Что такое мутагенез в обж
Мутагенез
Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.
Содержание
Естественный мутагенез
Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены.
Мутационная теория Х. Де Фриза и С. И. Коржинского
Основные положения мутационной теории Коржинского-Де Фриза можно свести к следующим пунктам [4] :
Механизм мутагенеза
Последовательность событий приводящая к мутации (внутри хромосомы) выглядит следующим образом:
Мутагенез на уровне генома также может быть связан с инверсиями, делециями, транслокациями, полиплоидией, и анеуплоидией, удвоением, утроением (множественной дупликацией) и т. д. некоторых хромосом.
Точечные мутации
Хромосомные мутации
Геномные мутации
Ядерные и цитоплазматические мутации
Искусственный мутагенез
Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств (направленной эволюции (англ.) ).
Ненаправленный мутагенез
Методом ненаправленного мутагенеза в последовательность ДНК вносятся изменения с определенной вероятностью. Мутагенными факторами (мутагенами) могут быть различные химические и физические воздействия — мутагенные вещества, ультрафиолет, радиация. После получения мутантных организмов производят выявление (скрининг) и отбор тех, которые удовлетворяют цели мутагенеза. Ненаправленный мутагенез более трудоемок и его проведение оправдано, если разработана эффективная система скрининга мутантов.
Направленный мутагенез
В направленном (сайт-специфическом) мутагенезе изменения в ДНК вносятся в заранее известный сайт. Для этого синтезируют короткие одноцепочечные молекулы ДНК (праймеры), комплементарные целевой ДНК за исключением места мутации.
Мутагенез по Кункелю
Для бактериальной плазмиды (внехромосомной кольцевой ДНК) получают уридиновую матрицу, то есть такую же молекулу, в которой остатки тимина заменены на урацил. Праймер отжигают на матрице, проводят его достройку in vitro с помощью полимеразы до кольцевой ДНК, комплементарной уридиновой матрице. Двухцепочечной гибридной ДНК трансформируют бактериальные клетки, внутри клетки уридиновая матрица разрушается как чужеродная, и на мутантной одноцепочеченой кольцевой ДНК достраивается вторая цепь. Эффективность такого способа мутагенеза менее 100 %.
Мутагенез с помощью ПЦР
Полимеразная цепная реакция позволяет проводить сайт-направленный мутагенез с использованием пары праймеров, несущих мутацию (рис. 1), а также случайный мутагенез. В последнем случае ошибки в последовательность ДНК вносятся полимеразой в условиях, понижающих ее специфичность.
Примечания
 Эволюция • Доказательства эволюции | |
| Эволюционные процессы | Адаптация • Преадаптация • Экзаптация • Абаптация • Видообразование • Микроэволюция • Макроэволюция |
|---|---|
| Генетика популяций | Дрейф генов • Естественный отбор • Изоляция • Поток генов |
| Происхождение жизни | Возникновение жизни • Химическая эволюция • Гипотеза мира РНК |
| Исторические концепции | Дарвинизм • Ламаркизм • Пангенезис • Ортогенез • Номогенез • Сальтационизм • Катастрофизм |
| Современные теории | Синтетическая теория эволюции • Теория прерывистого равновесия • Нейтральная теория молекулярной эволюции • Эволюционная биология развития • Эпигенетическая теория эволюции |
| Эволюция таксонов | Растения • Земноводные • Рептилии • Птицы • Млекопитающие • Китообразные • Человек |
| История эволюционного учения • Хронология эволюции • История жизни на Земле | |
Полезное
Смотреть что такое «Мутагенез» в других словарях:
мутагенез — мутагенез … Орфографический словарь-справочник
МУТАГЕНЕЗ — (от мутации и генез), искусственное получение мутаций с помощью физич. или химич. мутагенов. Один из важнейших приёмов эксперим. генетики. В селекции М. используют для получения перспективных мутантов животных, растений и микроорганизмов. Часто… … Биологический энциклопедический словарь
Мутагенез — метод в селекции высших растений и микроорганизмов, который позволяет искусственно получать мутации. Основой мутагенеза являются изменения в молекулах нуклеиновых кислот. По английски: Mutagenesis См. также: Селекция Мутации Финансовый словарь… … Финансовый словарь
