и у животных, что ведет к изменению последовательности
хромосомных генов.




Молекулярные механизмы генных
мутаций заключаются в изменениях последовательности азотистых оснований в
молекулах ДНК. Эти изменения происходят в результате замен, делеций
(выпадений), включений и дупликаций оснований, что ведет к изменению содержания
кодонов.




Изменения, связанные с заменой
оснований в молекулах ДНК, классифицируют на простые и перекрестные замены
(табл. 14).




Простые замены, или транзиции,
заключаются в замене одного пурина на другой пурин, и наоборот, в
двухцепочечной молекуле ДНК пары А-Т на
пару Г-Ц, и наоборот. Транзиции осуществляются в процессе репликации ДНК без
изменения ориентации пар пурин-пиримидин в двухцепочечной молекуле ДНК, но при
этом происходят изменения в содержании кедонов.




Перекрестные замены, или
трансверсии, связаны с заменой в ДНК пурина на пиримидин, и наоборот.
Замещающий пиримидин спаривается с пурином, так что в двухцепочечной молекуле
ДНК вместо пары пурин-пиримидин оказывается пара пиримидин-пурин.
Следовательно, трансверсии приводят к новым ориентациям пар пурин—пиримидин и
заключаются в замене в двухцепочечной молекуле ДНК пары А-Т на пару Ц-Г, и
наоборот, пары А-Т на пару Т-А, и наоборот, пары Т-А на пару Г-Ц, и наоборот, а
также пары Г-Ц на пару Ц-Г, и наоборот.




Таблица 14




Типы замен оснований в молекулах ДНК




 

































Исходное


 основание



Основание, занявшее место исходного



Тип замены



Пурин



Другой пурин



Простая замена (транзиция)



Пиримидин



Другой пиримидин



То же



Пурин



Любой пиримидин



Перекрестная замена
(трансверсия)



Пиримидин



Любой пурин



Перекрестная замена
(трансверсия)





 




Спонтанные замены азотистых
оснований происходят очень редко. Например, в соответствии с существующими
расчетами у человека за год случается около
10—20
спонтанных замен оснований, причем одна замена может быть повторена
на каждые 10 000 генов лишь 50 раз на протяжении времени в 1 млн лет. Можно полагать, что такая
чрезвычайно низкая частота замен оснований в ДНК присуща как животным
(млекопитающим), так и растениям. Спонтанные замены азотистых оснований
возникают в ДНК в результате «ошибок», совершаемых ДНК-полимеразой и
сопровождающихся неправильным спариванием оснований. Одно из объяснений этой
«ошибочности» было дано Д. Уотсоном и Ф. Криком еще в 1953 г. и оно сводится к признанию в ошибочном спаривании роли
тауто-мерных форм (структур, в которых протон перешел на место, противоположное
обычной водородной связи) естественных оснований. Следовательно, структурные
основы для мутаций в виде замен оснований обеспечивают таутомеры естественных
оснований.




Транзиции индуцируются азотистой кислотой, которая вызывает окислительное
дезаминирование аденина, цитозина и гуанина, содержащих свободные аминогруппы,
в гипоксантин, урацил и ксантин соответственно. Из-за того, что дезаминирование
сопровождается переходом аминооснования в кетонооснование, гипоксантин, например,
подобно гуанину, будет спариваться с цитози-ном, т. е. в результате дезаминирования
аденина в гипоксантин пара А-Т перейдет в пару Г-Ц. В случае дезаминирования
цитозина в урацил пара Г-Ц перейдет в пару А-Т. Транзиции индуцируются также
алкилирующими соединениями. Например, этилметан-сульфонат алкилирует гуанин и
освобождает от него ДНК без нарушения ее сахарофосфатного каркаса. Следовательно,  гуанин
может быть заменен любым основанием, и это ведет не только к транзициям, но и к
трансверсиям.







Транзиции часто вызываются
мутагенами, действующими на ДНК только в состоянии репликации, например,
5-бромурацилом, который является аналогом тимина и способен включаться в ДНК посредством
замещения тимина. Наряду с нормальной способностью 5-бромурапила спариваться с
аденином иногда возникает состояние, когда он действует не как тимин, а как
цитозин, что обеспечивает формирование водородных связей его не с аденином, а с
гуанином. Эти «ошибки» спаривания происходят либо при включении 5-бро-мурацила
в ДНК («ошибки» включения), либо при репликации ДНК после его включения
(«ошибки» репликации). Следовательно, время «ошибок» определяет характер
транзиции. «Ошибки» спаривания, индуцируемые 5-бромурацилом, ведут к транзициям
от пары Г-Ц к паре А-Т, и наоборот (от А-Т к Г-П). Подобные транзиции индуцируются
также 2-аминопурином.




Замены оснований приводят к
изменениям смысла кодонов, вследствие чего они приобретают способность
кодировать другую аминокислоту (миссенс-мутации). Например, замена в триплете
ГУА, содержащемся в гене р-гемоглобина, урацила на аденин (трансверсия) сопровождается
тем, что в цепи р-гемоглобина вместо валина оказывается глутаминовая кислота.
Это ведет к превращению гемоглобина в новый вариант мутантного гемоглобина
(например, типа Бристоль). В результате замен оснований возникают также
нонсенс-мутации, когда на измененных кодонах обрывается чтение информации гена
(как правило, такими кодонами являются триплеты УАГ, УАА и УГА). Одновременно в
результате замен образуются кодоны, сохраняющие исходный смысл.




Делеции и включения одного или
нескольких азотистых оснований в нуклеотидных последовательностях ДНК могут
быть ошибками репликации ДНК или индуцироваться акридиновыми красителями. Такие
изменения называют мутациями сдвига рамки, ибо они приводят к сдвигу «рамки
чтения» кода гена. Включаясь между соседними основаниями, акридин оранжевый
заставляет их «раздвигаться» на расстояние в
0,6-0,8
нм.




Если акридин оранжевый
присутствует в полинуклеотидной цепи-шаблоне, то результатом будет добавление
основания в новую цепь в процессе репликации ДНК. Если же акридин оранжевый
присутствует в клетке во время репликации ДНК, то он может включаться в новую
цепь вместо основания, имитируя парное (противоположное) основание в
цепи-шаблоне, и затем выйти. Это приводит к тому, что вновь реплицированной
цепи будет недоставать основания, т. е. она будет реплицирована с делецией по
основанию- Делеции могут затрагивать несколько оснований. Например, описаны
делеции 15 оснований, которые сопровождались
утратой в белке 5 аминокислот.




Дупликации (добавление) 1—2 оснований могут приводить также к мутациям
со сдвигом «рамки считывания» кода. Если дупли-кация происходит внутри гена, то
«рамка считывания» нарушается на большом протяжении.




Делеции и дупликации азотистых
оснований представляют собой молекулярный механизм и мутации митохондриальной
ДНК человека. Установлено, что из мтДНК человека могут быть делегированы
сегменты длиной до 5000 пар оснований.




Особую форму молекулярных
механизмов генных мутаций представляют повторы триплетов азотистых оснований.
Наличие в молекулах ДНК повторов триплетов оснований сопровождается нарушениями
нормального цикла репликации ДНК, с одной стороны, и аномальным синтезом белка
(из-за повторов аминокислоты, кодируемой повторяющимся триплетом), с другой
стороны. Например, мутации гена, контролирующего белок хантингтан, недостаток
которого у человека сопровождается болезнью Хантингтона, заключаются в резком
увеличении повторов триплета ЦАГ.

загрузка...

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.