Мутагены – биология

в) Биологические мутагены

Поиск Лекций

Определение мутаций, причины возникновения, характер влияния.

Мутации – стойкие изменения в структуре ДНК и кариотипе. В силу действия внутренних и внешних факторов в генетическом материале возникают изменения – мутации, определяющие мутационную изменчивость.

Мутации, возникающие в естественных условиях среды, называют спонтанными, искусственно вызванные – индуцированными. И те и другие могут возникать как в генеративных клетках, так и в соматических. Мутации, возникающие в половых клетках, передаются в последующие поколения. Соматические мутации являются наследственными. Они влияют только на признаки самого мутантного животного.

Классификация хромосомных мутаций.

Бывают геномные (гетероплоидия) и структурные (абберации) мутации.

Геномные мутации.

Анеуплоидия Полиплоидия

Гиперплоидия Гипоплоидия 1. Триплоидия

2. Тетраплоидия

Тирсомия Полисомия Моносомия Нуллисомия

(2n+1) (2n+1,2,3…) (2n-1) (2n-2)

Структурные мутации.

Внутрихромосомные Межхромосмные

1. Инверсия Транслокация

2. Делеция

3. Дупликация

4. Нехватки

5. Изохромосомы

6. Кольцевые хромосомы

Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом. За кратность берется гаплоидный набор.

Анеуплоидия – уменьшение или увеличение хромосом в кариотипе на 1 и 2.

Транслокация – обмен участками между хромосомами. Соединение хромосом в области центромер и теломер и перемещение отдельных фрагментов из одного участка в другой.

Инверсии – хромосомы разворачиваются на 180 градусов.

Делеции – потеря срединного фрагмента хромосомы.

Дупликация – удвоение фрагмента хромосомы или разных хромосом.

Нехватки – потеря кольцевого фрагмента хромосомы.

Изохромосомы – делятся не в той плоскости.

Кольцевые хромосомы – концы хромосом отрываются, и остатки собираются в кольцо.

Понятие о мутагенах, их классификация.

Мутагены – факторы, индуцирующие у животных генные и хромосомные мутации.

Классификация:

А) Физические мутагены.

Основными мутагенами этого класса являются ионизирующие излучения, ультрафиолетовые лучи и повышенная температура.

Под воздействием ионизирующих излучений чаще всего возникают структурные перестройки хромосом и реже – генные мутации.

Ионизирующие облучения могут нарушить процессы деления в соматических клетках, вследствие чего возникают нарушения и злокачественные образования. Сильное облучение может вызвать смерть.

Б) Химические мутагены.

Это вещества химической природы способные индуцировать мутации. К наиболее сильным относятся: алкилирующие соединения (иприт), аналоги азотистых оснований и нуклеиновых кислот (кофеин), акридиновые красители (акридин красный и оранжевый). Мутагенным действием обладают пестициды, гербициды. Химические мутации индуцируют как генные (чаще), так и хромосомные мутации.

в) Биологические мутагены.

Это простейшие живые организмы, вызывающие мутации у животных. К ним относятся вирусы, бактерии, гельминты, актиномицеты. Мутагенными свойствами обладают живые вакцины. Так же относят лекарственные препараты (сульфаниламиды, нитрофураны…), антибиотики, кормовые добавки, консерванты (особенно в случае их передозировки).

4. Генные мутации могут быть доминантными и рецессивными. Чаще мутантный ген – рецессивный, и при этом нормальный аллель подавляет действие измененного гена.

По характеру влияния мутантных генов на контроль биосинтеза белков и и ферментов выделяют пять типов мутаций.

Гипоморфный – если ген мутирует в рециссивное состояние, то для мутантного аллеля чаще всего характерно уменьшение количества того же самого биохимического продукта, синтез которого определяется исходным доминантным аллелем данного гена.

Гиперморфный – ген мутирует в рециссивное состояние, то для мутантного аллеля чаще всего характерно увеличение количества того же самого биохимического продукта, синтез которого определяется исходным доминантным аллелем данного гена.

Антиморфный – мутации, при которых мутантный ген вызывает образование продукта, вызывающего торможение синтеза или действие продуктов исходного аллеля этого гена.

Неоморфный – мутантный аллель определяет синтез в организме биохимического продукта, отличающегося от продукта, специфичного для исходного немутантного аллеля и не взаимодействующего с этим продуктом.

Аморфный – в результате мутации перестает вырабатываться продукт, характерный для данного гена (инактивация)

В структуре ДНК наблюдается наличие участков, соответствующие участкам отдельных генов, следующих типов изменений:

1) замена (транзиции и трансверсии) одних нуклеотидов на другие;

2) вставка или добавление отдельных нуклеотидов в цепочку ДНК

3) делеция (потеря) отдельных нуклеотидов;

4) делеция групп оснований;

5) инверсия – поворот на 180 градусов отдельных оснований;

6) транспозиции – перенос пар оснований внутри гена на новое место.

Три основные категории генных мутаций:

1. Миссенс-мутации (транзиции, трансверсии) – возникают при замене нуклеотида внутри кодона. Приводит к вставке ошибочной аминокислоты, что в свою очередь изменяет физиологическую роль белка (создает фон для действия естественного отбора)

2. Нонсенс-мутации (транзиции, трансверсии) – появление внутри гена коцевых кодонов, за счет замены отдельных оснований в пределах кодонов. (процесс трансляции обрывается в месте появления терминального кодона).

3. Мутации сдвига рамки чтения – возникают при появлении внутри гена вставок оснований и делеций. (меняется смысловое прочтение информации гена в процессах синтеза белка из-за новых комбинаций оснований в триплетах, т.к. при выпадении или вставке происходит сдвиг в кодоне на одно основание. Вся цепь полипептида получает ошибочные аминокислоты).

5. Ионизирующие излучения, проникая в клетки, на своем пути вырывают электроны из молекул, что приводит к образованию положительно заряженных ионов. Освободившиеся электроны присоединяются к другим молекулам, которые становятся отрицательно заряженными.

В результате облучения клеток образуются свободные радикалы водорода (Н) и гидроксила (ОН), которые тотчас дают новые соединения, в том числе и активную перекись водорода (Н2О2).

Такие превращения в молекулах ДНК и кариотипе в итоге приводят к изменению функции генетического аппарата клеток, аберациям хромосом и возникновению точковых мутаций.

Ионизирующие облучения могут нарушить процессы деления в соматических клетках, вследствие чего возникают нарушения и злокачественные образования. Сильные облучения могут вызвать смерть.

Химические мутагены – это вещества химической природы, способные индуцировать мутации.

Наиболее сильные химические вещества – алкилирующие соединения.

Их мутагенный эффект связан с введение в ДНК метиловых, этиловых, пропиловых и других радикалов, в результате чего происходят реакции метилирования, этилирования.

Также сильновыраженным мутагенным эффектом обладают аналоги азотистых оснований и нуклеиновых кислот, акридиновые красители, а также азотистая кислота, гидроксиламин, формальдегид, перекиси и др.

Мутагенным действием обладают пестициды, гербициды, используемые в агрономии для борьбы с сорными растениями и вредными насекомыми. Мутации могут быть индцированы мин. удобрениями, прежде всего нитратами, которые превращаются сначала в нитриты, а затем в активные нитрозоамины.

Химические мутагены индуцируют как генные, так и хромосомные мутации. Особенности их – аккумуляция и передача при делении клеток и последующей генерации, более

6. Простейшие живые организмы, вызывающие мутации у животных, составляют класс биологических мутогенов. К ним относятся вирусы, бактерии, гельминты, актиномицеты, растительные экстракты и другие. Мутагенными свойствами обладают и живые вакцины. Мутагенное действие этих организмов связано с проникновением в клетки чужеродной ДНК.

При изучении кариотипов животных, зараженных вирусом свинной лихорадки, были обнаружены различные типы аббераций. Уровень аббераций зависел от дозы и продолжительности воздействия вируса.

Исследования показывают, что многие лекарственные препараты, используемые в ветеринарии, обладают мутагенными свойствами.

Такой же эффект возможен вследствие использования антибиотиков, а также некоторых кормовых добавок и консервантов, особенно при их передозировке.

В связи с этим необходима проверка каждого нового фармакологического средства на мутагенность, строгое соблюдение инструкций по применению лечебных препаратов – стимуляторов роста животных, различных ядохимикатов и всякого рода токсических средств.

7. Антимутагены – стабилизация мутационного процесса до естественного уровня. Им присуща такая характеристика, как физиологичность действия.

Передозировка витамина D2 приводит к нарушению сперматогенеза у самцов и причина врожденных аномалий у КРС.

Витамин Е снижает мутагенное действие ионизирующих излучений и хим. Соединений.

Витамин С способствует уменьшению частоты аббераций хромосом.

Витамин А и Каротин. Снижают естественное и искусственное мутирование в клетках у животных.

Витамин К1. Противостоит генотоксическому мутагенов пром. происхождения.

8. В результате производственных процессов в промхоз. и сельхоз. Накапливаются огромные количества веществ, часть из кот. Обладает мутагенной и тератогенной активностью. Некоторые мутагены(ДДТ, гексахлорбензол, и др. хлотиды.)накапливаются в живых организмах. Вирусы могут стать сильным фактором индуцированного мутагенеза. Хим.

Загрязнения среды разведения животных. Приводит к концентрации в кормах нитритов и нитратов, вредное действие которых известно. Пестициды обладают очень сильным мутагенным св-вами. Радионуклиды сами по себя являются мощным фактором индукции мутаций, вызывая абберации.

Неблагоприятная экологическая среда приводит к снижению иммунитета и увеличению нестабильности генетического аппарата животных.

9.Генетические аномалии – морфофункциональные нарушения в организме животных, возникающие в результате генных и хромосомных мутаций.

Наследственно-средовые аномалии – зависят от генотипа и факторов окружающей среды. Фенотипическое проявление этих признаков зависит от количества мутантных генов, обуславливающих аномалию.

Экзогенные аномалии – возникают в результате действия на организм, факторов внешней среды, являются ненаследственными, или экзогенными.

10) Тип наследования аномалий обычно определяется на основании анализа генеалогии – родословных, в которых должны быть записаны сведения о характере аномалий. Родословную начинают составлять с аномального животного – пробанда. Братья и сестры – сибсы. Особи мужского пола – квадрат, женского – круг, прямая между квадратом и кругом – скрещивание. Исследуют как минимум 5 поколений.

Типы наследования:

1- Аутосомный доминантный. Определяется 1 парой генов в аутосоме, по типу – доминант. Большая частота встречаемости. Болеют и самки, и самцы. От здоровых родителей – здоровое потомство, если 1 из родителей болен – больное. Аномалии в каждом поколении.

2- Аутосомный рецессивный. 1 пара генов в аутосоме. Относительно небольшая частота встречаемости. Болеют и самцы, и самки. От здоровых родителей могут быть аномальные потомки. Аномалии встречаются не в каждом поколении. При имбридинге частота проявления аномалий увеличивается.

