Вирус краснухи это мутагенный фактор

Обновлено: 28.03.2024

Краснуха представляет собой острую вирусную инфекцию, проявляющуюся характерными высыпаниями на фоне умеренной интоксикации, сопровождается регионарной лимфоаденопатией и гематологической реакцией. Вирус краснухи внедряется в организм через слизистую дыхательных путей, куда он попадает с вдыхаемым воздухом. Инкубационный период длится от 10 до 25 дней. Типичными для краснухи признаками является появление сыпи вначале на лице, ее быстрое распространение по всему телу и отсутствие на коже ладоней и подошв. Диагноз краснухи устанавливается клинически.

Общие сведения

Краснуха представляет собой острую вирусную инфекцию, проявляющуюся характерными высыпаниями на фоне умеренной интоксикации, сопровождается регионарной лимфоаденопатией и гематологической реакцией.

Характеристика возбудителя

Краснуху вызывает РНК-содержащий вирус рода Rubivirus. Вирус мало устойчив к факторам внешней среды, легко инактивируется под действием ультрафиолетового облучения, нагревания, химических дезинфицирующих средств. Вирус может сохранять свою жизнеспособность в течение нескольких часов при комнатной температуре, легко переносит замораживание.

Резервуаром и источником возбудителя краснухи является больной человек. При этом заболевание может протекать как с клинической симптоматикой, так и в латентной, стертой форме. Выделение вируса начинается за неделю до проявления экзантемы и продолжается 5-7 дней после. При врожденной краснухе у детей возбудитель выделяется с секретом слизистой носоглотки, мочой (иногда с фекалиями).

Краснуха распространяется с помощью аэрозольного механизма передачи преимущественно воздушно-капельным путем. Возможно заражение контактно-бытовым путем при общем пользовании игрушками, посудой. Заражение через руки и предметы быта эпидемиологически не значимо. При заражении краснухой беременных осуществляется трансплацентарная передача инфекции плоду. Ввиду слабой стойкости вируса заражение краснухой требует более тесного общения, нежели передача возбудителей ветряной оспы, кори.

Симптомы краснухи

Инкубационный период краснухи составляет 10-25 дней. Заболевание у взрослых обычно начинается с продромальных признаков: повышения температуры (иногда может достигать довольно высоких значений), недомогания, слабости, головной боли. Нередко отмечаются умеренный насморк, сухой кашель, першение в горле, слезотечение, светобоязнь. Осмотр может выявить легкую гиперемию зева и задней стенки глотки, раздражение конъюнктивы. Эти симптомы сохраняются обычно от одного до трех дней. У детей катаральные признаки чаще всего отсутствуют.

В начальном периоде заболевания как у взрослых, так и у детей отмечается лимфаденит преимущественно затылочных и среднешейных лимфатических узлов. Лимфоузлы увеличены в размере, на ощупь болезненны. Лимфаденит может сохраняться до 2-3 недель. После катарального периода появляются высыпания. Появлению сыпи обычно предшествует кожный зуд.

В 75-90% случаев сыпь появляется в первый же день болезни, сначала на лице и шее, за ушами, под волосами. В некоторых случаях сыпь может распространяться из иной локализации. За сутки сыпь покрывает различные участки кожи за исключением ладоней и подошв. В особенности характерны высыпания на ягодицах, спине, разгибательных поверхностях конечностей, в редких случаях выявляется мелкая единичная энантема слизистой оболочки рта (пятна Форхейма). Сыпь мелкая, пятнистая, не возвышающаяся над поверхностью кожи. Пятна красные или розовые, округлые, с ровными краями, кожные покровы вокруг элементов сыпи не изменены. У взрослых элементы сыпи нередко сливаются, для детей сливная экзантема не характерна.

В период высыпания температура тела сохраняется в пределах нормы, либо повышается до субфебрильных цифр, отмечается полилимфаденит. Иногда имеют место миалгии и артралгии, могут проявляться симптомы диспепсии, умеренная гепатоспленомегалия. Женщины часто отмечают симптоматику полиартрита. Сыпь обычно сохраняется около 4 дней, после чего быстро исчезает, не оставляя последствий. В целом краснуха у взрослых протекает практически так же, как и у детей, но тяжесть и продолжительность течения обычно более значительна, более яркая катаральная симптоматика, обильная сливная сыпь, признаки лимфоаденопатии менее выражены, могут вовсе не отмечаться больными.

Осложнения краснухи

Осложнения при краснухе не часты, как правило, возникают в результате присоединения бактериальной инфекции. Преимущественно среди таковых встречаются вторичные пневмонии, ангины, отиты. Иногда краснуху осложняет артрит, тромбоцитопеническая пурпура. У взрослых в редких случаях возможно развитие осложнений со стороны нервной системы: энцефалита, менингоэнцефалита, энцефаломиелита.

