Приведите пример мутагенных факторов из повседневной жизни кратко опишите их
Обновлено: 05.07.2024
Мутагенные факторы – воздействия, приводящие к возникновениям мутаций.
Это могут быть физические воздействия: ионизирующее излучение и ультрафиолетовое излучение, повреждающее молекулы ДНК; химические вещества, нарушающие структуры ДНК и процессы репликации; вирусы, встраивающие свои гены в ДНК клетки-хозяина.
Как написать хороший ответ? Как написать хороший ответ?
- Написать правильный и достоверный ответ;
- Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
- Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.
Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.
Мутация всегда происходит внезапно. Генетический материал организма изменяется: что-то происходит внутри хромосом или генов, и эти перемены обычно видны невооруженным глазом. В некоторых случаях последствия тяжелы, а иногда для организма возможен летальный исход. Мутация не возникает сама по себе. Причиной всегда становится мутагенный фактор.
Что такое мутагенные факторы?
Изменения, происходящие в генах и хромосомах, изучает наука генетика. Она же и дает научное определение мутагенам.
Мутагенные факторы – это химические или физические агенты, вызывающие изменения генетического материала клетки. Природа этих агентов может быть различной, на этом положении и основывается их классификация.
Виды мутагенов
В зависимости от их происхождения выделяют физические, химические и биологические мутагены. Любой мутагенный фактор можно отнести к одной из этих трех основных групп.
Мутагенные факторы. Примеры
К мутагенам физического происхождения можно отнести источники ионизирующих излучений, воздействие ультрафиолета, аномально высокие или низкие температуры, влажность.
Многие химические вещества относятся к мутагенам и промутагенам. Примерами могут служить активные формы кислорода, нитраты и нитриты, некоторые металлы, лекарства и те вещества, которых до появления человечества в природе не существовало (бытовая химия, пищевые добавки и консерванты).
К примеру, беременная женщина может не знать о своем положении и принимать некоторые антибиотики, опасные для плода. В результате у ребенка могут развиться врожденные заболевания, вызванные мутациями.
К биологическим мутагенам относятся вирусы, бактерии, продукты жизнедеятельности некоторых простейших и паразитов.
Результатом воздействия таких биологических агентов на клетку является процесс, который называется инфекционным мутагенезом. К примеру, бактерия Helicobacter pylori, живущая в кишечнике и желудке человека, может вызывать воспалительные процессы на слизистой. Воспаление изменяет нормальный ход окислительно-восстановительных процессов в поврежденных клетках, что меняет и структуру генетического материала в них. Нарушаются процессы восстановления ДНК и ход нормального деления молекулы. Результат – мутации.
Несколько слов о процессе мутагенеза
Мутагенез – это сам процесс возникновения мутации. Какими же механизмами он может происходить?
Самые сильные мутагенные факторы вызывают так называемую хромосомную нестабильность. В результате генетический материал либо распределяется в разделившихся клетках неравномерно, либо изменяется сама структура хромосомы. К примеру, две хромосомы под воздействием агрессивного агента обмениваются своими участками.
Мутагенный фактор может также изменить последовательность нуклеиновых кислот ДНК. Интересно, что такие мутации оказываются летальными или являются причиной очень серьезных заболеваний, когда затронуты важные нуклеотиды, но могут они происходить и без патологий, если такие последовательности нуклеиновых кислот не повреждаются.
Как защитить себя от воздействия мутагенов?
Мутагенные факторы не вездесущи, поэтому предпринять определенные меры профилактики все же будет полезно.
Антиоксиданты – важная группа соединений, препятствующих воздействию канцерогенов. Они могут помочь и защититься от разного рода враждебных химических агентов. Примерами антиоксидантов являются витамины А, В и Е, бета-каротины и флавоноиды. Эти вещества в очень большом количестве содержатся в овощах и фруктах, а также в зеленом чае.
Важно стараться защищать себя от воздействия неблагоприятных физических агентов, таких как УФ-излучение или табачный дым. К примеру, в Австралии проживает очень большое количество светлокожих людей, и там часто стоит солнечная погода. Процент заболевших меланомой в этой стране, к сожалению, высок.
С осторожностью нужно принимать антибиотики, внимательно относиться к продуктам питания и стараться свести к минимуму потребление консервантов. Идеально, конечно же, было бы придерживаться принципов здорового питания.
