Автоматизация Автоматизация Архитектура Астрономия Одит Биология Счетоводство Военна наука Генетика География Геология Държавна къща Друга журналистика и средства за масова информация Изкуство Чужди езици Компютърни науки История Компютри Компютри Кулинарна култура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Механика Механика Мениджмънт Метал и заваръчна механика Музика Население Образование Безопасност на живота Охрана на труда Педагогика Политика Право инструмент за програмиране производство Industries Психология P Дио Религия Източници Communication Социология на спорта стандартизация Строителство Технологии Търговия Туризъм Физика Физиология Философия Финанси Химически съоръжения Tsennoobrazovanie скициране Екология иконометрия Икономика Електроника Yurispundenktsiya

Спонтанни и индуцирани мутации. Мутагени. Мутагенеза и канцерогенеза. Генетична опасност от замърсяване на околната среда. Мерки за защита

Прочетете още:
  1. II. Технология на защита.
  2. Абиотични фактори на водната среда.
  3. Абиотични фактори на наземната среда.
  4. Административно и правно регулиране на управлението на държавната сигурност
  5. Анализ на външната и вътрешната среда.
  6. Анализ на причините за аварии и мерки, които повишават безопасността на движението.
  7. Анти-терористична сигурност
  8. Архитектура и сигурност на компютърните мрежи
  9. Аутсорсинг на процесите за управление на информационната сигурност
  10. безопасност
  11. безопасност
  12. БЕЗОПАСНОСТ

Спонтанни мутации.

В допълнение към качествените свойства, мутациите характеризират метода

явление. Спонтанни (произволни) - мутации, възникващи при нормални

условия на живот. Спонтанният процес зависи от външни и вътрешни фактори

(биологични, химически, физически). Появяват се спонтанни мутации

човек в соматични и генеративни тъкани. Метод за определяне на спонтанността

мутациите се основават на факта, че децата имат доминираща черта, въпреки че

родителите му отсъства. Проучване в Дания показа,

че приблизително един от 24 000 гамети носи доминантна мутация. учен

Халдън изчислява средната вероятност от спонтанни мутации,

което се оказа 5 * 10-5 на поколение. Друг учен Курт Браун

предложи директен метод за оценка на такива мутации, а именно: броят на мутациите

разделен на два пъти от броя на анкетираните лица.

Индуцирани мутации.

Индуцираната мутагенеза е изкуственото производство на мутации с

използвайки мутагени с различно естество. За първи път способността за йонизиране

радиацията е причинена от мутации. Nadson and G.S. Филипов.

След това извършване на задълбочени изследвания, радиобиологични

зависимостта на мутациите. През 1927 г. американският учен Джоузеф Мюлер е бил

Доказано е, че честотата на мутациите се увеличава с нарастващата доза на експозиция.

В края на четиридесетте години е открито съществуването на мощни химически мутагени,

което е причинило сериозно увреждане на човешката ДНК за редица

вируси. Един пример за ефекта на мутагените върху хората може да бъде

ендомитоза - удвояване на хромозоми, последвани от центромерно разделение, но без

несъответствия на хромозомите.

Мутагените са химически и физически фактори, които причиняват наследствени промени - мутации. Изкуствените мутации са получени за първи път през 1925 г. от GA Nadsen и GS Filippov в дрожди с действието на радиационно радиоактивно излъчване; през 1927 г. Г. Молър получава мутации в плодовата муха чрез действието на рентгенови лъчи. Способността на химичните вещества да причинят мутации (чрез действието на йод върху Drosophila) е открита от IA Rapoport. При индивиди от мухи, които се развиват от тези ларви, честотата на мутациите е била няколко пъти по-висока, отколкото при контролните насекоми.



Мутагените могат да бъдат различни фактори, които причиняват промени в структурата на гените, структурата и броя на хромозомите. По произход, мутагените се класифицират в ендогенни, образувани в процеса на жизнената активност на организма и екзогенни - всички други фактори, включително условията на околната среда.

По своята същност, мутагените се класифицират като физически, химически и биологични:

Физически мутагени.

-Ионизираща радиация;

-радиоактивно разпадане;

- ултравиолетово лъчение;

- симулирани радиоизлъчвания и електромагнитни полета;

- Изключително висока или ниска температура.

Химически мутагени.

- окислители и редуциращи агенти (нитрати, нитрити, активни форми на кислород);

-алкилиращи агенти (например йодоацетамид);

пестициди (напр. хербициди, фунгициди);

- някои хранителни добавки (например ароматни въглеводороди, цикламати);

-продукти за рафиниране на нефт;

-органични разтворители;

- лекарства (напр. цитостатици, живачни препарати, имуносупресори).