Большую опасность представляет краснуха в случае ее развития у беременных женщин. Инфекция не оказывает заметного влияния на организм матери, но имеет крайне неблагоприятные последствия для плода: начиная от врожденных пороков развития до внутриутробной смерти. Вероятность формирования пороков развития напрямую зависит от срока беременности, на котором произошло заражение краснухой. Та же зависимость прослеживается в отношении возникновения врожденной краснухи: у матерей, заболевших на 3-4 неделе беременности, риск патологии младенца составляет 60%, при поражении женщины после 13-14 недели – сокращается до 7%.

Диагностика краснухи

Методам специфической серологической диагностики краснухи имеют ретроспективное диагностическое значение, поскольку производится исследование парных сывороток с интервалом в 10 дней. Определяют нарастание титров иммуноглобулинов М и G с помощью РСК, ИФА, РТГА или РИА.

Кроме того, серологический анализ и постановка реакции бласттрансформации лимфоцитов производится у беременных женщин, имевших контакт с лицами, больными краснухой, для выявления инфицированности и вероятности поражения плода. Анализ сыворотки крови беременной женщины производят в максимально ранние сроки и не позднее 12 дня после контакта с больным. Выявление иммуноглобулинов G в эти сроки обычно свидетельствует о перенесении ранее инфекции и имеющемся иммунитете к ней, что позволяет безбоязненно сохранять беременность. Появление антител только во второй сыворотке (преимущественно иммуноглобулины М) говорит об имеющем место активном инфекционном процессе, могущем негативно сказаться на развитии плода.

К неспецифическим методам лабораторной диагностики краснухи можно отнести общий анализ крови. Картина крови, как правило, показывает лимфоцитоз при общей лейкопении, повышение СОЭ. У взрослых в крови могут обнаруживаться плазмоциты. Дополнительные методы диагностики при краснухе необходимы в основном при подозрении на развитие осложнений. Диагностика пневмонии проводится при помощи рентгенографии легких. При неврологических нарушениях проводят ЭЭГ головного мозга, реоэнцефалографию, Эхо-ЭГ. Возникновение отита требует консультации отоларинголога.

Лечение краснухи

Как правило, краснуха лечиться амбулаторно, госпитализация осуществляется только в случае развития опасных осложнений. Этиотропного лечения краснухи не разработано, в большинстве случаев выздоровление наступает самостоятельно вследствие элиминации вируса в результате сформировавшегося иммунного ответа.

Терапия в случаях тяжелого течения заключается в назначении симптоматических и патогенетических препаратов (дезинтоксикационная терапия, жаропонижающие средства седативные, антигистаминные препараты). При развитии краснушного артрита назначается хлорохин на 5-7 дней. Развитие неврологических осложнений служит показанием к назначению преднизолона, дегидратационной терапии. Врожденная краснуха на сегодняшний день лечению не поддается.

Прогноз и профилактика краснухи

В подавляющем большинстве случаев прогноз благоприятный, заболевание заканчивается полным выздоровлением без каких-либо последствий. Ухудшается прогноз в случае развития краснушного энцефалита. Особое значение имеет краснуха в акушерской практике. Перенесение инфекции матерью может иметь крайне неблагоприятные последствия для плода. Разнообразие вероятных пороков развития плода (врожденная катаракта, глухота, пороки сердца, микроцефалия и др.) при краснухе беременных тем шире, чем раньше имело место заражение.

Специфическая профилактика краснухи в развитых странах производится с помощью плановой вакцинации живой ассоциированной вакциной от кори, паротита и краснухи. Кроме того существуют моновакцины. Вакцинация против краснухи производится двукратно, первый раз в возрасте 12-16 месяцев, затем ревакцинация в 6 лет. Кроме того, в дальнейшем нередко ревакцинации подвергаются девочки подросткового возраста и молодые женщины.

Экстренная профилактика осуществляется контактным детям и беременным женщинам с помощью введения противокраснушного иммуноглобулина. Больные краснухой находятся в изоляции вплоть до 5 дня после возникновения высыпания. Специальных карантинных мероприятий в отношении больных и контактных лиц не производится.


В настоящее время проблема биологических мутогенов очень актуальна, так как количество вирусных заболеваний возрастает с каждым годом. Именно на мутационном действии основывается канцерогенный эффект некоторых групп вирусов. Возникновение злокачественных опухолей начинается с перерождения соматических клеток, вызванных наруше­ниями их генетического аппарата мутагенами.

Цель.

Рассмотреть существующую классификацию биологических мутогенов.

Задача.

Изучить заболевания, возникшие при биологических мутациях.

Основная часть.

Мутагены — это химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения , то есть мутации. Впервые искусственные мутации получены в 1925году Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым у дрожжей действием радиоактивного излучения радия; в 1927 году Г. Мёллер получил мутации у дрозофилы действием рентгеновских лучей. Способность химических веществ вызывать мутации (действием иода на дрозофилы) открыта И. А. Рапопортом. У особей мух, развившихся из этих личинок, частота мутаций оказалась в несколько раз выше, чем у контрольных насекомых.