Мутагенные факторы среды сильны. Однако защитить себя от их воздействия вполне реально, если внимательно относиться к своему здоровью.
мутагенные агенты, также называемые мутагены, представляют собой молекулы различной природы, которые вызывают изменения в основаниях, которые являются частью цепей ДНК. Таким образом, присутствие этих агентов усиливает скорость мутации в генетическом материале. Они классифицируются как физические, химические и биологические мутагены..
Мутагенез является повсеместным явлением в биологических объектах и не обязательно приводит к негативным изменениям. Фактически, это источник вариаций, который позволяет эволюционным изменениям.
- 1 Что такое мутация?
- 1.1 Всегда ли мутации летальны??
- 1.2 Как возникают мутации?
- 2.1 Химические мутагены
- 2.2 Физические мутагены
- 2.3 Биологические мутагены
- 3.1 Таутомеризация оснований
- 3.2 Включение аналогичных баз
- 3.3 Прямое действие на базах
- 3.4 Добавление или удаление баз
Что такое мутация?
Прежде чем войти в тему мутагенов, необходимо объяснить, что такое мутация. В генетике мутация - это постоянное и наследуемое изменение последовательности нуклеотидов в молекуле генетического материала: ДНК.
Вся информация, необходимая для развития и контроля организма, находится в его генах, которые физически расположены в хромосомах. Хромосомы состоят из длинной молекулы ДНК.
Как правило, мутации влияют на функцию гена, и он может потерять или изменить свою функцию..
Поскольку изменение последовательности ДНК затрагивает все копии белков, определенные мутации могут быть чрезвычайно токсичными для клетки или организма в целом.
Мутации могут возникать в разных масштабах у организмов. Точечные мутации влияют на одно основание в ДНК, тогда как мутации более крупного масштаба могут затрагивать целые области хромосомы..
Всегда ли мутации смертельны??
Неправильно думать, что мутация всегда приводит к возникновению заболеваний или патологических состояний организма, который ее переносит. На самом деле, есть мутации, которые не изменяют последовательность белков. Если читатель хочет лучше понять причину этого факта, он может прочитать о вырожденности генетического кода.
На самом деле, в свете биологической эволюции, состояние непременное условие для того, чтобы произошли изменения в популяции, существует наличие вариаций. Эта вариация возникает из-за двух основных механизмов: мутации и рекомбинации.
Таким образом, в контексте дарвиновской эволюции необходимо, чтобы в популяции были варианты, и чтобы эти варианты ассоциировались с большей биологической адаптацией..
Как возникают мутации?
Мутации могут возникать спонтанно или могут быть вызваны. Собственная химическая нестабильность азотистых оснований может быть преобразована в мутации, но с очень низкой частотой.
Частой причиной спонтанных точечных мутаций является дезаминирование цитозина до урацила в двойной спирали ДНК. Процесс репликации этой цепи приводит к дочернему мутанту, где исходная пара GC была заменена на пару AT..
Хотя репликация ДНК - это событие, которое происходит с удивительной точностью, оно не является совершенным во всей полноте. Ошибки в репликации ДНК также приводят к появлению спонтанных мутаций.
Кроме того, естественное воздействие на организм определенных факторов окружающей среды приводит к появлению мутаций. Среди этих факторов мы имеем ультрафиолетовое излучение, ионизирующее излучение, различные химические вещества, среди других.
Эти факторы являются мутагенными. Далее мы опишем классификацию этих агентов, как они действуют и их последствия в клетке.
Типы мутагенных агентов
Агенты, которые вызывают мутации в генетическом материале, очень разнообразны по своей природе. Сначала мы рассмотрим классификацию мутагенов и приведем примеры каждого типа, а затем объясним различные способы, которыми мутагены могут вызывать изменения в молекуле ДНК..
Химические мутагены
Мутагены химической природы включают следующие классы химических веществ: акридины, нитрозамины, эпоксиды и другие. Существует подклассификация этих агентов в:
Аналогичные основы
Молекулы, которые имеют структурное сходство с азотистыми основаниями, обладают способностью вызывать мутации; l 5-бромурацил и 2-аминопурин являются наиболее распространенными.
