Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Черкаський художньо-технічний коледж
Реферат
на тему:
«Мутагени»
Перевірив
Викладач біології
П’ятікова Людмила
Вікторівна
Підготував
Студент групи МС-17
Бутков Віталій
Вікторович
Черкаси 2013р.
План:
Введення
Класифікація мутагенів і їх характеристика
Вплив фізичних мутагенів на живі клітини
Радіоактивний розпад і живий організм
Ультрафіолетове випромінювання
Застосування мутагенів в біотехнології
Література
Введення
Мутагени (від лат. Mutatio - зміна і грец.-Genes-породжує, народжений), хімічні і фізичні фактори, що викликають спадкові зміни - мутації. Мутагенами можуть бути різні фактори, що викликають зміни в структурі генів, структурі і кількість хромосом. Дія мутагенів, розсіяних у навколишньому середовищі, викликає збільшення частоти виникнення мутацій, що веде до зростання так званого генетичного вантажу, що виражається в збільшенні спадкової патології, а також частоти онкологічних захворювань. Ще в 1925 р . російські генетики Г.А. Надсон і Г.С. Філіппов показали, що при опроміненні дріжджів променями радію виникають різноманітні нові форми, в1927 р . Г. Меллер показав на дрозофілі, добре вивченою до того часу генетиками, що під дією рентгенівських променів у дрозофіл виникають мутації. Мутагенез - виникнення мутацій - раптових якісних змін генетичної інформації. Термін «мутація» був запропонований голландським ученим де Фрісом (Н. de Vries) у 1901 р . Мішенню дії мутагенів у клітці є головним чином ДНК і, можливо, деякі білки. До останніх відносять в основному білки, які відіграють структурну роль в організації геному або беруть участь у реплікації (самовідтворення молекули нуклеїнових кислот), рекомбінації (перерозподіл генетичного матеріалу батьків у потомстві) або репарації (відновлення пошкодженої структури ДНК). Для усунення первинних ушкоджень генетичних структур, викликаних мутагенами, в клітині існує ряд систем відновлення, або репарації, генетичних ушкоджень. В даний час таких систем налічується більше десяти. Проте в ході репарації частина первинних ушкоджень може залишитися і привести до виникнення мутацій.
Класифікація мутагенів і їх характеристика
За походженням мутагени класифікують на ендогенні, що утворюються в процесі життєдіяльності організму і екзогенні - всі інші фактори, в тому числі і умови навколишнього середовища. За природою виникнення мутагени класифікує на фізичні, хімічні та біологічні. Фізичними мутагенами називаються будь-які фізичні дії на живі організми, які виявляють або прямий вплив на ДНК або вірусну РНК, або опосередкований вплив через системи реплікації, репарації, рекомбінації Перші фізичні мутагени, відкриті вченими, - це різні види випромінювань: іонізуюче випромінювання, радіоактивний розпад, ультрафіолетове випромінювання. Первинний ефект іонізуючих та ультрафіолетових випромінювань полягає в утворенні одиночних або подвійних розривів у молекулі ДНК. Ультрафіолет сильно поглинається тканинами і викликає мутації лише в поверхнево розташованих клітинах багатоклітинних тварин, однак на одноклітинних він діє ефективно. Мутагенну дію ультрафіолету було встановлено в 1931 р . О.М. Промптова. Іншими фізичними мутагенами є частинки різної природи, що мають високу енергію: це альфа-і бета-випромінювання радіоактивних речовин і нейтронне випромінювання. У випадку прямого впливу на ДНК основну роль грають два параметри: величина енергії впливає частинки і здатність біологічного матеріалу поглинати цю енергію. Пошкодження ДНК можуть бути двох типів: двунітевих і однониткових розривів. Мутації може викликати також висока або низька температура. У 1928 р . Меллер показав, що підвищення температури на 10 градусів за С підвищує частоту мутацій у дрозофіл у 2-3 рази. Знаючи спосіб дії цих мутагенів, можна було припустити, що вони повинні діяти на ДНК будь-яких організмів. І дійсно, незабаром було виявлено, що наприклад, рентгенівські промені