До середины 40-х годов XX ст. никто не догадывался , что ДНКявляется носителем генетической информации. Тогда считалось, что эта информа­ция записана в особых белках. Впервые доказать, что именно ДНК является носителем наследственной информации, удалось академику Украины Сергею Михайловичу Гершензону(1906—1998). Он выращивал дрозофил на среде, насыщенной ДНК. Выяснилось, что в таких колониях воз­никают мутации, тогда как в пробирках, среда которых содержала разно­образные белки, мутации не наблюдались. Отсюда был сделан вывод, что ДНК является генетически активным веществом.

Классификация

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

По природе возникновения ихклассифицируют на физические, химические и биологические.

Кроме воздействий, вызывающих изменения наследственного материала существует еще одно: новые гены могут попадать из генома одного организма в геном другого с вирусами, которые встраиваются в ДНК клеток хозяина, при размножении часто захватывают часть хозяйских генов и передают новым хозяевам при их заражении –это биологические мутагены.

Биологические мутагены бывают

специфические последовательности ДНК — транспозоны;

Транспозоны формально относятся к так называемой некодирующей части генома — то есть к той, которая в последовательности пар оснований ДНК не несёт на себе информацию об аминокислотных последовательностях белков, хотя некоторые классы мобильных элементов содержат в своей последовательности информацию о ферментах, транскрибируются и катализируют передвижения; например, ДНК-транспозоны и ДДП-1 кодируют белки транспозаза, БОРС1 и БОРС2. У разных видов транспозоны распространены в разной степени: так, у человека транспозоны составляют до 45 % всей последовательности ДНК, у плодовой мухи некоторые мобильные элементы составляют лишь 15—20 % всего генома. У растений транспозоны занимают основную часть генома — так, у кукурузыс размером генома в 2,3 миллиардов пар оснований по крайней мере 85 % составляют различные мобильные элементы.

некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);

Корь — острое инфекционное вирусное заболевание с очень высоким уровнем восприимчивости, которое проявляется в виде высокой температуры (до 40,5 °C), воспаления слизистых оболочек полости рта и верхних дыхательных путей, конъюнктивита и характерной пятнисто-папулезной сыпи кожныхпокровов, общей интоксикации.

Грипп — острое инфекционное заболевание дыхательных путей, вызываемое вирусом гриппа. Введено в группу острых респираторных вирусных инфекций . Периодически распространяется в виде эпидемий и пандемий. В настоящее время выявлено более 2000 вариантов вируса гриппа, различающихся между собой антигенным спектром. По оценкам ВОЗ, от всех вариантов вируса во время сезонных эпидемий в мире ежегодно умирают от 250 до 500 тыс. человек ,в некоторые годы число смертей может достигать миллиона.

продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);

антигены некоторых микроорганизмов.

Микрооргани́змы, микро́бы — собирательное название группы живых организмов, которые малы для того, чтобы быть видимыми невооружённым глазом. Термин микроббыл предложен 26 февраля 1878 года французским филологом Эмилем Литтре — по просьбе учёного Шарля Эммануэля Седийо дать подходящее название микроорганизмам.

Заключение.

На основе вышесказанного, можно сделать вывод. Биологические мутагены имеют имеют очень важное значение для выявления вирусных заболеваний на уровне ДНК. Основываясь на классификации этих мутаций можно провести соответсвующую диагностику и лечение зараженному.

Гершензон С.М. Мутации. Киев: Наук. Думка, 1991.

Бочков Н.П., Захаров А.Ф. и Иванов В.И. Медицинская генетика, М., 1984.

Абилев С.К. // Генетика. 1979. Т. 15, № 5. С. 807–811.

Дубинин Н.П. Общая генетика. М.: Наука, 1986. 559 с.

Дубинин Н.П. Некоторые проблемы современной генетики. М.: Наука, 1994. 224 с.


ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЧАСТОТУ ГЕНОМНЫХ И ХРОМОСОМНЫХ МУТАЦИЙ.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Одним из наиболее трудно объяснимых явлений в истории человечества является наследственность. Многие ученые выдвигали свои гипотезы о возникновении наследственной патологии. Однако их предположения не были основаны на строгих научных наблюдениях. В XX веке с развитием генетики было выяснено и научно подтверждено, что такие патологии имеют наследственную природу. Актуальность же этой проблемы сохраняется и на сегодняшний день.

Цель: исследование геномных и хромосомных мутаций, а также влияние физических факторов на частоту данных мутаций.

Задачи:

1.Рассмотреть краткий исторический аспект в изучении мутаций.

2.Рассмотреть классификацию мутаций.

3.Исследовать геномные и хромосомные мутации.

4. Изучить мутагены и их классификацию.

5. Выявить влияние физических факторов на частоту данных мутаций.

Краткая история развития изучения мутаций

Попытки искусственно вызвать мутации предпринимались еще Луи Пастером, который сконструировал специальный аппарат, при помощи которого надеялся нарушить наследственность. Другие исследователи пытались вызвать мутации с помощью химических соединений, резких изменений температуры.

К сожалению, эти работы не только не получили признания, но и не имели значения, поскольку тогда еще не было метода, позволяющего определить частоту мутаций, отличить истинные мутации от простого расщепления признаков.