3- Сцепленный с х-хромосомой. Ген расположен в х-хромосоме, может быть и доминантным, и рецессивным. Болеют обычно самцы, самки – носители при сцепленном рецессивном (при доминантном болеют и самки, и самцы, но самок в 2 раза больше)

4- Полигенный. Определяется несколькими парами генов. Разная степень выраженности аномалии, разный возраст проявления. Разновидностью четвертого типа являются аномалии с «пороговым» эффектом (не выражена степень признака, аномалия проявится только у тех животных, у которых количество вредных полигенов достигнет определенного числа)

11) КРС:

– анеуплоидия (трисомия, моносомия, нуллисомия)

– полиплоидия (триплоидия, мозаицизм)

– транслокации (центрическое слияние, реципроктные транслокации, транслокации тандемного типа)

– инверсии (перицентрическая)

Читайте также:  Доказательства эволюции - биология

– делеции

– нехватки

– поломки хромосом

Снижение плодовитости

Свинья:

– транслокации (реципроктные)

– анеуплоидия (трисомия, моносомия)

Снижения плодовитости

Овца:

– транслокация (робертсоновская)

Нет влияния на плодовитость

Лошадь:

– анеуплоидия (моносомия)

– полиплоидия (мозаицизм)

– транслокация (реципрокная)

Бесплодие

Птицы:

– изохромосомы

– транслокации

– анеуплоидия (гаплоидия, триплоидия, трисомия)

– полиплоидия (мозаицизм)

Гибель эмбрионов

12.Полиплоидия наиболее часто обнаруживается в бластоцитах свиней и редко у КРС. Частые случаи стерильности кобыл связаны с высокой частотой у этого вида моносомии по х-хромосоме. У свиней и коз часто наблюдают интерсексуальность, связанную с химеризацией ХХ/ХУ хромосом и имеющую генетическую обусловленность. У птиц 10-11% погибших эмбрионов оказываются гетероплоидными.

13.Наиболее важным фактором, определяющим наследственную устойчивость, является способность макрофагов подавлять рост бактерий в своей цитоплазме. В резистентном организме выделяют: 1) устойчивость к возникновению инфекции, т.е. устойчивость к первоначальной стадии размножения микробактерий и вирусов в хозяине;

2) устойчивость к дальнейшему развитию болезни, т.е. к удерживании инфекции в состоянии не проявляющей себя (латентность).

14.Метод ветеринарной селекции- это отбор тех животных которые наиболее устойчивы к заболеванию.

15.Генетический груз- это как правило рецесивные мутации в гетерозиготном состоянии, т.е. фенотипически не наблюдаемы. Вызывает летальный, полулетальный, снижение жизнеспособности, проявление различных аномалий.

Источник: https://poisk-ru.ru/s22622t2.html

Мутаген что это

Слово мутаген английскими буквами(транслитом) — mutagen

Слово мутаген состоит из 7 букв: а г е м н т у

Значения слова мутаген. Что такое мутаген?

Мутаген (лат. mutatio — изменение, перемена; genesis -происхождение) — любое вещество или агент, которое вызывает генетические мутации.

Оглавление:

Различают три вида мутагенов: 1. физические мутагены…

Мутаген (мутации (Мутация) + греч. -genes порождающий, производящий) общее название физических, химических и биологических агентов, способных вызвать мутацию.

Мутагены (от мутация и др.-греч. γεννάω — рождаю) — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации.

Мутагенез, процесс возникновения наследственных изменений — мутаций, появляющихся естественно (спонтанно) или вызываемых (индуцируемых) различными физическими или химическими факторами — мутагенами.

Мутагенез — внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.Мутагенными факторами (мутагенами) могут быть различные химические и физические воздействия — мутагенные вещества, ультрафиолет, радиация.

АНТИ МУТАГЕНЫ АНТИ МУТАГЕНЫ (от анти… и мутагены), факторы, снижающие частоту мутаций. К А.поддерживающим определённый уровень спонтанных мутаций, относят ферментные системы, осуществляющие исправление (репарацию) генетич. материала…

Биологический энциклопедический словарь.

Источник: http://wordhelp.ru/word/%D0%BC%D1%83%D1%82%D0%B0%D0%B3%D0%B5%D0%BD

Мутаген

В биологии мутагенами называют физические или химические агенты, которые вызывают изменения в генетическом материале (как правило, ДНК) организма и повышают частоту мутаций.

Так как многие мутации приводят к образованию раковых опухолей, мутагены также часто называют канцерогенами.

Однако, не все мутации вызываются мутагенами, так называемые, спонтанные мутации возникают в результате ошибок при репликации ДНК, репарации и рекомбинации.

Содержание

Классификация

Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающе изменения в структуре генов, структуре и количестве хромосом. По происхождению мутагены классифицируют на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма и экзогенные — все прочие факторы, в том числе и условия окружающей среды.

По природе возникновения мутагены классифицирует на физические, химические и биологические:

Физические мутагены

  • ионизирующее излучение;
  • радиоактивный распад;
  • ультрафиолетовоеизлучение;
  • 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).

Биологические мутагены

  • специфические последовательности ДНК — транспозоны;
  • некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);
  • продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);
  • антигены некоторых микроорганизмов.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Мутаген» в других словарях:

мутаген — мутаген … Орфографический словарь-справочник

МУТАГЕН — любой агент или фактор, вызывающий мутацию. Экологический словарь, 2001 Мутаген любой агент или фактор, вызывающий мутацию. EdwART. Словарь экологическ … Экологический словарь

мутаген — этиленимин, фактор Словарь русских синонимов. мутаген сущ., кол во синонимов: 2 • фактор (29) • … Словарь синонимов

МУТАГЕН — МУТАГЕН, а, муж. (спец.). Общее название физических, химических, биологических факторов, способных стимулировать мутацию (в 1 знач.). | прил. мутагенный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. … Толковый словарь Ожегова

Мутаген — вещество, способное вызвать генетические изменения в живых организмах. Источник: МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВНЕДРЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ САНИТАРНЫХ ПРАВИЛ И НОРМ САНПИН 2.1.4.ПИТЬЕВАЯ ВОДА. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ… … Официальная терминология

МУТАГЕН — Любой агент или фактор, вызывающий мутацию Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов

мутаген — mutagen мутаген. Физический (гамма и Рентгеновские лучи, элементарные частицы, температура и др.) или химический (многочисленные органические и неорганические соединения, включая некоторые чужеродные для данного объекта биополимеры) фактор,… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

