Kusang mutation
Mga mutasyon.
Ang mga virus, tulad ng lahat ng nabubuhay na organismo, ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagmamana at pagkakaiba-iba. Naka-on maagang yugto Ang pananaliksik sa genetika ng mga virus ng hayop ay pangunahing kinasasangkutan ng koleksyon at kasunod na genetic at physiological na paglalarawan ng mga viral mutants. SA Kamakailan lamang Ang mga viral mutants ay nagsimulang gamitin bilang mga partikular na tool para sa pag-aaral ng mga genetic at biochemical na kaganapan na nagaganap sa isang nahawaang cell. Ang ganitong uri sa mga virus ng hayop ay karaniwang nahuhuli sa katulad na gawain sa mga prokaryotic system.
Ang ilang mga virus ay gumagawa ng malaking proporsyon ng mga mutant kapag naipasa sa kawalan ng anumang kilalang mutagens. Ang mga kusang mutasyon na ito ay naipon sa mga viral genome at humahantong sa phenotypic variation na napapailalim sa selective pressure sa panahon ng viral evolution.
Bilis kusang mutagenesis sa DNA genome ay makabuluhang mas mababa (10 -8 - 10 -11 para sa bawat kasama na nucleotide) kaysa sa RNA genome (10 -3 - 10 -4 para sa bawat kasama na nucleotide). Ang isang mas mataas na dalas ng mga kusang mutasyon ay nauugnay sa mababang katapatan ng pagtitiklop ng mga genome ng RNA, na malamang dahil sa kakulangan ng aktibidad ng pagwawasto sa mga replika ng RNA, na katangian ng mga enzyme na gumagaya sa DNA. Kadalasan, ang mga kusang mutasyon ay sinusunod sa mga retrovirus, na nauugnay sa higit pa mataas na dalas mga pagkabigo sa reverse transcription, walang kakayahang iwasto ang sarili.
Kaya, habang ang mga genome ng mga virus ng DNA ay medyo matatag, ang parehong ay hindi masasabi para sa mga virus ng RNA. Sa kasamaang palad para sa mga geneticist, maraming mga kadahilanan ang nagpapasigla sa hindi balanseng populasyon ng mga genome, at ang mga salik na ito ay madalas na nag-aambag sa akumulasyon ng mga mutant sa populasyon . Dahil sa kusang mutagenesis, mahirap mapanatili ang homogeneity ng populasyon ng virus. Upang iwasan ang kahirapan na ito, pana-panahong nare-reclone ang mga virus, ngunit madalas na lumilitaw ang mga mutant sa panahon ng pagbuo ng plake at sa panahon ng paglaki ng virus, kaya maaaring mahirap makakuha ng genetically homogeneous na high-titer na paghahanda ng virus.
Ang mga sapilitan na mutasyon sa mga virus ay nakukuha sa pamamagitan ng pagkilos ng iba't ibang kemikal at pisikal na mutagens, na nahahati sa mga kumikilos sa vivo at in vitro.
Karamihan sa mga mutant na nakahiwalay sa animal virus research ay nagmula sa mga wild-type na populasyon na ginagamot ng mutagens. Ang mga mutagen ay kadalasang ginagamit upang mapataas ang dalas ng mga mutasyon sa isang populasyon, pagkatapos nito ay sinusuri ang mga mutant gamit ang angkop na piniling presyon. Ang pangunahing problema na nauugnay sa paggamit ng mutagens ay ang pagpili ng naaangkop na dosis. Sa pangkalahatan, kanais-nais na makakuha ng mga mutant na naiiba sa ligaw na uri sa pamamagitan lamang ng isang mutation. Upang gawin ito, ang pagpili ay isinasagawa sa pinakamababang dosis ng mutagen na nagbibigay ng sapat na dalas ng mga mutasyon na may nais na phenotype.
Maraming iba't ibang mutagens ang ginamit sa mga sistema ng virus ng hayop, ngunit lahat sila ay nahulog sa isang maliit na bilang ng mga klase na tinukoy ng mekanismo ng mutagenesis.
Ang isang klase ng mutagens, karaniwang tinatawag na in vitro mutagens, ay kumikilos sa pamamagitan ng kemikal na pagbabago nucleic acid nakapaloob sa viral particle. Ang nitrous acid ay nagde-deaminate ng mga base, pangunahin ang adenine, upang bumuo ng hypoxanthine, na nagpapares sa cytosine sa panahon ng kasunod na pagtitiklop. Bilang resulta ng pagkilos ng nitrous acid sa adenine, nangyayari ang isang paglipat mula sa pares ng AT patungo sa pares ng GC. Ang nitrous acid ay nagde-deaminate din ng cytosine, na humahantong sa paglipat ng CG->-TA. Ang isa pang in vitro mutagen ay hydroxylamine; partikular itong tumutugon sa cytosine at nagiging sanhi ng paglipat ng CG->-TA. Ang isang malaking klase ng mutagens sa vitro ay kinakatawan ng mga ahente ng alkylating na kumikilos sa maraming posisyon sa mga base. Ang mga ahente ng alkylating - nitrosoguanidine, ethanemethane sulfonate at methylmethane sulfonate - ay makapangyarihang mutagens.
Kasama sa pangalawang klase ang in vivo mutagens na nangangailangan ng metabolically active nucleic acid para sa kanilang pagkilos.
Ang isang pangkat ng in vivo mutagens ay naglalaman ng mga base analogue na isinasama sa nucleic acid sa panahon ng synthesis ayon sa mga patakaran ng normal na pagpapares. Kapag na-on, ang mga analogue na ito ay maaaring sumailalim sa mga tautomeric transition na humahantong sa mga ito upang ipares iba't ibang dahilan, kaya nagdudulot ng mga transition at transversions. Ang mga analog na kadalasang ginagamit ay 2-aminopurine, 5-bromodeoxyuridine at 5-azacytidine.
Ang isa pang pangkat ng in vivo mutagens ay kinabibilangan ng mga intercalating agent, na pumapasok sa isang base stack na nagreresulta sa mga insertion o pagtanggal sa panahon ng kasunod na nucleic acid replication.
Ang mga halimbawa ng intercalating agent ay acridine dyes tulad ng proflavin.
Minsan ginagamit din ang ultraviolet light bilang mutagen. Ang mga pangunahing produkto ng pagkilos ng ultraviolet ay pyrimidine dimer. Sa DNA, ang mga pyrimidine dimer ay na-excised. Para sa RNA, ang mekanismo ng ultraviolet mutagenesis ay hindi alam.
Karamihan sa mga mutasyon ay may pag-aari ng pagbabalik (reversion) sa wild type. Ang bawat mutation ay may katangiang dalas ng pagbabalik na maaaring tumpak na masukat.
Pag-uuri ng mga viral mutations.
Ang mga viral mutations ay inuri ayon sa mga pagbabago sa phenotype at genotype. Batay sa phenotypic manifestations, ang mga mutation ng virus ay nahahati sa apat na grupo:
· Mga mutasyon na walang mga phenotypic na pagpapakita.
· Nakamamatay na mutasyon, ibig sabihin. ganap na nakakagambala sa synthesis o function ng mahahalagang protina at humahantong sa pagkawala ng kakayahan sa reproduktibo. Ang isang mutation ay nakamamatay kung, halimbawa, ito ay nakakagambala sa synthesis o function ng isang mahalagang protina na partikular sa virus, gaya ng viral polymerase.
· May kundisyon na nakamamatay na mutasyon, i.e. mutations na nagiging sanhi ng pagkawala ng kakayahang mag-synthesize ng isang partikular na protina o makapinsala sa paggana nito lamang sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Sa ilang mga kaso, ang mga mutasyon ay nakamamatay sa kondisyon, dahil ang protina na partikular sa virus ay nagpapanatili ng mga function nito sa ilalim ng ilang pinakamainam na kondisyon at nawawala ang kakayahang ito sa ilalim ng mga hindi pinahihintulutang kondisyon. Ang isang tipikal na halimbawa ng gayong mga mutasyon ay ang mga mutasyon na sensitibo sa temperatura (ts), kung saan nawawala ang kakayahan ng virus na magparami kapag mataas na temperatura(39-42°C), pinapanatili ang kakayahang ito sa normal na lumalagong temperatura (36-37°C).
· Ang mga mutasyon na may phenotypic na manipestasyon, halimbawa, mga pagbabago sa laki ng mga plake sa ilalim ng agarang coating o thermostability, mga pagbabago sa host spectrum, paglaban sa mga inhibitor at chemotherapy.
Sa chromosomal mutations, ang mga pangunahing pagbabago sa istruktura ng mga indibidwal na chromosome ay nagaganap. Sa kasong ito, mayroong pagkawala (pagtanggal) o pagdodoble ng isang bahagi (pagdoble) genetic na materyal isa o higit pang mga chromosome, isang pagbabago sa oryentasyon ng mga segment ng chromosome sa mga indibidwal na chromosome (inversion), pati na rin ang paglipat ng bahagi ng genetic na materyal mula sa isang chromosome patungo sa isa pa (translocation) (isang matinding kaso ay ang unyon ng buong chromosome, ang tinatawag na Robertsonian translocation, na isang transisyonal na variant mula sa chromosomal mutation sa genomic).
Ang numerical karyotype mutations ay nahahati sa heteroploidy, aneuploidy, at polyploidy.
Ibig sabihin ng Heteroploidy pangkalahatang pagbabago bilang ng mga chromosome na may kaugnayan sa kumpletong set ng diploid.
Ang aneuploidy ay sinasabing nangyayari kapag ang bilang ng mga chromosome sa isang cell ay nadagdagan ng isa (trisomy) o higit pa (polysomy) o nabawasan ng isa (monosomy). Ang mga terminong "hyperploidy" at "hypoploidy" ay ginagamit din. Ang una sa kanila ay nangangahulugan ng isang pagtaas ng bilang ng mga chromosome sa cell, at ang pangalawa ay nangangahulugan ng isang nabawasan na bilang.
Ang polyploidy ay isang pagtaas sa bilang ng mga kumpletong hanay ng chromosome sa pamamagitan ng pantay o kakaibang bilang ng beses. Ang mga polyploid cell ay maaaring triploid, tetraploid, pentaploid, hexaploid, atbp.
29. Kusang at sapilitan mutations. Mga mutagen. Mutagenesis at carcinogenesis. Genetic na panganib ng polusyon sa kapaligiran. Mga hakbang sa proteksyon.
Kusang mutasyon.
Ang mga mutasyon, bilang karagdagan sa kanilang mga katangian ng husay, ay nailalarawan din ng pamamaraan
pangyayari. Spontaneous (random) - mga mutasyon na nangyayari sa panahon ng normal
kalagayan ng pamumuhay. Ang kusang proseso ay nakasalalay sa panlabas at panloob na mga kadahilanan
(biyolohikal, kemikal, pisikal). Kusang mutasyon bumangon sa
tao sa somatic at generative tissues. Paraan para sa pagtukoy ng spontaneous
Ang mga mutasyon ay batay sa katotohanan na ang isang nangingibabaw na katangian ay lumilitaw sa mga bata, bagaman
wala ang mga magulang niya. Ang isang pag-aaral na isinagawa sa Denmark ay nagpakita na
na humigit-kumulang isa sa 24,000 gametes ang nagdadala ng dominanteng mutation. Siyentista
Kinakalkula ni Haldane ang average na posibilidad ng mga kusang mutasyon na nagaganap,
na naging katumbas ng 5*10-5 bawat henerasyon. Ang isa pang siyentipiko na si Kurt Brown
nagmungkahi ng isang direktang paraan para sa pagtatantya ng mga naturang mutasyon, katulad ng: ang bilang ng mga mutasyon
hinati sa dalawang beses ang bilang ng mga indibidwal na sinuri.
Sapilitan mutations.
Ang induced mutagenesis ay ang artipisyal na produksyon ng mga mutasyon na may
gamit ang mutagens ng iba't ibang kalikasan. Sa unang pagkakataon ang kakayahan ng ionizing
radiation na magdulot ng mutasyon ay natuklasan ni G.A. Nadson at G.S. Fillipov.
Pagkatapos, sa pamamagitan ng malawak na pananaliksik, radiobiological
pag-asa sa mutation. Noong 1927, ang Amerikanong siyentipiko na si Joseph Muller ay
Napatunayan na ang dalas ng mga mutasyon ay tumataas sa pagtaas ng dosis ng pagkakalantad.
Sa pagtatapos ng apatnapu't, natuklasan ang pagkakaroon ng makapangyarihang kemikal na mutagens,
na nagdulot ng malubhang pinsala sa DNA ng tao para sa isang hanay ng
mga virus. Isang halimbawa ng epekto ng mutagens sa tao ay
endomitosis - chromosome duplication na sinusundan ng centromere division, ngunit wala
mga pagkakaiba sa chromosome.
Ang mga mutagen ay kemikal at pisikal na mga salik na nagdudulot ng mga namamana na pagbabago - mutations. Ang mga artipisyal na mutasyon ay unang nakuha noong 1925 nina G. A. Nadsen at G. S. Filippov sa lebadura sa pamamagitan ng pagkilos ng radium radiation; noong 1927, nakuha ni G. Möller ang mga mutasyon sa Drosophila ni x-ray. Ang kakayahan ng mga kemikal na sangkap na magdulot ng mutasyon (sa pamamagitan ng pagkilos ng yodo sa Drosophila) ay natuklasan ni I. A. Rapoport. Sa mga langaw na nabuo mula sa mga larvae na ito, ang dalas ng mga mutasyon ay ilang beses na mas mataas kaysa sa mga kontrol na insekto.
Ang mga mutagen ay maaaring iba't ibang salik, na nagiging sanhi ng mga pagbabago sa istraktura ng gene, istraktura ng chromosome at numero. Batay sa kanilang pinagmulan, ang mga mutagen ay inuri sa endogenous, nabuo sa panahon ng buhay ng katawan, at exogenous - lahat ng iba pang mga kadahilanan, kabilang ang mga kondisyon. kapaligiran.
Batay sa likas na katangian ng kanilang paglitaw, ang mga mutagen ay inuri sa pisikal, kemikal at biyolohikal:
Pisikal na mutagens.
Ionizing radiation;
Radioactive decay;
Ultraviolet radiation;
Simulated radio emission at electromagnetic field;
Labis na mataas o mababang temperatura.
Mga kemikal na mutagens.
Mga ahente ng oxidizing at mga ahente ng pagbabawas (nitrates, nitrite, reactive oxygen species);
Mga ahente ng alkylating (hal. iodoacetamide);
Mga pestisidyo (hal. herbicides, fungicides);
Ang ilang mga additives sa pagkain (hal., aromatic hydrocarbons, cyclamate);
Mga produktong petrolyo;
Mga organikong solvent;
Mga gamot (halimbawa, cytostatics, mercury preparations, immunosuppressants).
Ang isang bilang ng mga virus ay maaari ding mauri bilang mga kemikal na mutagens (ang mutagenic factor ng mga virus ay ang kanilang mga nucleic acid - DNA o RNA).
Biological mutagens.
Ang mga partikular na sequence ng DNA ay mga transposon;
Ilang mga virus (tigdas, rubella, influenza virus);
Mga produktong metabolic (mga produkto ng oksihenasyon ng lipid);
Antigens ng ilang microorganism.
Ang carcinogenesis ay isang kumplikadong proseso ng pathophysiological ng pagsisimula at pag-unlad ng tumor. Ang pag-aaral sa proseso ng carcinogenesis ay isang mahalagang punto kapwa para sa pag-unawa sa likas na katangian ng mga tumor at para sa paghahanap ng mga bago at epektibong pamamaraan para sa paggamot sa kanser. Ang carcinogenesis ay isang kumplikadong multi-stage na proseso na humahantong sa malalim na pag-aayos ng tumor ng mga normal na selula ng katawan. Sa lahat ng mga teorya ng carcinogenesis na iminungkahi sa ngayon, ang teorya ng mutation ay nararapat na bigyang pansin. Ayon sa teoryang ito, ang mga tumor ay mga genetic na sakit, ang pathogenetic substrate kung saan ay pinsala sa genetic na materyal ng cell (point mutations, chromosomal aberrations, atbp.). Ang pinsala sa mga partikular na seksyon ng DNA ay humahantong sa pagkagambala sa mga mekanismong kumokontrol sa paglaganap at pagkakaiba-iba ng cell at sa huli ay sa pagbuo ng isang tumor. Ang genetic apparatus ng mga cell ay may isang kumplikadong sistema para sa pagkontrol ng cell division, paglaki at pagkita ng kaibhan. Dalawang sistema ng regulasyon ang pinag-aralan na may malaking epekto sa proseso ng paglaganap ng cell. Ang mga proto-oncogenes ay isang pangkat ng mga normal na gene ng cell na may nakapagpapasigla na epekto sa mga proseso paghahati ng selula, sa pamamagitan ng mga partikular na produkto ng kanilang pagpapahayag. Ang pagbabago ng isang proto-oncogene sa isang oncogene (isang gene na tumutukoy sa mga katangian ng tumor ng mga selula) ay isa sa mga mekanismo para sa paglitaw ng mga selula ng tumor. Ito ay maaaring mangyari bilang isang resulta ng isang mutation ng isang proto-oncogene na may pagbabago sa istraktura ng isang partikular na produkto ng expression ng gene, o isang pagtaas sa antas ng pagpapahayag ng isang proto-oncogene kapag ang regulatory sequence nito ay na-mutate (point mutation) o kapag ang gene ay inilipat sa isang aktibong na-transcribe na rehiyon ng chromosome (chromosomal aberrations). Sa kasalukuyan, ang aktibidad ng carcinogenic ng proto-oncogenes ng pangkat ng ras (HRAS, KRAS2) ay pinag-aralan. Sa iba't ibang mga kanser, ang isang makabuluhang pagtaas sa aktibidad ng mga gene na ito ay naitala (pancreatic cancer, Pantog atbp.). Ang pathogenesis ng Burkitt's lymphoma ay naihayag din, kung saan ang pag-activate ng MYC proto-oncogene ay nangyayari kapag ito ay inilipat sa isang chromosomal na rehiyon na naglalaman ng mga aktibong na-transcribe na immunoglobulin genes.
Ang mga function ng suppressor genes ay kabaligtaran sa mga function ng proto-oncogenes. Ang mga gene ng suppressor ay may epekto sa pagbabawal sa mga proseso ng paghahati ng cell at paglabas mula sa pagkita ng kaibhan. Napatunayan na sa ilang mga kaso, ang hindi aktibo ng mga suppressor gene na may pagkawala ng kanilang antagonistic na epekto patungo sa proto-oncogenes ay humahantong sa pag-unlad ng ilang mga oncological na sakit. Kaya, ang pagkawala ng isang chromosome region na naglalaman ng suppressor genes ay humahantong sa pag-unlad ng mga sakit tulad ng retinoblastoma, Wilms tumor, atbp.
Kaya, ang sistema ng proto-oncogenes at suppressor genes ay bumubuo ng isang kumplikadong mekanismo para sa pagkontrol sa rate ng cell division, paglaki at pagkita ng kaibhan. Ang mga kaguluhan ng mekanismong ito ay posible kapwa sa ilalim ng impluwensya ng mga salik sa kapaligiran at dahil sa genomic instability - isang teorya na iminungkahi nina Christoph Lingaur at Bert Vogelstein. Si Peter Duesberg mula sa Unibersidad ng California sa Berkeley ay naninindigan na ang sanhi ng pagbabagong-anyo ng tumor ng isang cell ay maaaring aneuploidy (isang pagbabago sa bilang ng mga chromosome o pagkawala ng kanilang mga seksyon), na isang salik sa pagtaas ng genomic instability. Ayon sa ilang mga siyentipiko, ang isa pang sanhi ng mga tumor ay maaaring isang congenital o nakuhang depekto sa mga sistema ng pag-aayos ng cellular DNA. Sa malusog na mga selula, ang proseso ng pagtitiklop ng DNA (pagdodoble) ay nangyayari nang may mahusay na katumpakan dahil sa paggana ng isang espesyal na sistema para sa pagwawasto ng mga error pagkatapos ng pagtitiklop. Sa genome ng tao, ito ay pinag-aralan kahit na, 6 na gene na kasangkot sa pag-aayos ng DNA. Ang pinsala sa mga gene na ito ay nangangailangan ng pagkagambala sa pag-andar ng buong sistema ng pag-aayos, at, dahil dito, isang makabuluhang pagtaas sa antas ng mga error sa post-replication, iyon ay, mga mutasyon.
Ang mutation theory ng carcinogenesis ay ang doktrina kung saan ang sanhi ng malignant na mga tumor ay mutational na pagbabago sa cell genome. Sa kasalukuyan, ang teoryang ito ay karaniwang tinatanggap. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga malignant na neoplasma ay bubuo mula sa isang solong tumor cell, iyon ay, sila ay mula sa monoclonal na pinagmulan. Ayon sa mga modernong konsepto, ang mga mutasyon na sa huli ay humahantong sa pagbuo ng isang tumor ay maaaring mangyari sa parehong reproductive (mga 5% ng lahat ng mga kaso) at somatic cells.
Ang mga tagumpay ng modernong genetika ay ginagawang posible na lapitan ang pag-aaral ng estado ng kapaligiran mula sa pananaw ng pagprotekta sa pagmamana at ang gene pool ng biosphere. Ang pamamaraang ito ay binibigyan ng espesyal na atensyon sa United Nations Environment Programme (UNEP) at sa mga aktibidad ng World Health Organization<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.
Samantala, ang mga pagbabago sa biosphere, na binago ng mga tao, ay nagdudulot ng hindi makontrol na mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa kurso ng mga proseso ng genetic. Kabilang sa mga ito ang mga mutational effect na dulot ng polusyon sa kapaligiran, na ngayon ay nagiging laganap na.
Ang pangunahing panganib ng polusyon sa kapaligiran na may mutagens, tulad ng pinaniniwalaan ng mga geneticist, ay ang mga bagong umuusbong na mutasyon, hindi "naproseso" sa ebolusyonaryong paraan, ay negatibong makakaapekto sa posibilidad na mabuhay ng anumang mga organismo. At kung ang pinsala sa mga cell ng mikrobyo ay maaaring humantong sa isang pagtaas sa bilang ng mga carrier ng mutant genes at chromosome, kung gayon kung ang mga gene ng mga somatic cell ay nasira, ang bilang ng mga sakit sa kanser ay maaaring tumaas. Bukod dito, mayroong isang malalim na koneksyon sa pagitan ng tila magkakaibang mga biological na epekto.
Sa partikular, ang mga mutagen sa kapaligiran ay nakakaapekto sa magnitude ng mga recombinations ng namamana na mga molekula, na pinagmumulan din ng mga namamana na pagbabago. Posible rin na maimpluwensyahan ang paggana ng mga gene, na maaaring maging sanhi, halimbawa, ng mga abnormalidad ng teratological (mga deformidad); sa wakas, ang pinsala sa mga sistema ng enzyme ay malamang, na nagbabago ng iba't ibang mga katangian ng physiological ng katawan, kabilang ang aktibidad ng nervous system, at samakatuwid ay nakakaapekto sa psyche. Ang genetic adaptation ng mga populasyon ng tao sa pagtaas ng polusyon ng biosphere sa pamamagitan ng mutagenic factor ay sa panimula imposible. Upang maalis o mabawasan ang epekto ng mutagens, kailangan munang suriin ang mutagenicity ng iba't ibang contaminant gamit ang napakasensitibong biological test system, kabilang ang mga maaaring pumasok sa biosphere, at kung napatunayan ang panganib sa mga tao, pagkatapos ay gumawa ng mga hakbang upang labanan ang mga ito. .
Kaya, ang gawain ng screening arises - pagsala sa pamamagitan ng contaminants upang makilala ang mutagens at bumuo ng mga espesyal na batas upang ayusin ang kanilang pagpasok sa kapaligiran. At sa gayon, ang pagsubaybay sa genetic na mga kahihinatnan ng polusyon sa isang complex ay naglalaman ng dalawang gawain: pagsubok para sa mutagenicity ng mga salik sa kapaligiran ng iba't ibang kalikasan (screening) at pagsubaybay sa mga populasyon. Ginagamit din ang mga pamamaraan ng pagsusuri ng cytogenetic sa mga tissue culture ng mga halaman, hayop, at mga lymphocyte ng tao. Isa ring pagsubok na gumagamit ng dominanteng nakamamatay na pamamaraan (pagtuklas ng mga mutasyon na nagdudulot ng pagkamatay ng mga embryo sa pinakamaagang yugto ng pag-unlad) sa mga mammal, lalo na sa mga daga. Oh. Sa wakas, ang direktang pagsusuri ng mga mutasyon sa mammalian at human cells ay ginagamit din, kapwa sa tissue culture at sa vivo.
Ang mga abiotic na kadahilanan sa anumang ecosystem ay kinabibilangan ng ionizing radiation at mga pollutant. Ang toxicity at mutagenicity ng kapaligiran ay dalawang magkakaugnay na konsepto. Ang parehong mga kadahilanan sa kapaligiran ay maaaring magkaroon ng parehong nakakalason at mutagenic na epekto. Ang nakakalason na epekto ay lilitaw sa lalong madaling panahon pagkatapos makipag-ugnay sa kadahilanan, hindi hihigit sa isang buwan mamaya. Maaari itong ipahayag sa anyo ng mga alerdyi, pagpapahina ng immune system, pagkalason, pag-unlad ng mga neuroses, at ang paglitaw ng mga dating hindi kilalang pathologies.
Mas madalas, ang toxicity sa kapaligiran ay nagpapakita ng sarili sa anyo ng mga patuloy na paglihis mula sa normal na estado ng physiological ng katawan sa isang malaking bilang ng mga tao na nagtatrabaho sa mapanganib na produksyon o nakatira sa mga lugar na katabi ng negosyo.
Ang mga pollutant ay kadalasang basura mula sa produksyon at transportasyon sa kalsada: sulfur dioxide, nitrogen at carbon oxides, hydrocarbons, copper compound, zinc, mercury, lead.
Ang mga contaminant ay maaari ding mga kemikal na gawa ng tao, tulad ng mga pestisidyo na ginagamit upang makontrol ang mga peste sa pananim.
Ang mutagenicity ng kapaligiran ay hindi lilitaw kaagad pagkatapos makipag-ugnay sa kadahilanan. Ang panganib ng mutagens para sa mga tao ay ang kanilang paulit-ulit at matagal na pagkilos ng pakikipag-ugnay ay humahantong sa paglitaw ng mga mutasyon - mga permanenteng pagbabago sa genetic na materyal. Sa akumulasyon ng mga mutasyon, ang cell ay nakakakuha ng kakayahang walang katapusang hatiin at maaaring maging batayan para sa pagbuo ng isang oncological na sakit (cancerous tumor).
Ang paglitaw ng mga mutasyon ay isang mahaba at kumplikadong proseso, dahil ang mga cell ay may maaasahang sistema ng proteksyon na lumalaban sa proseso ng mutation.
Ang pag-unlad ng isang mutation ay depende sa dosis ng mutagen at ang tagal ng pagkilos nito, gayundin sa kung gaano kadalas kumikilos ang mutagen sa katawan, i.e. mula sa ritmo ng kanyang pagkilos. Ang proseso ng pag-unlad ng mutation ay maaaring tumagal ng maraming taon.
Nangunguna ang radyasyon sa mga impluwensyang nagdudulot ng malalalim na pagbabago sa genetic apparatus. Ang isang malinaw na halimbawa ng mutagenic effect ng kapaligiran ay ang pagbuo ng progresibong radiation sickness, na nagtatapos sa kamatayan sa mga taong nakatanggap ng mataas na dosis ng radiation. Ang mga ganitong kaso ay bihira. Ang mga ito ay kadalasang sanhi ng mga sitwasyong pang-emergency o pagkagambala sa mga proseso ng teknolohiya.
Ang radiative decay, o ang phenomenon ng radioactivity, ay nauugnay sa kakayahan ng mga atomo ng mga indibidwal na elemento ng kemikal na maglabas ng mga particle na nagdadala ng enerhiya. Ang pangunahing katangian ng radiation, na tumutukoy sa antas ng epekto nito sa katawan, ay ang dosis. Ang dosis ay ang dami ng enerhiya na inilipat sa katawan. Gayunpaman, para sa parehong hinihigop na dosis, ang iba't ibang uri ng radiation ay maaaring magkaroon ng iba't ibang biological na epekto.
Sa ilalim ng impluwensya ng radioactive radiation, ang mga atomo at molekula, kabilang ang mga molekula ng tubig, ay na-ionize sa mga cell, na nagiging sanhi ng isang chain ng catalytic reactions na humahantong sa mga functional na pagbabago sa mga cell. Ang pinaka-radiosensitive na mga cell ay ang mga selula ng patuloy na na-renew na mga organo at tisyu: bone marrow, gonads, spleen. Ang mga pagbabago ay may kinalaman sa mga mekanismo ng paghahati, namamana na materyal sa komposisyon ng chromatin at chromosome, regulasyon ng mga proseso ng pag-renew at espesyalisasyon ng cell.
Ang radyasyon bilang mutagenic factor ay nagdudulot ng pinsala sa genetic apparatus ng mga cell: mga molekula ng DNA, mga pagbabago sa karyotype sa kabuuan. Ang mga mutasyon sa mga somatic cell ng isang taong na-irradiated ay humahantong sa pag-unlad ng leukemia o iba pang mga tumor ng iba't ibang mga organo. Lumilitaw ang mga mutasyon sa mga selula ng mikrobyo sa mga susunod na henerasyon: sa mga bata at mas malayong mga inapo ng isang taong nalantad sa radiation. Ang mga genetic na depekto ay nakadepende nang kaunti sa dosis at dalas ng pag-iilaw. Kahit na ang mga ultra-low na dosis ng radiation ay maaaring magpasigla ng mga mutasyon, sa madaling salita, walang threshold na dosis ng radiation.
Ang panganib ng pagkakalantad sa radiation ay dahil sa ang katunayan na ang mga pandama ng tao ay hindi maaaring makakita ng anumang uri ng radiation. Ang katotohanan ng radioactive contamination ng isang lugar ay maaari lamang matukoy gamit ang mga instrumento.
Ang mga panganib sa radyasyon ay dulot ng mga lumang lugar ng libingan mula pa noong panahong hindi pa nabibigyang pansin ang mga problema sa radiation. Ang mga mapanganib na sitwasyon ay maaaring lumitaw sa panahon ng pagtatapon ng ginastos na nuclear fuel mula sa nuclear power plant at nuclear submarines, at sa panahon ng pagtatapon ng radioactive waste na nabuo pagkatapos ng pagkawasak ng mga nuclear weapons. Bilang karagdagan, maraming mga pang-industriya na negosyo, pang-agham at medikal na institusyon ang may radioactive na basura
Ang radyasyon na nauugnay sa pagbuo ng enerhiyang nuklear ay isang maliit na bahagi lamang ng nabuo ng aktibidad ng tao. Ang paggamit ng X-ray sa medisina, pagsunog ng karbon, at matagal na pananatili sa mga silid na mahusay na selyado ay maaaring humantong sa isang makabuluhang pagtaas sa antas ng pagkakalantad sa radiation.
Imposibleng maiwasan ang pagkakalantad sa ionizing radiation. Buhay sa Earth ay bumangon at patuloy na umuunlad sa ilalim ng mga kondisyon ng patuloy na natural na radiation. Bilang karagdagan sa mga radionuclides na gawa ng tao, ang cosmic radiation at radiation mula sa mga natural na radioactive na bahagi na nakakalat sa crust ng lupa, hangin at iba pang mga bagay ay gumagawa ng kanilang kontribusyon sa background radiation ng Earth.
Hindi lamang iba't ibang uri ng radiation ang may mutagenic properties, kundi pati na rin ang maraming kemikal na compound: natural inorganic substance (nitrogen oxides, nitrates, lead compounds), processed natural compounds (mga produkto ng nasusunog na karbon, langis, kahoy, heavy metal compound), mga produktong kemikal na ay hindi matatagpuan sa kalikasan (pestisidyo, ilang additives sa pagkain, basurang pang-industriya, ilang sintetikong compound).
Ang nitrogen oxides (III) at (V) ay may binibigkas na mutagenic effect sa kapaligiran ng mga lungsod, na, kapag nakikipag-ugnayan sa atmospheric moisture, bumubuo ng mga nitrous at nitric acid, pati na rin ang mga emisyon mula sa mga diesel engine; benzopyrene, asbestos dust, dioxins - nabuo sa panahon ng hindi nakokontrol na pagkasunog ng solidong sambahayan at basurang pang-industriya.
Sa hydrosphere, ang mga asing-gamot ng mabibigat na metal (nickel, manganese) at mga pestisidyo ay may pinaka-binibigkas na mutagenic effect.
Sa lupa, ang mga kemikal na mutagen ay kinabibilangan ng mga asing-gamot ng mabibigat na metal at mga organometallic compound, kung saan ang lupa ay kontaminado sa mga highway at sa mga lugar ng mga basurahan. Halimbawa, ang lead ay isa sa mga pinaka-mapanganib na pollutant sa lupa sa mga metal. Maaari itong maipon sa katawan ng tao, na nagiging sanhi ng talamak na pagkalason, na ipinapakita sa pagkahapo ng katawan, may kapansanan sa paggana ng bato, kahinaan ng kalamnan, at malubhang mga karamdaman ng mga nervous at circulatory system. Ang pagkain ng mga halaman, mushroom at berry na nakolekta malapit sa mga highway ay maaaring humantong sa pagkalason sa pagkain, at pagkatapos ng ilang taon ang epekto ay maaaring magpakita mismo bilang isang mutation.
Hindi tulad ng radioactive radiation, ang mga kemikal na mutagens ay may epekto lamang sa direktang pakikipag-ugnayan sa mga selula ng katawan. Maaari silang makuha sa balat, mauhog lamad ng respiratory tract, napupunta sa digestive system na may pagkain, at pagkatapos ay ipasa sa dugo na may mga sustansya.
Mga mutasyon na dulot ng radiation
Ito ay sa panahon ng pag-aaral ng radiation mutagenesis na ang posibilidad ng pag-udyok ng mga mutasyon sa ilalim ng impluwensya ng mga kadahilanan sa kapaligiran ay unang ipinakita.
Ang mga pundasyon ng genetics ng radiation ay inilatag ng gawain nina G.A. Nadson at G.T. Filippov noong 1925. sa mga eksperimento sa molds at yeasts.
Nang maglaon, noong 1927 Si G.D. Meller, gamit ang mga pamamaraan ng quantitative accounting ng mga mutasyon sa Drosophila, ay pinatunayan ang katotohanan ng mutagenic na epekto ng X-ray.
Noong 1928 L.D. Stadler, sa mga eksperimento sa barley at mais, ay nagpakita na ang ionizing radiation ng iba't ibang uri ay maaaring magdulot ng mutasyon.
Sa susunod na dalawang dekada, ang classical radiation genetics ay aktibong nabuo. Ang mga pangunahing probisyon nito ay itinakda sa mga gawa ng D. Lee, D. Catchside, N.V. Timofeev-Resovsky, K. G. Zimmer, A. Hollander, A. S. Serebrovsky, N. P. Dubinin, Nuclear pagsabog na naganap sa Hiroshima at Nagasaki, pinasigla ang mabilis na pag-unlad ng magtrabaho sa pag-aaral ng mga epekto ng radiation sa mga tao. Ang mga pagsisikap ng mga siyentipiko mula sa maraming mga bansa ay humantong sa pagbuo ng mga modernong ideya tungkol sa mga mekanismo ng pagkilos ng ionizing radiation. Kasabay nito, ang mga pangunahing pattern ng pagkakalantad sa ionizing radiation ay ipinahayag sa mga pag-aaral na isinagawa sa mga microorganism, halaman at hayop. Gamit ang mga prinsipyo ng extrapolation, ang mga resulta na nakuha mula sa mga eksperimentong site ay malawakang ginagamit upang masuri ang genetic na panganib ng pagkakalantad ng tao. Halimbawa, ang mga pag-aaral sa mga daga na sinusuri ang saklaw ng radiation-induced cataracts at skeletal abnormalities ay nagbigay ng batayan para sa pagkalkula ng inaasahang saklaw ng induced dominant mutations sa mga tao.
Ang lahat ng radiobiological effects na dulot ng ionizing radiation sa iba't ibang uri ng buhay na nilalang ay maaaring nahahati sa stochastic at non-stochastic.
Stochastic effect ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang linear, non-threshold dependence ng posibilidad ng kanilang paglitaw sa dosis ng ionizing radiation. Sa kasong ito, ang dalas ng mga kaganapan na isinasaalang-alang, at hindi ang kanilang kalubhaan, ay nakasalalay sa dosis. Kasama sa mga naturang epekto ang genetic effects ng radiation at radiation carcinogenesis.
Nonstochastic effect may threshold (sigmoid) na pag-asa sa dosis, at pareho ang posibilidad ng epekto at ang kalubhaan nito ay nauugnay sa dosis. Ang mga halimbawa ng mga di-stochastic na epekto ay: radiation sickness, nabawasan ang pag-asa sa buhay, mortality, radiation-induced malformations, pinsala sa immune system. Dapat pansinin na ang mga mekanismo ng paglitaw ng stochastic at non-stochastic na mga epekto ay ganap na naiiba, samakatuwid, kapag tinatasa ang mga panganib ng paglitaw ng mga epekto na ito bilang isang resulta ng pag-iilaw, ang kanilang kumbinasyon ay hindi katanggap-tanggap.
Mga pagkakatulad at pagkakaiba sa pagitan ng spontaneous at induced mutations
Mayroong ilang mga pangunahing punto sa nakakapinsalang epekto ng radiation sa genetic apparatus ng isang cell na mahalaga para sa pagtatasa ng mga kahihinatnan ng radiation.
Gaya ng ipinakita ng maraming pag-aaral, ang ionizing radiation ay nagdudulot ng lahat ng uri ng mutations na katangian ng isang kusang proseso ng mutation - point mutations, chromosome aberrations at gene mutations. Gayunpaman, dapat tandaan na hindi lahat ng mga uri ng kusang mutasyon ay tumataas na may parehong dalas sa ilalim ng impluwensya ng radiation.
Ang isa sa mga pangunahing panukala kung saan nakabatay ang mga pagtatantya ng panganib ng pagkakalantad ng tao ay ang pagpapalagay ng pagkakatulad sa pagitan ng kusang at ionizing radiation-induced mutations. Kung ipagpalagay ang gayong pagkakatulad, posibleng matantya ang pinsalang dulot ng pagkakalantad sa radiation sa pamamagitan ng pagkalkula kung gaano karami ang idinagdag ng radiation-induced mutagenesis sa kusang proseso ng mutation. Ito ay kung paano tinutukoy ang dosis na nagdodoble sa natural na proseso ng mutation. Gayunpaman, ang pang-eksperimentong data mula sa molecular genetics ay nagpapakita ng mga pagkakaiba sa pagitan ng spontaneous at induced mutations na nagdudulot ng Mendelian disease. Pag-isipan natin ang mahalagang isyung ito at isaalang-alang ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga mutasyon na ito:
kusang mutasyon- ang mga ito ay kadalasang point mutations at maliliit na pagtanggal;
sapilitan mutations- mga pagtanggal na nakakaapekto sa maraming mga gene.
Ang mga kusang mutasyon ay maaaring magdulot ng alinman sa pagkawala o pagkakaroon ng paggana ng gene, ngunit karamihan sa mga sapilitan na mutasyon ay nagdudulot ng pagkawala ng paggana. Ang pinagmulan ng mga kusang mutasyon ay nauugnay sa organisasyon ng mga gene, i.e. ang mga ito ay tiyak sa site.
Ang mga induced mutations ay nangyayari bilang resulta ng random radiation energy na pumapasok sa genetic material at maaaring makaapekto sa ilang mga gene na may iba't ibang kahalagahan para sa kaligtasan ng organismo.
Ang isang mahalagang kinahinatnan ng mga pagkakaibang ito sa pagitan ng spontaneous at induced mutations ay ang posibilidad na ang radiation ay makagawa ng mutations na may parehong specificity gaya ng spontaneous mutations ay napakaliit. Sa madaling salita, ang spectra ng spontaneous at radiation-induced mutations, gaya ng mga sumusunod mula sa molecular genetic studies, ay malaki ang pagkakaiba.
Pangunahing hinihimok ng ionizing radiation ang mga microdeletion, kaya mahalagang pag-aralan kung anong mga pagpapakita sa antas ng phenotype ng tao ang sinamahan ng naturang mga microdeletion. Dahil walang data sa mga microdeletion syndrome na nauugnay sa pagkakalantad sa ionizing radiation sa mga tao, isaalang-alang natin kung ano ang mga kahihinatnan ng mga spontaneous syndrome na nauugnay sa microdeletion na humahantong sa kalusugan ng tao. Kasalukuyang kilala ang tungkol sa 30 tulad ng mga sindrom. Lahat ng mga ito ay nauugnay sa mga microdeletion sa iba't ibang chromosome at kadalasang sinasamahan ng pagkawala ng paggana ng ilang mga gene. Ang mga phenotypes ng mga carrier ng naturang microdeletion ay nakasalalay sa mga chromosomal na rehiyon na apektado ng microdeletions (halimbawa, ang mga chromosome 19 at 22 ay mayaman sa mga gene, at ang mga chromosome 4 at 13 ay nauubos sa mga gene), ngunit gayunpaman, ang iba't ibang mga pagtanggal ay may ilang mga karaniwang tampok. - nagiging sanhi sila ng maraming mga karamdaman sa pag-unlad, pagkaantala sa pag-iisip, mabagal na paglaki, mga dysmorphic na tampok ng mukha. Malinaw, ang parehong mga pagbabago sa phenotype ng tao ay dulot ng mga microdeletion na nagreresulta mula sa pagkakalantad sa radiation. Ang pangunahing tampok ng naturang microdeletion phenotypes ay ang kanilang pagpapakita, hindi katulad ng mga phenotypes ng karamihan sa mga kusang mutasyon, ay hindi malinaw at hindi malinaw.
Ang mga pagkakaiba sa mga klinikal na phenotype ng kusang at radiation-induced mutations ay may pangunahing kahalagahan para sa pagtatasa ng panganib ng pagkakalantad ng radiation ng tao. Ang katotohanan ay kapag pinag-aaralan ang mga kahihinatnan ng pagkakalantad sa ionizing radiation sa mga populasyon ng tao, kadalasang sinusuri nila ang mga makabuluhang paglihis sa lipunan mula sa pamantayan, na tradisyonal na nauugnay sa mga paglihis na katulad ng mga phenotypic na pagpapakita ng mga kusang mutasyon. Ang mga pagbabagong nauugnay sa mga microdeletion syndrome ay halos nananatili sa labas ng larangan ng pagtingin ng mga mananaliksik dahil sa kanilang hindi malinaw na pagpapakita. Kaya, karamihan sa mga phenotypic deviations na nauugnay sa mga microdeletion na dulot ng ionizing radiation ay halos bumubuo ng isang bahagi ng genetic na panganib ng radiation exposure sa mga populasyon ng tao na hindi pa isinasaalang-alang.
Sapilitan mutagenesis ay ang artipisyal na paggawa ng mga mutasyon gamit ang mga mutagen ng iba't ibang kalikasan. Ang kakayahan ng ionizing radiation na magdulot ng mutations ay unang natuklasan ni G.A. Nadson at G.S. Fillipov. Pagkatapos, sa pamamagitan ng malawak na pananaliksik, ang radiobiological dependence ng mga mutasyon ay naitatag. Noong 1927, pinatunayan ng Amerikanong siyentipiko na si Joseph Muller na ang dalas ng mga mutasyon ay tumataas sa pagtaas ng dosis ng pagkakalantad. Sa pagtatapos ng apatnapu't, natuklasan ang pagkakaroon ng mga makapangyarihang kemikal na mutagens na nagdulot ng malubhang pinsala sa DNA ng tao para sa isang bilang ng mga virus.
Isang halimbawa ng epekto ng mutagens sa tao ay endomitosis-pagdodoble ng chromosome na sinusundan ng centromere division, ngunit walang chromosome divergence.
Ang papel ng genotype at panlabas na kapaligiran sa pagpapakita ng mga katangian.
Sa una, ang pag-unlad ng genetika ay sinamahan ng ideya ng nakamamatay na impluwensya ng pagmamana sa istraktura, pag-andar at sikolohikal na katangian ng isang tao.
Gayunpaman, mula noong katapusan ng ika-19 na siglo, napansin ng maraming mananaliksik na ang mga katangian ng anumang organismo ay maaaring magbago sa ilalim ng impluwensya ng mga kondisyon sa kapaligiran. Noong 1934, si Propesor S.N. Inilathala ni Davidenkov ang akdang "Mga problema ng polymorphism ng mga namamana na sakit ng sistema ng nerbiyos," kung saan binigyang-diin niya na ang pagkakaiba-iba sa kurso ng mga sakit na ito ay maaaring sanhi ng impluwensya ng parehong iba pang mga gene at panlabas na kapaligiran. Kahit na ang synthesis ng isang protina ay isang kumplikado at multi-stage na proseso na kinokontrol sa lahat ng mga yugto (transkripsyon, pagproseso, transportasyon ng RNA mula sa nucleus, pagsasalin, pagbuo ng pangalawang, tersiyaryo at quaternary na mga istruktura). Bilang karagdagan, ang oras, dami, bilis at lokasyon ng pagbuo nito ay tinutukoy ng maraming iba't ibang mga genetic at kapaligiran na mga kadahilanan. Ang isang kumpletong organismo, kabilang ang isang malaking bilang ng magkakaibang mga protina, ay gumaganap bilang isang solong sistema kung saan ang pag-unlad ng ilang mga istraktura ay nakasalalay sa pag-andar ng iba at ang pangangailangan na umangkop sa pagbabago ng mga kondisyon sa kapaligiran.
Halimbawa, ang mga pathological na pagbabago sa gene na kumokontrol sa enzyme phenylalanine hydroxylase ay humantong sa pagkagambala sa metabolismo ng amino acid feylalanine. Bilang resulta, ang phenylalanine na binibigyan ng protina ng pagkain ay naipon sa katawan ng isang tao na homozygous para sa abnormal na gene, na nagiging sanhi ng pinsala sa nervous system. Ngunit ang isang espesyal na diyeta na naglilimita sa paggamit ng amino acid na ito mula sa pagkain ay nagsisiguro ng normal na pag-unlad para sa bata. Kaya, ang isang kadahilanan sa kapaligiran (sa kasong ito, diyeta) ay nagbabago sa phenotypic na epekto ng gene kung saan umiiral ang katawan ng tao at maaaring magbago ng mga deterministikong katangian. Halimbawa, ang paglaki ng isang bata ay kinokontrol ng isang bilang ng mga pares ng mga normal na gene na kumokontrol sa pagpapalitan ng mga hormone, mineral, panunaw, atbp. Ngunit kahit na ang mataas na paglago ay una na tinutukoy ng genetic, at ang isang tao ay nabubuhay sa mahihirap na kondisyon (kakulangan ng araw, hangin, mahinang nutrisyon), ito ay humahantong sa maikling tangkad. Ang antas ng katalinuhan ay magiging mas mataas sa isang taong nakatanggap ng mahusay na edukasyon kaysa sa isang bata na pinalaki sa mahihirap na kalagayan sa lipunan at hindi makapag-aral.
Kaya, ang pag-unlad ng anumang organismo ay nakasalalay sa parehong genotype at mga kadahilanan sa kapaligiran. Nangangahulugan ito na ang isang genotype na magkapareho sa dalawang indibidwal ay hindi natatanging nagbibigay ng parehong phenotype kung ang mga indibidwal na ito ay bubuo sa ilalim ng magkaibang mga kundisyon.
Tanging ang genotype o tanging mga kadahilanan sa kapaligiran ay hindi maaaring matukoy ang pagbuo ng mga phenotypic na katangian ng anumang katangian. Kaya, halimbawa, imposibleng matukoy ang antas ng katalinuhan ng isang tao na hindi pa nakikipag-ugnay sa mga kadahilanan sa kapaligiran - walang ganoong mga tao.
Ang isang mahalagang gawain ng genetika ay upang linawin ang papel ng namamana at kapaligiran na mga kadahilanan sa pagbuo ng isang partikular na katangian. Sa katunayan, kinakailangan upang masuri ang lawak kung saan ang mga quantitative na katangian ng isang organismo ay tinutukoy ng genetic variability (ibig sabihin, genetic differences sa pagitan ng mga indibidwal) o environmental variability (i.e., differences in external factors). Upang mabilang ang mga epektong ito, ang Amerikanong geneticist na si J. Lasch ay lumikha ng terminong “mamana.”
Ang pagmamana ay sumasalamin sa kontribusyon ng mga genetic na kadahilanan sa phenotypic na pagpapakita ng isang partikular na katangian. Ang tagapagpahiwatig na ito ay maaaring magkaroon ng halaga sa hanay mula 0 hanggang 1 (0-100%). Kung mas mababa ang antas ng heritability, mas mababa ang papel ng genotype sa pagkakaiba-iba ng isang partikular na katangian. Kung ang heritability ay lumalapit sa 100%, kung gayon ang phenotypic variability ng isang katangian ay halos ganap na natutukoy ng namamana na mga salik.
Hanggang ngayon ay pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga kusang mutasyon, i.e. nangyayari nang walang alam na dahilan. Ang paglitaw ng mga mutasyon ay isang probabilistikong proseso, at, nang naaayon, mayroong isang hanay ng mga salik na nakakaimpluwensya at nagbabago sa mga probabilidad na ito. Ang mga salik na nagdudulot ng mutation ay tinatawag na mutagens, at ang proseso ng pagbabago ng probabilities ng mutation occurrence ay tinatawag na induced. Ang mga mutasyon na nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga mutagens ay tinatawag na sapilitan na mga mutasyon.
Sa teknolohikal na masalimuot na lipunan ngayon, ang mga tao ay nalantad sa iba't ibang uri ng mutagens, kaya ang pag-aaral ng mga sapilitan na mutasyon ay nagiging lalong mahalaga.
Kasama sa mga pisikal na mutagen ang lahat ng uri ng ionizing radiation (gamma at x-ray, proton, neutron, atbp.), ultraviolet radiation, mataas at mababang temperatura; kemikal - maraming alkylating compound, analogues ng nitrogenous bases ng nucleic acids, ilang biopolymers (halimbawa, dayuhang DNA at RNA), alkaloids at marami pang ibang kemikal na ahente. Ang ilang mutagens ay nagpapataas ng mutation rate ng daan-daang beses.
Ang pinaka-pinag-aralan na mutagens ay kinabibilangan ng high-energy radiation at ilang partikular na kemikal. Ang radyasyon ay nagdudulot ng mga pagbabago sa genome ng tao tulad ng mga chromosomal aberration at pagkawala ng mga base ng nucleotide. Ang dalas ng mutation ng germ cell na dulot ng radiation ay depende sa kasarian at yugto ng pag-unlad ng germ cell. Mas madalas na nag-mutate ang mga immature germ cell kaysa sa mga mature; Ang mga babaeng reproductive cell ay mas bihira kaysa sa mga lalaki. Bilang karagdagan, ang dalas ng radiation-induced mutations ay depende sa mga kondisyon at dosis ng radiation.
Ang mga somatic mutations na nagmumula bilang isang resulta ng radiation ay kumakatawan sa pangunahing banta sa populasyon, dahil ang hitsura ng naturang mga mutasyon ay madalas na nagsisilbing unang hakbang patungo sa pagbuo ng mga cancerous na tumor. Kaya, ang isa sa mga pinaka-dramatikong kahihinatnan ng aksidente sa Chernobyl ay nauugnay sa isang pagtaas sa saklaw ng iba't ibang uri ng kanser. Halimbawa, sa rehiyon ng Gomel ang isang matalim na pagtaas sa bilang ng mga bata na may kanser sa thyroid ay natuklasan. Ayon sa ilang ulat, ang dalas ng sakit na ito ngayon ay tumaas ng 20 beses kumpara sa sitwasyon bago ang aksidente.
Noong unang bahagi ng 50s ng ikadalawampu siglo, natuklasan ang posibilidad ng pagbagal o pagpapahina ng rate ng mutation sa tulong ng ilang mga sangkap. Ang mga naturang sangkap ay tinatawag na antimutagens. Humigit-kumulang 200 natural at sintetikong compound na may aktibidad na antimutagenic ang nahiwalay: ilang amino acids (arginine, histidine, methianine), bitamina (tocopherol, ascorbic acid, retinol, carotene), enzymes (peroxidase, NADP oxidase, catalase, atbp.), complex compounds pinagmulan ng halaman at hayop, mga ahente ng pharmacological (interferon, oxypyridines, selenium salts, atbp.).
Tinataya na sa pamamagitan ng pagkain ang isang tao ay tumatanggap ng ilang gramo ng mga sangkap bawat araw na maaaring magdulot ng mga genetic disorder. Ang ganitong dami ng mutagens ay dapat magdulot ng malaking pinsala sa namamanang istruktura ng tao. Ngunit hindi ito nangyayari, dahil ang mga antimutagens ng pagkain ay neutralisahin ang mga epekto ng mutagens. Ang ratio ng antimutagens at mutagens sa mga produkto ay nakasalalay sa paraan ng paghahanda, pangangalaga at buhay ng istante. Ang mga antimutagens ay hindi lamang mga sangkap, kundi pati na rin ang mga produktong pagkain sa pangkalahatan: ang mga extract ng iba't ibang uri ng repolyo ay binabawasan ang antas ng mutasyon ng 8-10 beses, katas ng mansanas - ng 8 beses, ubas - ng 4 na beses, talong - ng 7, berdeng paminta. – sa pamamagitan ng 10, at dahon ng mint - 11 beses. Kabilang sa mga halamang gamot, ang antimutagenic effect ng St. John's wort ay nabanggit.
Mga isyu para sa talakayan:
1. Ang gene region na naka-encode sa polypeptide ay karaniwang may sumusunod na base order: AAGSAASAATTAGTAATGAAGCAACCC. Anong mga pagbabago ang magaganap sa protina kung, sa panahon ng pagtitiklop, ang isang pagpapasok ng thymine ay lilitaw sa ikaanim na codon sa pagitan ng pangalawa at pangatlong nucleotides?
2. Sa seksyon ng gene na nag-encode ng polypeptide, ang pagkakasunud-sunod ng mga base ng nucleotide ay ang mga sumusunod: GAACTGATTCGGCCAG. Isang pagbabaligtad ang naganap sa rehiyon ng pangalawa-ikapitong nucleotide. Tukuyin ang istraktura ng polypeptide chain nang normal at pagkatapos ng mutation.
3. Tukuyin ang mensahe:
DOZHTVCHNACHNASHKODTTACMALKONGN
DPSHNACHTAKLIKHNASHKODKONZHTSFRDH
NACHBYLDYMBYLPALKONKHNSKUVZSHCHG
VDHZGCHVFNACHNETZHIVNASHRODPVCH
Anong mga prinsipyo ng genetic code ang ginagamit dito?
4. Tukuyin ang mga posibleng genotype ng mga bata sa isang kasal sa pagitan ng isang malusog na babae at isang lalaki na may Klinefelter syndrome?
5. Alin sa mga sumusunod na sakit ang hindi nauugnay sa isang paglabag sa meiotic chromosome segregation: a. Turner syndrome; b. Down Syndrome; sa sigaw ng cat syndrome; d. Patau syndrome.