Через 9 лет американский ученый Т.Морган продолжил изучение на дрозофиле радиационного мутагенеза. Вскоре совместными усилиями генетиков всего мира было идентифицировано более 500 мутаций, вызванных облучением. В 1946 г. за работы в этой области Г.Меллер был удостоен Нобелевской премии.

Прошло совсем немного времени, и в 1955–1958 гг. ученые нашей страны во главе с академиком Н.П. Дубининым, оценивая генетический эффект радиации, установили, что доза 10 рад (10 бэр) удваивает частоту мутаций в клетках фибробластов человека

(в культуре). Эта величина в качестве максимально допустимой дозы была принята Научным комитетом по радиации, а затем утверждена Генеральной Ассамблеей ООН (Женева).

Исследования мутагенного эффекта химических соединений были начаты также достаточно давно. Первые экспериментальные работы были проведены нашими соотечественниками – известными учеными В.В. Сахаровым и М.Е. Лобашевым в 1934 г. Они показали, что действие химических соединений вызывает увеличение частоты мутаций в клетках гречихи. Позже И.А. Раппопорт в СССР и Ш.Ауэрбах в Великобритании открыли мощные химические мутагены и назвали их супермутагенами.

В 1946 г. И.А. Раппопорт обнаружил, что при действии формальдегида в сублетальной дозе на личинок дрозофилы возникло 47 летальных мутаций (в расчете на 794 хромосомы), сцепленных с полом. В контрольной группе была найдена только одна мутация на 833 хромосомы.

Ш.Ауэрбах и Д.Робсон показали, что под действием серного и азотного аналогов горчичного газа (иприта) на дрозофилу частота мутаций, сцепленных с полом, возрастала с 0,2% (контроль) до 24%.

В дальнейшем эти авторы обнаружили, что указанные вещества вызывают как перестройки хромосом, так и все виды прямых и обратных мутаций. Проведенные английскими учеными сравнения действия химических веществ (иприт, формальдегид и уретан) с радиационным воздействием не выявили принципиальных различий в характере индуцируемых изменений: химические соединения, подобно радиационному облучению, индуцируют как генные, так и хромосомные мутации.

В 1960-х гг. была сделана первая попытка классификации химических мутагенов по их структуре и действию.

Классификация мутаций

По месту их возникновения:

генеративные — возникшие в половых клетках. Они не влияют на признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении.

соматические — возникающие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении (черное пятно на фоне коричневой окраски шерсти у каракулевых овец). Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного).

По адаптивному значению:

Полезные — повышающие жизнеспособность особей.

летальные — вызывающие гибель особей;

полулетальные — снижающие жизнеспособность особи (у мужчин рецессивный ген гемофилии носит полулетальный характер, а гомозиготные женщины оказываются нежизнеспособными).

нейтральные — не влияющие на жизнеспособность особей.

Эта классификация весьма условна, так как одна и та же мутация в одних условиях может быть полезной, а в других — вредной.

По характеру проявления:

доминантные, которые могут делать обладателей этих мутаций нежизнеспособными и вызывать их гибель на ранних этапах онтогенеза (если мутации являются вредными);

рецессивные — мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости (при изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование).

По степени фенотипического проявления:

крупные — хорошо заметные мутации, сильно изменяющие фенотип (махровость у цветков);

малые — мутации, практически не дающие фенотипического проявления (незначительное удлинение остей у колоса).

По характеру их появления:

спонтанные — мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания;

индуцированные — мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов.

По характеру изменения генотипа:

1. Генные – мутации, выражающиеся в изменении структуры отдельных участков ДНК

2. Хромосомные – мутации, характеризующиеся изменением структуры отдельных хромосом.

3. Геномные – мутации, характеризующиеся изменением числа хромосом.

По месту их проявления:

b. Точковые - Генная мутация, представляющая собой замену (в результате транзиции или трансверсии), вставку или потерю одного нуклеотида.

2.Цитоплазменные–мутации, связанные с мутациями неядерных генов находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид — хлоропластов.

Геномные мутации

Геномными называют мутации, в результате которых происходит изменение в клетке числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения митоза или мейоза, приводящих либо к неравномерному расхождению хромосом к полюсам клетки, либо к удвоению хромосом, но без деления цитоплазмы.

Различают полиплоидию и анеуплоидию. В первом случае происходит кратное (в 2, 3, 4 и т. д. раза) увеличение числа хромосом. Во втором случае число хромосом увеличивается или уменьшается не кратно, обычно на одну или две хромосомы.

Полиплоидия как геномная мутация широко распространена среди растений. Различают автополиплоидию (кратное увеличение числа хромосом одного организма) и аллополиплоидию (кратное увеличение числа хромосом межвидового или межродового гибрида, после чего он может стать плодовитым).

Другой вид геномных мутаций — анеуплоидия — обычно приводит к серьезным аномалиям развития. Особенно при изменении числа аутосом. Изменение числа половых хромосом оказывает на фенотип менее значительное влияние.

