Мутагены, их характеристика и свойства. Бытовые мутагены Мутагены в квартире

На волне очередной порции любви и обожания к волшебным суперзверям встал вопрос, может ли человек обладать такими же суперспособностями, как персонаж комиксов. Или стать таким же неубиваемым, как Грэм, которому вообще всё пофиг (австралийский манекен человека, способный выжить в аварии). Оказалось - можно, и более того, такие люди есть. А самое интересное, что они в своем роде тоже мутанты.

Стальная косточка

Сломанная кость - это фантастический способ испортить себе несколько месяцев. Не нужно большого ума, чтобы сломать себе самое твердое вещество в человеческом теле, правда, только не если у тебя обнаружится крайне редкая мутация гена LRP5. Раньше репутация у гена была так себе, поскольку его недостаток приводил к снижению плотности костной ткани или остеопорозу. Однако недавно было обнаружено, что мутация может привести и к обратному эффекту. У одной семьи из Коннектикута с мутировавшим LRP5 кости настолько крепкие, что их практически невозможно сломать. Ясное дело, что у членов семьи таких проблем никогда не было. Их скелеты практически такие же прочные, как адамантий Россомахи. А может быть, они уже начали превращаться в Грэма, которому всё пофиг? Остается надеяться, что в один прекрасный день ученые смогут использовать мутаген для лечения болезни костей.

Легкоатлетическая ачивка

Во многом благодаря своей скорости, человек разумный сумел таки стать единоличным представителем своего вида на планете, сжив со свету кривоногих, неповоротливых увальней неандертальцев. Ноги у нас длинные, иногда красивые, а организм устроен так, что мы единственные из всех живых существ можем бежать в течение долгого времени подряд. Никто - ни гепард, ни лошадь - марафонским бегом заниматься не могут. Однако есть люди, которые совершенно точно бегают лучше большинства землян. Речь не о чернокожих грабителях из неблагополучных районов и кенийских бегунах, а обо всех.

И дело тут не только в стероидах и тренировках, а в гене ACTN3, который присутствует в организме каждого человека. Иногда он мутирует, в результате чего производится весьма интересное вещество - белок Альфа-актинин-3, который отвечает за контроль быстро сокращающихся мышечных волокон. Увеличение количества белка приведет к взрывным всплескам мышечной силы, которые гарантируют максимальную производительность во всех видах спорта, особенно в беге. Интересно, что мутаген представлен в двух видах. И в обоих случаях это одинаково сильно влияет на мышечные сокращения.

Невосприимчивость к ядам

Когда в организм любым путем попадает яд, то во многих случаях приходится готовить гроб, а не капельницу. Попал в твое нутро цианид или рицин - покорчишься немного и , выглядя совершенно неприлично.

Яды окружают нас всюду, так что не нужно искать своего Сальери, который подсыпет тебе порошок. Высокое содержание токсинов хоть в контрафактной бутылке водки, хоть в горном роднике делает тебя похожим на Ильича в нынешнем его состоянии.

Но на протяжении тысячелетий жители Сан-Антонио-де-Лос-Кобрес в Аргентине пили горную воду, в которой содержание мышьяка превышало безопасный уровень в 80 раз. Удивительно, что Сан-Антонио-де-Лос-Кобрес - это всё еще населенный пункт. Жителям по барабану на ежедневное экстремальное воздействие смертоносного металла. Это всё из-за отточенного тысячелетиями гена, который не позволил жителям стать жертвами естественного отбора. Имя ему AS3MT или южно-американский спаситель. Его владельцы могут есть мышьяк ложками, и им ничего не будет. Подсчитано, что в общей сложности в настоящее время только 6000 человек имеют этот ген.

Для тех, кто не спит

Тяжела жизнь супергероя. Работы выше крыши, постоянно приходится иметь дело с какими-то больными на голову людьми, утром - эпичная битва со злодеем, ночью - дежурство, и в результате совершенно не остается времени для сна.