Мутагенез — * мутагенез * mutagenesis 1. Процесс возникновения наследственных изменений (мутаций, см.) под влиянием внутренних или внешних, естественных (спонтанный М.) или искусственных (искусственный, индуцированный или экспериментальный М.) мутагенных… … Генетика. Энциклопедический словарь
МУТАГЕНЕЗ — (от мутация и. генез), процесс возникновения в организме наследственных изменений мутаций. Основа мутагенеза изменения в молекулах нуклеиновых кислот, хранящих и передающих наследственную информацию. Методы искусственного мутагенеза используют… … Современная энциклопедия
мутагенез — искусственное получение мутаций с помощью физ. или хим. мутагенов. Один из важнейших приемов экспериментальной генетики. В селекции микроорганизмов М. используют для получения высокопродуктивных пром. штаммов. (Источник: «Микробиология: словарь… … Словарь микробиологии
Мутагенез — I Мутагенез [мутация (от лат. mutatio изменение) + греч. gennaō рождать, производить] возникновение мутаций внезапных качественных изменений генетической информации. В качестве синонима понятия «мутагенез» часто используют понятие «мутационный… … Медицинская энциклопедия
Мутагенез
[мутация (от лат. mutatio изменение) + греч. gennaō рождать, производить] — возникновение мутаций — внезапных качественных изменений генетической информации. В качестве синонима понятия «мутагенез» часто используют понятие «мутационный процесс». Однако содержание последнего термина более широкое. Под мутационным процессом, как правило, подразумевают не только процесс возникновения мутаций, но и их накопление. распространение и элиминацию. Новые мутации являются источником мутационной изменчивости (Изменчивость) и чрезвычайно важны с точки зрения профилактики и лечения наследственных болезней (Наследственные болезни). Мутагенезом в ряде случаев называют также раздел генетики (Генетика), предметом изучения которого являются закономерности образования мутаций,
Термин «мутация» был предложен голландским ученым де Фрисом (Н. de Vries) в 1901 г. Различают спонтанные мутации, возникающие с относительно низкой частотой, а также индуцированные мутации, вызываемые воздействием мутагенных агентов (мутагенов). Существует три группы мутагенов: физические, химические и биологические. К физическим мутагенам относят нагревание, различные виды ионизирующих излучений (рентгеновское, α- β- и γ-лучи, нейтроны, мезоны и другие элементарные частицы и ионы высоких энергий), а также ультрафиолетовое и микроволновое излучение. Мутагенное действие характерно для Уф-лучей с длиной волны от 250 до 280 нм. Первичный эффект ионизирующих и ультрафиолетовых излучении заключается в образовании одиночных или двойных разрывов в молекуле ДНК.
Мутагенным действием обладают 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, непосредственно взаимодействующие с генетическим материалом клетки, и мутагены непрямого действия, влияние которых на генетический материал клетки происходит опосредованно, после ряда метаболических превращений. 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.
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.
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.
По характеру изменения генотипа различают генные (точечные, или точковые) мутации, хромосомные мутации и геномные мутации. Генные мутации представляют собой наследственные, микроскопически невыявляемые изменения в хромосомах (Хромосомы). При использовании высокоразрешающих методов анализа хромосом у человека установлено, что природа ряда мутаций, ранее считавшихся генными. приводящих, например, к появлению ретинобластом, синдромов Лангера — Гидиона, Прадера — Вилли и др., состоит в делении (потере) участка хромосомы. Истинно генные мутации связаны либо с заменой пары азотистых оснований в полинуклеотидной цепи ДНК, что было впервые установлено для серповидно-клеточной анемии у человека, либо с вставкой или выпадением нескольких отдельных нуклеотидов, характерных для мутаций типа сдвига «рамки считывания».