Организмы, имеющие одну добавочную хромосому, называются триплоидами. У человека триплоидами по 21 хромосоме являют люди с синдромом Дауна. Это единственные триплоиды человека обладающие относительно нормальной жизнеспособностью.

Триплоидия по другим аутосомам обычно приводит к гибели в период эмбрионального или раннего постэмбрионального развития.

Организмы с недостатком одной хромосомы называются моносомиками. У них одна из хромосом не имеет гомологичной. Если отсутствует целая пара гомологичных хромосом, то организм называется нулисомиком. Обычно зиготы-моносомики, а тем более нулисомики не развиваются. Поэтому такие организмы в частности у человека почти не описаны (это не касается моносомии по половым хромосомам). У человека жизнеспособным является частичный моносомик, у которого в результате делеции теряется часть 5-й хромосомы (возникает синдром кошачьего крика).

Существуют мозаичные организмы, у которых геномную мутацию имеют лишь часть клеток. Такой диагноз как мозаицизм ставится, если клеток с ненормальным числом хромосом больше четверти. Не следует путать мозаичные организмы с химерными, которые к геномным мутациям не имеют отношения. При химеризме организм состоит из клеток разных зигот (фактически разных особей), при этом все клетки обычно имеют нормальный кариотип.

Хромосомные мутации

Хромосомные мутации - это структурные изменения отдельных хромосом, как правило, видимые в световом микроскопе. В хромосомную мутацию вовлекается большое число (от десятков до не­скольких сотен) генов, что приводит к изменению нормального диплоидного набора. Несмотря на то что хромосомные аберрации, как правило, не изменяют последовательность ДНК в специфических генах, изменение числа копий генов в геноме приводит к генетическому дисбалансу вследствие недостатка или избытка генетического материала.

Различают две большие группы хромосомных мутаций: внутрихромосомные и межхромосомные (рис.1).

Рисунок 1.Виды хромосомных мутаций.

Рисунок 2.Синдром кошачьего крика.

— инверсии (от лат. inversio — перевертывание). В результате двух точек разрывов хромосомы образовавшийся фрагмент встраивается на прежнее место после поворота на 180°. В результате нарушается только порядок расположения генов;

— дупликации (от лат duplicatio — удвоение) — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по одному из коротких плеч 9-й хромосомы обусловливает множественные пороки, включая микроцефалию (рис.3), задержку физического, психического и интеллектуального развития).

Рисунок 3. Микроцефалия.

Рисунок 4. Схемы наиболее частых хромосомных аберраций. Делеции: 1 - концевая; 2 - интерстициальная. Инверсии: 1 - перицентрическая (с захватом центромеры); 2 - парацентрическая (в пределах одного плеча хромосомы).

Межхромосомные мутации, или мутации перестройки — обмен фрагментами между негомологичными хромосомами.

Такие мутации получили название транслокации:

- реципрокная транслокация, когда две хромосомы обменива­ются своими фрагментами;

- нереципрокная транслокация, когда фрагмент одной хромо­сомы транспортируется на другую;

Как внутрихромосомные (делеции, инверсии и дупликации), так и межхромосомные (транслокации) аберрации и изохромосомы связаны с физическими изменениями структуры хромосом, в том числе с механическими разломами.

Мутагены и их классификация

Мутагены - химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения - мутации.

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

1. Физические мутагены:

моделированное радиоизлучение и электромагнитные поля;

чрезмерно высокая или низкая температура.

2. Химические мутагены:

окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода);

алкилирующие агенты (например, иодацетамид);

пестициды (например, гербициды, фунгициды);

некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды);

продукты переработки нефти;

лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты).

к химическим мутагенам условно можно отнести и ряд вирусов (мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК)

3. Биологические мутагены:

специфические последовательности ДНК ;

некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);

продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);

антигены некоторых микроорганизмов.

Среди физических мутагенов различают ионизирующую радиацию и ультрафиолетовое излучение (УФ), входящие в ту часть электромагнитного спектра, который содержит волны более короткие и с большей энергией, чем видимый свет. Ионизирующие излучения и УФ излучения ответственны примерно за 10% всех встречающихся в ДНК мутаций.

Ионизирующие излучения – это рентгеновское излучение, протоны и нейтроны космических лучей, а также лучи, освобождаемые элементами изотопов. Ионизирующие излучения индуцируют генные мутации, а также хромосомные разрывы, сопровождающиеся аберрациями.

Наиболее выраженное действие излучение оказывает на половые клетки человека, вплоть до развития бесплодия. Характерной особенностью ионизирующего излучения является то, что для него отсутствует пороговость в дозе, и оно обладает коммулятивным эффектом. УФ излучение не опасно для половых клеток человека, поскольку поглощается кожей, но опасно для самой кожи, т.к. вызывает образование в клетках кожи тиминовых димеров, вызывающих развитие в ней злокачественных новообразований.

Особенности действия физических мутагенов

Ионизирующее излучение (альфа–, бета–, гамма–, нейтронное и рентгеновское излучение), коротковолновое ультрафиолетовое излучение, СВЧ-излучение, экстремальные температуры.