мутаген — rus мутаген (м), мутагенное вещество (с) eng mutagen, mutagenic substance fra mutagène (m), substance (f) mutagène deu mutagener Stoff (m) spa sustancia (f) mutagénica, sustancia (f) mutágena, mutágeno (m) … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

мутаген — ПАТОЛОГИЯ ЭМБРИОГЕНЕЗА МУТАГЕН, МУТАГЕННЫЙ ФАКТОР – фактор физической (рентгеновские и гамма лучи), химической (антибиотики, кислоты), или биологической природы (вирусы), воздействие которого на организм приводит к возникновению мутаций … Общая эмбриология: Терминологический словарь

мутаген — mutagenas statusas T sritis chemija apibrėžtis Medžiaga ar poveikis, sukeliantys gyvų organizmų genetinius pokyčius (mutacijas). atitikmenys: angl. mutagen rus. мутаген … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

мутаген — mutagenas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Veiksnys, sukeliantis genetinius organizmo pokyčius (mutacijas). atitikmenys: angl. mutagen rus. мутаген; мутагенный фактор … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Книги

  • Мутаген, Влад Поляков, Михаил Михайлов. Николай — простой русский парень, любитель пострелять зомбаков в популярной игрушке «Сектора смерти» . Вот только приятель у него не совсем обычный. Гришку, с редкой фамилией Иванов, хлебом… ПодробнееКупить за 199 руб
  • Мутаген, Поляков В., Михайлов М.. Николай — простой парень, любитель пострелять зомбаков в популярной игрушке «Сектора смерти» . Вот только приятель у него не совсем обычный… ПодробнееКупить за 199 руб
  • Мутаген, Поляков В.. Николай – простой русский парень, любитель пострелять зомбаков в популярной игрушке «Сектора смерти». Вот только приятель у него не совсем обычный. Гришку, с редкой фамилией Иванов, хлебом не… ПодробнееКупить за 183 руб

Другие книги по запросу «Мутаген» >>

Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:

Мы используем куки для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать данный сайт, вы соглашаетесь с этим. Хорошо

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/

Мутагены

Мутагены — физические, химические и биологические факторы, вызывающие мутации — стойкие наследственные изменения, нарушения в структуре генов, структуре и количестве хромосом.

Содержание

[править] Физические мутагены

К физическим мутагенам относятся все виды электромагнитных излучений. При этом, чем меньше длина волны излучения, тем больше количество содержащейся в нём энергии и большая способность проникать внутрь живых клеток.

  • Инфракрасное излучение (тепловое). Обладает незначительной способностью вызывать мутации так же, как высокие и низкие температуры.
  • Ультрафиолетовое излучение. Обладает слабой способностью проникать внутрь клеток, но под его воздействием легко изменяется ДНК, что приводит к структурным нарушениям на молекулярном уровне, способствуя появлению рака кожи.
  • Ионизирующее излучение (гамма- и рентгеновские лучи, протоны, нейтроны и др.). Самый опасный вид излучения, под воздействием его лучей даже электроны сходят с атомных орбит, что приводит к появлению химически активных положительно-заряженных ионов внутри клетки. Воздействие ионизирующего излучения может отрицательно влиять на ДНК и хромосомы, вызывая мутации. Однако, если мутации не произошли непосредственно в половых клетках, то они не наследуются. Риск подвергнуться сильному ионизирующему облучению присутствует в местах выхода на поверхность урановых руд, на высокогорье от космических лучей, в местах ядерных испытаний и выбросов, а также при использовании рентгеновских лучей в медицине. Первые искусственные химические мутации получены у дрожжей под воздействием радиоактивного излучения радия в 1925 году Г. А. Надсеном и Г. С. Филипповым. С помощью рентгеновского излучения Г. Меллером в 1927 году впервые были получены мутации у дрозофилы. Частота мутаций, возникающих у дрозофилы (и других организмов), прямо пропорциональна дозе облучения. Определенная доза облучения вызывает одинаковое число мутаций как при однократном сильном, так и при нескольких облучениях небольшими дозами.

Единицей дозы излучения служит рентген (Р) — количество излучения, которое вызывает образование 2*109 пар ионов/см3 воздуха. На практике пользуются единицей рад , служащей мерой поглощения энергии; в воздухе 1 Р эквивалентен 0,876 рад.

[править] Химические мутагены

Способность химических веществ вызывать мутации открыта в 1932 В. В. Сахаровым (действием иода на дрозофилы).

Систематизация химических мутагенов начата в 1945 году, и с тех пор в список входят различные вещества, число которых возрастает по мере обнаружения мутагенного действия соединений, ранее в этом отношении не изученных.

Наиболее сильные химические мутагены, увеличивающие частоту мутаций в сотни раз, называются супермутагенами. К химическим мутагенам относятся:

  • азотистая кислота;
  • акридиновые красители;
  • алкилирующие агенты (например, иприт, диметилсульфат, нитрозометилмочевина, иодацетамид);
  • аналоги азотистых оснований нуклеиновых кислот (например, 5-бромурацил, 2-аминопурин);
  • лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты, некоторые алкалоиды);
  • некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);
  • органические растворители;
  • перекись водорода;
  • пестициды (например гербициды, фунгициды);
  • продукты переработки нефти, бензол;
  • биополимеры (чужеродная ДНК, а также, по-видимому, чужеродная РНК);
  • формальдегид.

[править] Биологические мутагены

  • мутагенным фактором ряда вирусов являются, видимо, их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК (вирус кори, краснухи, гриппа);
  • продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);
  • антигены некоторых микроорганизмов.

[править] Мутабильность организмов

По-видимому, мутагены могут вызывать мутации у любых форм жизни — от вирусов до человека, но чувствительность организмов разных видов к действию мутагенов — их мутабильность — различна.