Хромосомные мутации (хромосомные аберрации) разделяют на внутрихромосомные и межхромосомные. К внутрихромосомным мутациям относят делецию (утрату части хромосомы), дупликацию (удвоение части хромосомы) и инверсию (изменение последовательности расположения генов по длине хромосомы за счет перевертывания — инверсии — участка хромосомы на 180°). Различают парацентрическую инверсию, при которой инвертируется участок хромосомы внутри одного ее плеча, не затрагивая центромеры, и перицентрическую инверсию, когда инвертированный участок захватывает центромеру. К межхромосомным мутациям относят транслокации — обмен участками между двумя хромосомами. Если при этом происходит слияние двух остатков хромосом, каждый из которых содержит центромеру, возникает дицентрическая хромосома (дицентрик). При обмене участками двух плечей одной и той же хромосомы со слиянием ее проксимальных концов образуется кольцевая хромосома.
Геномные мутации заключаются в изменении числа хромосом, в кариотипе. Увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору хромосом, называют полиплоидией. Отсутствие или избыточное количество отдельных хромосом объединяют понятием «анэуплоидия», которую подразделяют на гиперплоидию (увеличение числа хромосом) и гипоплоидию (потерю отдельных хромосом хромосомного набора). Геномные мутации возникают за счет повреждений в процессе мейоза (см. Клетка), ведущих к нерасхождению хромосом или хроматид по дочерним клеткам. Общая частота геномных и хромосомных мутаций в соматических клетках человека составляет около 1%, а в зародышевых — около 0,5%.
Мутации Гена, приводящие от нормального к новому состоянию, называют прямыми, а от мутантного фенотипа к исходному (реверсия гена) — обратными. Действие мутаций универсально для всех организмов.
Биологические эффекты мутаций делят на эффекты, проявляющиеся в соматических клетках и приводящие к возникновению синдромов поражения органов и тканей, и эффекты, проявляющиеся изменениями в зародышевых клетках, в результате чего возникают несущие мутацию половые клетки — гаметы. Мутации, возникающие в половых клетках или клетках полового зачатка, называют генеративными, а в клетках, других тканей — соматическими. Генеративные мутации проявляются в следующем поколении в виде изменения фенотипа всего организма и передаются в последующие поколения. Действие соматических мутаций при возникновении их на ранних стадиях эмбриогенеза ведет к появлению пороков развития. Соматические мутации могут также играть роль одного из пусковых механизмов развития опухолей.
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.
Библиогр.: Айала Ф. и Кайгер Дж. Современная генетика, пер. с англ., т. 3, с. 7. М., 1988; Бочков И.П. и Чеботарев А.Н.Наследственность человека и мутагены внешней среды, М. 1989; Бочков Н.П., Захаров А.Ф. и Иванов В.И.Медицинская генетика, М., 1984.
Мутагенез (Мутация + греч. genesis возникновение, развитие; син. мутационный процесс)
процесс возникновения мутации.
Мутагенез индуцированный — М., вызванный каким-либо мутагеном.
Мутагенез спонтанный — М., наблюдаемый в естественных условиях.
Презентация по ОБЖ»Мутации живых организмов под воздействием радиации»
Мутации живых организмов под воздействием радиации
Наследственные признаки всех живых организмов не являются неизменными. Ни один механизм деления и созревания половых клеток не застрахован от ошибки, а ошибки приводят к генетическим изменениям – мутациям.
Мутация – (от лат. mutatio – изменение, перемена), внезапно возникающие естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные) стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации.
Способность мутировать – это универсальное свойство всех форм жизни от вирусов и микроорганизмов до высших растений, животных и человека. Различают два вида мутации:
1. Мутации, возникающие в половых клетках или спорах (генеративные мутации), передаются по наследству.
2. Мутации, возникающие в клетках, не участвующих в половом размножении (соматические мутации), приводят к генетическому мозаицизму, т.е. часть организма состоит из мутантных клеток, другая – из немутантных. В этих случаях мутации могут наследоваться только при вегетативном размножении с участием мутантных соматических частей организма (почек, черенков, клубней и т.п.).
По характеру изменения генетического аппарата мутации делят на три типа:
1. Геномные мутации заключаются в изменении числа хромосом в клетках организма. К ним относятся: полиплоидия – увеличение числа наборов хромосом, когда вместо обычных для диплоидных организмов 2 наборов хромосом их может быть 3, 4 и т.д.; гаплодия – вместо 2 наборов хромосом имеет лишь один; анеуплоидия – одна или несколько пар гомологических хромосом отсутствуют или представлены не парой, а лишь одной хромосомой либо, напротив, 3 или более гомологичными партнерами;
2. Хромосомные мутации. К ним относятся: инверсии – участок хромосомы перевернут на 180°, так что содержащиеся в нем гены расположены в обратном порядке по сравнению с нормальным; транслокации – обмен участками двух или более негомологичных хромосом; делеции – выпадение значительного участка хромосомы; нехватки – выпадение небольшого участка хромосомы; дупликации – удвоение участка хромосомы; фрагментации – разрыв хромосомы на 2 части или более;
3. Генные мутации представляют собой стойкие изменения химического строения отдельных генов и, как правило. Не отражаются на наблюдаемой в микроскоп морфологии хромосом. Известны также мутации генов, локализованных не только в хромосомах, но и в некоторых самовоспроизводящихся органеллах цитоплазмы.
Мутацию у живых организмов может вызывать радиация. Радиация по самой своей природе вредна для жизни. В органах и тканях биологических объектов (человек, животное, растение) как в любой среде при облучении в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов. Данные процессы лежат в основе биологического действия излучения. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в данном случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним. Облучению от естественных источников радиации подвергается любой живой организм Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара (в местах, где есть радиоактивные породы) оказывается выше среднего, а в других местах – соответственно ниже. Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения живых организмов. Организм реагирует на облучение по-разному, существует 4 фазы реакции:
физическая фаза ионизации и возбуждения атомов;
химико-физическая фаза. Образуются высокоактивные радикалы, которые при взаимодействии с различными соединениями дают начало вторичным радикалам (имеют увеличенные сроки жизни по сравнению с первыми);
химическая фаза. Радикалы вступают в реакцию с органическими молекулами клеток, это приводит к изменению биологических свойств молекул;
биологическая фаза. Все химические изменения молекул преобразуются в клеточные изменения.
Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм:
1. при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами;
2. через зараженную пищу или воду;
3. через кожу (в том числе при заражении открытых ран).
Наиболее опасен первый путь, поскольку объем легочной вентиляции очень большой и коэффициенты усвоения в легких более высоки.
Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. В результате облучения в зависимости от величины поглощенной дозы клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении. Предполагается, что значительная часть первичных повреждений в клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которые могут реализоваться в случае отсутствия восстановительных процессов. Реализации этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Пока реализация потенциальных повреждений не произошла, клетка может в них «восстановиться». Это связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. В основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют интенсивность естественного мутационного процесса.
Мутагенное воздействие ионизирующего излучения впервые установили русские ученые Р.А. Надсон и Р.С. Филиппов в 1925 году в опытах на дрожжах. В 1927 году это открытие было подтверждено Р. Меллером на классическом генетическом объекте – дрозофиле. Ионизирующие излучения способны вызывать все виды наследственных перемен. Спектр мутаций, индуцированных облучений, не отличается от спектра спонтанных мутаций.
Исследования Киевского Института нейрохирургии показали, что радиация даже в малых количествах, при дозах в десятки Бер, сильнейшим образом воздействует на нервные клетки – нейроны. Общие нарушения в организме под действием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой патологические изменения головного мозга.
Различные виды излучений характеризуются различной биологической эффективностью, что связано с отличиями в их проникающей способности и характером передачи энергии органам и тканям объекта, состоящего в основном из легких элементов:
Презентация к уроку
1. Развивать личностные УУД через формирование понятия “мутаген”, “мутагенез”, “спонтанный мутагенез”, “индуцированный мутагенез”, расширение знаний учащихся о типах мутагенов и их влиянии на организмы. Показать опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, обосновать необходимость обеспечения генетической безопасности человека.