Действие ионизирующего излучения основано на ионизации компонентов цитоплазмы и ядерного матрикса. При ионизации возникают высокоактивные химические вещества (например, свободные радикалы), которые различным образом действуют на клеточные структуры.

Рассмотрим наиболее изученные механизмы мутагенного воздействия ионизирующего излучения.

1. Непосредственное воздействие частиц с высокой энергией на ДНК, которое приводит к ее разрывам: одиночным (под воздействием гамма- квантов, рентгеновских лучей) или множественных (под воздействием альфа- частиц, нейтронного излучения). Это универсальный механизм возникновения хромосомных перестроек на всех стадиях клеточного цикла, но он действует очень грубо – обычно клетки теряют способность к нормальному делению и погибают. К разрывам ДНК приводит и ультрафиолетовое облучение.

2. Опосредованное воздействие ионизирующих факторов связано с нарушением структуры ферментов, контролирующих репликацию, репарацию и рекомбинацию ДНК. Этот механизм наиболее эффективно действует на синтетической стадии интерфазы. При больших дозах мутагенов клетки погибают. (Поскольку раковые клетки делятся непрерывно, то облучение является универсальным средством подавления развития метастазов при онкологических заболеваниях – непрерывно делящиеся раковые клетки более уязвимы, чем медленно пролиферирующие или непролиферирующие нормальные клетки.) Опосредованное воздействие ионизирующих факторов индуцирует самые разнообразные генные и хромосомные мутации. При опосредованном действии ионизирующих факторов их мутагенный эффект может быть снижен с помощью специальных веществ – радиопротекторов. К радиопротекторам относятся различные антиоксиданты, взаимодействующие с продуктами ионизации. В то же время, мутагенный эффект может быть усилен, например, высокая температура повышает мутагенный эффект радиации.

4. Особенности мутагенного действия экстремальных температур. Собственный мутагенный эффект экстремальных температур не доказан. Однако очень низкие или очень высокие температуры нарушают деление клетки (возникают геномные мутации). Экстремальные температуры усиливают действие других мутагенов, поскольку снижают ферментативную активность репарационных систем.

Заключение

Таким образом, мутационный процесс является главным источником изменений, приводящим к различным патологиям. В результате мутаций могут изменяться самые различные биохимические, физиологические и морфологические признаки организма. Изменения эти у организмов, претерпевших изменения, – мутантов – могут быть резко выраженными или слабыми, представляющими лишь незначительные отклонения от среднего для данного вида значения признака.

В ходе проделанного исследования, следует отметить, что задачи науки на ближайшие время определяются уменьшением генетического груза путем предотвращения или снижения вероятности мутаций и устранения, возникших в ДНК изменений.

Список используемой литературы:

1. Рубан Э.Д. Генетика человека с основами медицинской генетики. Учебник/ / Э.Д. Рубан. – Изд.: Феникс, 2014. – 320 с.

2. Сазанов, А.А. Генетика: учебное пособие / А.А. Сазанов. – Издательство: ЛГУ им. А.С. Пушкина, 2011.

3. Хандогина, Е.К. Основы медицинской генетики: учебное пособие / Е.К. Хандогина, А.А. Хандогина, З.Н. Рожкова. – Изд. : Форум Инфра-М, 2009. – 176 с.


ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЧАСТОТУ ГЕНОМНЫХ И ХРОМОСОМНЫХ МУТАЦИЙ

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Тюменский Государственный Медицинский Университет Министерства здравоохранения Российской Федерации

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Генетика — наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов, а также механизмы эволюции живого. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.

В настоящее время, на генетическом уровне человека описаны различные мутации, которые возникают из-за мутагенных факторов, таких как химических, физических, биологических.

Данная тема реферата актуальна на сегодняшний день, хоть и наименее изучена. Хотя факты мутагенных повреждений, например, вирусами при заражении ими клеток, известны давно. В современном мире биологические мутагены очень распространены.

Цель данной работы изучить биологические факторы, которые влияют на частоту геномных и хромосомных мутаций.

раскрыть содержания понятия геномных и хромосомных мутаций.

описать мутагены биологического происхождения.

Основные этапы генетики.

Первый этап ознаменовался открытием Г. Менделем в 1865году, дискретности (делимости) наследственных факторов и разработкой гибридологического метода, изучения наследственности, т. е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства. Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и признаки организма развиваются под контролем наследственных факторов (генов), которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, не растворяются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга. Значение открытий Г. Менделя оценили после того, как его законы были вновь переоткрыты в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии.

В 1901 —1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.

