У біології, мута ції — зміни генетичного матеріалу (звичайно ДНК або РНК). Мутация (лат. mutatio — изменение) — стойкое) изменение генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды.
Класифікація • Геномні (поліплоідія, анеуплоідія) • Хромосомні (делеція, дуплікація, інверсія, транслокація) • генні
Класифікація • Точкові мутації, (являють собою заміну одного нуклеотиду іншим. ) • Безмовні мутації: які кодують ту ж саму амінокислоту. • Міссенс-мутації: які кодують іншу амінокислоту. • Нонсенс-мутації: які кодують код зупинки (стоп-кодон) трансляції білка.
фізичні біологічні хімічні • Всі види випромінювання (іонізуюче, ультрафіолетове • Різні хімічні речовини і інше) • (солі важких металів, алкілуючі сполуки, нітросполуки, Деякі кислоти і інше. ) • Віруси, • мобільні генетичні • елементи
Мутагенез — вненсення змін в нуклеотидну послідовність ДНК. Розрізняють спонтанний (природний) та индукований (штучний) мутагенез. Мутагени – хімічні, фізичні та біологічні фактори, що здатні викликати мутації
Фізічні мутагени: 1. Іонізуюче випромінювання, 2. Радіоактивний розпад 3. Ультрафіолетове випромінювання, 4. Надмірно високі та низькі температури. Іонізуюче випромінювання — потік фотонів, елементарних часток здатний іонізувати речовину. За своею природою іонізуюче випромінювання поділяють на два види: 1) Потік часток, які утворюються при ядерних перетвореннях (радіоактивний розпад), найбільш важливі з них: α-частинки — важкі частинки, які складаються з нейтронів і протонів, β-частинки — швидкі електрони від 238 U або Ra; 2) Електоромагнітне випромінювання: γ-частинки — гамма-промені (гамма-кванти), рентгеновскі промені — електоромагнітне випроміннювання яке виникає при тормозінні електронів (не має відношення до радіоактивного розпаду, На відміну від γ-частинок).
• Індуковані мутації, викликані опроміненням (радіацією), вперше були описані радянським вченим Г. А. Надсоном
(1867 -1939) • Ботаник-микробиолог, библиотекарь Императорского ботанического сада и профессор Петроградского женского медицинского института. • Образование получил в Санкт-Петербургском университете.
• Один из основателей Журнала Микробиологии. Создал целую школу микробиологов. • Репрессирован в 1937 г. по обвинению в участии в террористической организации. Расстрелян в 1939 г. Реабилитирован в 1955 г. и восстановлен в Академии Наук Общим собранием в 1956 г.
• Наиболее известные работы связаны с развитием радиационной биологии. Доказал на низших грибах возможность искусственного получения мутаций под действием ионизирующей радиации (совместно с Г. С. Филипповым).
• Для вызывания искусственных мутаций часто используются гамма-лучи, источником которых может быть, например, радиоактивный кобальт. • Облучение индуцирует как генные мутации, так и структурные хромосомные перестройки - нехватки, инверсии, удвоения и т. д.
• Все структурные изменения связаны с разрывом хромосом. Причиной этого являются некоторые особенности процессов, происходящих в тканях при действии излучения. ДЕЛЕЦИЯ (от лат. deletio – уничтожение) – тип хромосомной перестройки, при которой из ДНК выпадает участок генетического материала.
Розрізняють три фази взаемодії випромінненя з речовиною: 1. На фізичній фазі взаємодії відбувається іонізація молекул (відрив електрона від атома) або збудження (перехід електрона на більш віддалену орбіталь). 2. На фізико хімічній фазі утворюються хімічні високоактивні радикали та перекиси. Радикали взаємодіють з різноманітними речовинами розчиненими в організмі і дають початок вторинним радикалам. 3. На хімічній фазі продукти попередніх реакцій вступають у взаємодію з органічними молекулами клітин. Особливе значення мають пошкодження ДНК, індукція яких відбуваеться двома шляхами: безпосередне попадання іонізуючої частинки в молекулу та опосередковано через індукцію вільних радикалів. При цьому індукуються модифікації основ, зшивки ДНК–ДНК і ДНК–білок, а також одно- і двуниткові розриви молекули ДНК.
Кількість енергії наданої організму називаеться - доза Поглощенная доза — это количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма) и измеряется в системе СИ в грэях (Гр). 1 Гр равен 1 джоулю, поглощенному 1 кг вещества (1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад). Эквивалентная доза — поглощенная доза, рассчитанная с учетом коэффициента, отражающего способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Величина его для фотонов и электронов разной энергии равна 1, для нейтронов в зависимости от их энергий — 5. 20, протонов — 5, α-частиц, осколков деления, тяжелых ядер — 20. При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения. Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв). Эффективная доза — эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению. Такой коэффициент для половых желез равен 0, 20; красных клеток костного мозга, легких, желудка, толстого кишечника — 0, 12; для других органов — 0, 05. Например, если поглощенная доза в щитовидной железе равна 1 Гр, то эффективная доза будет равна 5 с. Гр (5 бэр).
Коллективная доза — эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации, и она выражается в человеко-зивертах (чел. -Зв. ). Экспозиционная доза — мера энергии гамма-излучения, определяемая по ионизации воздуха. Системная единица — кулон на килограмм (Кл/кг). На практике чаще используется внесистемная единица измерения 1 Рентген (Р): 1 Кл/кг = 3876 Р.
Естественный радиационный фон Радон. Газ радон є продуктом радіоактивного розпаду урана, який є в оксидах (ураніт – UO 2) і силікатах (циркон – Zr. Si. O 4). Космічні промені. Їх зазвичай підразділяють на первинні та вторинні. Первинні космічні промені складають протони. . Вторинні космічні промені складають позитивно або негатино заряджені мюони, электрони, позитрони і γ-промені. Вторинні космічні промені зазвичай поділяють на мякі (електрони і позитрони) і жорсткі (мюони).
Антропогенные радиоактивные факторы Основними антропогенними радіоактивними ізотопами є: 9038 Sr, 95 Zr, 131 I, 137 Cs, 140 Ba, 144 Ce. Особливу небезпеку для 40 53 55 56 58 людини та тварин складає стронцій-90 не тільки яка ізотоп з періодом напів розпаду майже 28 років), але і як аналог кальція, здатний замінювати його в кітковому келеті живих організмів.
Особливості дії високих доз
Особливості дії низьких доз • На дію низьких доз радіації активуються інші репараційні системи ніж на дію великих доз • Адаптивна відповіть • Ефект свідка • Генетична нестабільність
Ультрафиоле товое излуче ние (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм (7, 5· 1014— 3· 1016 Гц). После облучения ультрафиолетовым светом в молекуле ДНК образуются фотопродукты. В большинстве случаев — это циклобутановые пиримидиновые димеры, или (6 -4)-аддукты. , . Такой мутагенез называется мишенным (от слова «мишень» ). Иногда мутации образуются на, так называемых, неповрежденных участках ДНК, часто в небольшой окрестности от димеров — это немишенныймутагенез. Молекулярные механизмы биологического действия УФ-излучения могут быть разделены на три основные группы: изменение структуры и функции ДНК, фотоинактивация белков и повреждение биомембран.
Скачать презентацию У біології мута ції зміни генетичного матеріалу
lektsiya_fiz_mut.ppt