[править] Применение мутагенов

Физические и химические мутагены широко используются в селекции сельскохозяйственных растений и полезных микроорганизмов с целью получения мутаций с подходящими признаками. Так, например, колхицин вызывает удвоение хромосом в клетках и приводит к увеличению роста растений.

Читайте также:  Понятие о природном сообществе, биогеоценозе и экосистеме - биология

[править] См. также

[править] Ссылки

  • Большая Советская Энциклопедия, статья «Мутагены»
  • Мутагены на humbio.ru
  • Мортон Дженкинс «101 ключевая идея: Эволюция», — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2001, стр., ISBN54-3

Персональные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Инструменты

  • Последнее изменение этой страницы: 17:51, 6 февраля 2017.
  • К этой странице обращались 865 раз.

Источник: http://pipdecor.ru/mutagen-chto-jeto/

Мутагены, их характеристика и свойства

Мутагены (от лат. mutatio – изменение и греч. -genes-рождающий, рожденный), химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения – мутации.

Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и количестве хромосом.

Действие мутагенов, рассеянных в окружающей среде, вызывает увеличение частоты возникновения мутаций, что ведет к росту так называемого генетического груза, выражающегося в увеличении наследственной патологии, а также частоты онкологических заболеваний.

Еще в 1925 г. российские генетики Г.А.Надсон и Г.С.Филиппов показали, что при облучении дрожжей лучами радия возникают разнообразные новые формы, в 1927 г. Г.

Меллер показал на дрозофиле, хорошо изученной к тому времени генетиками, что под действием рентгеновских лучей у дрозофил возникают мутации. Мутагенез – возникновение мутаций– внезапных качественных изменений генетической информации.

Термин «мутация» был предложен голландским ученым де Фрисом (Н.de Vries) в 1901г.

Мишенью действия мутагенов в клетке являются главным образом ДНК и, возможно, некоторые белки.

К последним относят в основном белки, играющие структурную роль в организации генома или принимающие участие в репликации (самовоспроизведении молекулы нуклеиновых кислот), рекомбинации (перераспределении генетического материала родителей в потомстве) или репарации (восстановлении поврежденной структуры ДНК).

Для устранения первичных повреждений генетических структур, вызванных мутагенами, в клетке существует ряд систем восстановления, или репарации, генетических повреждений. В настоящее время таких систем насчитывается более десяти. Однако в ходе репарации часть первичных повреждений может остаться и привести к возникновению мутаций.

Классификация мутагенов и их характеристика

По происхождению мутагены классифицируют на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма и экзогенные– все прочие факторы, в том числе и условия окружающей среды. По природе возникновения мутагены классифицирует на физические, химические и биологические.

Физическими мутагенами называются любые физические воздействия на живые организмы, которые оказывают либо прямое влияние на ДНК или вирусную РНК, либо опосредованное влияние через системы репликации, репарации, рекомбинации.

Первые физические мутагены, открытые учеными, — это разные виды излучений: ионизирующее излучение, радиоактивный распад, ультрафиолетовое излучение.

Первичный эффект ионизирующих и ультрафиолетовых излучений заключается в образовании одиночных или двойных разрывов в молекуле ДНК. Ультрафиолет сильно поглощается тканями и вызывает мутации лишь в поверхностно расположенных клетках многоклеточных животных, однако на одноклеточных он действует эффективно. Мутагенное действие ультрафиолета было установлено в 1931 г. А.Н.Промптовым.

Другими физическими мутагенами являются частицы разной природы, имеющие высокую энергию: это альфа- и бета-излучения радиоактивных веществ и нейтронное излучение.

В случае прямого влияния на ДНК основную роль играют два параметра: величина энергии воздействующей частицы и способность биологического материала поглощать эту энергию.

Повреждения ДНК могут быть двух типов: двунитевые и однонитевые разрывы.

Мутации может вызывать также высокая или низкая температура. В 1928 г. Меллер показал, что повышение температуры на 10 градусов по С повышает частоту мутаций у дрозофил в 2-3 раза.

Зная способ действия этих мутагенов, можно было предположить, что они должны действовать на ДНК любых организмов.

И действительно, вскоре было обнаружено, что например, рентгеновские лучи вызывают мутации у самых разных животных, растений и микроорганизмов.

Выяснено, что мутации, вызванные излучениями, могут затрагивать любые признаки организма, так как квант излучения или частица с высокой энергией чисто случайно может повредить любой участок ДНК.

Число возникающих мутаций тем больше, чем выше интенсивность излучения, то есть чем больше квантов или частиц попало в клетку в единицу времени.

Также было показано, что физические факторы вызывают те же мутации, которые возникают и при спонтанном мутагенезе.

У высших живых существ есть вещества, ослабляющие действие излучения – фотопротекторы, а многие растения содержат алкалоиды и кумарины, они усиливают процессы, вызванные радиацией и эти вещества опасны для животных.

Физические мутагены и их действие сильно зависит от предварительной эволюции организма. К постоянно действующим мутагенам виды выработали устойчивость.

Физический мутагенез может не регистрироваться из-за быстрой гибели мутантных организмов.

К химическим мутагенам относятся многие химические соединения самого разнообразного строения. Наибольшую мутагенную активность проявляют различные алкилирующие соединения, а также нитрозосоединения, некоторые антибиотики, обладающие противоопухолевой активностью.

Химические мутагены делят на мутагены прямого действия (соединения, реакционная способность которых достаточна для химической модификации ДНК, РНК и некоторых белков), и мутагены непрямого действия (промутагены – вещества, которые сами по себе инертны, но превращаются в организме в мутагены, в основном в результате ферментативного окисления).

Мишенью действия мутагенов в клетке являются ДНК и некоторые белки. Ряд мутагенов вызывают мутации, не связываясь ковалентно с ДНК. В этом случае матричный синтез на ДНК протекает с ошибками. В синтезируемой нити ДНК оказывается на один нуклеотид больше или меньше обычного и возникают мутации. Существуют мутагены, ингибирующие синтез предшественников ДНК.

В результате происходит замедление или даже остановка синтеза ДНК. Мутагенные и канцерогенные свойства химических веществ тесно связаны между собой. Поэтому выявление возможных мутагенов в окружающей среде, испытание на мутагенность продуктов промышленного синтеза (красители, лекарственные средства, пестициды и др.) – важная задача современной генетики.

Установлено, что мутагенной активностью обладает несколько тысяч химических соединений.

Однако в отличие от ионизирующего и ультрафиолетового излучений для химических мутагенов характерна специфичность действия, зависящая от природы объекта и стадии развития клетки.

При взаимодействии химических мутагенов с компонентами наследственных структур (ДНК и белками) возникают первичные повреждения последних. В дальнейшем эти первичные повреждения ведут к возникновению мутаций.

Химические мутагены:

– окислители и восстановители;

– алкилирующие агенты и пестициды;

– некоторые пищевые добавки;

– продукты переработки нефти и органические растворители;

– лекарственные препараты.

К биологическим мутагенам относят ДНК- и РНК-содержащие вирусы, некоторые полипептиды и белки, например О-стрептолизин и ряд ферментов рестриктаз, а также препараты некоторых ДНК и определенные плазмиды.

Механизмы образования мутаций при действии различных биологических факторов не вполне ясны, однако агенты, содержащие нуклеиновые кислоты, могут вызывать нарушение процессов рекомбинации, что приводит к возникновению мутаций.

Действие рестриктаз сводится к «разрезанию» цепей ДНК в месте (локусе) определенной последовательности нуклеотидов, специфичном для каждой рестриктазы.

Биологические мутагены:

– специфические последовательности ДНК – транспозоны;

– некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);

– продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);

Транспозоны– один из классов мобильных элементов генома которые, встраиваясь в геном, могут вызывать мутации, в том числе и такие значительные как хромосомные перестройки.

Они играют важную роль в процессах переноса лекарственной устойчивости среди микроорганизмов, рекомбинации, и обмена генетическим материалом между различными видами как в природе так и в ходе генно-инженерных исследований.

Опасность загрязнения окружающей среды мутагенами

Во второй половине ХХ века над биосферой нависла угроза загрязнения мутагенами. Любая популяция способна выдержать лишь определенный груз мутаций. Увеличение частоты мутаций может привести к снижению устойчивости популяций из-за нарушения генетического гомеостаза.

  Необходимо дальнейшее усиление эколого-генетического мониторинга – контроля за состоянием окружающей среды на популяционно-генетическом уровне.

В качестве профилактических мер следует использовать развитие «безотходных» технологий, ограничение производства веществ с мутагенным действием, усиление всех видов контроля за состоянием потенциально опасных предприятий: АЭС, химические и микробиологические производства, научно-промышленные установки биотехнологического характера.

Существуют факторы, которые снижают частоту мутаций – антимутагены.

К антимутагенам относятся некоторые витамины–антиоксиданты (например, витамин Е, ненасыщенные жирные кислоты), серосодержащие аминокислоты, а также различные биологически активные вещества, которые повышают активность репарационных систем. Установлено, что мутагены при определенных условиях оказывают канцерогенное и тератогенное действие.

Канцерогены – это факторы, провоцирующие развитие онкологических заболеваний; тератогены – это факторы, провоцирующие развитие различных аномалий, уродств. Тератогенный эффект дают многие лекарственные препараты. Например, в 1960-е гг.

на Западе широко использовалось снотворное талидомид, применение которого привело к рождению большого числа детей с недоразвитыми конечностями.

Наряду с тератами – уродствами – часто встречаются морфозы – изменения, которые не ведут к утрате органом его функций.

Отличить мутагенное действие от тератогенного сравнительно легко: тераты (уродства) являются ненаследственными модификациями, они предсказуемы (направлены) и не сохраняются в последующих поколениях. Например, серая окраска тела у дрозофилы – это нормальный признак.

В то же время известна мутация yellow – желтое тело (эту мутацию легко получить искусственно, обрабатывая родительских особей различными мутагенами; при этом разные мутагены могут давать одинаковый фенотипический эффект).

Если же личинкам дрозофилы добавлять в корм азотнокислое серебро, то все эти личинки разовьются в мух с желтым телом.

Но, если от этих желтых мух получить потомство и выращивать его на обычной питательной среде, то все потомки вновь станут серыми. Таким образом, в данном случае «пожелтение» тела мух – это не мутация, а модификация, или фенокопия (модификация, по фенотипу копирующая мутацию); азотнокислое серебро в данном случае является не мутагеном, а тератогеном.
 



Источник: http://biofile.ru/bio/19405.html

3.7. Вредное влияние мутагенов на генетический аппарат клетки. Наследственные болезни

Способность к мутированию — свойство гена. Каждый ген мутирует сравнительно редко, что имеет определенное биологическое значение, обеспечивая относительное постоянство видов и их приспособленность к окружающей среде.

 Установлена зависимость мутаций от физиологического состояния клетки, режима питания, температуры и других естественных факторов.

При воздействии ряда химических веществ (иприта, этиленамина, колхицина и др.), радиоактивных изотопов, ионизирующих излучений, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей и др. количество мутаций увеличивается в сотни раз и возрастает прямо пропорционально их дозе.

Мутагены

                    факторы, вызывающие мутации у живых организмов:

       • физические мутагены (излучения, температура);

       • химические мутагены (токсичные вещества);

       • биологические мутагены (вирусы).

Общие свойства мутагенов:

 • универсальность — способность вызывать мутации во всех живых организмах;

Читайте также:  Транспорт веществ в организме - биология

 • отсутствие нижнего порога действия — способность вызывать мутации даже в очень малых дозах;

 • спонтанность (ненаправленность) возникающих мутаций.

