індуковані мутації

Спонтанні мутації і їх причини.

У будь-якій популяції є особини зі спонтанними мутаціями, тобто які виникли без явних причин. Будь-ген з тією або іншою частотою спонтанно переходить в мутантних стан. Приклад: Частота локусу альбинизма у мишей 3 * 10 -5. Причини індукції спонтанних мутацій не ясні:

1. Довго вважали, що це фон природного іонізуючого випромінювання. Розрахунки для дрозофіл, показали, що природний радіаційний фон відповідальний за 0,1% спонтанних мутацій. Хоча в міру збільшення тривалості життя вплив природного фону накопичується. У людини від 0,1 до 4% спонтанних мутацій можна віднести до природного фону радіації.

2. Ще однією причиною може служити випадкове пошкодження хромосом в ході нормальних метаболічних процесів, що відбуваються в клітині.

Припускають, що спонтанні мутації можуть бути наслідком випадкових помилок функціонування молекулярних механізмів.

3. Причиною спонтанних мутацій може служити переміщення мобільних елементів по геному, які можуть впроваджуватися в будь-який ген, і викликати мутацію. 80% спонтанних мутацій саме цієї природи.

Здатність давати мутації - мутабільність, сильно схильна до впливу генотипу. Навіть в межах одного виду розрізняються в генетичному відношенні лінії можуть мати різної мутабільності. Особливо це помітно, коли в лінії є ген - мутатор, який збільшує частоту генних мутацій у несучих його особин.

Слід розрізняти частоти:

1. популяционная. яка дорівнює мутаційної частоті, якщо мутант швидко гине або безплідний. У цій популяції виявляють мутації тільки de novo. Якщо мутанти залишають потомство, популяційна частота = мутационная частота + сегреганти.

Індуковані мутації - це процес виникнення мутацій під спрямованим дією фізичних, хімічних або біологічних факторів. Меллер вивчав в 1927 р вплив рентгенівських променів на мутаційні процеси у дрозофіл. У 30-і роки був відкритий хімічний мутагенез. Сахаров, Лобашов і Смирнов показали, що оцтова кислота, аміак здатні індукувати рецесивні літали в хромосомі. Такі фактори отримали назву мутагени або мутагенні фактори.

1. фізичний мутагенезу. Фізичні мутагени:

- іонізуючі випромінювання - хвильові (рентген, космічні промені) і корпускулярні (# 946; частинки, протони, нейтрони, # 945; частинки)

Проходячи через живу речовину, # 947; і рентгенівські промені виривають електрони із зовнішньої оболонки атома або молекули. Тому заряджені частинки - електрони приєднуються до нейтрально заряджених частинок. В результаті нейтральна молекула набуває заряд, що веде до подальших перетворень речовин. У 30-ті роки Тимофєєв-Ресовський та Дельбрюк висунули теорію мішені. Згідно з якою, викликані радіацією мутації зобов'язані одиничним актам іонізації, які ушкоджують чутливість структур (мішень - ДНК). Отже, частота індукованих мутацій залежить від дози радіації. При цьому не має значення дана доза одноразово чи порціями, хоча ефект більш виражений при одноразовому введенні дози.

Частота генних мутацій і дрібних перебудов хромосом, що викликаються іонізуючим випромінюванням прямо пропорційна дозі випромінювання. Це описується рівнянням:

у - загальна частота спостережуваних мутацій,

k - частота спонтанних мутацій,

# 945; - коефіцієнт пропорційності - ймовірність виникнення мутації у даного об'єкта в результаті опромінення дозою 1 рентген.

d - доза в рентгенах.

Так як k - мало, то їм можна знехтувати:

Те, що частота генних мутацій лінійно залежить від дози випромінювання, призвело до припущення, що кожна мутація є результатом одиничної мутації, це саме можна сказати і до дрібних перебудов. Пояснюється це тим, що два розриву, що відбуваються дуже близько в хромосомі викликаються одиничної іонізацією. Якщо це вірно, то для великих хромосомних перебудов варто було б спостерігати іншій залежності від дози випромінювання. Так як великі хромосомні перебудови є результатом двох і більше далеко віддалених один від одного розривів, тому частота цих перебудов повинна бути дорівнює квадрату дози випромінювання. Іноді це вірно, але більше частота індукованих опромінень великих перебудов пропорційна НЕ квадрату дози, а меншою величиною. Причини цього не ясні. Вважають, що це пов'язано з особливостями механізмів з'єднання кінців утворилися фрагментів. Або, можливо, зберігаються тільки ті великі аберації, які не впливають на життєздатність клітини, або незначно її знижують. Теорія мішеней відображає важливі сторони іонізуючого випромінювання. Надалі було з'ясовано, що механізми радіаційного мутагенезу більш складні. Радіація відіграє основну роль у виникненні мутацій.

Існують факти, які доводять, що іонізуюче випромінювання може діяти на генетичний апарат побічно. При проходженні іонізуючих частинок через цитоплазму, вони утворюють радикали, здатні реагувати з хімічними компонентами хромосом. Велике значення відіграють вільні радикали, які утворюються в результаті радіолізу води.