Генов, участвующих в процессе сна, много и все они невероятно сложные. Однако один из них выделяется - DEC2, который регулирует количество сна, в котором мы нуждаемся каждую ночь. Большинству из нас требуется целых восемь часов, а то и больше. Однако 5% населения мутировавший ген позволяет высыпаться за жалкие 4-6 часов каждую ночь. Простые смертные начнут испытывать негативные последствия спустя всего несколько дней подобной ночевки, а эти мутанты живут, совершенно не беспокоясь. Исследователи надеются выудить этот ген и с его помощью облегчить жизнь военным и полиции.

Волшебная электростойкость

Электричество забрало в Вальхаллу немало достойных мужей. Коварная вещь, без которой мы как слепые котята. Однако вся проблема в том, что мы не всегда воспринимаем его всерьез. А потом бац - и тебя поджаривает вольтами, буквально испепеляя все твои внутренние органы. Однако сербу Славише Пайкичу этого не понять. У парня уникальный генетический состав, который делает его практически неуязвимым к электричеству. Обычный человек покрыт миллионами потовых желез, которые, как правило, являются отличным проводником для электричества. Но из-за редкого генетического заболевания у Славиши их нет. Поэтому электричество не имеет возможности проникнуть в его тело и скользит по нему, не причиняя вреда. За это его и прозвали Биба-электричество.

Сам Славиша рассказывает, что может быть не только проводником энергии, но и, как бы это ни звучало невероятно, источником энергии. А вообще, есть в этом что-то символическое - что такие фокусы с электричеством показывает земляк великого Теслы.

Ген рок-звезды

Рок-звездой уготовано быть не каждому. Настоящий творец постоянно подвергает себя излишествам рок-н-ролльной жизни. Поэтому не каждый способен выдержать декалитры алкоголя и тонны наркотиков. Поэтому слабаки вроде и Хендрикса умирали в 27, а настоящие атланты выдерживали даже тогда, когда их ангелы-хранители разводили руками и начинали звонить в похоронное бюро. Даже Сатана, поразившись их стойкости, махнул на них рукой и перестал их ждать у себя в царстве для потрясающего рок-концерта.

Такие титаны, как почивший Лемми, бухали долго и до последнего. Килмистер, узнав про свой страшный диагноз, завязал с виски и бухал исключительно водку, но в двойном размере, потому что она вкусная и полезная. Скончавшийся на днях единственный адекватный рокер Константин Ступин шел к этому не менее целенаправленно, но в условиях отечественных реалий и отсидок сошел с дистанции быстрее.

А Оззи Осборн… он должен был умереть как минимум раз 578484867, но ему повезло, потому что он от природы мутант. Супермутант с суперспособностью - он бессмертен. Суть в том, что в его организме полно мутировавших генов. Не один, а несколько. Большинство из них работают в одной сфере - расщепляют алкоголь и другие химические вещества, которых за годы героиново-спидовых диет было немало. Например, мутация гена ADH4 дала ему повышенное содержание белков, которое позволяет алкоголю поскорее выходить из организма. Так что природа буквально сама создала мегадельфина, ныряющего из бассейна с кислотой в бассейн с морфием. Гениальный музыкант, чего уж там.

Способность жрать что попало

Если вдруг ты увидишь человека, который ест в овраге мопед «Карпаты», не спеши обзывать его придурком - может быть, человек просто голодный. Вот был же Мишель Лотито, который за свою жизнь сожрал самолет, телевизор, тележку, кровать и много-много всего. Глотая осколки стекла и металла, он не корчился в агонии, а спокойно шел в туалет. Обычного человека раскурочило бы изнутри, а ему было вкусно и сытно. Считается, что талант Лотито был результатом весьма специфических генетических дефектов. Он родился с невероятно толстой подкладкой в желудке и кишечнике, его пищеварительная система была достаточно прочной, чтобы не обращать внимание на осколки. Однако несколько глотков смазочного минерального масла он на всякий случай делал.