Употребление алкоголя, наркотиков, никотина, некоторых лекарственных препаратов, равно как и воздействие различных мутагенов, оказывает вредное влияние на генетический аппарат клетки.

Особенно опасны мутации в половых клетках, которые могут передаваться из поколения в поколение.

В этом плане особенно актуальны мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения мутагенами, а для предупреждения и профилактики наследственных заболеваний человека — медико-генетическое консультирование семейных пар.

Медицинская генетика – раздел антропогенетики, изучающий наследственные заболевания человека, их происхождение, диагностику, лечение и профилактику.

Основным средством сбора информации о больном является медико-генетическое консультирование. Оно проводится в отношении лиц, у которых среди родных наблюдались наследственные заболевания.

Цель – прогноз вероятности рождения детей с патологиями, либо исключение возникновения патологий.

Наследственные заболевания, передаваемые потомкам:

– генные, сцепленные с Х-хромосомой – гемофилия, дальтонизм;

– генные, сцепленные с У-хромосомой – гипертрихоз (оволосение ушной раковины);

– генные аутосомные: фенилкетонурия, сахарный диабет, полидактилия, хорея Гентингтона и др.;

– хромосомные, связанные с мутациями хромосом, например синдром кошачьего крика ( частичная моносомия по короткому плечу 5-й хромосомы (5p-). Синдром обусловлен делецией короткого плеча 5-й хромосомы. У детей с этой хромосомной аномалией отмечается необычный плач, напоминающий требовательное кошачье мяуканье или крик);

– геномные – поли– и гетероплоидия – изменение числа хромосом в кариотипе организма.

Полиплоидия – двух– и более кратное увеличение числа гаплоидного набора хромосом в клетке. Возникает в результате нерасхождения хромосом в мейозе, удвоения хромосом без последующего деления клеток, слияния ядер соматических клеток.

Гетероплоидия (анеуплоидия) – изменение характерного для данного вида числа хромосом в результате их неравномерного расхождения в мейозе.

Проявляется в появлении лишней хромосомы (трисомия по 21 хромосоме ведет к болезни Дауна) или отсутствии в кариотипе гомологичной хромосомы (моносомия).

Например, отсутствие второй Х-хромосомы у женщин вызывает синдром Тернера, проявляющийся в физиологических и умственных нарушениях. Иногда встречается полисомия – появление нескольких лишних хромосом в хромосомном наборе.

Методы генетики человека.

Генеалогический – метод составления родословных по различным источникам – рассказам, фотографиям, картинам. Выясняются признаки предков и устанавливаются типы наследования признаков.

Типы наследования: а) аутосомно-доминантное, б) аутосомно-рецессивное, в) сцепленное с полом наследование.

Человек, в отношении которого составляется родословная, называется пробандом.

Близнецовый. Метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Близнецы бывают однояйцовые (монозиготные, идентичные) и разнояйцовые (дизиготные, неидентичные).

Цитогенетический. Метод микроскопического изучения хромосом человека. Позволяет выявить генные и хромосомные мутации.

Биохимический. На основе биохимического анализа позволяет выявить гетерозиготного носителя заболевания, например носителя гена фенилкетонурии можно выявить по повышенной концентрации фенилаланина в крови.

Популяционно-генетический. Позволяет составить генетическую характеристику популяции, оценить степень концентрации различных аллелей и меру их гетерозиготности. Для анализа крупных популяций применяется закон Харди-Вайнберга.

Тематические задания

A1 Генеалогический метод основан на:

1)    биохимическом анализе ДНК

2)    изучении количества и структуры хромосом

3)    составлении родословных

4)    анализе биологических жидкостей человека

A2 Комбинативная изменчивость связана с:

1)    новыми сочетаниями генов, которые возникают в результате кроссинговера, независимого расхождения негомологичных хромосом

2)    изменениями в процессе индивидуального развития организма

3)    генными и хромосомными мутациями

4)    влиянием окружающей среды на организм

A3   В селекционной работе для создания разнообразия исходных форм применяется:

1)    отдаленная гибридизация

2)    экспериментальный мутагенез

3)    явление полиплоидии

4)    повышение продуктивности

A4 Направление биотехнологии, в котором используются микроорганизмы для получения антибиотиков и витаминов, называется:

1)    биохимический синтез

2)    генная инженерия

3)    клеточная инженерия

4)    микробиологический синтез

A5 При скрещивании двух морских свинок с черной шерстью (доминантный признак) получено потомство, среди которого особи с белой шерстью составили 25%. Каковы генотипы родителей?

1)    АА х аа

2)    Аа х АА

3)    Аа х Аа

4)    АА х АА

A6 Какие гены проявляют свое действие в первом гибридном поколении?

1)    аллельные

2)    доминантные

3)    рецессивные

4)    сцепленные

A7 Набор хромосом, характерный для данного вида организмов – это:

1)    геном

2)    генофонд

3)    генотип

4)    кариотип

A8 Количество групп сцепления генов у организмов зависит от числа:

1)    пар гомологичных хромосом

2)    аллельных генов

3)    доминантных генов

4)    молекул ДНК в ядре клетки

A9 Чистая линия растений – это потомство:

1)    гетерозисных форм

2)    одной самоопыляющейся особи

3)    межсортового гибрида

4)    двух гетерозиготных особей

A10 У собак чёрная шерсть (А) доминирует над коричневой (а), а коротконогость (В) – над нормальной длиной ног (b). Выберите генотип чёрной коротконогой собаки, гетерозиготной только по признаку длины ног.

1)    ААBb

2)    Аabb

3)    AaBb

4)    AABB

A11 Какой процент растений ночной красавицы с розовыми цветками можно ожидать от скрещивания растений с красными и белыми цветками (неполное доминирование)?