викликають мутації у самих різних тварин, рослин і мікроорганізмів. З'ясовано, що мутації, викликані випромінюваннями, можуть стосуватися будь-які ознаки організму, так як квант випромінювання або частка з високоюенергією чисто випадково може пошкодити будь-яку ділянку ДНК. Число виникаючих мутацій тим більше, чим вище інтенсивність випромінювання, тобто чим більше квантів або часток потрапило в клітку в одиницю часу. Також було показано, що фізичні чинники викликають ті ж мутації, які виникають і при спонтанному мутагенезі. У вищих живих істот є речовини, що послаблюють дію випромінювання - фотопротектори, а багато рослин містять алкалоїди та кумарини, вони посилюютьпроцеси, викликані радіацією і ці речовини небезпечні для тварин. Фізичні мутагени і їх дія сильно залежить від попередньої еволюції організму. До постійно діючим мутагенів види виробили стійкість. Фізичний мутагенез може не реєструватися через швидкої загибелі мутантних організмів. До хімічних мутагенів відносяться багато хімічних сполук найрізноманітнішого будови. Найбільшу мутагенну активність виявляють різні алкілуючі з'єднання, а також нітрозосполук, деякі антибіотики, що володіють протипухлинною активністю. Хімічні мутагени ділять на мутагени прямої дії (з'єднання, реакційна здатність яких достатня для хімічної модифікації ДНК, РНК і деяких білків), і мутагени непрямої дії (промутагени - речовини, які самі по собі інертні, але перетворюються в організмі в мутагени, в основному в результаті ферментативного окислення). Мішенню дії мутагенів у клітці є ДНК і деякі білки. Ряд мутагенів викликають мутації, не зв'язуючись ковалентно з ДНК. У цьому випадку матричний синтез на ДНК протікає з помилками. У синтезується нитки ДНК виявляється на один нуклеотид більше або менше звичайного і виникають мутації. Існують мутагени, інгібуючі синтез попередників ДНК. У результаті відбувається уповільнення або навіть зупинка синтезу ДНК. Мутагенні і канцерогенні властивості хімічних речовин тісно пов'язані між собою. Тому виявлення можливих мутагенів у навколишньому середовищі, випробування на мутагенність продуктів промислового синтезу (барвники, лікарські засоби, пестициди тощо) - важливе завдання сучасної генетики. Встановлено, що мутагенною активністю володіє декілька тисяч хімічних сполук. Однак на відміну від іонізуючого та ультрафіолетового випромінювань для хімічних мутагенів характерна специфічність дії, що залежить від природи об'єкта і стадії розвитку клітини. При взаємодії хімічних мутагенів з компонентами спадкових структур (ДНК і білками) виникають первинні ушкодження останніх. Надалі ці первинні ушкодження ведуть до виникнення мутацій. Хімічні мутагени: - Окислювачі та відновники; - Алкілуючі агенти та пестициди; - Деякі харчові добавки; - Продукти переробки нафти й органічні розчинники; - Лікарські препарати. До біологічних мутагенів відносять ДНК-і РНК-віруси, деякі поліпептиди і білки, наприклад О-стрептолизин і ряд ферментів рестриктаз, а також препарати деяких ДНК і певні плазміди. Механізми утворення мутацій при дії різних біологічних факторів не цілком ясні, проте агенти, що містять нуклеїнові кислоти, можуть викликати порушенняпроцесів рекомбінації, що призводить до виникнення мутацій. Дія рестриктаз зводиться до «розрізанню» ланцюгів ДНК в місці (локусі) певної послідовностінуклеотидів, специфічному для кожної рестріктази. Біологічні мутагени: - Специфічні послідовності ДНК - транспозони; - Деякі віруси (вірус кору, краснухи, грипу); - Продукти обміну речовин (продукти окислення ліпідів); Транспозони - один з класів мобільних елементів геному які, вбудовуючись в геном, можуть викликати мутації, в тому числі і такі значні як хромосомніперебудови. Вони відіграють важливу роль у процесах переносу лікарської стійкості серед мікроорганізмів, рекомбінації, та обміну генетичним матеріалом між різними видами як у природі так і в ході генно-інженерних досліджень.