2. Развивать регулятивные и познавательные УУД через умения управлять познавательной и учебной деятельностью посредством самостоятельной постановки проблемы и путей ее разрешения, структурирования изучаемого материала, работы с дополнительной литературой, умения выступать с сообщениями, ставить вопросы, проводить оппонирование.
3. Развивать коммуникативные УУД, обеспечивающие возможности сотрудничества: умения слышать, слушать и понимать партнера, контролировать действия друг друга, правильно выражать свои мысли в речи, уважать в общении и сотрудничестве партнера и самого себя.
Методические цели: показать методические приемы формирования коммуникативных УУД у учащихся на уроках биологии (Приложение 5).
Материальное обеспечение урока: презентация, ИАД, раздаточный материал, сообщения учащихся.
Методы работы: словесный, проблемный, частично-поисковый, применение ранее полученных знаний, творческий подход к учебной деятельности в использовании дополнительной литературы, контроль знаний.
Форма урока: семинарское занятие.
Есть бытие, но именем каким
его назвать? Ни сон оно, ни бденье;
Сознанье ли болезненной мечты
Иль дерзкого ума соображенье…
Сегодня мы с вами продолжаем разговор о наследственной изменчивости. Давайте вспомним, что мы уже знаем по этому вопросу. (Типы наследственной изменчивости, типы мутаций и их проявление).
Тема нашего сегодняшнего урока “Мутагены и их влияние на живую природу и человека” (слайд № 1). Для сегодняшнего семинарского занятия вы получили 5 вопросов опережающего задания и должны были разделиться на группы и подготовить дополнительный материал по ним. Каждая группа получит возможность выступить, ответить на вопросы и послушать оппонента (слайд № 2).
Перед тем, как начать работу, я хочу предложить вам небольшой слайд-фильм, посмотрите его внимательно, и сформулируйте проблему, а в конце урока предложите пути ее разрешения.
Учащиеся смотрят слайд-фильм (слайды № 3–13), обсуждают свои эмоции и формулируют проблему.
(Почему возникают такие уродства у человека и можно ли повлиять на этот процесс?).
Для того, чтобы ответить на наш вопрос, поработаем сначала с новым материалом, обсудим вопросы, предложенные вам на самоподготовку. Работать будем по схеме, оценка работы при помощи жетонов (Приложение 1, 2, 3, 4).
Мутагены и их типы (1 группа выступает, оппонирует 2 группа, вопросы по желанию)
Учащиеся слушают выступление, выполняют в рабочих тетрадях задания № 1, 3, 6.
Мутагены – факторы, вызывающие возникновение мутаций (слайд № 14).
Классификация по природе воздействующих факторов (слайд № 15):
1. Физические – различные типы излучений, температура.
1. Спонтанные – действуют в нормальных природных условиях без видимых причин.
2. Индуцированные – искусственно инициируются человеком для своих целей.
(Слайд № 16). Факторы, вызывающие самопроизвольный (спонтанный) мутагенный эффект, подразделяют на внешние, или экзогенные, и внутренние, или эндогенные. К экзогенным факторам спонтанного мутагенеза относят естественный радиационный фон, а также действие на соматические или половые клетки организма высоких или низких температур.
Известно, что среди растительных организмов высокогорных или арктических районов часто встречаются полиплоидные формы, возникающие как следствие спонтанных мутаций генома. Это связано с резкими перепадами температур в период вегетации, а в горах — с сильной УФ-радиацией. Экспериментально доказано, что резкое повышение температуры окружающей среды на каждые 10 °С в пять раз увеличивает частоту мутаций. Неслучайно высокогорья являются центрами происхождения многих видов растений, вошедших в культуру как полиплоиды.
Источником многих самопроизвольных мутаций являются эндогенные факторы — некоторые химические соединения, возникающие в организме спонтанно в процессе обмена веществ и вызывающие ошибки процессов репликации, рекомбинации ДНК, изменяющие месторасположение или структуру генетических элементов.
(Слайд № 17). В начале ХХ века был открыт физический, а затем и химический мутагенез, и у истоков этого открытия стояли отечественные учёные. Так, генетики В.В. Сахаров и М.Е. Лобашёв показали, что под действием химических соединений (иод, уксусная кислота, аммиак) увеличивается частота мутаций в клетках растения гречихи. Позже И.А. Рапопорт (СССР) и Ш. Ауэрбах (Великобритания) открыли мощные химические мутагены, названные ими супермутагенами.
Физические мутагены (2 группа выступает, оппонирует 3 группа, вопросы по желанию)
Учащиеся слушают, выполняют задания в рабочей тетради № 4, 5.
(Слайд № 18). К этой группе мутагенов относятся различные типы излучений, температура. К ионизирующим излучениям относят электромагнитные, рентгеновские и гамма-лучи, а также элементарные частицы (альфа, бета, нейтроны и др.). В процессе воздействия ионизирующих излучений на организм компоненты клетки, в том числе молекулы ДНК, поглощают определённое количество (дозу) энергии. При этом одна и та же доза может быть достигнута при слабой интенсивности облучения в течение длительного времени либо путём кратковременного облучения с высокой интенсивностью. Последствием облучения могут быть разрыв водородных связей в двойной спирали молекулы ДНК, разрывы одной или двух цепей ДНК, образование новых устойчивых связей (сшивок) между двумя цепями одной молекулы ДНК, между различными молекулами ДНК или между ДНК и молекулами белков. Экспериментально был получен следующий вывод.
Частота возникновения (индукции) мутаций пропорциональна дозе облучения. С увеличением дозы возрастает вероятность поражения.
В отличие от рентгеновских, ультрафиолетовые лучи не обладают достаточной энергией ионизации. Однако она поглощается входящими в состав ДНК азотистыми основаниями (пуринами и пиримидинами), переводя их в энергетически неустойчивое, возбуждённое состояние. Это приводит к ошибкам при репликации ДНК.
Зачастую более опасными являются источники слабого электромагнитного излучения, которое действует в течение длительного промежутка времени. К таким источникам относится в основном аудио-видео техника, бытовая техника. Наиболее существенное влияние на человека оказывают мобильные телефоны, СВЧ печи, компьютеры и телевизоры. Проблема электромагнитного излучения, исходящего от персональных компьютеров, встает достаточно остро ввиду нескольких причин: компьютер имеет сразу два источника излучения (монитор и системный блок); пользователь ПК практически лишен возможности работать на расстоянии; очень длительное время воздействия.
Генетические последствия воздействия ЭМИ изучены пока недостаточно. В одной из лабораторий США исследуется вопрос о зависимости между рождением монголоидных детей (болезнь Дауна) с облучением их отцов СВЧ энергией. Найдено, что большинство таких детей имеют отцов, облученных во время второй мировой войны радиополем локаторов.
Для защиты человека были разработаны специальные санитарные нормы (ГОСТ 12.1.006-84 регламентирует воздействие электромагнитных излучений на человека), в том числе и те, которые запрещают строительство жилых и прочих объектов вблизи сильных источников излучения.
Ясно для всех, что электромагнитное излучение представляет реальную угрозу для здоровья человека. Оказывается, что электромагнитные и радиационные поля близки по некоторым своим параметрам. Это было доказано как российскими, так и зарубежными учеными.
Химические мутагены (3 группа выступает, оппонирует 4 группа, вопросы по желанию)
Учащиеся слушают, выполняют задания в рабочей тетради № 5, 8.
Выяснилось, что опасные для генно-хромосомного аппарата вещества буквально окружают нас: распыленные в воздухе препараты бытовой химии, краски для волос, производственные выбросы и выхлопные газы автомобилей и мотоциклов и т.д. Но больше всего мутагенов попадает в наш организм с пищевыми продуктами. Вредные химические вещества, накапливающиеся в почве, со временем переходят в съедобные части растений. Именно с ними мы поглощаем 37 процентов марганца, 41 — цинка, 32 — меди, 10 процентов никеля.
(Слайд № 22). Мутагены образуются и при длительном хранении продуктов в форме переокисленных соединений жиров, также повреждающих наследственную природу наших клеток. Например, если речь идет о “мутагенном мясе”, имеется в виду особенно опасная в этом отношении плесень, появляющаяся на испорченном мясе. Копчение мяса или жарение мяса и рыбы при температуре 100-200 градусов в течение 15 минут также приводит к появлению мутагенов. Холестерин, содержащийся в масле, яйцах, сметане, сливках, при долгом хранении становится мутагенным. Та же участь ожидает вкусовые добавки, используемые при консервировании, и консерванты, добавляемые к сокам и винам.
Многие лекарственные вещества вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации в дозах, отражающих реальные, с которыми контактирует человек, но не показывают четкой дозовой зависимости. Эти препараты индуцируют (в 2-3 раза выше спонтанного уровня) хромосомные аберрации у “контактирующих” с ними индивидов. В эту группу можно отнести противосудорожные препараты (комплекс барбитуратов), психотропные, гормональные (эстрадиол, прогестерон, оральные контрацептивы), смеси для наркоза, противовоспалительные средства (бутадион, ацетилсалициловая кислота, амидопирин). Например, ацетилсалициловая кислота и амидопирин повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней.
Большинство пестицидов являются синтетическими органическими веществами. Практически используется около 600 пестицидов, относящихся к разным классам химических соединений. Поскольку они циркулируют в биосфере, мигрируют в естественных трофических цепях, накапливаясь в некоторых биоценозах и сельскохозяйственных продуктах, то к прогнозированию последствий их применения привлекаются не только медики, гигиенисты, но и экологи. Очень важны прогнозирование и предупреждение мутагенной опасности химических средств защиты растений. Причем речь идет о повышении мутационного процесса не только у человека, но и в растительном и животном мире. Человек контактирует с химическими веществами при их производстве, при их применении на сельскохозяйственных работах, получает небольшие их количества с пищевыми продуктами, водой из окружающей среды.
Биологические мутагены (4 группа выступает, оппонирует 5 группа)
Учащиеся слушают, делают записи в тетради.
(Слайд № 23). К биологическим мутагенам относят некоторые растения, например безвременник осенний (Colchicum autumnale), многие вирусы и генно-модифицированные объекты. Извлекаемый из безвременника алкалоид колхицин часто используется для искусственного получения полиплоидов, так как блокирует расхождение удвоившихся хромосом. Вирусы могут вызывать различные хромосомные мутации (аберрации), обусловливающие наследственную изменчивость.
(Слайд № 24). В настоящее время трансгенные сорта сельскохозяйственных культур, устойчивые к гербицидам, вирусам, насекомым-вредителям, с улучшенными качественными характеристиками (улучшенный состав растительного масла) занимают посевные площади, превышающие 85 млн. гектаров. Продукты питания, полученные из таких сортов, теперь уже не редкость на прилавках магазинов многих стран мира.
Но у генной инженерии есть и другая, заставляющая насторожиться, сторона, которая связана с возможным изменением структуры генома конкретного трансгенного растения, с утечкой трансгенов и их передачей диким сородичам, с воздействием на «дикие» виды в природной экосистеме. Часто в ГМ-организм внедряется ген, отвечающий за устойчивость к антибиотикам в качестве гена-маркера. Гипотетически если такой ген резистентности к антибиотикам передастся болезнетворным бактериям, то они получат иммунитет против действия антибиотиков и тогда лечение обычными антибиотическими средствами становится менее эффективным.
Невзирая на длительное невосприятие европейским сообществом генно-инженерных продуктов, в настоящее время в Европейском союзе разрешение на использование в пищевых продуктах получили продуктовые компоненты из сортов генетически модифицированной сои, кукурузы и масличных культур.
До сих пор однозначного ответа на вопрос о том, как влияет потребление трансгенных продуктов на здоровье людей, нет. По мнению специалистов, ответить на этот вопрос можно лишь после того как на свет появятся внуки тех, кто сегодня питается ГМО. Анализ состояния здоровья одного поколения людей не даст достоверной картины. Результаты экспериментов над лабораторными животными показывают, что частота мутаций у них возрастает в сотни и тысячи раз и развивается бесплодие.
Влияние мутагенов на человека и окружающую среду (5 группа выступает, оппонирует 1 группа)
Учащиеся слушают, составляют схему в тетради.
За всю историю своего развития человечество накопило (главным образом за счет естественного мутационного процесса) так называемый генетический груз, проявляющийся в наследственных, генетически обусловленных заболеваниях. Здоровье нынешних будущих поколений людей в значительной степени зависит от того, какой генетический груз получен в наследство от предыдущих поколений, какое количество мутаций накоплено человечеством (слайд № 26).
На данный момент известно около 2 тысяч генетических дефектов,
затрагивающих только часть общего числа локусов в геноме. При этом примерно четверть общего объема мутаций обусловлена энергией естественного фона радиации. Вместе с тем генные мутации, обусловливающие небольшие биохимические аномалии в организме, возможно, более часты.
Проблема заключается в том, что ускорение частоты мутаций ведет к увеличению числа особей с врожденными дефектами и вредными отклонениями, передающимися по наследству, причем мутации в неполовых (соматических) клетках, как правило, могут вызывать рост злокачественных новообразований (спонтанный рак). Расчеты показывают, что удвоение частоты мутаций настолько увеличивает объем генетического груза, что это может стать опасным для существования популяций.
Существует выход из такого кризисного состояния — это путь эволюционных изменений, однако приспособление к мутагенам в процессе отбора требует от популяции огромного числа генетических жертв и времени. В особенности видам, представленным сравнительно малым числом особей, с медленной сменяемостью поколений, труднее было бы приспособиться к высокому мутагенному фону среды. Больше шансов на выход из генетического кризиса, обусловленного ростом мутагенных загрязнений (повышением темпа мутаций), имеют биологические виды с высокой численностью особей, с быстрой сменяемостью поколений, например микроорганизм. Хорошо известно явление устойчивости их к широко распространенным антибиотикам, сульфаниламидным препаратам, так же как и появление устойчивых к пестицидам рас бактерий, грибов, насекомых.
Главная опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, как полагают генетики, заключается в том, что вновь возникающие мутации, не “переработанные” эволюционно, отрицательно повлияют на жизнеспособность любых организмов. И если поражение зародышевых клеток может привести к росту числа носителей мутантных генов и хромосом, то при повреждении генов соматических клеток возможно возрастание числа раковых заболеваний. Более того, существует глубокая связь различных на первый взгляд биологических эффектов.
Например, мутагены окружающей среды влияют на величины рекомбинаций наследственных молекул, являющихся также источником наследственных изменений. Возможно и влияние на функционирование генов, что может быть причиной, например, тератологических отклонений (уродств), наконец, вероятны поражения ферментных систем, что изменяет различные физиологические особенности организма, вплоть до деятельности нервной системы, а следовательно, сказывается и на психике. (Слайд № 27). Генетическая адаптация популяций человека к возрастающему загрязнению биосферы мутагенными факторами принципиально невозможна.
В отличие от грубых хромосомных повреждений наследственного материала точковые генные мутации, обладающие способностью накапливаться в поколениях, представляют основную трудность для обнаружения в популяциях. Выявление их важно именно потому, что такие мутации будут в значительной мере ответственны за проявления генетического груза в ближайших поколениях.
Мы живем в среде, напичканной мутагенами, и полностью исключить их влияние не можем, но полученные знания помогут нам уменьшить влияние этих негативных факторов на организм, сохранить наше здоровье и здоровье наших детей. Некоторые рекомендации по снижению воздействия мутагенов на наш организм (слайды № 28, 29)
Смягчают действия мутагенов (слайд № 30)
А теперь давайте вернемся к проблеме нашего урока. Чья это проблема? Можем ли мы влиять на мутагенез?
Ответьте на вопросы (приложение № 4)
Проверка выполнения заданий в рабочей тетради.
Задание на самоподготовку
(На отдельных листах) “Письмо в будущее”. Прожив и прочувствовав” сегодняшний урок, напишите письмо своему будущему ребенку, о том, что он должен знать, что делать, как себя вести, чтобы снизить риск мутаций у себя и будущих потомков.