1)    25%

2)    50%

3)    75%

4)    100%

A12 При моногибридном скрещивании гетерозиготной особи с гомозиготной рецессивной в их потомстве происходит расщепление признаков по фенотипу в соотношении:

1)    3 : 1

2)    9 : 3 : 3 : 1

3)    1 : 1

4)    1 : 2 : 1

A13 В селекции для получения новых полиплоидных сортов растений:

1)    скрещивают особи двух чистых линий

2)    скрещивают родителей с их потомками

3)    кратно увеличивают набор хромосом

4)    увеличивают число гомозиготных особей

A14 Мутационная изменчивость, в отличие от модификационной:

1)    носит обратимый характер

2)    передаётся по наследству

3)    характерна для всех особей вида

4)    является проявлением нормы реакции признака

A15 При скрещивании доминантных и рецессивных особей первое гибридное поколение единообразно. Чем это объясняется?

1)    все особи имеют одинаковый генотип

2)    все особи имеют одинаковый фенотип

3)    все особи имеют сходство с одним из родителей

4)    все особи живут в одинаковых условиях

В1 Примерами взаимодействия неаллельных генов являются:

1)    множественный аллелизм

2)    полимерия

3)    плейотропия

4)    комплементарность

5)    кодоминирование

6)    эпистаз

В2 К искусственно выведенным популяциям организмов относятся:

1)    сорт

2)    вид

3)    порода

4)    тип

5)    класс

6)    штамм

B3 Установите соответствие между признаками изменчивости и её видом:

Признаки изменчивости

Изменчивость

1)    носит массовый характер

2)    имеет приспособительное значение

3)    связана с изменением генов или хромосом

4)    пределы изменчивости зависят от нормы реакции

5)    у потомков появляются новые признаки

6)    изменения организмов необратимы

А) мутационная

Б) модификационная

B4 Установите соответствие между характеристикой мутации и ее типом:

Характеристика мутации

Типы мутаций

1)    включение двух лишних нуклеотидов в молекулу ДНК

2)    кратное увеличение числа хромосом в гаплоидной клетке

3)    нарушение последовательности аминокислот в молекуле белка

4)    поворот участка хромосомы на 180°

5)    уменьшение числа хромосом в соматической клетке

6)    обмен участками негомологичных хромосом

А) генные

Б) хромосомные
В) геномные

B5 Установите последовательность этапов постановки эксперимента для определения характера наследования признака:
А) статистическая обработка результатов

Б) скрещивание выбранных организмов

В) получение потомства и подсчет полученных особей с различными фенотипами
Г) выбор организмов с альтернативными признаками

B6 Установите последовательность событий, приводящих к появлению потомства с измененным признаком:

А) образование зиготы, содержащей нормальный и мутантный аллели
Б) рождение мутантного потомства

В) возникновение генной мутации в половой клетке

Г) действие мутагена на родительский организм

Д) оплодотворение

C1 Наличие хохла у уток наследуется как доминантный аутосомный признак. Гомозиготы по этому признаку погибают на ранних стадиях развития, а гетерозиготы жизнеспособны.

Отсутствие хохла определяется рецессивным аллелем этого гена. Хохлатых уток скрестили между собой. Составьте схему решения задачи.

Определите генотипы родителей, соотношение генотипов и фенотипов ожидаемых и родившихся потомков.

C2 При скрещивании красноплодной земляники между собой всегда получаются красные ягоды, а при скрещивании белоплодной – белые. В результате скрещивания этих сортов между собой получаются розовые ягоды. Какое потомство получится при скрещивании растений с розовыми плодами между собой? Составьте схему решения задачи. Какой генетический закон проявляется на этом примере?

C3 Дальтонизм (цветовая слепота) наследуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. В семье отец и мать различают цвета нормально, но отец женщины был дальтоником. Составьте схему решения задачи, определите вероятность рождения в этой семье детей – носителей гена цветовой слепоты.

C4 Дигетерозиготное растение гороха нормального роста и с зелеными створками плодов скрестили с карликовым растением с желтыми створками плодов. Определите генотипы родителей, фенотипы и генотипы возможных потомков. Составьте схему решения задачи. Какова вероятность появления в потомстве карликовых растений с зелеными створками плодов?

C5 При скрещивании самцов морских свинок с белой прямой шерстью с самками с черной курчавой шерстью все потомки имели курчавую шерсть, причем у одной половины шерсть была белого цвета, у второй – черного.

При скрещивании тех же самцов морских свинок (с белой прямой шерстью) с самками, имеющими черную прямую шерсть, все их потомство имело черную прямую шерсть.

Определите доминантные и рецессивные признаки, генотипы всех родительских самцов и самок.

 C6 У родителей с темными волосами и карими глазами родился светловолосый и голубоглазый ребенок. Определите генотипы родителей и первого ребенка. Составьте схему решения задачи. Гены обоих признаков расположены в различных аутосомах. Какой генетический закон проявляется в этом случае?

C7 Скрестили дигетерозиготных самок мухи дрозофилы с серым телом и нормальными крыльями (один из родителей этих самок был с черным телом и укороченными крыльями) с самцами с черным телом и укороченными крыльями.

Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, фенотипы и генотипы потомства, если известно, что гены окраски тела и формы крыльев находятся в одной аутосоме и между ними происходит кроссинговер.

Объясните полученные результаты.

C8 У человека катаракта и шестипалость обусловлены доминантными аутосомными тесно сцепленными генами (кроссинговер между ними не происходит). Жена обладает обоими признаками, причем у ее отца было нормальное зрение и нормальное число пальцев. Муж здоров. Какие генотипы и фенотипы могут быть у их потомков? Составьте схему решения задачи. Объясните полученные результаты.

Источник: https://biology100.ru/index.php/materialy-dlya-podgotovki/organizm-kak-biologicheskaya-sistema/3-7-vrednoe-vliyanie-mutagenov-na-geneticheskij-apparat-kletki-nasledstvennye-bolezni-cheloveka

Ссылка на основную публикацию