Ще одним доказом непрямого впливу були досліди, які показали, що опромінення рідкої живильного середовища робить її мутагенної для розміщені в неї бактерій. Це діють вільні радикали перекису. Якщо відбувається в атмосфері багатою киснем, то кількість мутацій більше, ніж в атмосфері бідній киснем або в атмосфері інертного газу. Вважають, що в присутності кисню опромінення збільшує утворення перекису водню. Збільшення частоти мутацій зі збільшенням дози йде до відомих певних меж, вище яких частота виявлених мутацій знижується. Це пояснюється:

- при дуже високих дозах поразки генів і хромосом доходить до того, що клітини нежиттєздатні.

- якщо пошкоджені статеві клітини і здатні брати участь в заплідненні, то зигота гине через грубі порушення генетичного апарату - це домінантна летальність. Отже, разом з організмом вмирає мутація. Значить, знижується частота мутацій в виявляються нащадках особин, яких опромінювали.

Іонізуюче випромінювання в більшій мірі збільшує частоту перестроювання хромосом, ніж частоту генетичних мутацій. не всі пошкодження генетичного апарату, викликані опроміненням реалізуються у вигляді мутацій. безліч з них виправляються за рахунок репаративних ферментних систем. Явище репарації виявлені при індукції великих хромосомних перебудов при фракціонованому випромінюванні.

Мутаційний ефект радіаційного випромінювання визначається сумою часткою випромінювання і не залежить від фракціонування. Це справедливо для дрібних перебудов, але не для великих перебудов, для яких необхідно 2 і більше точок розриву.

1. Якщо вся доза дається відразу, то в клітинах одночасно присутні митотические кінці розірвалися хромосом. Кінці можуть з'єднуватися в будь-яких поєднаннях - інверсії, транслокації та делеции.

2. Якщо доза дається в кілька прийомів, то частина раніше виникли перебудов встигає відновитися до впливу нової порції.

В результаті підсумовування доз, а розбита на фракції дає менші мутації. Такий же результат: якщо короткий високоінтенсивне випромінювання замінити тотожною дозою розтягнутої в часі, але менш інтенсивною.

- Сильне іонізуюче випромінювання (ультрафіолет) - велика довжина хвилі і менша енергія.

УФ-промені не іонізують атоми, таким чином збудження їх оболонки, отже, різні хімічні реакції в цих клітинах і, => мутації.

Мутагенні властивості УФ-променів залежать від довжини хвилі. Найбільш мутагенні з довжиною хвилі = 260 нм. І чим менше довжина хвилі, тим менше мутагенні властивості. Це пов'язано з тим, що ДНК поглинає УФ-промені з довжиною хвилі 260 нм. Проникаюча здатність УФ мала, => немає дії на статеві клітини, і мутагенні властивості проявляються у нижчих організмів. У людини діє на шкіру.

- Температура. Впливає на тих, у кого температура тіла залежить від навколишнього середовища. збільшення температура на кожні 10 ° збільшує частоту мутацій в 3-5 разів. При цьому виникає генні мутації. Перебудови хромосом можуть бути таким чином при наближенні до верхньої межі переносимості.

2.1. алкилирующие з'єднання. тобто високоактивні речовини, які переносять алкільні угруповання (вільні радикали). Приклад: диметилсульфат, іприт, діетилсульфат (деякі з них є супермутагени).

2.2. речовини, близькі за хімічною структурою до АКО, які входять в НК. Приклад: 2-амінопуріна, кофеїн.

2.3. акридиновим барвники. Приклад: профлавін.

2.4. збірна речовин, мутагенні властивості яких вивчені добре, але різні за структурою і молекулярному механізму дії. Приклад: азотистая кислота, перекис водню, уретан, формальдегід.

Особливості хімічного мутагенезу

1. немає прямої залежності

2. володіють пороговим ефектом

3. специфічність ефектів в різних тканинах

4. кожен хімічний мутаген має свій спектр мутації.

5. для хімічних мутагенів характерно виникнення хроматидного аббераций

6. для хімічного мутагенезу відзначається затриманий (продовжений) ефект, тобто НЕ після впливу, а через 2-3 клітинних поколінь, причини цього неясні.

7. регіональна специфіка. Гетерохроматин більш схильний до дії, ніж еухроматин.

8. спільний ефект декількох діючих мутагенів не завжди носить адитивний характер.

40. Числові мутації: полиплоидии, анеуплоїдії, їх причини, механізми формування.

Зміна числа хромосом, коли в клітинах присутні більше двох гаплоїдних наборів - це полиплоидия (1910 р Стасбургер). Гаплоидним називається такий набір хромосом, в якому з кожної пари гомологів присутній тільки одне хромосома. Геном - це гаплоїдний набір. Причинами полиплоидии може бути:

1. репродукція хромосом в клітці, що не,

2. злиття соматичних клітин або їх ядер,

3. порушення мейозу, яке призводить до утворення гамет з нередуцірованних числом хромосом.

Поліплоїди, у яких кілька разів повторюється один і той же набір хромосом називаються аутополіплоіди. або автополіплоїдов. Таким чином, в ході еволюції утворилися багато видів рослин. Поліплоїди, що виникли у міжвидових гібридів і містять у цій кілька повторень двох різних наборів хромосом називаються анеуплоїди. Зміна числа окремих хромосом - анеуплоїдія. причиною якої є нерозходження окремих хромосом в мейозі.

У рослин такі варіанти часто життєздатні. У тварин життєздатними є анеуплоїди за статевими хромосомами. У людини життєздатними є анеуплоїди по статевій хромосомі, а також трисомії по 21, 13, 18 (з-м Едвардса). За всіма іншими хромосомами анеуплоїдії летальні.

Генерація сторінки за: 0.022 сек.