Второй этап характеризуется переходом к изучению явлений наследственности на клеточном уровне. Т. Бовери (1902—1907), У. Сэттон и Э. Вильсон (1902—1907) установили взаимосвязь между менделеевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз). Развитие учения о клетке привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены, контролирующие те или иные признаки, не что иное, как участки хромосом. Это послужило важной предпосылкой утверждения хромосомной теории наследственности. Американским генетиком Т. Г. Морганом и его сотрудниками в 1910—1911 установлено, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке, образуя группы сцепления. Число групп сцепления генов соответствует числу пар гомологичных хромосом. Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

В 1953 г. Ф. Крик (рис. 1) и Дж. Уотсон (рис. 2), опираясь на результаты опытов генетиков и биохимиков и на данные рентгеноструктурного анализа, создали структурную модель ДНК в форме двойной спирали (Рис. 3). Предложенная ими модель ДНК хорошо согласуется с биологической функцией этого соединения: способностью к самоудвоению генетического материала и устойчивому сохранению его в поколениях — от клетки к клетке. Эти свойства молекул ДНК объяснили и молекулярный механизм изменчивости: любые отклонения от исходной структуры гена, ошибки самоудвоения генетического материала ДНК, однажды возникнув, в дальнейшем точно и устойчиво воспроизводятся в дочерних нитях ДНК. В дальнейшем эти положения были экспериментально подтверждены.

В последнее десятилетие возникло новое направление в молекулярной генетике - генная инженерия - система приемов, позволяющих биологу конструировать искусственные генетические системы.

Таким образом, третий, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности и селекции растительных и животных организмов, выявил важную роль генетики в медицине, в частности, в изучении различного рода мутаций. Постулаты теории, которой справедливы и сегодня: Мутации возникают внезапно, устойчивы, могут быть прямыми и обратными, могут возникать повторно.

Мутации и их виды.

Процесс возникновения мутаций именуют мутагенезом, а фактор, вызывающий мутацию, — мутагеном. Организм, приобретший какой-либо новый признак и тем самым изменивший свой фенотип в результате мутации, называют мутантом.

Мутации присущи всем организмам. Они постоянно возникают в природе естественным путём под влиянием мутагенов, вызывающих нарушение нормальных процессов репликации, рекомбинации или расхождения генетических носителей информации.

Виды мутаций разнообразны, как разнообразны и причины мутаций.

Различают мутации естественные и искусственно вызванные.

Спонтанными (естественными) или самопроизвольными мутациями принято называть мутации, происходящие в организме как случайные ошибки (самопроизвольно возникшие у организмов) в процессах передачи наследственной информации.

Искусственно вызванные мутации — мутации, вызванные например применением каких-либо мутагенов селекционерами при создании новых пород животных и сортов растений.

Мутации также бывают генеративными и соматическими.

Генеративные мутации — происходящие в половых клетках и, следовательно, передающиеся по наследству.

Соматические мутации — происходящие в любых других — неполовых — клетках и передающимися потомству только с цитоплазмой яйцеклетки и при вегетативном размножении.

По природе изменения генетического материала и проявлению в изменчивости признаков у организмов мутации подразделяют на хромосомные, генные и геномные.

Генные (точковые) мутации — результат изменения нуклеотидной по­следовательности молекул ДНК в определённых участках хромосом. Это в итоге приводит к изменению структу­ры гена и развитию таких заболеваний, как гемофилия, дальтонизм, серповидно-клеточная анемия и др.;

Хромосомные мутации (хромосомные перестройки) выражаются в изменении структуры хромосом или в изменении их количества. В результате становится другой последовательность генов, утрачиваются или меняются части хромосом. Это приводит к возникновению миелолейкоза, синдрома Орбели.

Геномные мутации, которые заканчиваются изменением числа хромосом в ядре клетки; одним из результатов этих мутаций является полиплоидия — кратное увеличение числа хромосом (у растений приводит к появлению более крупных плодов и семян, а также повышению урожайности), другим — гетероплоидия — уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (вызывает такие заболевания, как синдром Шерешевского—Тёрнера и болезнь Дауна).

Все эти виды наследственной изменчивости служат источником генетического разнообразия в потомстве каждой особи, чем обусловливают эволюцию видов в природе и отбор лучших форм в селекции.

Биологические факторы, влияющие на частоту геномных и хромосомных мутаций.

Кроме мутагенов физической и химической природы, в окружающей среде имеются биологические факторы мутагенеза. Мутагенами биологического происхождения являются вирусы, бактерии (стафилококк), грибы, простейшие, гельминты и их продукты их метаболизма, которые действуют как химические мутагены, вакцины, сыворотки, стероидные гормоны, неполноценное питание, возраст.

Вирусы. Факты мутагенных повреждений вирусами при заражении ими клеток были установлены в конце 30-х годов ХХ в. Позже было установлено, что хромосомные разрывы могут индуцировать вирусы гриппа, герпеса, оспы, ветряной оспы, кори, коревой краснухи, энцефалита, полиомиелита и др.

Непатогенные вирусы, присутствующие почти во всех клетках, создают поток чужеродной ДНК, который постоянно воздействует на клетки хозяина. Известно, что чужеродная ДНК обладает мутагенными свойствами (нарушают процесс рекомбинации). Кроме того, вирусы, так же, как организм их хозяина, подвергаются воздействию мутагенов среды, особенно в клетках с нарушенными репарационными механизмами, в результате чего возникают новые расы вирусов с измененными мутагенными свойствами.

Инфекционные формы вируса, а также живые вакцины способны индуцировать повышение числа клеток с нарушениями в числе и структуре хромосом. Исследование на дрозофилах, проведенное известным киевским ученым С.М. Гершензоном и его учениками показало, что вирусы способны вызывать генные мутации. Причем, даже не патогенные для дрозофилы вирусы человека обладали ярко выраженным мутагенным эффектом. Ученый предположил, что мутагенным действием обладает нуклеиновая кислота вируса. Особое внимание привлекли данные, свидетельствующие о специфическом поражении определенных локусов (участков) хромосом. Так, например, вирус кори вызывал нарушения преимущественно во 2-ой хромосоме, а вирус гриппа в 6 и 9. В основном нарушения локализовались в зонах так называемой повышенной ломкости хромосом и местах сосредоточения онкогенов, неверное функционирование которых может приводить к развитию раковых опухолей. Анализ уровня цитогенетически измененных клеток и состояния иммунореактивности организма у больных пациентов (грипп, корь, клещевой энцефалит, полиомиелит), позволил установить, что имеется четко выраженная зависимость – чем больше цитогенетически измененных Т-лимфоцитов, тем выраженнее Т-иммунодепрессия у данного пациента. В связи с этим было высказано предположение, что иммуноцит с нарушениями в хромосомном аппарате не может выполнять “возложенные” на него функции.

В случае инфекционного процесса при размножении возбудителя внутри клетки, как правило, наблюдается конкуренция между инфектом и клеткой за предшественники нуклеиновых кислот. Поскольку инфект размножается очень быстро, то клетка-хозяин может недополучать “строительный материал”. При вступлении в стадию синтеза ДНК инфицированная клетка испытывает дефицит структурных компонентов ДНК, и это также может обусловить появление ошибок при биосинтезе наследственных молекул. Известно, что в ликвидации инфекта принимают активное участие лейкоциты – макрофаги, нейтрофилы, Т- и В – лимфоциты. Эти клетки стремятся уничтожить проникший паразитарный агент или инфицированную им клетку, при этом образуются самые разнообразные “активные” молекулы – перекиси, синглентный кислород а также некоторые ферменты, которые могут способствовать возникновению поломок в генетическом аппарате клеток инфицированного организма. Внимание привлекают антинуклеарные антитела, которые образуются при многих аутоиммунных конфликтах, а также при инфекционных заболеваниях. Показано, что они способны проникать и соединяться с хроматином ядра. Некоторые из них специфичны, например, при склеродермии образуются антитела против кинетохоров хромосом, что может обусловить неверное расхождение хромосом при делении клеток.

Бактерии. Примером бактериальных токсинов являются: ботулотоксин, стрептолизин-О, токсин гемолитического стрептококка, повышает частоту мутаций в культуре эмбриональных фибробластов человека.

Грибы. Примеры микотоксинов: афлатоксин - образуетсяся плесневыми грибами Aspergilla flavus, растущими на орехах, пряностях и злаках, является гепатотоксином и канцерогеном; патулин - синтезируется грибами Penicillum expansum, которые растут на зрелых фруктах, зерне, орехах, содержится в испорченных фруктах и соках, оказывает гепато-, нефротоксическое и канцерогенное действие.

Гельминты-паразиты кишечника человека выделяют мутагенные продукты своего метаболизма. Метаболиты паразитов разрушают теломеры хромосом, нарушают процесс кроссинговера.

В последнее время выявлено, что вакцинация людей и использование лечебных сывороток также может привести к повышению уровня хромосомных аберраций.

Мутационный процесс является главным источником изменений, приводящим к различным патологиям. Задачи науки на ближайшие время определяются как уменьшения генетического груза путем предотвращения или снижения вероятности мутаций и устранения, возникших в ДНК изменений с помощью генной инженерии.

Генная инженерия - новое направление в молекулярной биологии, появившееся в последние время, которое может в будущем обратить мутации на пользу человеку, в частности, эффективно бороться с вирусами. Уже сейчас существуют вещества называемые антимутагены, которые приводят к ослаблению темпов мутирования. Успехи современной генетики находят применение в диагностики, профилактике и лечении ряда наследственных патологий.

Особую роль генетика стала играть в фармацевтической промышленности. С помощью генной инженерии уже сконструированы искусственные гены инсулина, интерферона и других веществ.

Несомненно, многое остается неизученным, например, процесс возникновения мутаций или причины появления злокачественных опухолей. Именно своей важностью для решения многих проблем человека вызвана острая необходимость в дальнейшем развитии генетика. Тем более что каждый человек ответственен за наследственное благополучие своих детей, при этом важным фактором является его биологическое образование, так как знания в области аномалии, физиологии, генетики предостерегут человека от совершения ошибок.

Биология. Книга 1 / Под ред. акад. РАМН В.Н. Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2003

Медицинская генетика [ Электронный ресурс] : учебник / под ред. Н. П. Бочкова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014.-

Читайте также: