Генетические последствия загрязнения окружающей среды реферат

Обновлено: 05.07.2024

Последние десятилетия характеризуются интенсификацией производственных процессов в промышленном и сельском хозяйстве. В результате этого в окружающей среде — воздухе, почве, воде — накапливаются огромные количества веществ, часть из которых обладает мутагенной и тератогенной активностью. Среди них особое значение имеют химические мутагены — ДДТ, гексахлорбензол и другие пестициды из класса хлорированных углеводородов, которые способны накапливаться в живых организмах. В районах интенсивного сельского хозяйства источником мутагенов являются нитраты.

Перевод животноводства на промышленные технологии в нашей стране сопровождался концентрацией поголовья животных на ограниченных территориях ферм и комплексов, что вызывает повышение концентрации микрофлоры, в том числе возбудителей различных болезней.

Вирусы, непосредственно внедряясь своим генетическим аппаратом в геном клеток животных или через свои биологические субстраты, обладающие антигенными свойствами, могут стать сильным фактором индуцированного мутагенеза. Для профилактики и лечения бактериальных и вирусных инфекций, инвазий используют инактивированные, а также живые вакцины, сыворотки, широкий арсенал синтезированных фармакологических средств, что, безусловно, дает положительный эффект. Однако следует оценивать и побочные результаты ветеринарной терапии,

что может проявляться в повышении частоты нарушений хромосом и ДНК в половых и соматических клетках самих животных, изменениях программы развития их эмбрионов.'

Вместо повышения жизнеспособности из-за такого рода мутаций будут происходить ослабление резистентности, снижение продуктивности животных и т. д.

Особенно серьезную опасность представляют химические загрязнения среды разведения животных. Если всего три десятилетия назад основным удобрением полей был перегнивший навоз, то сейчас в основном используют химические удобрения. Это приводит к концентрации в кормах нитритов и нитратов, вредное действие которых на организм известно. Второй фактор — борьба с вредителями полей, садов и огородов. Она основана также на применении химических соединений — пестицидов, которые обладают очень сильными мутагенными свойствами. Отмечается, что большинство пестицидов устойчивы к химическому и биологическому разложению и имеют высокий уровень токсичности. Перечень вредных химических веществ, с которыми контактируют животные, огромен.

В этой связи важное значение имеет экологический мониторинг среды разведения животных, предусматривающий определение характера и уровня химических веществ в почве, воде, кормах и теле животных. Необходимо создание экологических карт хозяйств и регионов, на которые наносится соответствующая информация.

Авария на Чернобыльской АЭС привела к радиоактивному загрязнению огромных территорий РФ, Украины и Белоруссии. Возникла глобальная проблема оценки генетических последствий этой катастрофы на различные биологические объекты, в том числе сельскохозяйственных животных.

Аберрации хромосомного типа, %	63,96
В том числе парные фрагменты	31,54
ацентрические кольца	9,90
кольцевые хромоеомы	19,81
дицентрические хромосомы	2,71
Аберрации хроматидного типа, %	36,04
В том числе одиночные фрагменты	7,25
межхромосомные обмены	23,42
межхроматидные обмены	5,37

Радионуклиды, как отмечено выше, сами по себе являются мощным фактором индукции мутаций, прежде всего повреждая целостность хромосом и вызывая аберрации.

Но оказалось, что они при взаимодействии с химическими мутагенами способны усугублять ситуацию. Во НИИ ветеринарной генетики и селекции (НИИВГиС) проводятся комплексные исследования по эколого-ветеринарной генетике. Это раздел ветеринарной генетики, изучающий влияние различных экологических факторов на наследственность животных, устойчивость к заболеваниям, сопряженную эволюцию микро- и макроорганизмов, генетическую обусловленность накапливать или выводить из организма вредные вещества, генетически детерминированные реакции животных на лекарственные препараты и т. д. Одна из задач эколого-ветеринарной генетики — селекция животных на устойчивость к вредным физическим, химическим и биологическим факторам. Сотрудники НИИВГиС установили негативное влияние радиации и химических загрязняющих веществ на хромосомную нестабильность, иммунный ответ к некоторым антигенам, гормональный статус и накопление химических элементов в тканях крупного рогатого скота. Проводится цитогенетический, иммуногенетичес-кий, иммунологический, химический и биохимический монито-ринги популяций сельскохозяйственных животных в экологически чистых и загрязненных районах Западной Сибири.

Неблагоприятная экологическая среда, характеризующаяся возрастанием уровня ионизирующей радиации, интенсивным ультрафиолетовым излучением и особенно действием токсических химических соединений, которыми сейчас в ряде регионов перенасыщены воздух, вода, почва и растения, повышенная контактность животных с ретровирусами приводят к снижению уровня иммунитета и увеличению нестабильности генетического аппарата животных. Это может проявляться в форме образования мобильных генетических элементов, способных к трансформации в вирусы иммунодефицита — СПИДа у человека и аналогичные им у животных.

Ученые подчеркивают, что проблема СПИДа (и родственных ему заболеваний, вызываемых ретровирусами — автономными генами, которые во многом сходны с вирусом иммунодефицита у человека) — это совершенно новая биологическая ситуация, с которой начинается широкое распространение приобретенной генетической патологии. При этом резкое ухудшение экологической ситуации можно считать ведущей причиной того, что именно во второй половине XX в. стали выходить из-под контроля процессы образования подвижных генов.

Методы эколого-генетячесжого мониторинга в животноводстве. Увеличение частоты ранее известных или появление новых мутаций в последующих поколениях животных — показатель возрастающего действия мутагенов среды. В условиях конкретной экологической среды разведения животных важное значение имеет определение мутагенной активности как отдельных факторов, так и всего их комплекса. Здесь речь может идти о генетической активности лекарственных препаратов, применении нетрадиционных кормовых добавок, гормональных обработок животных. Главное внимание, очевидно, должно уделяться анализу влияния на стабильность генома того или иного уровня загрязнения окружающей среды.

В настоящее время рекомендуется использовать следующие тесты генетической активности веществ: 1) генные мутации; 2) хромосомные аберрации; 3) обмены между сестринскими хроматидами; 4) микроядерный тест и др.

Для оценки частоты новых и старых возникших ранее (генетический груз) мутаций рекомендуется использовать цитогенети-ческий метод, анализ мономорфных систем белков, учитывать частоту врожденных аномалий, спонтанных абортов и мертво-рождений, соотношение полов в потомстве животных. Образование хромосомной аберрации или необычного типа белка, которых не было у родственных животных, служит доказательством вновь образовавшейся мутации.

Анализ частоты сестринских хроматидных обменов в лимфоцитах крови дает возможность установить наличие генетической активности при воздействии на организм того или иного химического агента. Этот метод в 1972 г. предложили А. Ф. Захаров и Н. А. Еголина. Сущность его состоит в том, что в культивируемые in vitro лимфоциты, стимулированные для прохождения митозов фитогемагглютинином, вводят аналог тимидина 5-бромдезокси-уридин (БДУ). В зависимости от времени его добавки в среду (первый или второй клеточный цикл) он включается в одну или обе сестринские хроматиды. При соответствующей обработке препаратов и использовании красителя Гимзы под микроскопом можно видеть хромосомы с одной окрашенной (БДУ включился) и с другой неокрашенной хроматидами. В отдельных хромосомах наблюдают дифференциальную окраску хроматид — чередование темных и светлых участков. Это значит, что произошли изменения, т. е. обмены между сестринскими хроматидами (СХО). Высокая частота СХО свидетельствует о мутагенном действии изучаемого вещества, с которым контактировали клетки крови.

Этот метод дополняют анализом частоты разрывов хромосом, других аберраций, полученных от тех же животных, но лучше при сплошной окраске.

В последнее время предложен еще один чувствительный метод выявления мутагенности факторов среды — так называемый микроядерный тест. Дело в том, что дополнительные маленькие ядра (микроядра) на окрашенных мазках крови образуются за счет целых хромосом или их фрагментов, которые при делении не включаются в основное ядро из-за повреждений. Наблюдается возрастание числа микроядер в эритроцитах млекопитающих при воздействии мутагенов. Для этих же целей адекватные результаты может дать анализ частоты нерасхождений хромосом в клетках костного мозга на стадии анафазы.

Возрастание частоты злокачественных новообразований, в том числе и лейкозов у человека и животных, ученые обоснованно связывают с загрязнением окружающей среды. Установлено, что многие мутагены одновременно являются и канцерогенами — факторами, ведущими к злокачественной трансформации клеток. Следовательно, распространение в среде разведения животных генетически активных агентов может приводить не только к повышению частоты мутаций, но и к возрастанию частоты злокачественных новообразований.

Эта проблема в ветеринарии — одна из актуальных и очень непроста для решения. Исследования ученых показали существование РНК-содержащих или ретровирусов, способных при инфекции встраиваться в геном клеток животных и нарушать их генетическую программу. С другой стороны, в нормальных клетках млекопитающих признано существование участков ДНК, сходных по строению с РНК ретровирусов. Это так называемые протоонкогены, принимающие участие в контроле клеточного цикла. Последние, как полагают ученые, превращаются в онкогены, что приводит к нарушению их экспрессии и развитию ракового процесса. Толчком этого события могут быть вирусные инфекции, действие на организм физических и химических мутагенов.

Генетическая резистентность организмов при этом имеет значение. Одни животные остаются только инфицированными рет-ровирусами, что обнаруживают по реакции иммунодиффузии или с помощью ДНК-зондирования, у других вскоре развивается лейкоз или другая форма рака. Для выявления устойчивости животных к лейкозам важное значение имеет оценка стабильности генома. Одними из таких критериев могут быть частота полиплоидии, разрывов хромосом, изменчивость хромоцентров. По нашим данным, последний показатель у крупного рогатого скота, предрасположенного к лейкозу, достоверно отличается от нормы.

За всю историю своего развития человечество накопило (главным образом за счет естественного мутационного процесса) так называемый генетический груз, проявляющийся в наследственных, генетически обусловленных заболеваниях.

Генетическая адаптация популяций человека к возрастающему загрязнению биосферы мутагенными факторами принципиально невозможна.

Больше шансов на выход из генетического кризиса имеют биологические виды с высокой численностью особей, с быстрой сменяемостью поколений, например микроорганизмы.

Главная опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, как полагают генетики, заключается в том, что их многократное и длительное контактное действие приводит к возникновению мутаций - стойких изменений в генетическом материале. С накоплением мутаций клетка приобретает способность к бесконечному делению и может стать основой развития онкологического заболевания (раковой опухоли).Процесс развития мутаций может быть растянут на годы. Например, резкое увеличение количества людей с лейкозами среди жителей Хиросимы и Нагасаки, подвергшихся атомной бомбардировке, отмечалось только через 8 лет. Другим примером может служить химический мутаген бензопирен - компонент табачного дыма и угольной смолы. По данным статистики для курильщиков, чья дыхательная система постоянно контактирует с бензопиреном, вероятность возникновения рака легкого, в основе которого лежат мутации, резко возрастает не сразу, а через 10 -20 лет курения. Мутагенными свойствами обладают не только различного типа излучения, но и многие химические соединения .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.

Меры защиты окруж среды

Такая возможность существует, но она связана с решением сложнейших проблем. Пример тому — поиск путей защиты продуктов питания и здоровья человека от мутагенов, поступающих в окружающую среду в результате использования пестицидов и минеральных удобрений, играющих важную роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.
Самый радикальный путь — предотвращение мутагенного загрязнения окружающей среды. На этом пути наиболее эффективно

изъятие выявленных скринингом заведомо мутагенных химических соединений и замена их безвредными (нейтральными, генетически неактивными аналогами).

Снижение химических веществ, используемых в хозяйстве, медицине, быту.профилактика отрицательных эффектов мутагенов среды путем раннего выявления наследственных дефектов (во внутриутробном периоде методом амниоцентеза) и последовательного осуществления генетического мониторинга.
Но заменить и изъять из окружающей среды реально лишь наиболее высокомутагенные факторы, а вот обладающие малой интенсивностью мутагенеза вещества будут существовать всегда. Немыслимо удаление из биосферы и мутагенов естественного происхождения.Примером одного из таких слабых мутагенов является кофеин, ставший ныне распространенным элементом окружающей среды. Большая часть его поступает не с лекарственными препаратами, а с чаем, кофе, тонизирующими напитками. И при ежедневном употреблении кофе или чая (а тем более и того и другого), в организме человека постоянно поддерживается определенная концентрация кофеина (скорость его деградации—15 процентов в час)
Вот почему в перспективе важную роль в защите наследственности человека от мутагенов окружающей среды будут играть антимутагены — химические соединения, нейтрализующие мутаген до его взаимодействия с молекулой ДНК (протекторы) и снимающие эффекты поражения ДНК (репараторы), вызванные мутагенами. Такие вещества имеются в живой природе (в частности, в растениях), а также среди созданных человеком химических соединений, и могут быть синтезированы требуёмые.
Антимутагены можно будет использовать в качестве пищевых добавок и лекарств. Антимутагенные свойства обнаружены и среди известных фармацевтических препаратов, в частности, ряд витаминов (например, С и Е) проявляет такой эффект, и это создает перспективу для профилактики и защиты. Найдены антимутагены и в пищевых продуктах растительного происхождения (в некоторых видах зелени, овощей).
Несомненно, глубокая научная разработка проблемы антимутагенеза позволит в ближайшем будущем иметь эффективную защиту от мутагенов окружающей среды — среды обитания человека. Однако стратегический путь защиты генофонда планеты заключается в рационализации природопользования, в выработке дальнейших мер по охране окружающей среды.

48Репарация генетическая— процесс устранения генетических повреждений и восстановления наследственного аппарата, протекающий в клетках живых организмов под действием специальных ферментов. Способность клеток к репарации генетических повреждений впервые была обнаружена в 1949 году американским генетиком А.Кельнером. В дальнейшем были исследованы многообразные механизмы удаления поврежденных участков наследственного материала, обнаружено, что реперация генетическая присуща всем живым организмам. По-видимому, способность к репарации генетической повреждений появилась на ранних этапах развития жизни на Земле и совершенствовалась по мере эволюции живых существ: ферменты репарации имеются у древнейших представителей растительного и животного мира. К настоящему времени обнаружено большое количество специализированных репарирующих ферментов, а также гены (см. Ген), контролирующие их синтез в клетках. Доказано, что изменения в этих генах повышают чувствительность организма к неблагоприятным и повреждающим факторам, способствуют возрастанию наследственных изменений — мутаций (см. Мутагенез), возникновению болезней и преждевременному старению. Установлено, что некоторые наследственные болезни человека развиваются в связи с нарушениями синтеза репарирующих ферментов. Детально изучены две формы репапрации генетической — фотореактивация и темновая репарация.

Фотореактивация, или световое восстановление, была обнаружена в 1949 г. А. Кельнер, изучая биологическое действие радиации в экспериментах на микроскопичских грибах и бактериях, обнаружил, что клетки, подвергшиеся одинаковой дозе ультрафиолетового облучения, выживают значительно лучше, если после облучения в темноте их поместить в условия обычного естественного освещения. Исходя из этого, было высказано предположение, что на свету происходит устранение части поврелсдений генетических структур клеток, возникающих под действием ультрафиолетового облучения.

Первоначально способность к фотореактивации была обнаружена у микроорганизмов, в дальнейшем фотореактивирующие ферменты были найдены в клетках некоторых рыб, птиц, амфибии, насекомых, высших растений и водорослей. Длительное время этот вид репарации не удавалось обнаружить у млекопитающих и человека. Только в 1969 году было доказано, что способностью к фотореактивации обладают клетки сумчатых животных. Объясняли этот факт особенностями биологии этих древнейших обитателей Земли: полагали, что наличие фотореактивирующего фермента у сумчатых животных имеет исключительную важность, так как только у них (среди других млекопитающих) зародыш подвергается действию солнечного света (в том числе и ультрафиолетового облучения) в процессе переноса его в сумку матери. Исследования последних лет указывают на возможность наличия фотореактивирующего фермента в клетках кожи человека; может быть, поэтому массивное ультрафиолетовое облучение, например при загаре, не вызывает повреждений генетического аппарата человека.

49ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ,плазматическая наследственность, преемственность материальных структур и функциональных свойств организма, которые определяются и передаются факторами, расположенными в цитоплазме.

Основоположниками изучения Ц. н. являются нем. генетики К. Корренс и Э. Бауэр. Установлено, что любые структуры клетки, которые воспроизводятся и распределяются при делении в дочерние клетки, могут передавать наследственную информацию. Такие структуры получили название плазмагенов (или внеядерных генов). В химических отношении они представляют собой дезоксирибонуклеиновую кислоту. Совокупность плазмагенов составляет плазмон, подобно тому как совокупность хромосомных генов составляет генбм. Плазмагены содержатся в самовоспроизводящихся органоидах клетки — митохондриях, пластидах. Основанием существования Ц. н. служат прежде всего наблюдаемые при скрещиваниях отклонения от расщеплений признаков, ожидаемых согласно Менделя законам. Было доказано, что цитоплазматические элементы, несущие плазмагены, расщепляются по дочерним клеткам беспорядочно, а не закономерно, как гены, содержащиеся в хромосомах. Различия гибридов, полученных от реципрокных скрещиваний при отдаленной гибридизации, указывают на неравное участие женских и мужских половых клеток в образовании гибридного организма, что, очевидно, связано с неравным количеством цитоплазмы в яйцеклетке и спермин. Следовательно, признаки, за наследование которых ответственны элементы цитоплазмы, должны передаваться в основном по материнской линии. Поэтому для установления цитоплазматического наследования какого-либо признака необходимо выявление различий в реципрокных скрещиваниях. Такие различия сводятся в основном к преобладанию материнских признаков и проявлению определенного фенотипа при одном направлении скрещивания и его утрате — при другом. Примером Ц. н. может служить цитоплазматическая мужская стерильность, контролируемая взаимодействием генетическими факторов цитоплазмы и генов ядра и передаваемая от одного поколения к другому только по материнской линии.

50Биология развитияизучает способы генетического контроля индивидуального развития и особенности реализации генетической программы в фенотип в зависимости от условий. Под условиями понимают различные внутриуровневые и межуровневые процессы и взаимодействия: внутриклеточные, межклеточные, тканевые, внутриорганные, организменные, популяционные, экологические. Биология развития стремится выяснить степень и конкретные пути контроля со стороны генома и одновременно уровень автономности различных процессов в ходе онтогенеза.

Исследователи начала XIX в. впервые стали обращать внимание на сходство стадий развития эмбрионов высших животных со ступенями усложнения организации, ведущими от низкоорганизованных форм к прогрессивным.

Развитие эволюционной идеи в последующем позволило объяснить сходство ранних зародышей их историческим родством, а приобретение ими все более частных черт с постепенным обособлением друг от друга — действительным обособлением соответствующих классов, отрядов, семейств, родов и видов в процессе эволюции.

Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, осуществляется на основе наследственной программы, получаемой через вступившие в оплодотворение половые клетки родителей. В ходе реализации наследственной информации в процессе онтогенеза у организма формируются видовые и индивидуальные морфологические физиологические и биохимические свойства — фенотип.

Важнейшим событием онтогенеза является возможность осуществления полового размножения. Онтогенез можно разделить на три периода: дорепродуктивный,репродуктивный и пострепродуктивный. В дорепродуктивном периоде особь не способна к размножению. В этом периоде происходят наиболее выраженные структурные и функциональные преобразования, реализуется основная часть наследственной информации, организм обладает высокой чувствительностью ко всевозможным воздействиям.

· В репродуктивном периоде особь осуществляет функцию полового размножения, отличается наиболее стабильным функционированием органов и систем, а также относительной устойчивостью к воздействиям.

· Пострепродуктивный период связан со старением организма и характеризуется ослаблением или полным прекращением участия в размножении.

· Дорепродуктивный период подразделяется на 4 периода: эмбриональный, личиночный, метаморфоз и ювенильный. Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. Эмбриональный период отличается выраженностью процессов преобразования зиготы в организм, способный к более или менее самостоятельному существованию. Личиночный период в типичном варианте наблюдается в развитии тех позвоночных, зародыши которых выходят из яйцевых оболочек и начинают вести самостоятельный образ жизни, не достигнув дефинитивных (зрелых) черт организации. Метаморфоз состоит в превращении личинки в ювенильную форму. В процессе метаморфоза происходят такие важные морфо-генетические преобразования, как частичное разрушение, перестройка и новообразование органов. Ювенильный период начинается с момента завершения метаморфоза и заканчивается половым созреванием и началом размножения.

Постэмбриональное развитиеначинается с момента выхода развивающегося организма из оболочек яйца или организма матери.

Может быть прямым и непрямым:

1.При прямом развитии из яйцевых оболочек или тела матери выходит организм небольших размеров, но в нем заложены органы свойственные взрослому организму (все пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) Постэмбриональное развитие сводится в основном к росту, изменению пропорций тела и половому созреванию. (с.137-138)

2.При непрямом развитии из яйцевых оболочек или тела матери выходит личинка устроенная проще взрослого организма со специфическими органами, которые отсутствуют во взрослом состоянии. В ходе такого развития процесс метаморфозы (превращения), при этом разрушаются личиночные органы и возникают органы характерные для взрослой особи

Непрямое постэмбриональное развитиебывает полным и неполным:

При неполном личинка мало меняется по форме при метаморфозе (кузнечик, саранча, тараканы)

Полное развитие характерно, если при метаморфозе личинка очень сильно отличается от взрослого организма (мухи, бабочки, лягушки)

При неполном развитии насекомые претерпевают следующие стадии:

яйцо->личинка->взрослый организм; При полном развитии: яйцо->личинка->куколка->взрослый организм

51Онтогенез— все события, которые происходят с момента оплодотворения и образования зиготы до гибели организма, образованного при этом. Онтогенез принято подразделять на два периода. Первый период продолжается от момента оплодотворения и образования зиготы до рождения организма и называется эмбриональным. Эмбриональный периодможно подразделить на ряд стадий: стадия зиготы, стадия дробления, стадия гаструляции, стадия гисто и органогенеза. Второй период продолжается от рождения организма до его гибели и называется постэмбриональным.

Дробление— стадия эмбрионального периода онтогенеза, во время которой происходит увеличение количества клеток зародыша за счет митотических делений. В зависимости от особенностей яйцеклетки зигота может полностью подвергаться дроблению или частично.

В зависимости от особенностей образования бластомеровдробление может быть равномерным или неравномерным. Сходные по размерам и форме бластомеры образуются при равномерном типе дробления, различные бластомеры образуются при неравномерном типе дробления.

При частичном дроблении только часть зиготы подвергается дроблению. При дискоидальном типе частичного дробления дроблению подвергаются только те участки зиготы, которые не содержат желтка.

В результате дробления происходит образование бластулы. Бластула состоит из одного слоя клеток, который называют бластодермой. Полость, образованная клетками бластодермы, называется бластоцель.

Гаструляция — процесс преобразования сходных по тем или иным признакам бластомеров в зародышевые листки. На этапе гаструляции происходит перемещение бластомеров, приобретение ими новых свойств и последующее образование зародышевых листков (экто-, эндо- и мезодерма).

Перемещение бластомеров может быть различным, в связи с этим различают четыре типа гаструл: инвагинационная, иммиграционная, деламинационная, эпиболическая. Происходит образование двухслойного зародыша.

Наружный слой гаструлы дает начало эктодерме, внутренний — энтодерме. Из энтодермы в дальнейшем развивается мезодермальный зародышевый листок. Полость гаструлы — гастроцель — не замкнута. Она посредством первичного рта связана с окружающей средой.

Органогенез— этап эмбрионального развития, во время которого происходит образование зародышевых органов. Первоначально происходит образования органов, являющихся основой тела зародыша, а затем происходит образование и всех остальных органов и систем органов.

Образование органов зародыша связано с дальнейшим развитием клеток зародышевых листков, преобразования которых типичны. В результате преобразований эктодермыобразуются нервная трубка, покровные ткани. Мезодермальныйзародышевый листок образует соединительную, костную, мышечную ткани, кроветворную, лимфатическую системы, мочеполовую систему.

Энтодермальный листокпринимает участие в образовании секреторных тканей и т. д.

Постэмбриональный период развития организма— период его развития организма от рождения до гибели.

Прямое постэмбриональное развитие — один из вариантов постэмбрионального развития, когда происходит рождение особи, принципиально отличающейся от взрослой особи этого же вида только размерами. Прямой тип постэмбрионального развития может быть неличиночным, когда развитие зародыша происходит внутри яйца, и внутриутробным, когда развитие зародыша происходит внутри зародышевых оболочек в организме матери.

Постэмбриональное развитие с метаморфозом— один из вариантов постэмбрионального развития, при котором личинка принципиально отличается от взрослой особи и приобретает сходство с ней в дальнейшем, претерпевая метаморфозы.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Генетические последствия загрязнения окружающей среды в Казахстане. Презентация на заданную тему содержит 19 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

СРС на тему: Генетические последствия загрязнения окружающей среды в Казахстане Выполнила: Литвяк Ульяна 106,стом

Содержание Введение Загрязнение окружающей среды Генетические последствия загрязнения окружающей среды Источники загрязнения среды 3агрязнение литосферы Загрязнение гидросферы Загрязнение атмосферы Радиоактивные загрязнения Семипалатинский ядерный полигон Мутагены Классификация мутагенов Действие мутагенов Канцероген Примеры канцерогенов Заключение Список используемой литературы

Введение На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Генетические последствия загрязнения окружающей среды Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни - Homo sapiens (человек разумный). Разум выделил человека из животного мира и дал ему огромное могущество. Человек на протяжении веков стремился не приспособиться к природной среде, а делать ее удобной для своего существования. Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всех живых существ, в том числе для человека.

Источники загрязнения среды Добыча природных ресурсов Возвращение в природу огромной массы отходов хозяйственной деятельности человека. Загрязнение гидросферы Загрязнение атмосферы Загрязнение литосферы Радиоактивное загрязнение

Загрязнение гидросферы Загрязнение гидросферы происходит прежде всего в результанте сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Согласно расчетам ученых, в конце XX в. для разбавления сточных вод может потребоваться 25 тыс. км пресной воды, или практически все реально доступные ресурсы такого стока! Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не столько в росте непосредственного водозабора главная причинна обострения проблемы пресной воды. К числу сильно загрязненных относятся многие. Растет загрязнение мирового океана, при этом наиболее загрязнены внутренние моря -- Средиземное, Северное, Балтийской, Внутреннее Японское, Яванское, а также Бискайский, Персидский и Мексиканский заливы.

Радиоактивные загрязнения Проблема радиоактивного загрязнения биосферы возникла в 1945 г. После взрыва атомных бомб, сброшенных на японские города. Испытания ядерного оружия, производимые до 1962г. в атмосфере, вызвали глобальное радиоактивное загрязнение. При взрыве атомных бомб возникает очень сильное ионизирующее излучение, радиоактивные частицы рассеиваются на большие расстояния, заражая почву, водоемы, живые организмы. Многие радиоактивные изотопы имеют длительный период полураспада, оставаясь опасными в течении всего времени своего существования.

Мутагены Мутагены (от мутации и греч. -genes-рождающий, рожденный), химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации. Впервые искусственные мутации получены в 1925 году Г. А. Надсеном и Г. С. Филипповым у дрожжей действием радиоактивного излучения радия;

Классификация мутагенов Физические мутагены ионизирующее излучение; радиоактивный распад; ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура. Химические мутагены окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода); алкилирующие агенты (например, иодацетамид); пестициды (например гербициды, фунгициды); некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты); продукты переработки нефти; органические растворители; лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты). К химическим мутагенам условно можно отнести и ряд вирусов (мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК). Биологические мутагены специфические последовательности ДНК — транспозоны; некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа); продукты обмена веществ (продукты окисления липидов); антигены некоторых микроорганизмов

Действие мутагенов Особенности действия физических мутагенов Рассмотрим механизм действия мутагенов. К физическим мутагенам относятся: все виды ионизирующее излучение (альфа-, бета-, гамма-, нейтронное и рентгеновское излучение, протоны, нейтроны и др.), коротковолновое ультрафиолетовое излучение, СВЧ-излучение, действие экстремальных температур. Действие ионизирующего излучения основано на ионизации компонентов цитоплазмы и ядерного матрикса. При ионизации возникают высокоактивные химические вещества (например, свободные радикалы), которые различным образом действуют на клеточные структуры. Рассмотрим наиболее изученные механизмы мутагенного воздействия ионизирующего излучения. Особенности действия химических мутагенов Алкилирующие агенты. Вызывают алкилирование ДНК (например, метилирование, этилирование и т.д.). В результате при репликации ДНК нарушается принцип комплементарности, и происходит замена нуклеотидных пар: ГЦ > АТ; ГЦ > ЦГ; ГЦ > ТА Некоторые из алкилирующих агентов в природе не встречаются, их не распознают ферменты защитных систем. Такие вещества называются супермутагенами (например, N-метил-N-нитрозомочевина). Супермутагены применяются в селекции растений для получения индуцированных мутаций; их используют также как стимуляторы роста (в сверхмалых концентрациях). Гидроксиламин. Избирательно аминирует цитозин, что также нарушает принцип комплементарности при репликации ДНК. В результате происходит замена ГЦ > АТ. Нитриты. Осуществляют окислительное дезаминирование гуанина, аденина, цитозина. Также нарушается принцип комплементарности при репликации ДНК. В результате происходит замена АТ > ГЦ.

Канцероген Канцероген (от лат. cancer — рак и греч. genes — рождающий, рождённый), он же карциноген (от англ. carcinogen: греч. karkinos — краб и греч. genes — рождающий, рожденный) — химическое (вещество) или физическое (излучение) воздействие на организм человека или животного, повышающее вероятность возникновения злокачественных новообразований (опухолей).

Примеры канцерогенов Наиболее известный физический канцероген — ионизирующие излучения. Среди химических канцерогенов чаще всего называют следующие: Нитраты, нитриты. Поступают в организм с переудобренными азотом овощами, например парниковыми. В желудочно-кишечном тракте нитраты могут превращаться в нитриты. Нитриты, вступая в реакцию с аминами, образуют канцерогенные нитрозамины. Нитриты добавляют также в колбасы и консервы. Бензопирены. Образуются при жарке и при приготовлении пищи на гриле. Их много в табачном дыме. Продукты белкового пиролиза образуются при длительном нагреве мяса в духовке. Найдены также в продуктах пиролиза древесины и некоторых других органических продуктов. Пероксиды. Образуются в прогорклых жирах и при сильном нагреве растительных масел. Афлатоксины. Продукты обмена плесневых грибов. Диоксины. Хлорорганические соединения, образующиеся при сжигании бытового мусора. Некоторым особняком среди канцерогенов стоит асбест. Его сложно отнести к химическим канцерогенам, которые, как правило, являются химически активными веществами. Канцерогенность асбеста напротив выражается в том, что живой организм не в состоянии вывести микроскопические, крайне химически инертные, частицы этого вещества.

Заключение В настоящее время вся территория нашей планеты подвержена различным антропогенным влияниям. Серьезный характер приобрели последствия разрушения биоценозов и загрязнения среды. Вся биосфера находится под все более усиливающимся давлением деятельности человека. Актуальной задачей становятся природоохранные мероприятия. Экологическая проблема - проблем взаимоотношений общества и природы, сохранения окружающей среды. На протяжении тысячелетий человек постоянно увеличивал свои технические возможности, усиливал вмешательство в природу, забывая о необходимости поддержания в ней биологического равновесия. Особенно резко возросла нагрузка на окружающую среду во второй половине 20 века. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере. Для предупреждения этих воздействий нужны совместные усилия биологов, химиков, техников, врачей, социологов и других специалистов. Это проблема не только Казахстана, но и Международная.

Список используемой литературы 1) Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика 3 тома. М., "Мир",1988г. 2) Алиханян С.И., А.П. Акифьев, Л.С. Чернин. Общая генетика: Учеб. для студ. биол. спец. ун-тов. М.: Высшая школа, 1985. 3) Астауров Б. Л. Изменчивость в кн.: Большая медицинская энциклопедия, т. 11, М., 1959. 4) Гилберт С. Биология развития 3 томам., "Мир", 1993г. 5) Головачев Г.Д. Наследственность человека., Т., "Наука", 1983г. 6) Грин Н., Стаут У., Тейлор Д., Биология 3 тома, М, "Мир", 1990г. 7) Дубинин Н. П., Общая генетика, М., 1970. 8) Основы генетики человека Н.Н.приходченко, Т.П.Шкурат. "Феникс" 1997г. 9) Сойфер В. Н. Молекулярные механизмы мутагенеза, М., 1969. 10) Филипченко Ю. А. Изменчивость и методы ее изучения, Л., 1926. 11) Экология. Учебник. Е.А.Криксунов., Алматы, 1995.

Негативное антропогенное воздействие на природу привело к созданию новой отрасли науки – экологии. Отдельным типом загрязнения окружающей среды эта наука выделяет биологическое заражение. Наибольшее количество споров среди экологов в данной сфере вызывает генетическое загрязнение и его возможные последствия.

Биологическое загрязнение

Термин появился в начале 80-х годов 20 века и означает процесс, при котором в окружающую среду попадают патогенные организмы, вредящие всему живому, в том числе и человеку.

Источники биологического загрязнения:

промышленные предприятия (пищевые, фармакологические), использующие биотехнологии;
сточные воды;
разработки бактериологического оружия;
повышение уровня радиации;
химическое загрязнение;
пандемии и борьба с вирусами, приводящая к генетическим изменениям;
развитие генной инженерии.

Примеры негативного антропогенного влияния, в результате которого произошло биологическое загрязнение окружающей среды:

В 70-80-х годах 20 века в СССР и странах Западной Европы была сделана попытка вырастить дрожжи на биологическом материале с целью использования в качестве корма для животных. Урон населению (болезни, инвалидность) был настолько велик, что предприятия закрыли.
В 1972 году принята Конвенция о биологическом оружии, запретившая его разработки. Однако до сих пор обнаруживаются факты, доказывающие, что несанкционированные разработки подобного оружия продолжаются.
Радиационные катастрофы и испытания оружия привели к всплеску мутаций не только микроорганизмов и животных, но и людей.

Генетическое загрязнение окружающей среды генно-модифицированными культурами

Продолжаются ожесточенные споры ученых-экологов по вопросу о том, насколько опасен этот тип загрязнения.

Сторонники негативного влияния генетических экспериментов отмечают риски:

В 1995 году в США были сделаны первые посадки генно-модифицированных (ГМ) сельскохозяйственных культур. В них были встроены гены других растений, вирусов, бактерий, животных. Именно этот факт — начало генетического загрязнения.

По оценкам экспертов, эти и последующие посевы привели к серьезным изменениям окружающей среды. Экспериментаторам не удалось ограничиться одним полем там, где были посеяны ГМ культуры, несмотря на буферные зоны.

В процесс вмешались природные факторы:

пыльцу ГМ растений разносило ветром;
опыление насекомыми, особенно пчелами;
при перевозке семена рассеивались по обочинам дороги и местам стоянок;
семена падали в землю и там оставались, давая урожай на следующий год.

Так произошло генетическое загрязнение окружающей среды.

Когда пыльца с ГМ растения попадала на дикорастущее, происходил перенос генов — поток. Именно поток генов, по мнению ученых, может уничтожить дикие растения: в Южной Африке – кукурузу, в Азии – рис.

Современный подход

В начале 21 века принято говорить о двух видах сельского хозяйства: промышленном (допускающем использование ГМ культур) и органическом. Появились территории, где запрещено выращивание ГМ сельскохозяйственных культур: графства Калифорнии, где производят виноград для изготовления вина.

В 1998 году в Европе введен запрет на посевы ГМ растений, однако он был частично снят.

По данным на 2015 год 28 стран выращивали ГМ растения. В продаже появился ГМ лосось, а ГМ микроорганизмы стали использоваться в производстве сыров и йогурта.

Несмотря на опасность, темпы расширения посевов ГМ культурами возрастают, особенно в развивающихся странах. Лидером производства остается США: засеяно около 70 млн. гектаров полей.

Эксперты утверждают, что большая часть запасов сои, хлопковых и зерновых культур в мире – генно-модифицированные.

Контаминация пищевых продуктов

У тех, кто заботится о своем здоровье, вызывает опасение контаминация — генетическое заражение кормов и продуктов, которые произрастают в окрестностях полей с ГМ культурами.

Исследователи доказали, что буферная зона для таких посевов должна быть очень велика, но даже большое расстояние не дает гарантии, что растения не будут контаминированы. То же опасение существует относительно меда, так как пчелы летают на большие расстояния.

Отмечая нарастание противодействия населения распространению ГМ продуктов, профессиональное сообщество Американских Академий провело исследование. Ученые взяли за основу факт, что в Северной Америке ГМ растения выращиваются давно, а в Европе — почти не произрастают. В результате сравнения данных о заболеваниях в США, Канаде и Европе было отмечено, что доказательства вреда ГМО отсутствуют, то есть ГМ культуры не вредны для здоровья.

Мутации микроорганизмов

Наиболее опасное явление — мутации микроорганизмов, поскольку у них перенос генов происходит очень быстро, это так называемый горизонтальный перенос. Угроза заключается в том, что ГМ растения имеют ген, который устойчив к антибиотикам. Обретя такой ген, микроорганизмы станут невосприимчивы к воздействию, что сделает бесполезной применение антибактериальной терапии. Об этом предупреждают ученые Британской Медицинской Ассоциации, выступая за отмену использования генов устойчивости к лекарствам из-за генетических последствий.

Читайте также: