41. Спонтанный и индуцированный мутационный процесс. Радиационный мутагенез: генетические эффекты ионизирующего излучения и уф-лучей. Закономерности «доза эффект».

Мутация - это скачкообразное изменение генетического материала под влиянием факторов внешней или внутренней среды, передающееся по наследству. Процесс образования мутаций называется мутагенезом, а факторы, вызывающие мутации, — мутагенами. Мутагены первоначально воздействуют на генетический материал особи, вследствие чего может измениться фенотип. Мутагенные факторы подразделяют на: физические; химические; биологические. К физическим мутагенным факторам относятся различные виды излучений, температура, влажность и др. К химическим мутагенам относятся: а) природные органические и неорганические вещества (нитриты, нитраты, алкалоиды, гормоны, ферменты и др.); б) продукты промышленной переработки природных соединений угля, нефти; в) синтетические вещества, ранее не встречавшиеся в природе (пестициды, инсектициды, пищевые консерванты, лекарственные вещества); г) некоторые метаболиты организма человека. Химические мутагены обладают большой проникающей способностью, вызывают преимущественно генные мутации и действуют в период репликации ДНК. К биологическим мутагенам относятся: а) вирусы (краснухи, кори, гриппа), б) невирусные паразитарные агенты (микоплазмы, бактерии, риккетсии, простейшие, гельминты). Спонтанная мутационная изменчивость – мутации, которые возникают в естественных условиях без специального воздействия какими-либо агентами. Мутационный процесс характеризуется главным образом частотой возникновения мутаций. Для спонтанного мутирования характерны следующие закономерности: различные гены в одном генотипе мутируют с разной частотой (есть гены мутабильные и стабильные); сходные гены в разных генотипах мутируют с разной частотой. На частоту мутаций оказывают влияние многие факторы, например: наличие особых генов-мутаторов; физиологическое состояние и биохимические изменения в клетках (при хранении семян в течение нескольких лет частота мутаций, особенно типа хромосомных перестроек, значительно увеличивается). Накопление в генотипе мутаций, блокирующих синтез тех или иных веществ, вследствие чего происходит накопление предшественников таких веществ, которые могут обладать мутагенной активностью. Индуцированный мутационный процесс – возникновение наследственных изменений под влиянием специального воздействия факторов внешней и внутренней среды. Так, впервые в 1925 году Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов получили мутации у дрожжей под действием ионизирующей радиации. Возникновение под влиянием ионизирующих излучений и ультрафиолетовых лучей наследственных изменений (мутаций). Под действием излучений возникают качественно те же мутации, что и без облучения, но значительно чаще; соотношение разных типов мутаций также может быть иным. Основные механизмы их действия: 1) нарушение структуры генов и хромосом; 2) образование свободных радикалов, которые вступают в химическое взаимодействие с ДНК; 3) разрывы нитей ахроматинового веретена деления; образование димеров. Используется в генетических исследованиях, в селекции промышленных микроорганизмов, сельскохозяйственных и декоративных растений. Повышение частоты вредных мутаций в результате увеличения содержания в биосфере радиоактивных изотопов - одна из основных опасностей радиоактивного загрязнения биосферы. Общая закономерность: с увеличением дозы - увеличивается степень повреждения системы; в процесс вовлекается все большее число составляющих её элементов. В зависимости от действующей дозы практически всякое вещество в определенных условиях может оказаться вредным для организма. На проявление зависимости "доза-эффект" оказывает существенное влияние внутри- и межвидовая изменчивость организмов. Действительно, особи, относящиеся к одному и тому же виду, существенно отличаются друг от друга по биохимическим, физиологическим, морфологическим характеристикам. Эти отличия в большинстве случаев обусловлены их генетическими особенностями. Еще более выражены, в силу тех же генетических особенностей, межвидовые различия. В этой связи дозы конкретного вещества, в которых оно вызывает повреждение организмов одного и того же и, тем более, разных видов, порой очень существенно различаются. Следовательно, зависимость "доза-эффект" отражает свойства не только токсиканта, но и организма, на который он действует. На практике это означает, что количественную оценку токсичности, основанную на изучении зависимости "доза-эффект", следует проводить в эксперименте на различных биологических объектах, и обязательно прибегать к статистическим методам обработки получаемых данных.