Как Мистер Фантастик

На тему нечеловеческой гибкости в свое время отменно высказались авторы «Фантастической четверки». Со временем пластичных людей стало так много, что многие стали воспринимать чрезмерную гуттаперчевость как что-то нереальное, как очередной проект поп-культуры. Однако есть люди, родившиеся с генетическим заболеванием, известным как синдром Марфана. Суть его в том, что сухожилия и связки у человека становятся гибкими как резина. Мутации в гене, ответственном за подготовку белка фибриллина-1, заставляют организм создавать соединительные ткани нечеловеческой гуттаперчевости. Для таких больных выворачивать себя руки и суставы, как Мистер Фантастик — это раз плюнуть. Однако на этом веселье заканчивается. У больных развиваются неестественно длинные конечности и увечья на лицах, проблемы со скелетом, нервной системой и даже сердцем. Некоторые дефекты фатальны.

Огромная сила

Что такое суперсила? Это когда ты открываешь маме банку с огурцами или спасаешь город от злодея, разнося его на мелкие кирпичики. Такие герои вдохновляют не одно поколение, и каждый хоть раз мечтал стать таким же сильным и срывать крышки с банок и головы с преступных плеч. Для таких есть две новости: хорошая и плохая. Хорошая новость: такое в принципе возможно. Плохая новость: с этим даром нужно родиться. А ведь не так много счастливчиков, рождающихся с мутациями генов, ответственных за производство белка миостатина. Миостатин заставляет мышцы увеличиться в размере в два раза вместе с жировой прослойкой. Считается, что изучая эти мутагены, мы можем в один прекрасный день разработать лекарство для лечения мышечной дистрофии.

Боль. Гадостное ощущение различных диапазонов, которое легко получить и от которого не так просто избавиться. Фармацевтические компании зарабатывают миллиарды, предлагая способы избежать ее, но секрет истинной безболезненности скрыт в искаженных и очень редких генах. Ген SCN11A определяет количество натрия в клетках организма. Звучит не особенно впечатляюще, пока ты не поймешь, что нервные клетки используют натрий, чтобы послать болевой сигнал. Мутаген понижает уровень натрия, и нервным клеткам попросту не хватает сырья, чтобы отправить эти сигналы, что делает тело нечувствительным к боли. Только люди с таким, казалось бы, завидным умением, склонны к переломам костей и случайному членовредительству. Они, конечно, боли не чувствуют, но от сломанной ноги толку не особенно много. Тем не менее, их мутагены очень редки и ценны, так как они могут быть ключом к новым революционным обезболивающим препаратам.

Источником мутагенных соединений являются некоторые пищевые продукты. Мутагены поступают в организм человека прямым путем (некоторые безалкогольные напитки и др.), или пройдя через пищевую цепочку. Развитие технологии консервирования ставит потребителей в условия непосредственного контакта с мутагенами: формалином, пропиленом гликолем, гексаметилентетрамином, нитратом калия, нитратом натрия и др. В своей совокупности современная мировая консервная промышленность представляет существенный источник мутагенов для человека в связи со слабым государственным санитарным контролем во многих странах. До недавнего времени в Японии среди ряда широко распространённых пищевых консервантов широко использовался агент АF-2/транс-2/фурин-3-/5-нитро-2-/фурил/-акриламид, подавляющий рост бактерий в соевом молоке и в рыбных сосисках. В 1973 г. японские специалисты – члены «Японского общества мутагенов среды» сообщили, что этот консервант вызывает широкий спектр мутаций на ряде тест-систем, начиная от бактерий до культур клеток человека. Выявлены также и канцерогенные свойства этого соединения. Федеральное управление по качеству пищи и лекарств США запретило использование АF-2 и выразило большую озабоченность в связи с возможной мутагенной активностью многих лекарственных средств, консервантов и пищевых добавок, очень широко используемых фирмами медицинской и пищевой промышленности США (De Serres, 1974).

Так, например, на мясном рынке особым спросом пользовался нитрат натрия. Помимо того, что он обладал хорошими консервирующими свойствами, он ещё придавал мясу свежий, сочный, красный цвет. Такое, “аппетитно” выглядевшее мясо, быстро раскупалось. Парадное шествие этого консерванта по кухням мира остановили генетики, обнаружившие у него способность повреждать геном соматических и половых клеток.

Весьма актуальными являются вопросы радио-стерилизации пищевых продуктов. При этом продукты питания не только предохраняются от преждевременной порчи, но и обезвреживаются (как, например, мясо кур от сальмонелл и т.п.). Корнеплоды после радиационной обработки даже в условиях тепла и влажности длительное время не подвергаются гниению и не прорастают. После 1963 г. в США использовалось кратковременное, но мощное излучение кобальта-60 и др. источников для обработки некоторых мясных продуктов, когда нет возможности использовать для хранения холодильные установки. Однако в 1968-1971 гг. из-за отсутствия четких данных о полной безопасности такого облучения широкое применение этого метода было прекращено. В результате облучения высокими дозами лучевой энергии в продуктах могут появиться эпоксиды, хитоны, пероксиды, гидроксиалкилпероксиды и др., которые, как указывалось выше, являются мутагенами. Тем не менее, этот перспективный метод стерилизации продуктов заслуживает тщательного изучения, так как его использование равносильно значительному повышению урожайности сельскохозяйственных культур, увеличению производства мяса и др.

В последнее время особое внимание обращают на мутагенность питьевой воды. Вода, используемая для питья, содержит небольшое количество органической примеси. При обеззараживании воды к ней добавляют хлор. В результате реакции хлора с органическими веществами образуются хлорорганические соединения, обладающие мутагенной активностью (например, тригалометаны) [Ревазова Ю.А., 1994].

Мы уже подчёркивали, что в жаренном мясе и рыбе содержатся мутагены. Возникают они в результате пиролиза триптофана и некоторых других органических соединений. Необработанные термически продукты также могут содержать мутагены. Так мутагены найдены в некоторых видах бобовых, неочищенном хлопковом масле, чёрном перце, грибах и некоторых других продуктах.

В начале 80-х г. в фермерском хозяйстве США обнаружили одинаковые врожденные дефекты у новорожденного ребенка, выводка щенят и козлят. Тщательные исследования показали, что в период беременности женщина и собака употребляли молоко, полученное от домашних коз. которых кормили люпином. Анализ люпина показал наличие в нём мутагенов. В настоящее время внедрены новые сорта люпина, в которых мутагенов практически нет.

В целом по некоторым оценкам человек в день с пищей, водой и воздухом получает примерно 2-3 гр. мутагенов [Ревазова Ю.А., 1994]. В связи с ухудшающейся экологической обстановкой количество мутагенов способных попасть в организм человека, будет постоянно увеличиваться.

На международном съезде медицинских генетиков выступила исследовательница из Канады. Областью её интересов было изучение мутагенной активности лекарственных соединений. Она предложила участникам съезда прислать ей в президиум записки, с перечислением лекарственных веществ, находящихся в карманах у мужчин и сумочках женщин. Анализ присланных записок показал, что в карманах мужчин содержится одно какое-либо лекарство. Это были в основном сердечные препараты и препараты, уменьшающие табачный и алкогольный запах изо рта. В сумочках женщин оказалось по 3 препарата. Спектр их был очень разнообразен. Но чаще всего присутствовал аспирин и лекарства против головной боли. Всё это свидетельствует о том, что лекарства стали необходимым компонентом нашей среды обитания.

К числу лекарств обладающих мутагенным эффектом прежде всего необходимо отнести противоопухолевые препараты. Особенно опасны алкилирующие соединения. Есть сведения, что при лечении основных опухолей эти препараты способствуют возникновению вторичных раковых очагов. Такие антибиотики как пенициллин, стрептомицин и тетрациклин повышают уровень различных аберраций в опытах на животных, растениях и микроорганизмах. Мутагенную активность показали и широко применяемые аспирин и амидопирин.

В области косметики среди различных препаратов благодаря широкому применению высокочувствительных тестов было найдено, что большинство коммерческих красителей волос, поступающих в США, Англию, Японию имеют значительный мутагенный потенциал. Только в США 89% (150 из 169 исследованных рецептур) коммерческих красителей окислительного типа являются мутагенными для сальмонелл. В Японии их оказалось 82%. Опасность усугубляется тем, что кожа головы представляет собой идеальную всасывающую поверхность. Поэтому при обесцвечивании волос, например, перекисью водорода, значительная часть этого мутагена попадает в организм, индуцируя различные повреждения в генетическом аппарате клеток. Понятно, что женщинам детородного возраста лучше не употреблять это чрезвычайно опасное соединение.

Приведём некоторые данные из обзора Долла . На основании анализа большого числа фактов, автор считает доказанным причину возникновения около 20 различных форм рака. Так, выяснена связь между возникновением аденокарциномы у молодых женщин, матери которых принимали стильбэстрол. У женщин, которые использовали в качестве противозачаточных средств стероидные гормоны, наблюдались опухоли печени. Известна роль алкоголя в возникновении рака рта, глотки и носоглотки. Процент возникновения рака этой локализации обычно высокий у содержателей баров, официантов и всех работающих с алкоголем. Однако, остается не ясным сам ли алкоголь провоцировал возникновение опухолей или это были другие компоненты алкогольных напитков. Доказанным является факт, что у пьющих и курящих лиц риск заболеть на 50 % больше, чем у только пьющих или только курящих. Это подтверждается многочисленными исследованиями, что алкоголь усиливает мутагенную и канцерогенную опасность различных соединений. До сих пор имеются противоречивые данные по поводу мутагенности кофеина. Исследователи согласны в одном, большие дозы кофеина обладают мутагенным и канцерогенным действием.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока.

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.

3. Воспитательные

Содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих понятий, критическому оцениванию выступлений учащихся, воспитанию уважения к мнению и знаниям своих товарищей.

Осуществлять экологическое воспитание через расширение знаний о загрязнении окружающей среды мутагенами и их влиянии на организмы.

Осуществлять военно-профессиональную направленность: самостоятельность, организованность, умения преодолевать трудности, уважения к товарищам и их мнению.

Осуществлять нравственное и патриотическое воспитание через формирование отношений и категорий: ответственность, долг, нормы поведения, через оценку работ отечественных ученых в области мутагенеза.

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.

Проведение урока

Есть бытие, но именем каким
его назвать? Ни сон оно, ни бденье;
Сознанье ли болезненной мечты
Иль дерзкого ума соображенье…

Е.А. Баратынский

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 , , , ).

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.

2. Химические.

3. Биологические.

По происхождению:

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.

К числу экзогенных мутагенов относят воздействие на соматические или половые клетки организма различных химических соединений. Особенно сильными мутагенами для человека являются наркотические вещества, никотин, алкоголь. Они вызывают самопроизвольные мутации, ошибки процессов репликации и рекомбинации ДНК, повреждение генов и хромосом. При этом спонтанно возникают все возможные типы генных, хромосомных, геномных и цитоплазматических мутаций, часто опасных для жизнедеятельности организма.

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.

Мутагенным фактором также является повышенная температура. Например, при выращивании мушек-дрозофил при температуре на 10 °С выше обычной число мутаций увеличивается втрое. Радиационное повреждение генетического материала не является прямым источником возникновения изменений в клетках организма, повреждённых облучением (слайд № 19). Дело в том, что у любых организмов в клетках присутствует вода. Поэтому излучение не только непосредственно “ударяет” по чувствительным генетическим структурам, но и действует на них косвенно за счёт разложения воды. Этот процесс приводит к образованию короткоживущих, так называемых свободных радикалов (водорода Н + и гидроксила ОН -), объединяющихся с образованием либо воды, либо химически активных, а следовательно, биологически очень опасных молекул - перекиси водорода и атомарного кислорода. В свою очередь, они способны вызвать несколько новых актов ионизации. Таким образом, происходит лавинообразное увеличение частоты попаданий в “мишени”. Поэтому соединения, способные взаимодействовать со свободными радикалами (антиоксиданты), защищают молекулы-мишени от непрямого действия радиации. К числу таких антиоксидантов, например, относятся токоферол (витамин Е), микроэлемент селен и др.

Линии электропередач (слайд № 20), сильные радиопередающие устройства создают электромагнитное поле, которое в разы превышает допустимый уровень. Электрические и магнитные поля сильно влияют на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем излучения. У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакции только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Работы английских ученых в начале 90-х годов показали, что у ряда аллергиков под действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

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.

Широкое изучение химического мутагенеза началось после того, как в 1946 году отечественный учёный И.А. Рапопорт обнаружил мощное мутагенное действие этиленимина и формальдегида, а Ш. Ауэрбах (Великобритания) такие же свойства обнаружил у иприта и его производных. С тех пор было выявлено много химических соединений, обладающих мутагенной активностью (Слайд № 21). Среди них - волокнистый минерал асбест, этиленамин, колхицин, бензпирен, азотистая кислота, наркотические вещества, алкоголь, никотин и др. Нередко эти же вещества одновременно являются и канцерогенами, то есть веществами, способными вызывать развитие в организме злокачественных новообразований (опухолей).

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.

Среди используемых продуктов - масла и сиропы, которые содержат "ГМ-производный материал", а также мука и крахмал. Эти компоненты могут использоваться во многих продуктах переработки, начиная с вегетарианских гамбургеров и заканчивая сухим печеньем и соусами, аналогично использованию компонентов, которые происходят из не ГМ-культур. Например, трансгенная соя входит в состав почти 60% продуктов, среди которых: колбасные изделия, пельмени, хлеб, шоколад, маргарин, мороженное, детское питание и др. На основе ГМ - компонентов производят раздичные пищевые добавки (индекс Е). Как показали исследования "Гринпис", многочисленные компании с мировым именем используют ГМ-продукцию для производства своей продукции (слайд № 25).

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)

Итог урока

А теперь давайте вернемся к проблеме нашего урока. Чья это проблема? Можем ли мы влиять на мутагенез?

Безусловно, да! Один из самых действенных методов - это знания. Необходимо знать свои особенности, знать – что может вызвать генетические нарушения еще не родившегося ребенка… Вероятность трагедии можно снизить. Здоровый образ жизни - один из путей снижения этого риска.

Рефлексия

Ответьте на вопросы (приложение № 4)

Закрепление знаний

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.

Список литературы

1. Маншеева Э.П. Мутагены. festival.1september.ru
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Симонова Л.В. Биология. М. “Вентана-Граф”. 2011.
3. Мутации фото. images.yandex.ru
4. Мутагены окружающей среды. abilev.narod.ru>mutagen10.htm
5. Физические мутагены. referat.ru>mutageny.html
6. Картинки. images.yandex.ru>мутагены.
7. Мутагены. BiblioFond.ru>view.aspx.id=55819

Все чаще современный человек задумывается о безопасности окружающей его обстановки, о том, как уберечь здоровье от воздействия всевозможных вредных факторов. Между тем, мало кто знает: враги человеческого организма скрываются совсем рядом, в безобидных с виду предметах постоянного обихода – продуктах питания, бытовой химии, косметике. Токсические вещества обнаруживаются даже в товарах, предназначенных для детей. И хотя большинство производителей указывает ингредиенты на упаковках, многие ли читают эти длинные и непонятные на первый взгляд слова, напечатанные мелкими буковками? Но если вы всерьез думаете о собственном здоровье и здоровье родных людей, разумно разобраться в проблеме и подходить к выбору той продукции, которую вы приносите в свой дом, осознанно.

В чем заключена опасность?

В человеческом организме, когда он взаимодействует с теми или иными веществами, могут происходить различные изменения. В ряде случаев это укрепление жизненных сил, улучшение здоровья (например, при правильном приеме витаминных препаратов); в других случаях – ослабление организма или даже причинение ему серьезного вреда. К числу наиболее опасных относят канцерогенные и мутагенные вещества.

Канцерогены – это вещества, провоцирующие или стимулирующие появление и развитие опухолевых клеток. Проникая в организм любым способом: вместе с пищей, воздухом, через кожу – они запускают процесс патологического деления клеток, который приводит к злокачественным новообразованиям. В зависимости от устойчивости организма, воздействие канцерогенов может быть более или менее выраженным; особенно опасны такие вещества для детей, защитные механизмы которых еще несовершенны, а также для людей, у которых уже имеются проблемы со здоровьем.

Мутагенные вещества, проникая в клетку, вызывают ее изменения на генном уровне. Каков будет результат этих изменений, зависит от особенностей организма и характера соединения, обладающего мутагенным действием.

Некоторые химические соединения являются сильными аллергенами, вызывают кожные раздражения, зуд, отеки. Другие, в связи с высокой токсичностью, способны нарушать функции различных органов и систем человека, проникая через слизистые оболочки или кожный покров, попадая в организм вместе с едой или вдыхаемым воздухом.

Конечно, концентрация вредных веществ в составе того или иного косметического продукта или средства для ухода за домом может быть незначительной. Но не стоит забывать, что кремами, шампунями, моющими и чистящими средствами современный человек пользуется ежедневно, а многие токсические вещества способны накапливаться в организме. Поэтому понятно и естественно желание обезопасить свой дом за счет внимательного и избирательного отношения к используемым в нем товарам.

Каковы наиболее опасные вещества?

Изучая состав выбранного средства, обратите внимание на входящие в него следующие химические вещества и соединения:
Sodium lauryl sulfat (SLS), лаурилсульфат натрия; Sodium laureth sulfat (SLES), лауретсульфат натрия . Эти вещества, как правило, производят из кокосовых орехов, что дает производителям моющих средств возможность говорить о «натуральности» своей продукции. Тем не менее, SLS и SLES являются сильными аллергенами, а кроме того, обладают способностью легко преодолевать защитные кожные барьеры и накапливаться в организме. Если концентрация их достигает значительного уровня, возникают токсические поражения печени, мозга, глаз.
Dimethylol Dimethol Hydantoin (DMDM), Imidazolidinyl Urea , производные формальдегида, применяемые в качестве консервантов в косметике. Могут вызывать раздражения кожи, аллергические реакции; обладают токсическими свойствами и являются потенциальными канцерогенами.
Benzene , бензол. Это вещество чрезвычайно токсично. Обладает мутагенными и канцерогенными свойствами. Используется при производстве косметики.
Polyoxethylene, polyethylene glycol, polyether glycol, polygocol (PEG) включаются в состав косметических средств, создавая эффект увлажнения кожи за счет образования на ней пленки, нарушающей нормальное функционирование кожного покрова. Токсичны; вызывают кожные раздражения. Накапливаясь в организме, эти вещества разрушительно влияют на сосуды, печень, центральную нервную систему.
Petrolatum , петролаты. Являясь, по сути, техническими маслами, эти вещества препятствуют нормальному газообмену кожи, выведению токсинов. Могут провоцировать кожные воспаления.
Talc , тальк. Современными исследованиями подтверждено, что тальк является сильным канцерогеном, способным вызывать рак легких, рак яичников (при использовании на половых органах).
Lanolin , ланолин. Нередко применяется при производстве косметики. Может вызывать аллергию; препятствует нормальному функционированию кожи, забивая поры.

Это лишь малая часть содержащихся во многих косметических и моющих средствах химических веществ, способных нанести вред организму человека, однако в составе такой продукции доля этих веществ, как правило, достаточно высока.

Каковы меры предосторожности?

Разумеется, современный человек уже не может полностью отказаться от использования шампуней, дезодорантов, кремов, парфюмерии, и прочих моющих средств. Но вполне реально, принимая решение о покупке и использовании косметики и бытовой химии, изучить ее состав и сделать выбор в пользу наиболее безопасной продукции.

Необходимо категорически отказаться от приобретения любых товаров, если производителем не указан их состав – ведь в таком случае потребитель лишен достоверной информации о свойствах продукции. И, конечно же, не стоит слепо доверять утверждениям о «натуральности» косметики и «природных компонентах» в ее составе, поскольку на практике большинство из таких компонентов оказывается искусственно синтезировано и не всегда безвредно.

2011 — 2014, . Все права защищены.

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.