Към химичните мутагени могат да се включат традиционно редица вируси (мутагенният фактор на вирусите са техните нуклеинови киселини - ДНК или РНК).

Биологични мутагени.

- специфични ДНК последователности - транспозони;

- Някои вируси (морбили, рубеола, грипен вирус);

- продукти на метаболизма (продукти на окисляване на липидите);

- антигени на някои микроорганизми.

Карциногенезата е комплексен патофизиологичен процес на туморен произход и развитие. Проучването на процеса на канцерогенеза е ключов момент както за разбирането на естеството на туморите, така и за намирането на нови и ефективни методи за лечение на рак. Карциногенезата е сложен многоетапен процес, водещ до реорганизация на дълбоките тумори на нормалните телесни клетки. От всички предложени дотук теории за канцерогенеза, мутационната теория заслужава най-голямо внимание. Според тази теория туморите са генетични заболявания, чийто патогенен субстрат е увреждане на генетичния материал на клетката (точкови мутации, хромозомни аберации и т.н.). Повредите в специфични области на ДНК водят до разрушаване на механизмите, контролиращи пролиферацията и диференциацията на клетките и в крайна сметка до началото на тумора. Генетичният апарат на клетките има сложна система за контрол на клетъчното деление, растежа и диференциацията. Изследвани са две регулаторни системи, които имат кардинален ефект върху процеса на клетъчна пролиферация. Прото-онкогените са група от нормални клетъчни гени, които имат стимулиращ ефект върху процесите на клетъчно деление чрез специфични продукти на тяхното изразяване. Трансформацията на прото-онкоген в онкоген (ген, който определя туморните свойства на клетките) е един от механизмите на появата на туморни клетки. Това може да се случи в резултат на мутацията на протоонкоген с промяна в структурата на специфичен ген експресионен продукт или чрез увеличаване на нивото на прото-онкогенна експресия при мутация на неговата регулаторна последователност (точкова мутация) или при прехвърляне на гена в активно транскрибирания участък на хромозомата (хромозомни аберации). Понастоящем е изследвана канцерогенната активност на прото-онкогени от ras групата (HRAS, KRAS2). При различни онкологични заболявания се регистрира значително повишаване на активността на тези гени (рак на панкреаса, рак на пикочния мехур и др.). Също така се открива патогенезата на лимфома на Бъркит, при която активирането на MYC протоонкоген възниква, когато се прехвърли в хромозомната област, където се съдържат активно транскрибираните имуноглобулинови гени.

‡ Зареждане ...

Функциите на потискащите гени са противоположни на тези на прото-онкогените. Потискащите гени имат забавящ ефект върху процесите на клетъчно деление и излизането от диференциацията. Доказано е, че в редица случаи инактивирането на потискащи гени с изчезването на техния антагонистичен ефект по отношение на прото-онкогени води до развитие на някои онкологични заболявания. По този начин загубата на мястото на хромозомата, съдържаща супресорните гени, води до развитие на заболявания като ретинобластома, тумор на Wilms и др.

По този начин системата от прото-онкогени и супресорни гени образува сложен механизъм за контролиране на скоростите на клетъчно деление, растеж и диференциация. Нарушенията на този механизъм са възможни както под въздействието на факторите на околната среда, така и във връзка с геномната нестабилност - теория, предложена от Кристоф Лингар и Берт Вогелщайн. Питър Дюсберг от Калифорнийския университет в Бъркли твърди, че причината за трансформирането на туморни клетки може да бъде анеуплоидията (промяна в броя на хромозомите или загуба на техните места), което е фактор за повишена нестабилност на генома. Според някои учени друга причина за тумори може да бъде вродена или придобита дефект на клетъчните системи за ремонт на ДНК. При здрави клетки, процесът на репликация (удвояване) на ДНК протича с голяма точност, поради функционирането на специална система за коригиране на грешки след повторението. В човешкия геном са изследвани най-малко 6 гена, участващи в ремонта на ДНК. Повреждането на тези гени води до нарушаване на функцията на цялата ремонтна система и следователно до значително увеличаване на нивото на грешки след повторното повторение, т.е. мутации.

Мутационната теория на канцерогенезата е учението, че причината за злокачествените тумори е мутационните промени в генома на клетката. Понастоящем тази теория е общоприета. В по-голямата част от случаите злокачествени неоплазми се развиват от една туморна клетка, т.е. те имат моноклонален произход. Според съвременните идеи, мутации, които в крайна сметка водят до развитие на тумори, могат да се проявят както в сексуалните (около 5% от всички случаи), така и в соматичните клетки.

Успехите на съвременната генетика ни позволяват да се доближим до изучаването на състоянието на околната среда от гледна точка на защитата на наследствеността, генетичния фонд на биосферата. Този подход се обръща особено внимание в Програмата на ООН за околната среда (UNEP), в Световната здравна организация (СЗО) и ЮНЕСКО (в проекта МАБ и биосферата, проект 12). По инициатива на съветските учени беше създаден център за генетичен мониторинг, чиято задача е да разработи достъпни методи за оценка на нивото на замърсяване на околната среда върху екосистемите и човешкото здраве.

Междувременно промените в биосферата, трансформирани от човека, водят до неконтролируеми фактори, които влияят върху хода на генетичните процеси. Сред тях са мутационните ефекти, причинени от замърсяването на околната среда, което в момента става все по-голямо.

Основната опасност от замърсяване на околната среда с мутагени, както смятат генетиците, е, че нововъзникващите мутации, които не са "рециклирани" еволюционно, ще повлияят неблагоприятно върху жизнеспособността на всички организми. И ако поражението на зародишните клетки може да доведе до увеличаване на броя на носителите на мутантни гени и хромозоми, тогава в случай на увреждане на гените на соматични клетки броят на раковите заболявания може да се увеличи. Освен това съществува дълбока връзка между различните биологични ефекти на пръв поглед.

По-специално, мутагените в околната среда влияят върху рекомбинацията на наследствени молекули, които също са източник на наследствени промени. Възможно е също да се повлияе на функционирането на гените, което може да бъде причина, например, на тератологични отклонения (деформации), накрая могат да се появят увреждания на ензимните системи, които променят различните физиологични характеристики на организма до активността на нервната система и следователно оказват влияние върху психиката. Генетичното адаптиране на човешките популации към увеличаване на замърсяването на биосферата чрез мутагенни фактори е фундаментално невъзможно. За да се изключи или намали въздействието на мутагените, първо е необходимо да се направи оценка на мутагенността на различни замърсители върху високо чувствителните биологични системи за тестване, включително тези, които могат да навлязат в биосферата и ако бъде доказан рискът за хората, тогава да предприемат мерки за борба с тях.

Така че има задачата за скрининг - скрининг на замърсители, за да се идентифицират мутагените и да се разработи специално законодателство, което да регулира тяхното навлизане в околната среда. По този начин контролът върху генетичните последици от замърсяването в даден комплекс съдържа две задачи: изпитване за мутагенност на различни фактори на околната среда (скрининг) и наблюдение на популациите. Използва се и цитогенетичната техника за тестване върху тъканна култура на растения, животни и човешки лимфоцити. Също така, тест, използващ метода на доминиращите летали (идентифицирането на мутации, които причиняват смъртта на ембриони в ранните стадии на развитие) при бозайници, особено в моите. ах. Накрая, директно изследване на мутации в клетки на бозайници и хора се използва както в тъканната култура, така и in vivo.

Абиотичните фактори на всяка екосистема включват йонизиращо лъчение и замърсители. Токсичността и мутагенността на околната среда са две взаимосвързани понятия. Същите екологични фактори могат да имат както токсични, така и мутагенни ефекти. Токсичният ефект се проявява скоро след контакт с фактора, не повече от месец. Тя може да бъде изразена под формата на алергии, отслабване на имунната система, отравяне, развитие на неврози, появата на неизвестни преди това патологии.

Много по-често токсичността на околната среда се проявява под формата на стабилни отклонения от нормалното физиологично състояние на организма в голям брой хора, които се занимават с вредно производство или живеят в районите, съседни на предприятието.

Най-често замърсяващите вещества са производствени отпадъци и моторни превозни средства: серен диоксид, азотни и въглеродни оксиди, въглеводороди, мед, цинк, живак, оловни съединения.

Замърсителите могат също да бъдат химични съединения, създадени от хора, например пестициди, използвани за борба с вредителите на културите.

Мутагенността на околната среда никога не се появява веднага след контакта с фактора. Опасността от мутагени за хората е, че тяхното повтарящо се и продължително контактно действие води до появата на мутации - постоянни промени в генетичния материал. С натрупването на мутации клетката придобива капацитет за безкрайно разделение и може да стане основа за развитието на рак (рак).

Появата на мутации е дълъг и сложен процес, тъй като клетките притежават надеждна защитна система, която се противопоставя на мутационния процес.

Развитието на мутацията зависи от дозата на мутагена и продължителността на неговото действие, както и от това колко често мутагенът действа върху тялото, т.е. от ритъма на неговото действие. Процесът на развитие на мутациите може да се проточи в продължение на години.

На първо място сред влиянията, които причиняват дълбоки промени в генетичния апарат, е радиацията. Добър пример за мутагенно действие на околната среда е развитието на прогресивна радиационна болест, която завършва със смърт при хора, които са получили висока доза радиация. Такива случаи са редки. Обикновено те са причинени от извънредни ситуации, нарушение на технологичните процеси.

Радиационното разпадане или явлението радиоактивност е свързано със способността на атомите на отделните химически елементи да отделят частици, които носят енергия. Основната характеристика на радиацията, определяща степента на нейния ефект върху тялото, е дозата. Дозата е количеството енергия, прехвърлено на тялото. Въпреки това, със същата абсорбираща доза, различни видове радиация могат да имат различен биологичен ефект.

Под въздействието на радиоактивното излъчване в клетките протича йонизация на атоми и молекули, включително водни молекули, което води до верига от каталитични реакции, водещи до функционални промени в клетките. Най-радиочувствителните клетки постоянно обновяват органи и тъкани: костен мозък, гонади, далак. Промените засягат механизмите на делене, наследствения материал в състава на хроматина и хромозомите, регулирането на процесите на обновяване и специализиране на клетките.

Радиацията като мутагенен фактор причинява увреждане на генетичния апарат на клетките: ДНК молекули, промени в кариотипа като цяло. Мутациите в соматичните клетки на облъченото лице водят до развитие на левкемия или други тумори на различни органи. Мутациите в зародишните клетки се проявяват в следващите поколения: при деца и по-далечни потомци на лице, изложено на радиация. Генетичните дефекти зависят незначително от дозата и мултиплицирането на облъчването. Дори ултра-малки дози радиация могат да стимулират мутациите, с други думи, липсва прагова доза радиация.

Опасността от излагане на радиация се дължи на факта, че човешките сетива не могат да хванат нито един от видовете радиация. Фактът на радиоактивно замърсяване на терена може да бъде определен само с инструменти.

Радиационна опасност представляват стари гробове, датиращи от времето, когато все още не са били обръщани внимание на радиационните проблеми. В изхвърлянето на отработено ядрено гориво от атомни електроцентрали и ядрени подводници може да възникнат опасни ситуации при обезвреждането на радиоактивни отпадъци, образувани след унищожаването на ядрени оръжия. Освен това радиоактивните отпадъци имат много промишлени предприятия, научни и лечебни заведения

Радиацията, свързана с развитието на ядрената енергия, е само малка част, генерирана от човешката дейност. Използването на рентгенови лъчи в медицината, изгарянето на въглища, дълъг престой в добре запечатани помещения може да доведе до значително увеличение на нивото на облъчване.

Невъзможно е да се избегне облъчването с йонизиращо лъчение. Животът на Земята е възникнал и продължава да се развива при условия на постоянно естествено облъчване. В допълнение към техногенните радионуклиди, космическото излъчване и излъчването от природни радиоактивни компоненти, разпръснати в земната кора, въздухът и други предмети допринасят за радиационния фон на Земята.

Мутагенните свойства имат не само различни видове радиация, но и много химически съединения: естествени неорганични вещества (азотни оксиди, нитрати, оловни съединения), рециклирани природни съединения (въглища, нефт, дърво, тежки метали) в природата (пестициди, някои хранителни добавки, промишлени отпадъци, част от синтетични съединения).

Выраженным мутагенным действием в атмосфере городов обладают оксиды азота (III) и (V), которые при взаимодействии с атмосферной влагой образуют азотистую и азотную кислоты, а также выбросы дизельных двигателей; бензопирен, пыль асбеста, диоксины, - образующиеся при неконтролируемом сжигании твердых бытовых и промышленных отходов.

В составе гидросферы наиболее выраженным мутагенным действием обладают соли тяжелых металлов (никель, марганец) и пестициды.

В почве к числу химических мутагенов относятся соли тяжелых металлов и ме-таллорганических соединений, которыми почва загрязнена вдоль автомагистралей и в районах свалок мусора. Например, свинец — один из максимально опасных загрязнителей почв среди металлов. Он может накапливаться в организме человека, вызывая хронические отравления, проявляющиеся в истощении организма, нарушении работы почек, мышечной слабости, тяжелых расстройствах нервной и кровеносной систем. Употребление в пищу растений, грибов и ягод, собранных вблизи автомагистралей, может привести к пищевому отравлению свинцом, а через несколько лет эффект может проявиться в виде мутации.

В отличие от радиоактивного излучения химические мутагены оказывают действие только при непосредственном контакте с клетками организма. Они могут попасть на кожу, слизистые оболочки дыхательных путей, с продуктами питания оказываться в пищеварительной системе, а затем с питательными веществами перейти в кровь.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |


При использовании материала, поставите ссылку на Студалл.Орг (20.437 сек.)