Агенты, которые реагируют с генетическим материалом
Азотистая кислота, гидроксиламин и ряд алкилирующих агентов реагируют непосредственно в основаниях, которые составляют ДНК, и могут переходить из пурина в пиримидин и наоборот.
Интерстициальные агенты
Существует целый ряд молекул, таких как акридины, бромид этидия (широко используемые в лабораториях молекулярной биологии) и профлавин, которые имеют плоскую молекулярную структуру и способны проникать в цепь ДНК..
Окислительные реакции
Нормальный метаболизм клетки имеет в качестве вторичного продукта ряд активных форм кислорода, которые повреждают клеточные структуры, а также генетический материал..
Физические мутагены
Второй тип мутагенных агентов - физические. В этой категории мы находим различные типы излучения, которые влияют на ДНК.
Биологические мутагены
Наконец, у нас есть биологические мутанты. Это организмы, которые могут вызывать мутации (в том числе аномалии на уровне хромосом) в вирусах и других микроорганизмах.
Как они действуют? Виды мутаций, вызванных мутагенными агентами.
Наличие мутагенных агентов вызывает изменения в основаниях ДНК. Если результат включает в себя замену пиримидинового или пиримидинового основания на одно и то же химическое строение, мы говорим о переходе.
Напротив, если изменение происходит между основаниями разных типов (пурином пиримидином или иным образом), мы называем процесс трансверсией. Переходы могут произойти из-за следующих событий:
Таутомеризация оснований
В химии термин изомер используется для описания свойства молекул с одинаковой молекулярной формулой представления различных химических структур. Таутомеры - это изомеры, которые отличаются только от своей пары положением функциональной группы, и между двумя формами существует химическое равновесие..
Тип таутомерии кето-енол, где происходит миграция водорода и чередуется между обеими формами. Есть также изменения между имино-амино-формой. Благодаря своему химическому составу основы ДНК испытывают это явление.
Например, аденин обычно находится в виде аминокислоты и пары - обычно - с тимином. Тем не менее, когда он обнаружен в их иноизомере (очень редко), он соединяется с неправильным основанием: цитозином.
Включение аналогичных баз
Включение молекул, которые напоминают основания, может помешать модели спаривания оснований. Например, включение 5-бромурацила (вместо тимина) ведет себя как цитозин и приводит к замене пары AT на пару CG.
Прямое действие на базах
Прямое действие определенных мутагенов может напрямую влиять на основания ДНК. Например, азотистая кислота превращает аденин в аналогичную молекулу, гипоксантин, посредством реакции окислительного дезаминирования. Эта новая молекула соединяется с цитозином (а не с тимином, как это обычно бывает с аденином).
Изменение также может происходить в цитозине, и в результате дезаминирования получается урацил. Замена одного основания в ДНК имеет прямые последствия для процессов транскрипции и трансляции пептидной последовательности.
Стоп-кодон может появиться заранее, и трансляция останавливается преждевременно, влияя на белок.
Добавление или удаление баз
Некоторые мутагены, такие как интеркалирующие агенты (в частности, акридин) и ультрафиолетовое излучение, способны модифицировать нуклеотидную цепь.
Интеркалирующими агентами
Как уже упоминалось, интеркалирующие агенты представляют собой плоские молекулы и обладают способностью переслоенный (отсюда и название) между основаниями нити, искажая его.
Во время репликации эта деформация в молекуле приводит к делеции (т.е. потере) или вставке оснований. Когда ДНК теряет базы или добавляются новые, это влияет на открытую рамку считывания..
Напомним, что генетический код включает считывание трех нуклеотидов, кодирующих аминокислоту. Если мы добавим или удалим нуклеотиды (в количестве, которое не равно 3), все считывания ДНК будут затронуты, и белок будет совершенно другим.
Эти типы мутаций называются сдвиг кадра или изменения в составе триплетов.
Ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовое излучение является мутагенным агентом и является обычным неионизирующим компонентом обычного солнечного света. Однако компонент с самой высокой мутагенной скоростью захватывается озоновым слоем земной атмосферы..
Молекула ДНК поглощает излучение, и происходит образование димеров пиримидина. То есть пиримидиновые основания связаны ковалентными связями.
Смежные тимины в цепи ДНК могут соединяться, образуя димеры тимина. Эти структуры также влияют на процесс репликации.
В некоторых организмах, таких как бактерии, эти димеры могут быть восстановлены благодаря присутствию репаративного фермента, называемого фотолиазой. Этот фермент использует видимый свет для преобразования димеров в две отдельные основы.
Однако эксцизионная репарация нуклеотидов не ограничивается ошибками, вызванными светом. Механизм ремонта обширен и может восстанавливать повреждения, вызванные различными факторами..
Когда люди подвергают нас чрезмерному воздействию солнца, наши клетки получают чрезмерное количество ультрафиолетового излучения. Следствием этого является образование димеров тимина, которые могут вызвать рак кожи..
![]()
МУТАГЕННЫЕ ФАКТОРЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ЧЕЛОВЕКА.
1 Тюменский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской федерации
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDFИ всё-таки если действие мутагенных факторов достаточно сильно, системы репарации клетки не способны устранить мутацию.
2. Хромосомные мутации. Хромосомные мутации характеризуются изменениями в структуре хромосомы. К хромосомным мутациям относят делецию (утрату участка хромосомы), дупликацию (удвоение одного из участков), инверсию (поворот участка хромосомы на 180 градусов), транслокацию (перенос участка хромосомы на негомологичную ей). 70% генетических патологий связано с возникновением под действием мутагенных факторов хромомсомных мутаций. 3. Геномные мутации. Геномные мутации – это мутации, связанные с изменением числа хромосом в геноме человека. При изменениях такого рода в одних случаях количество наследственного материала остаётся неизменным, как при центрическом слиянии либо разделении (слиянии негомологичных хромосом либо делении одной хромосомы на две соответственно), в других – изменяется. К таким случаям относят анеуплоидию – некратное изменение количества хромосом, и нуллисомию – отсутствие пары гомологичных хромосом. Как правило, отсутствие какой-либо хромосомы делает организм крайне нежизнеспособным, наличие лишних хромосом влечёт за собой серьёзные патологии. Выше была приведена классификация мутация по масштабу изменений. Кроме того, мутации классифицируют по месту возникновения (гаметические или соматические в зависимости от клеток, в которых произошла мутация), по причинам возникновения (спонтанные и индуцированные, то есть вызванные влиянием естественных мутагенов и, соответственно, искусственным воздействием мутагенов на организм, в свою очередь, индуцированные мутации можно разделить на контролируемые и неконтролируемые), по биологическому значению ( благоприятные повышают жизнеспособность и приспособляемость организма, нейтральные не влияют на жизнедеятельность, патогенные приводят либо к гибели, либо к развитию наследственных патологий). 1.2 Мутагенные факторы, виды, причины возникновения. Итак, мутагенным фактором является фактор окружающей среды, способный вызвать мутации. В зависимости от происхождения, мутагены разделяют на классы: 4
физические, химические, биологические и аутомутагенты. Рассмотрим подробнее каждый из них.
Физические мутагены. К физическим мутагенам относят ионизирующее радиационное, рентгеновское, ультрафиолетовое излучения.
Под воздействием ультрафиолетового излучения организмы находятся постоянно вследствие того, оно попадает в атмосферу Земли вместе с лучами Солнца. На живые организмы ультрафиолетовое излучение в малых дозах способно оказывать благотворное влияние: под его воздействием вырабатываются витамины группы D, улучшаются иммунобиологические свойства организма. Однако в больших дозах оно способно оказывать пагубное воздействие на эпидермис, сетчатку глаза.
дезоксирибозофосфатного фрагмента ДНК. Альфа-, бета- и гамма-излучения различаются по проникающей способности, следовательно, и по генетическому эффекту. Так, альфа-излучение останавливается эпидермисом кожи, бета-излучение проникает вглубь тканей на 2-3 сантиметра, а гамма-излучение проходит через все ткани, встречающиеся у него на пути. 5
Химические мутагены. Химическими мутагенами называют химические вещества, способные в ходе вступать в реакцию с компонентами ДНК и тем самым вызывать в ней нарушения, такие как химические перестройки азотистых оснований (дезаминирование, нарушение кольцевой структуры, элиминация), нарушение сахарофосфатного остова молекулы, ковалентное связывание азотистых оснований с алифатическими и ароматическими радикалами. Наиболее важными характеристиками химического мутагенеза являются количественные закономерности зависимости эффекта от концентрации и природы вещества, а также времени воздействия. К химическим мутагенам относят неорганические (азотистую кислоту, соли тяжёлых металлов, сернистый газ, соли азотной кислоты, пероксид водорода) и органические вещества (формальдегид, хлороформ, некоторые алкалоиды, бензол, циклические соединения). Мутагенными являются используемые в сельском хозяйстве пестициды, многие лекарственные препараты (например, производные этиленимина, дихлордиэтиламина, тиофосфамид, дегранол, гормональные препараты, хлоридин, амидопирин). Механизм действия химических мутагенов основан на разрушении химических связей в молекуле ДНК после проникновения его внутрь клетки. Изменённая в ходе химических превращений ДНК (алкилирование, образование димеров и т.д.) реплицируется с нарушениями, что приводит к мутациям. Химические мутагены делят на мутагены прямого и непрямого действия. Последние (промутагены) сами по себе инертны, но в ходе реакций ферментативного окисления способны превращаться в мутагены (например, превращение этилового спирта в канцерогенный ацетальдегид).
Роль мутационного процесса.
Последние несколько десятилетий перед учёными стоит вопрос разрешения проблемы мутагенного загрязнения окружающей среды. Всё живое на планете живёт под влиянием естественного радиационного фона. Роль мутаций сложно переоценить: они являются одной из движущих сил эволюции, обеспечивая биологическим видам наилучшую приспособляемость к меняющимся условиям окружающей среды. Однако деятельность человека заметно повысила содержание мутагенов в окружающей среде. Такие мутагены не только не полезны, но и вредны для организмов: увеличивается частота мутаций, рождается больше нежизнеспособных особей или особей с врождёнными дефектами, передающимися по наследству. В перспективе создание более совершенных систем защиты человека от радиационного излучения, химических веществ и препаратов, не обладающих мутагенными свойствами, разработка методов применения антимутагенов. По мнению экспертов Всемирной Организации Здравоохранения, идеальной стратегией, направленной к сведению до минимума возможности неблагоприятного мутагенного действия, связанного с химическими веществами, было бы осуществление требования обязательного испытания в тест-системах на мутагенность. В разработке методов профилактики и лечения заболеваний, связанных с воздействием радиоактивного излучения, принимает участие клиническая радиология – раздел медицинской радиологии.
Научно-техническая революция преобразовала среду обитания человека, наполнила её обилием мутагенов, способных вызывать необратимые нарушения в генетическом аппарате человека. Собственные системы защиты генетической информации в клетке перестают справляться вследствие обилия воздействия мутагенных факторов различной природы. Проблема загрязнения окружающей среды является проблемой международного масштаба. Необходимо ясно оценивать тенденции загрязнения среды мутагенами и их возможные последствия: повышение уровня мутагенов и токсических веществ может повлечь за собой крупные перестройки экосистем с утратой биологических видов, снижение жизнеспособности живых организмов. Если будет допущено неконтролируемое загрязнение биосферы мутагенами, в принципе, можно будет говорить о возможной угрозе в виде генетической катастрофы для человечества. Охрана генетической информации и борьба за создание полноценных условий для её проявления при развитии каждого человека – это обязательное условие дальнейшего социального прогресса человечества.
Список использованных ресурсов
1. Дубровин, Н. П. Общая генетика, изд. 2-е / Н.П. Дубровин - М.: Наука, 1976. - 572 с.
2. Сюсюкин, А.Е. Клиническая радиология: учебник для вузов / А Сюсюкин, А.Н. Власенко - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 244 с.
3. Мутовин, Г.Р. Клиническая генетика. Геномика и протеомика наследственной патологии: учебное пособие. - изд. 3-е, перераб. и доп./ Г.Р. Мутовин - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 832 с.
4. Бочков, Н.П. Химический мутагенез у человека и прогнозирование его эффектов. / Н.П. Бочков // Генетика и благосостояние человечества. Труды XIV Междунарожного генетического конгресса. - 1981. - с.185-193
5. Айла, Ф. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. / Ф. Айла, Дж. Кайгер; пер. с англ. - М.: Мир, 1998. - 368 с
Читайте также:
