39.Мутагены среды. Последствия мутаций для человека. Антимутационные барьеры.

Факторы, вызывающие мутации, получили название мутагенных факторов(рис. 17).

Во-первых, сильнейшим мутагенным действием обладает ионизирующее излучение. Радиация увеличивает число мутаций в сотни раз. Во-вторых, мутации вызывают вещества, которые действуют, например, на ДНК, разрывая цепочку нуклеотидов. Есть вещества, действующие и на другие молекулы, но также дающие мутации. Например, колхицин, приводящий к одному из видов мутаций – полиплоидии. В-третьих, к мутациям приводят и различные физические воздействия, например, повышение температуры окружающей среды.

Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в многоклеточном организме, часто приводят куничтожению клетки (в частности, к программируемой смерти клетки, — апоптозу). Если внутри- ивнеклеточные защитные механизмы не распознали мутацию и клетка прошла деление, то мутантный генпередастся всем потомкам клетки и, чаще всего, приводит к тому, что все эти клетки начинаютфункционировать иначе.

Мутация в соматической клетке сложного многоклеточного организма может привести к злокачественным илидоброкачественным новообразованиям, мутация в половой клетке — к изменению свойств всего организма-потомка.

В стабильных (неизменных или слабо изменяющихся) условиях существования большинство особей имеютблизкий к оптимальному генотип, а мутации вызывают нарушение функций организма, снижают егоприспособленность и могут привести к смерти особи. Однако в очень редких случаях мутация можетпривести к появлению у организма новых полезных признаков, и тогда последствия мутации оказываютсяположительными; в этом случае они являются средством адаптации организма к окружающей среде и,соответственно, называются адаптационными.

Важное значение для ограничения неблагоприятных последствий генных мутаций имеют естественные антимутационные барьеры. Одним из них является парность хромосом в диплоидных наборах хромосом эукариот, которая препятствует проявлению рецессивных мутаций у гетерозиготных особей. Главным антимутационным барьером рассматривается выработавшая в процессе эволюции способность к репарации наследственного материала. Её сущность - в устранении из наследственного материала клетки изменённого участка.

Различают 3 системы репарации генетического материала:

ü эксцизионная репарация (репарация путём «вырезания»):

Механизм эксцизионной репарации заключается в ферментативном разрушении изменённого участка молекулы ДНК с последующим восстановлением на этом отрезке нормальной последовательности нуклеотидов.

Такой механизм включает следующие этапы:

а) разрыв спирали ДНК у места повреждения при участии эндонуклеаз;

б) удаление поврежденного участка с запасом в обе стороны с помощью эндонуклеаз;

в) синтез при участии ДНК-полимеразы на месте дефекта нормального участка ДНК;

г) «сшивание» последнего с образовавав-шимися концами спирали ДНК при помощи фермента ДНК-лигазы (восстановление непрерывности ДНК).

ü Фоторепарация - заключается в расщеплении ферментом (дезоксирибо-пиримидинфотолиазой), активируемым видимым светом, циклобутановых димеров, возникающих в ДНК под действием ультрафиолетового излучения.

 

ü пострепликативная репарация - «включается» тогда, когда эксцизионная репарация «не справляется» с устранением всех повреждений, возникших в ДНК до её репликации. При репликации во второй спирали ДНК возникают бреши - однонитевые пробелы, соответствующие изменённым нуклеотидам первой спирали. Бреши заполняются участками цепи с нормальной последовательностью нуклеотидов уже в ходе пострешгикативной репарации при участии ДНК-полимеразы.