Mutationen je nach Entstehungsursache (spontan, induziert), Bedeutung, Beispiele. Mutagene Faktoren
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MUTAGENESE (lat. mutatio – Veränderung, Gene – gebären) – der Prozess des Auftretens erblicher Veränderungen – Mutationen – im Körper. [...]
Mutagenese – (nach I.I. Dedy, 1989) – der Prozess des Auftretens von Mutationen unter dem Einfluss mutagener Faktoren (am häufigsten). Außenumgebung- physikalisch, chemisch, seltener - biologisch). Chemische Mutagenese und Strahlenmutagenese sind bekannt.[...]
Mutagenese ist der Prozess der Bildung von Mutationen.[...]
Mutagenesefaktoren. Zu diesen physikalischen Einflüssen können neben ionisierender Strahlung auch gehören elektromagnetische Felder. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass die Häufigkeit von Leukämie bei lebenden Menschen zunimmt lange Zeit in der Nähe von Hochspannungsleitungen. Von den Hunderttausenden verschiedener chemischer Verbindungen, die in Form von Haushalts- und Industrieverschmutzung in die Umwelt gelangen, sind etwa 20 % genotoxisch.[...]
Mutationen und Mutagenese. Forschungen zur Variabilität und Selektion von Mikroorganismen im Zusammenhang mit der Entwicklung der Antibiotikalehre stimulierten die Entwicklung von Arbeiten zur Mutagenese von Produzenten von Vitaminen, Antibiotika, Enzymen und anderen biologisch aktiven Substanzen. Mikrobiologische Züchter nutzten alle bekannten Methoden, um neue Formen von Mikroorganismen mit erhöhter biochemischer Aktivität zu finden. Die Anpassung von Bakterien an die Zerstörung einer neuen synthetischen organischen Verbindung, die bisher in der Natur nicht vorkam, erfordert, dass Bakterienzellen neue Enzyme synthetisieren, d. h. eine Veränderung des Genotyps. Genotypische Variabilität ist erblich.[...]
Unter chemischer Mutagenese versteht man das Phänomen der Veränderung der chemischen Struktur von DNA-Molekülen unter dem Einfluss chemischer Schadstoffe.[...]
Durch die induzierte Mutagenese ist es möglich, die Mutationshäufigkeit deutlich zu erhöhen, also die erbliche Variabilität des ausgewählten Materials zu erhöhen. Der Hauptzweck seines Einsatzes in der Fischzucht besteht darin, die genetische Variabilität aufgrund neuer (induzierter), auch nützlicher Mutationen zu erhöhen.[...]
Die experimentelle Mutagenese als Methode zur Gewinnung wertvoller Formen landwirtschaftlicher Pflanzen hat sich in der Züchtungspraxis fest etabliert. Dabei kommen sowohl physikalische als auch chemische Mutagene zum Einsatz. Als physikalische Mutagene werden am häufigsten ionisierende Strahlungen eingesetzt: Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und schnelle Neutronen. Die Züchter selbst nehmen keine Bestrahlung vor. Es wird von Physikern durchgeführt. Am bequemsten ist es, trockene Samen zu bestrahlen. Für verschiedene Kulturpflanzen werden unterschiedliche Strahlendosen empfohlen. Sie sollten 15–20 % unter dem kritischen Wert liegen (Tabelle 4).[...]
Experimentelle Mutagenese ist eine Möglichkeit, genetische Vielfalt in Pflanzen zu schaffen. Seine Vorteile liegen in der Möglichkeit, einzelne Pflanzeneigenschaften zu verbessern, ohne den Rest zu verändern, und durch die Nutzung mutagener Wirkungen neue Pflanzenformen zu schaffen, die in Natur und Kultur nicht vorkommen. Frühere Studien haben die mutagene Wirkung von Indolylessigsäure (IAA) auf Pflanzen nachgewiesen. IN diese Erfahrung Dieser mutagene Faktor wurde verwendet, um erblich veränderte Gerstenformen zu erhalten, die später bei der Selektion von Sommergerste verwendet werden können.[...]
Ein weiteres Merkmal der chemischen Mutagenese in Experimenten mit Silberkarpfen besteht darin, dass die Behandlung von Spermien mit chemischen Mitteln nicht zu einem signifikanten Anstieg der Häufigkeit sichtbarer morphologischer Anomalien bei Unterjährigen führt. Selbst bei so wirksamen Mutagenen wie NMM und NEM liegt die Zahl der abnormalen Individuen bei 1,5–3,0 %.[...]
Wenn induzierte Mutagenese verwendet wird, wird ein Katalog mutierter Populationen gepflegt.[...]
Die Methode der chemisch induzierten Mutagenese kam beispielsweise bei der Arbeit mit kasachischen Karpfen zum Einsatz. Diese Verbindungen wirken sich selektiv auf die DNA der Chromosomen aus und schädigen diese, was zu Mutationen führen kann. [...]
Induzierte (künstlich verursachte) Mutagenese ist das Auftreten erblicher Veränderungen als Folge der Einwirkung spezieller Wirkstoffe – Mutagene – auf den Körper. Je nach Art des Mutagens unterscheidet man Strahlen- und chemische Mutagenese.[...]
Populationen zur Selektion entstehen durch Hybridisierung, Mutagenese und Polyploidisierung, bei der Züchtung selbstbestäubter Linien durch Inzucht. Proben, die an der Hybridisierung beteiligt sind oder einer Mutagenese, Polyploidisierung oder Inzucht unterliegen (und manchmal als Populationen, die direkt der Selektion dienen), werden nach ihrer Untersuchung aus einer Sammlung von Proben ausgewählt, die das Ausgangsmaterial für die Selektion darstellen. In der modernen Zucht überwiegt die individuelle Selektion. Aus der Population werden einzelne Pflanzen oder Blütenstände (Ähren, Rispen) ausgewählt. Bei der Arbeit mit Getreidekulturen folgt in der Regel nach der Selektion auf dem Feld eine visuelle Beurteilung der Getreidequalität im Labor. Die Nachkommen ausgewählter Pflanzen werden über mehrere Generationen hinweg getestet. Die Tests bestehen aus der Beurteilung der Ausbeute und anderer wirtschaftlich wichtiger Eigenschaften der Proben. Nach jedem Test werden die meisten Nachkommen verworfen und der Rest erneut bewertet. Mit jedem neuen Test erhöht sich die Anzahl der Samen, es wird möglich, die Parzellenfläche zu vergrößern und ab einem bestimmten Punkt Wiederholungen einzuführen. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit des Experiments.[...]
In mehrjährigen oktoploiden Weizenformen (2u = 56) haben wir mit der Methode der künstlichen Mutagenese eine Reihe interessanter Formen erhalten: im nicht lagernden M 115 - Nr. 6 (102), in M 990 - Nr. 15/46, Nr. 15/41 usw. Auch mit starke Winde und den anhaltenden kalten Regenfällen der Vegetationsperiode 1976 kam es bei diesen Selektionsbeständen nicht zu einer Unterbringung. In der Gruppe der mehrblütigen Mutanten lag die Anzahl der Körner pro Ährchen zwischen 4,0 und 5,8, während in der Kontrolle (Ausgangssorten) die Anzahl der Körner pro Ährchen in der Regel 2,0 bis 2,5 betrug. Eine eigene, sehr wichtige Gruppe bilden Formen mit einem hohen Proteingehalt im Getreide. Hatten die ursprünglichen Sorten über mehrere Jahre hinweg einen durchschnittlichen Proteingehalt von 15,0-16,5 %, so hatten einige neue Formen einen Proteingehalt von 3-5 % mehr. Die besten Linien enthalten mehr als 20 % Protein im Korn.[...]
Die Arbeit formuliert zu dieser Problematik im Fall der Mutagenese folgende Sichtweise: Mutagene Wirkungen haben keine Schwelle; Widerstand der Zellschutzsysteme gegen schwache Einflüsse führt zur Inaktivierung, Entfernung dieser Substanz und Heilung von Schäden; Auch die Reaktion des Körpers auf die Einwirkung ist bei den unterschiedlichsten Einflüssen nicht schwellenwertig; Das Auftreten eines ausgeprägten pathologischen Zeichens hat eine Schwelle; es tritt erst auf, wenn die Schutzfähigkeiten der Zellen und des Körpers erschöpft sind.[...]
Mutationsveränderungen verringern die Lebensfähigkeit des Organismus im 1- bis 2-fachen Verhältnis zur Rate der gametischen Mutagenese. Neben der direkten krebserzeugenden Wirkung – Mutationen, die das Zusammenspiel von Zellklonen im Prozess ihres Wachstums und ihrer Transformation stören – kommt es zu einer Verletzung der Kontrollfunktionen von Hormonen und Immunsysteme, vor dem das Risiko bösartiger Neubildungen sowohl chemotoxischer als auch viraler Ätiologie steigt. Die Mutagenese, die mit der Integration eines Viruspartikels in das zelluläre Genom einhergeht, kann auch aufgrund der Immunschwäche des Körpers, der Entstehung neuer Virusstämme oder beidem zunehmen. [...]
Die Entgiftungsfähigkeit von Nutzpflanzen wird durch ihre Anpassung an Pestizide sowie durch chemische Mutagenese gesteigert. Mit gentechnischen Methoden werden mutierte Mikroorganismen hergestellt, die Xenobiotika wirksam zerstören können. Darüber hinaus ist die Selbstreinigung von Böden durch den Abbau von Pestiziden auf verschiedene Weise nicht außer Acht zu lassen: rein chemische Zerstörung, Photooxidation, Auswaschung, Verflüchtigung, Entgiftung unter Beteiligung von Tieren und Pflanzen. Der Hauptprozess des biologischen Abbaus von Pestiziden ist jedoch der mikrobiologische Abbau und die Umwandlung.[...]
Die Art und Weise, wie Populationen entstehen, hängt weitgehend von der Kultur ab. Daher liefern sowohl Hybridisierung als auch Mutagenese bei der Arbeit mit Gerste gute Ergebnisse. Hybridisierung ist in der Weizenzüchtung weit verbreitet, Autopolyploidie hat jedoch keine Aussichten. Im Gegenteil, im Roggen sind Autopolyploide von Zuchtwert.[...]
Es ist bekannt, dass bei ständigem Verzehr von Wasser mit einem hohen Nitratgehalt (über 150 mg/l) der Stoffwechsel gestört wird, die Mutagenese zunimmt und verursacht ernsthafte Krankheit- toxische Zyanose (Methämoglobinämie). Vor allem Kinder leiden unter dieser Krankheit.[...]
Allerdings ist die Frage nach dem Schwelleneffekt einer Exposition nicht so klar, wenn es nicht um die toxischen Wirkungen eines Stoffes geht, sondern um chemische Mutagenese oder Strahlenmutagenese.[...]
Die Untersuchung der Variabilität pathogener Bakterien führte zur Entdeckung und Entwicklung von Impfstoffen moderne Methoden Diagnostik Infektionskrankheiten. Durch den Einsatz experimenteller Mutagenese konnten hochaktive Rassen und Mutanten von Antibiotikaproduzenten geschaffen werden. Die Literatur zur Variabilität von Darmbakterien (G.P. Kalina und D.G. Kudlay), Hefe (V.I. Kudryavtsev) und anaeroben Zellulosebakterien (M.N. Rotmistrov) ermöglicht es uns, die Forschung auf diesem Gebiet als sehr wichtig zu betrachten. Es besteht kein Zweifel, dass die Forschung zur Variabilität und Auswahl von Mikroben, die synthetische Schadstoffe in Industrieabwässern zerstören, nicht weniger fruchtbar sein wird.[...]
Am vielversprechendsten sind biochemische Methoden. Dabei gibt es zwei Richtungen: die Beeinflussung intrazellulärer Oxidationswege ohne Beeinträchtigung der genetischen Basis der Zelle und die gezielte Mutagenese mit der Schaffung von Bakterienkulturen mit bestimmten Eigenschaften. In beiden Richtungen wurden in der Forschung bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt, die Forschung ist jedoch noch nicht abgeschlossen und hat das Laborexperimentstadium noch nicht verlassen.[...]
Ein Anstieg der Nitratkonzentration im Grundwasser wirkt sich negativ auf die menschliche Gesundheit aus und führt zu negativen Auswirkungen auf das Herz-Kreislauf-System, Stoffwechselstörungen, erhöhter Mutagenese usw. Besonders ungünstig ist die Wirkung von Nitraten auf den Körper der Kinder, die zu einer schweren Erkrankung führen – der Metaglobinomie.[ .. ]
Es wurde festgestellt, dass der Einsatz von Pestiziden langfristige Auswirkungen auf den Körper haben kann. Dies erfordert eine gründliche Untersuchung der Wirkung dieser Verbindungen auf die Zellteilung von Säugetieren. Karzinogenese, Mutagenese und Teratogenese können unerwünschte Folgen der Exposition gegenüber synthetischen Substanzen selbst sein. organische Verbindungen und ihre Metaboliten.[...]
Die Wirkung giftiger (toxischer) Verbindungen auf Wasserorganismen hängt von ihrer Konzentration ab. Bei hohen Konzentrationen toxischer Verbindungen kommt es zum Tod von Hydrobionten, bei niedrigen Konzentrationen verändern sich Stoffwechsel, Entwicklungsgeschwindigkeit, Mutagenese (erbliche Merkmale), Verlust der Fortpflanzungsfähigkeit usw. Da einzelne Populationen (z. B. Zooplankton) sehr stark betroffen sind Sie reagieren empfindlich auf toxische Substanzen und führen bereits in geringen Konzentrationen zum Absterben einzelner Populationen, was sich auf die gesamte Biozönose auswirkt.[...]
In Abb. 1 zeigt die Verteilung der Kindertragen verschiedene Arten Chromosomenaberrationen. Die meisten Kinder leben in sauberen Gegenden ( Kontrollgruppe) wurden einzelne Chromatid-Aberrationsfragmente gefunden, die für spontane Mutagenese charakteristisch sind, und nur 2 Kinder (12,5 %) waren Träger gepaarter Chromosomenfragmente. Es zeigt sich, dass der höchste Anteil an Trägern einfacher Chromosomenaberrationen (Paarfragmente, Zentromerbrüche, Deletionen) in der Gruppe der 1982–Anfang 1986 geborenen Kinder identifiziert wurde, die zu diesem Zeitpunkt eine hohe Dosisbelastung der Schilddrüse erhielten des Unfalls (die registrierte Dosis betrug 200 rem und mehr). Der Anteil der Kinder, die gepaarte Fragmente, Zentromerbrüche und Deletionen tragen, ist in Gruppen von vorgeburtlich bestrahlten Kindern und Kindern, die nach dem Unfall 1987–92 geboren wurden, etwas höher als in Gruppen von Kindern, die 1982–Anfang 1986 geboren wurden (mit nicht bestrahlten Kindern). Schilddrüse) und geboren 1994-2000[...]
Wie Arbeiten mit kasachischen Karpfen gezeigt haben, wird bei den Nachkommen der ersten Generation nach mutagener Exposition eine erhöhte phänotypische Variabilität in vielen quantitativen Merkmalen, einschließlich des Körpergewichts, beobachtet. Der Einsatz der induzierten Mutagenese ist in Fällen einer starken Erschöpfung der genetischen Variabilität in der ausgewählten Herde ratsam.[...]
Spezielle genetische Methoden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden wirken sich solche Methoden direkt auf den Vererbungsmechanismus aus und führen zu Veränderungen in der Struktur einzelner Gene, Chromosomen und Genotypen als Ganzes. Zu diesen Methoden gehören: induzierte Mutagenese, induzierte Gynogenese und Androgenese, Geschlechtsregulierung, Produktion steriler Fische usw. Die Aussichten für die Anwendung solcher Methoden bei Fischen sind mit verbunden biologische Merkmale letzteres und vor allem mit hoher Fruchtbarkeit und äußerer Befruchtung.[...]
Durch den Vergleich einiger Isomere (Methylasen, die identische Nukleotidsequenzen erkennen) konnten ähnliche Sequenzen in den variablen Regionen identifiziert werden, von denen angenommen wird, dass sie für die Substraterkennung verantwortlich sind. So wird die Variabilität in der Spezifität von Methylasen durch Kombinationen von Erkennungsstellen im Hauptrückgrat gewährleistet, in denen die Adomet-Bindungsstellen und die Einführung einer CH3-Gruppe in die 5. Position von Cytosin konzentriert sind.[...]
Bevölkerungswachstum, „demografische Explosion“. Ressourcenkrise: Landressourcen (Boden, Bodenschätze), Energieressourcen. Erhöhte Umweltaggressivität: Wasserverschmutzung und atmosphärische Luft, erhöhte Pathogenität von Mikroorganismen. Veränderungen im Genpool: Mutagenesefaktoren, genetische Drift, natürliche Selektion.[...]
Die Biota-Forschung sollte auf den Gebieten Biozönotik (Zusammensetzung der Biota, ihre Veränderungen, funktionelle Lebensaktivität und biologische Produktivität), Arten (Populationsdynamik von Indikatorarten), Physiologie (Photosynthese, Atmung, Wachstum, Fortpflanzung) und Molekulargenetik durchgeführt werden (Mutagenese, Teratogenese) Ebenen. Diese Studien sollten in engem Zusammenhang mit Beobachtungen der abiotischen Komponente der Biosphäre stehen.[...]
Aus alledem folgt, dass bei der Arbeit mit Silberkarpfen das Hauptaugenmerk auf die Hybridisierung gelegt werden sollte. Der Erfolg der Hybridisierung wird jedoch durch den Mangel an Ausgangsmaterial für die Zucht beeinträchtigt. Eine genetische Technik wie die induzierte Mutagenese kann bei der Beseitigung dieses Engpasses hilfreich sein.[...]
Es ist immer noch schwierig, über die Auswirkungen des vom Menschen verursachten Übermaßes zu sprechen natürlicher Hintergrund Strahlung auf die Biota der Ökosphäre. Wir wissen noch nicht, wie sich die Druckentlastung versunkener Container mit Radionukliden und Reaktoren versunkener U-Boote auf die Meeresbiota auswirken kann. Auf jeden Fall ist von einem leichten Anstieg der Mutagenese auszugehen.[...]
Auf dem Globus gibt es praktisch keine Gebiete mit unberührter Natur oder rein natürlichen Pflanzengemeinschaften. Die Sukzession beschleunigt sich, ein Element davon ist das vollständige Verschwinden von Pflanzen oder ihr Übergang in die Kategorie der seltenen und gefährdeten Arten. Eine Zunahme der anthropogenen Belastung führt zu einer Intensivierung der Prozesse der Hybridogenese, Mutagenese und Karzinogenese, was sich auf den globalen genetischen Fund auswirkt. Daher verfügen viele der wichtigsten Getreidekulturen in entwickelten Ländern über eine begrenzte genetische Basis, und es ist eine genetische Erosion der Arten zu beobachten. Als Folge der Wüstenbildung, der Abholzung der Wälder, vor allem der Regenwälder, einer Abnahme der Heterogenität der Ökosysteme und einer Abnahme der Bodenunterdrückung können Menschen viele Arten verlieren, ohne jemals etwas über ihre Existenz und die Rolle, die sie spielten, zu erfahren. [...]
Wachstumsstoffe sind für die Bildung von Belebtschlamm-Biozönosen notwendig, erhöhen die biochemische Aktivität von Bakterien, die verschiedene Schadstoffe zerstören, und sorgen für die Aufrechterhaltung optimaler Bedingungen, die die biochemische Aktivität von Mikroorganismen beeinflussen. Sie sind auch wichtig für die Isolierung und Selektion neuer Mikroorganismenstämme mit hoher spezifischer Aktivität. Die Wachstumsstoffe des Belebtschlamms werden unter ökologischen, biochemischen und genetischen Aspekten untersucht, insbesondere bei der Nutzung der Mutagenese zur Gewinnung hochaktiver Kulturen von Destruktorbakterien. Diese Fragestellungen werden in speziellen Studien ausführlich behandelt.[...]
Es ist bekannt, dass N-Methyl-K-nitro-]M-nitrosoguanidin eine starke mutagene Wirkung auf die DNA hat. Singer und Frenkel-Konrath zeigten, dass diese Verbindung TMV-RNA leicht inaktiviert; Die Mutationsrate erweist sich als sehr gering. Intakte Viruspartikel werden durch diese Verbindung viel langsamer inaktiviert und die Mutationsrate ist hoch. Chemischer Mechanismus Die mutagene Wirkung dieser Verbindung wurde nicht nachgewiesen. IN aquatische Umgebung Die Methylierung von Guanin findet an Position 7 statt, aber diese Reaktion ist offenbar nicht die Grundlage der Mutagenese.[...]
Eine große Menge an Material über die Auswirkungen der Strahlung auf die Vegetation wurde durch eine Studie über die Folgen von Strahlenunfällen geliefert Südlicher Ural und in Tschernobyl (für eine Übersicht siehe Sokolov, Krivolutsky, 1998). Obwohl die dort untersuchten Strahlenbelastungen um ein Vielfaches höher sind als in der Umgebung von Kernkraftwerken, gelten einige allgemeine Muster, die in diesen hochstrahlenbelasteten Gebieten zu finden sind, auch für Gebiete mit geringer Belastung. Es stellte sich heraus, dass in kontaminierten Gebieten (und in entsprechenden Experimenten) der Grad der spontanen Mutagenese bei allen untersuchten Pflanzenarten (bestimmt durch das Vorhandensein abnormaler Chromosomen) immer deutlich unterschiedlich ist (Shevchenko et al., 1993). Dies legen auch Daten von Kulturpflanzen nahe (für eine Übersicht siehe Priester et al. 1991). Mutationen in der Tradescantia-Pflanze traten bei Bestrahlung mit einer Dosis von nur 2,5 mGy auf (Sparrow et al., 1972).[...]
Von Ökotypen zu noch mehr Detaillierte Analyse Durch die Entwicklung von Populationsstrukturen werden Biologen immer besser darin, selektionsbedingte Variationen innerhalb kleiner lokaler Populationen zu erkennen. Diese Variabilität wird als Polymorphismus bezeichnet. Genauer gesagt ist genetischer Polymorphismus „die Koexistenz von zwei oder mehr klar unterscheidbaren intraspezifischen Formen innerhalb desselben Lebensraums und in einem solchen Ausmaß, dass das ständige Vorhandensein der seltensten dieser Formen nicht allein auf kontinuierliche Mutagenese und Einwanderung zurückgeführt werden kann“ (Rog [. ..]
Unterschiede in der Anzahl der Genome wirken sich auf die Anpassungsfähigkeit und Stabilität einer Art an sich ändernde Umweltbedingungen aus. Eine Zunahme der Anzahl von Genen, Rekombinationen und insbesondere der Heterozygotie trägt wahrscheinlich zu einer kräftigeren Entwicklung und einer besseren Anpassungsfähigkeit bei. Polyploide – Chukuchanov und einige Cypriniden (Karpfen, Silberkarausche, Barbe) – sind im Vergleich zu diploiden Vertretern verwandter Taxa größer, leben länger und weisen eine höhere ökologische Anpassungsfähigkeit auf. Im Lichte dieser Daten wird ein weiteres Merkmal der chemischen Mutagenese in Experimenten mit Silberkarpfen erklärt, das mit der Entstehung der meisten durch Mutagene verursachten Störungen in der Embryonalperiode verbunden ist.[...]
Unter dem Einfluss all dieser Faktoren – chemischer, physikalischer und biologischer – verändern Mikroorganismen ihre Eigenschaften. Bei Bakterien können sich die Form einzelner Individuen und Kolonien, biochemische Eigenschaften, Sporenbildung, Glykationsbildung, Fermentationsaktivität, Pathogenität usw. ändern. Mittlerweile wurde festgestellt, dass die Variabilität von Bakterien ein chemischer Prozess ist, der auf molekularer Ebene abläuft. Durch die Untersuchung der Variabilität verschiedener Mikroorganismen haben Forscher gelernt, diesen Prozess zu kontrollieren und so Bakterienarten zu schaffen, die dies getan haben für eine Person notwendig Eigenschaften. Nach modernen Ansichten erfolgt die erbliche Übertragung neuer Eigenschaften, wenn verschiedene Faktoren, wie zum Beispiel Röntgenstrahlen, einen bestimmten Abschnitt der Nukleinsäure beeinflussen, der der Träger der Vererbung in der Zelle ist. Dieser Abschnitt der Nukleinsäure wird sich verändern und die neue Eigenschaft wird an nachfolgende Bakteriengenerationen vererbt. Dieser Vorgang wird als ortsspezifische Mutagenese bezeichnet.
Spontane Mutationen.
Mutationen werden neben ihren qualitativen Eigenschaften auch durch die Methode charakterisiert
Auftreten. Spontan (zufällig) – Mutationen, die im Normalfall auftreten
Lebensbedingungen. Der spontane Prozess hängt von externen und interne Faktoren
(biologisch, chemisch, physikalisch). Spontane Mutationen treten auf
Mensch in somatischen und generativen Geweben. Methode zur Bestimmung spontaner
Mutationen basieren jedoch auf der Tatsache, dass ein dominantes Merkmal bei Kindern auftritt
seine Eltern sind abwesend. Das hat eine in Dänemark durchgeführte Studie gezeigt
dass etwa einer von 24.000 Gameten eine dominante Mutation trägt. Wissenschaftler
Haldane berechnete die durchschnittliche Wahrscheinlichkeit des Auftretens spontaner Mutationen,
was sich als gleich 5*10-5 pro Generation herausstellte. Ein anderer Wissenschaftler, Kurt Brown
schlug eine direkte Methode zur Schätzung solcher Mutationen vor, nämlich: die Anzahl der Mutationen
dividiert durch die doppelte Anzahl der untersuchten Personen.
Induzierte Mutationen.
Induzierte Mutagenese ist künstliche Erlangung Mutationen mit
Verwendung von Mutagenen unterschiedlicher Natur. Erstmals die Fähigkeit zur Ionisierung
Strahlung, die Mutationen hervorruft, wurde von G.A. entdeckt. Nadson und G.S. Fillipov.
Dann, durch umfangreiche Forschung, radiobiologische
Mutationsabhängigkeit. Im Jahr 1927 war der amerikanische Wissenschaftler Joseph Muller
Es ist erwiesen, dass die Häufigkeit von Mutationen mit zunehmender Expositionsdosis zunimmt.
Ende der vierziger Jahre wurde die Existenz starker chemischer Mutagene entdeckt,
die für eine Reihe von Menschen schwere Schäden an der menschlichen DNA verursachte
Viren. Ein Beispiel für die Wirkung von Mutagenen auf den Menschen ist
Endomitose – Chromosomenverdoppelung mit anschließender Zentromerteilung, jedoch ohne
Chromosomendiskrepanzen.
Mutagene sind chemische und physikalische Faktoren, die erbliche Veränderungen – Mutationen – verursachen. Künstliche Mutationen wurden erstmals 1925 von G. A. Nadsen und G. S. Filippov in Hefe durch Einwirkung von Radiumstrahlung erzielt; 1927 erlangte G. Möller durch Röntgenbestrahlung Mutationen in Drosophila. Die Fähigkeit chemischer Substanzen, Mutationen hervorzurufen (durch die Wirkung von Jod auf Drosophila), wurde von I. A. Rapoport entdeckt. Bei Fliegen, die sich aus diesen Larven entwickelten, war die Häufigkeit von Mutationen um ein Vielfaches höher als bei Kontrollinsekten.
Mutagene können verschiedene Faktoren sein, die Veränderungen in der Struktur von Genen, der Struktur und Anzahl der Chromosomen verursachen. Aufgrund ihrer Herkunft werden Mutagene in endogene, während des Lebens des Körpers gebildete und exogene – alle anderen Faktoren, einschließlich Umweltbedingungen – eingeteilt.
Aufgrund der Art ihres Vorkommens werden Mutagene in physikalische, chemische und biologische Gruppen eingeteilt:
Physikalische Mutagene.
Radioaktiver Zerfall;
Simulierte Funkemission und elektromagnetische Felder;
Zu hohe oder zu niedrige Temperatur.
Chemische Mutagene.
Oxidationsmittel und Reduktionsmittel (Nitrate, Nitrite, reaktive Sauerstoffspezies);
Alkylierungsmittel (z. B. Jodacetamid);
Pestizide (z. B. Herbizide, Fungizide);
Einige Lebensmittelzusatzstoffe (z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, Cyclamate);
Erdölprodukte;
Organische Lösungsmittel;
Medikamente(zum Beispiel Zytostatika, Quecksilberpräparate, Immunsuppressiva).
Eine Reihe von Viren können auch als chemische Mutagene eingestuft werden (der mutagene Faktor von Viren ist ihr Nukleinsäuren- DNA oder RNA).
Biologische Mutagene.
Spezifische DNA-Sequenzen sind Transposons;
Einige Viren (Masern, Röteln, Influenzavirus);
Stoffwechselprodukte (Lipidoxidationsprodukte);
Antigene einiger Mikroorganismen.
Karzinogenese ist ein komplexer pathophysiologischer Prozess der Tumorentstehung und -entwicklung. Die Untersuchung des Prozesses der Karzinogenese ist ein zentraler Punkt sowohl für das Verständnis der Natur von Tumoren als auch für die Suche nach neuen und wirksame Methoden Behandlung onkologischer Erkrankungen. Die Karzinogenese ist ein komplexer mehrstufiger Prozess, der zu einer tiefgreifenden Tumorreorganisation normaler Körperzellen führt. Von allen bisher vorgeschlagenen Theorien zur Karzinogenese verdient die Mutationstheorie die größte Aufmerksamkeit. Nach dieser Theorie handelt es sich bei Tumoren um genetisch bedingte Erkrankungen, deren pathogenetisches Substrat eine Schädigung des Erbguts der Zelle ist (Punktmutationen, Chromosomenaberrationen etc.). Schäden an bestimmten Abschnitten der DNA führen zur Störung der Mechanismen, die die Zellproliferation und -differenzierung steuern, und letztendlich zur Bildung eines Tumors. Der genetische Apparat von Zellen verfügt über ein komplexes System zur Steuerung der Zellteilung, des Wachstums und der Differenzierung. Es wurden zwei Regulierungssysteme untersucht, die einen dramatischen Einfluss auf den Prozess der Zellproliferation haben. Protoonkogene sind eine Gruppe normaler Zellgene, die eine stimulierende Wirkung auf Prozesse haben Zellteilung, durch spezifische Produkte ihres Ausdrucks. Die Umwandlung eines Protoonkogens in ein Onkogen (ein Gen, das die Tumoreigenschaften von Zellen bestimmt) ist einer der Mechanismen für die Entstehung von Tumorzellen. Dies kann als Folge einer Mutation eines Protoonkogens mit einer Änderung der Struktur eines bestimmten Genexpressionsprodukts oder einer Erhöhung des Expressionsniveaus eines Protoonkogens auftreten, wenn seine regulatorische Sequenz mutiert ist (Punktmutation). oder wenn das Gen in eine aktiv transkribierte Region des Chromosoms übertragen wird (Chromosomenaberrationen). An dieser Moment Die krebserzeugende Aktivität von Protoonkogenen der ras-Gruppe (HRAS, KRAS2) wurde untersucht. Bei verschiedenen Krebsarten ist ein deutlicher Anstieg der Aktivität dieser Gene zu verzeichnen (Bauchspeicheldrüsenkrebs, Blase usw.). Es wurde auch die Pathogenese des Burkitt-Lymphoms aufgeklärt, bei dem die Aktivierung des MYC-Protoonkogens erfolgt, wenn es in eine Chromosomenregion übertragen wird, die aktiv transkribierte Immunglobulin-Gene enthält.
Die Funktionen von Suppressorgenen sind den Funktionen von Protoonkogenen entgegengesetzt. Suppressorgene wirken hemmend auf die Prozesse der Zellteilung und des Ausstiegs aus der Differenzierung. Es ist erwiesen, dass die Inaktivierung von Suppressorgenen mit dem Verschwinden ihrer antagonistischen Wirkung gegenüber Protoonkogenen in einer Reihe von Fällen zur Entwicklung bestimmter onkologischer Erkrankungen führt. So führt der Verlust einer Chromosomenregion, die Suppressorgene enthält, zur Entstehung von Krankheiten wie Retinoblastom, Wilms-Tumor usw.
Somit bildet das System aus Protoonkogenen und Suppressorgenen einen komplexen Mechanismus zur Steuerung der Zellteilungs-, Wachstums- und Differenzierungsrate. Störungen dieses Mechanismus sind sowohl unter dem Einfluss von Umweltfaktoren als auch aufgrund genomischer Instabilität möglich – eine Theorie von Christoph Lingaur und Bert Vogelstein. Peter Duesberg von der University of California in Berkeley argumentiert, dass die Ursache für die Tumortransformation einer Zelle Aneuploidie (eine Änderung der Anzahl der Chromosomen oder der Verlust ihrer Abschnitte) sein könnte, die ein Faktor für eine erhöhte genomische Instabilität ist. Nach Ansicht einiger Wissenschaftler könnte eine weitere Ursache für Tumore ein angeborener oder erworbener Defekt im zellulären DNA-Reparatursystem sein. In gesunden Zellen erfolgt der Prozess der DNA-Replikation (Verdoppelung) mit großer Genauigkeit, da ein spezielles System zur Korrektur von Fehlern nach der Replikation funktioniert. Im menschlichen Genom wurden mindestens sechs Gene untersucht, die an der DNA-Reparatur beteiligt sind. Eine Schädigung dieser Gene führt zu einer Funktionsstörung des gesamten Reparatursystems und damit zu einem deutlichen Anstieg der Postreplikationsfehler, also Mutationen.
Die Mutationstheorie der Karzinogenese ist die Lehre, dass die Ursache bösartiger Tumoren mutationsbedingte Veränderungen im Zellgenom sind. Derzeit ist diese Theorie allgemein akzeptiert. In den allermeisten Fällen entwickeln sich bösartige Neubildungen aus einer einzigen Tumorzelle, sind also monoklonalen Ursprungs. Nach modernen Vorstellungen können Mutationen, die letztendlich zur Entstehung eines Tumors führen, sowohl in Fortpflanzungszellen (ca. 5 % aller Fälle) als auch in Körperzellen auftreten.
Die Erfolge der modernen Genetik ermöglichen es, die Untersuchung des Zustands der Umwelt unter dem Gesichtspunkt des Schutzes der Vererbung und des Genpools der Biosphäre zu betrachten. Diesem Ansatz wird im UN-Programm besondere Aufmerksamkeit geschenkt Umfeld(UNEP), an den Aktivitäten der Weltgesundheitsorganisation<ВОЗ) и ЮНЕСКО (в программе МАБ «Человек и биосфера», проект 12). По инициативе советских ученых было начато создание центра по генетическому мониторингу, в задачу которого входит и разработка доступных методов для оценки степени воздействия загрязнения окружающей среды на экосистемы и здоровье человека.
Unterdessen führen durch den Menschen veränderte Veränderungen in der Biosphäre zu unkontrollierbaren Faktoren, die den Ablauf genetischer Prozesse beeinflussen. Dazu gehören Mutationseffekte, die durch Umweltverschmutzung verursacht werden, die sich mittlerweile immer weiter ausbreitet.
Die Hauptgefahr der Umweltverschmutzung durch Mutagene besteht nach Ansicht der Genetiker darin, dass neu auftretende Mutationen, die nicht evolutionär „verarbeitet“ werden, die Lebensfähigkeit aller Organismen negativ beeinflussen. Und wenn eine Schädigung der Keimzellen zu einem Anstieg der Zahl der Träger mutierter Gene und Chromosomen führen kann, kann die Zahl der Krebserkrankungen zunehmen, wenn die Gene somatischer Zellen geschädigt werden. Darüber hinaus besteht ein tiefer Zusammenhang zwischen scheinbar unterschiedlichen biologischen Wirkungen.
Umweltmutagene beeinflussen insbesondere das Ausmaß der Rekombinationen erblicher Moleküle, die auch eine Quelle erblicher Veränderungen sind. Es ist auch möglich, die Funktion von Genen zu beeinflussen, was beispielsweise Ursache für teratologische Anomalien (Deformitäten) sein kann; schließlich ist eine Schädigung von Enzymsystemen wahrscheinlich, die verschiedene physiologische Eigenschaften des Körpers, einschließlich der Aktivität des Körpers, verändert Nervensystem und wirkt sich daher auf die Psyche aus. Eine genetische Anpassung menschlicher Populationen an die zunehmende Verschmutzung der Biosphäre durch mutagene Faktoren ist grundsätzlich unmöglich. Um die Wirkung von Mutagenen zu eliminieren oder zu reduzieren, ist es zunächst notwendig, die Mutagenität verschiedener Schadstoffe, auch solcher, die in die Biosphäre gelangen können, mit hochempfindlichen biologischen Testsystemen zu bewerten und bei nachgewiesener Gefährdung des Menschen Maßnahmen zu deren Bekämpfung zu ergreifen .
Daraus ergibt sich die Aufgabe des Screenings: Kontaminanten zu sichten, um Mutagene zu identifizieren und spezielle Rechtsvorschriften zur Regulierung ihres Eintrags in die Umwelt zu entwickeln. Und so umfasst die Überwachung der genetischen Folgen der Verschmutzung in einem Komplex zwei Aufgaben: die Prüfung auf Mutagenität von Umweltfaktoren unterschiedlicher Art (Screening) und die Überwachung der Populationen. Zytogenetische Testmethoden werden auch an Gewebekulturen von Pflanzen, Tieren und menschlichen Lymphozyten eingesetzt. Auch ein Test mit der dominant-letalen Methode (Nachweis von Mutationen, die zum Tod von Embryonen in den frühesten Entwicklungsstadien führen) an Säugetieren, insbesondere an Mäusen. Oh. Schließlich kommt auch die direkte Prüfung von Mutationen in Säugetier- und menschlichen Zellen zum Einsatz, sowohl in Gewebekulturen als auch in vivo.
Zu den abiotischen Faktoren in jedem Ökosystem gehören ionisierende Strahlung und Schadstoffe. Toxizität und Mutagenität der Umwelt sind zwei miteinander verbundene Konzepte. Dieselben Umweltfaktoren können sowohl toxische als auch mutagene Wirkungen haben. Die toxische Wirkung tritt kurz nach dem Kontakt mit dem Faktor ein, spätestens einen Monat später. Es kann sich in Form von Allergien, Schwächung des Immunsystems, Vergiftungen, der Entwicklung von Neurosen und dem Auftreten bisher unbekannter Pathologien äußern.
Viel häufiger äußert sich Umwelttoxizität in Form anhaltender Abweichungen vom normalen physiologischen Zustand des Körpers bei einer Vielzahl von Menschen, die in gefährlichen Produktionen beschäftigt sind oder in angrenzenden Gebieten des Unternehmens leben.
Schadstoffe sind am häufigsten Abfälle aus der Produktion und dem Straßentransport: Schwefeldioxid, Stick- und Kohlenoxide, Kohlenwasserstoffe, Kupferverbindungen, Zink, Quecksilber, Blei.
Schadstoffe können auch vom Menschen hergestellte Chemikalien sein, beispielsweise Pestizide, die zur Bekämpfung von Pflanzenschädlingen eingesetzt werden.
Die Mutagenität der Umwelt tritt nie unmittelbar nach dem Kontakt mit dem Faktor auf. Die Gefahr von Mutagenen für den Menschen besteht darin, dass ihre wiederholte und längere Kontaktwirkung zum Auftreten von Mutationen – dauerhaften Veränderungen im Erbgut – führt. Durch die Anhäufung von Mutationen erlangt die Zelle die Fähigkeit, sich endlos zu teilen und kann zur Grundlage für die Entwicklung einer onkologischen Erkrankung (Krebstumor) werden.
Das Auftreten von Mutationen ist ein langer und komplexer Prozess, da Zellen über ein zuverlässiges Schutzsystem verfügen, das dem Mutationsprozess Widerstand leistet.
Die Entwicklung einer Mutation hängt von der Dosis des Mutagens und der Dauer seiner Wirkung sowie davon ab, wie oft das Mutagen auf den Körper einwirkt, d. h. aus dem Rhythmus seines Handelns. Der Prozess der Mutationsentwicklung kann Jahre dauern.
Strahlung steht an erster Stelle der Einflüsse, die tiefgreifende Veränderungen im genetischen Apparat hervorrufen. Ein klares Beispiel für die mutagene Wirkung der Umwelt ist die Entwicklung einer fortschreitenden Strahlenkrankheit, die bei Menschen, die einer hohen Strahlendosis ausgesetzt waren, zum Tod führt. Solche Fälle sind selten. Sie werden in der Regel durch Notsituationen oder Störungen technischer Prozesse verursacht.
Strahlungszerfall oder das Phänomen der Radioaktivität ist mit der Fähigkeit von Atomen einzelner chemischer Elemente verbunden, energietragende Teilchen auszusenden. Das Hauptmerkmal der Strahlung, das den Grad ihrer Wirkung auf den Körper bestimmt, ist die Dosis. Die Dosis ist die Menge an Energie, die dem Körper zugeführt wird. Allerdings können unterschiedliche Strahlungsarten bei gleicher absorbierter Dosis unterschiedliche biologische Wirkungen haben.
Unter dem Einfluss radioaktiver Strahlung werden Atome und Moleküle, darunter auch Wassermoleküle, in Zellen ionisiert, was eine Kette katalytischer Reaktionen auslöst, die zu funktionellen Veränderungen in Zellen führen. Die strahlenempfindlichsten Zellen sind die Zellen ständig erneuerter Organe und Gewebe: Knochenmark, Keimdrüsen, Milz. Veränderungen betreffen die Teilungsmechanismen, das Erbmaterial in der Zusammensetzung von Chromatin und Chromosomen, die Regulierung von Erneuerungsprozessen und die Zellspezialisierung.
Strahlung als mutagener Faktor verursacht Schäden am genetischen Apparat von Zellen: DNA-Moleküle, Veränderungen im gesamten Karyotyp. Mutationen in den Körperzellen einer bestrahlten Person führen zur Entstehung von Leukämie oder anderen Tumoren verschiedener Organe. Mutationen in Keimzellen treten in nachfolgenden Generationen auf: bei Kindern und weiter entfernten Nachkommen einer strahlenexponierten Person. Genetische Defekte hängen kaum von der Dosis und Häufigkeit der Bestrahlung ab. Selbst extrem niedrige Strahlendosen können Mutationen auslösen, es gibt also keine Schwellenwert-Strahlungsdosis.
Die Gefahr einer Strahlenexposition besteht darin, dass die menschlichen Sinne keine Strahlung wahrnehmen können. Die Tatsache einer radioaktiven Kontamination eines Gebiets kann nur mit Instrumenten festgestellt werden.
Eine Strahlengefahr geht von alten Grabstätten aus einer Zeit aus, als der Strahlungsproblematik noch nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Bei der Entsorgung abgebrannter Kernbrennstoffe aus Kernkraftwerken und Atom-U-Booten sowie bei der Entsorgung radioaktiver Abfälle, die nach der Zerstörung von Atomwaffen entstanden sind, können gefährliche Situationen auftreten. Darüber hinaus verfügen viele Industrieunternehmen, wissenschaftliche und medizinische Einrichtungen über radioaktive Abfälle
Die mit der Entwicklung der Kernenergie verbundene Strahlung macht nur einen kleinen Bruchteil der durch menschliche Aktivitäten erzeugten Strahlung aus. Der Einsatz von Röntgenstrahlen in der Medizin, das Verbrennen von Kohle und ein längerer Aufenthalt in gut abgedichteten Räumen können zu einer deutlichen Erhöhung der Strahlenbelastung führen.
Eine Belastung durch ionisierende Strahlung lässt sich nicht vermeiden. Das Leben auf der Erde entstand und entwickelt sich unter Bedingungen konstanter natürlicher Strahlung weiter. Zur Hintergrundstrahlung der Erde tragen neben vom Menschen erzeugten Radionukliden auch kosmische Strahlung und die Strahlung natürlicher radioaktiver Bestandteile bei, die in der Erdkruste, der Luft und anderen Objekten verstreut sind.
Nicht nur verschiedene Arten von Strahlung haben mutagene Eigenschaften, sondern auch viele chemische Verbindungen: natürliche anorganische Substanzen (Stickoxide, Nitrate, Bleiverbindungen), verarbeitete natürliche Verbindungen (Produkte aus der Verbrennung von Kohle, Öl, Holz, Schwermetallverbindungen), chemische Produkte, die kommen in der Natur nicht vor (Pestizide, einige Lebensmittelzusatzstoffe, Industrieabfälle, einige synthetische Verbindungen).
Stickoxide (III) und (V) haben eine ausgeprägte mutagene Wirkung in der Atmosphäre von Städten, die bei Wechselwirkung mit der Luftfeuchtigkeit salpetrige und Salpetersäure sowie Emissionen von Dieselmotoren bilden; Benzopyren, Asbeststaub, Dioxine – entstehen bei der unkontrollierten Verbrennung fester Haushalts- und Industrieabfälle.
In der Hydrosphäre haben Salze von Schwermetallen (Nickel, Mangan) und Pestizide die stärkste mutagene Wirkung.
Zu den chemischen Mutagenen im Boden gehören Salze von Schwermetallen und metallorganischen Verbindungen, mit denen der Boden entlang von Autobahnen und in Bereichen von Mülldeponien kontaminiert ist. Blei ist beispielsweise unter den Metallen einer der gefährlichsten Bodenschadstoffe. Es kann sich im menschlichen Körper ansammeln und zu chronischen Vergiftungen führen, die sich in Erschöpfung des Körpers, beeinträchtigter Nierenfunktion, Muskelschwäche und schweren Störungen des Nerven- und Kreislaufsystems äußern. Der Verzehr von Pflanzen, Pilzen und Beeren, die in der Nähe von Autobahnen gesammelt werden, kann zu einer Lebensmittelvergiftung führen, die sich nach einigen Jahren als Mutation manifestieren kann.
Im Gegensatz zu radioaktiver Strahlung entfalten chemische Mutagene ihre Wirkung nur bei direktem Kontakt mit den Körperzellen. Sie können auf die Haut und die Schleimhäute der Atemwege gelangen, mit der Nahrung in das Verdauungssystem gelangen und dann mit Nährstoffen ins Blut gelangen.
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Mutagenese ist der Prozess der Bildung von Mutationen. Faktoren, die Mutationen verursachen, sind Mutagene. Mutagene beeinflussen das Erbgut eines Individuums, wodurch sich der Phänotyp verändern kann.
Karzinogenese ist der Prozess der Tumorbildung. Es wurde festgestellt, dass bei der Krebsentstehung Veränderungen auf molekulargenetischer Ebene auftreten und die Mechanismen beeinflussen, die für die Zellreproduktion, das Wachstum und die Differenzierung verantwortlich sind.
Klassifikationen von Mutationen.
Aus den Gründen, die die Mutationen verursacht haben:
Spontan (spontan). Sie entstehen durch die Wirkung natürlicher mutagener Faktoren ohne menschliches Eingreifen.
Induziert. Das Ergebnis der gezielten Beeinflussung bestimmter mutagener Faktoren.
Für mutierte Zellen:
Generativ. Kommt in Keimzellen vor. Durch Erbschaft weitergegeben.
Somatisch. Kommt in somatischen Zellen vor. Sie werden nur durch vegetative Vermehrung vererbt.
Nach dem Ergebnis für den Körper:
Tödlich. Unvereinbar mit dem Leben.
Halbtödlich. Reduzieren Sie die Vitalität des Körpers.
Neutral. Beeinträchtigen Sie keine lebenswichtigen Prozesse.
Positiv. Steigerung der Vitalität. Sie kommen selten vor, sind aber für die fortschreitende Evolution von großer Bedeutung.
Durch Veränderungen im genetischen Material:
Genomisch. Verursacht durch Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen. Durch zytogenetische Methoden nachgewiesen. Manifestiert sich immer phänotypisch.
Polyploidie (ein Vielfaches der haploiden Zunahme der Chromosomenzahl (3n, 4n, 5n) ist für die Selektion von großer Bedeutung., Haploidie). Bei Säugetieren und Menschen handelt es sich um tödliche Mutationen
Haploidie (1n). Bienen haben zum Beispiel Drohnen. Die Vitalität nimmt ab. In diesem Fall treten alle rezessiven Gene auf. Für Säugetiere und Menschen ist die Mutation tödlich.
Aneuploidie. Eine mehrfache haploide Abnahme oder Zunahme der Chromosomenzahl (2n+\-1). Sorten:
Trisomie. 2n + 1. Es gibt 3 homologe Chromosomen im Genotyp. Down-Krankheit
Monosomie. Der Satz enthält eines von zwei homologen Chromosomen. 2n – 1. Die Monosomie der ersten großen Chromosomenpaare ist für den Menschen tödlich.
Nulesomie. Fehlen eines Chromosomenpaares. Tödliche Mutation.
Chromosomal (Oberationen). Verursacht durch Veränderungen in der Chromosomenstruktur. Sie können intrachromosomal oder interchromosomal sein. Durch zytogenetische Methoden nachgewiesen.
Intrachromosal. Neuordnungen innerhalb der Chromosomen
Interchromosomal. Tritt zwischen nicht homologen Chromosomen auf. Übersetzung, Vervielfältigung.
Genetisch (Punkt, Transgenation). Verbunden mit Veränderungen in der Genstruktur (DNA-Moleküle). In den meisten Fällen manifestieren sie sich phänotypisch. Sie verursachen Stoffwechselstörungen und genetische Erkrankungen. Die Manifestationshäufigkeit beträgt 1-2 %. Nachweis durch biochemische Methoden und rekombinante DNA-Methoden.
Veränderungen in Strukturgenen. Leserahmenverschiebung. Führt zu Missense-Mutationen (Änderungen der Bedeutung von Codons und der Bildung anderer Proteine). Unter Nonsense-Mutationen versteht man die Bildung bedeutungsloser Codons, die keine Aminosäuren kodieren.
Veränderungen in funktionellen Genen.
Das Repressorprotein passt nicht zum Operator-Gen. Strukturgene arbeiten ständig. Proteine werden ständig synthetisiert
Das Repressorprotein wird durch den Induktor nicht entfernt. Strukturgene funktionieren nicht immer. Es findet keine Proteinsynthese statt.
Verletzung des Wechsels von Repression und Induktion.
Rodentizide gekennzeichnet durch unterschiedliche Toxizität. Beispielsweise ist das Antikoagulans Warfarin für Nicht-Nagetiere relativ sicher, weil Die Toxizität hängt von der Häufigkeit der Verabreichung ab. Gleichzeitig sind Natriumfluoracetat und Fluoracetamid, eines der wirksamsten Rodentizide, für den Menschen äußerst giftig.
Strychnin, giftig Alkaloid, immer noch gelegentlich als Pestizid eingesetzt, ist eine Ursache für unbeabsichtigte Vergiftungen. Seine Wirkung ist mit einer Erhöhung der nervösen Erregbarkeit verbunden, die zu schweren Krämpfen führt, die durch die Blockade hemmender Neuronen verursacht werden, deren Vermittler Glycin ist.
Andere Rodentizide enthalten weißen oder gelben elementaren Phosphor. Zinkphosphid reagiert im Magen mit Wasser und Säure und führt zur Bildung von äußerst giftigem Phosphin. Thalliumsulfat ist eine sehr gefährliche Chemikalie, die alle Arten von Nagetieren befällt, weshalb ihre Verwendung in vielen Ländern streng reguliert ist.
Herbizide Im Allgemeinen sind sie für den Menschen nur wenig toxisch, können jedoch zum Tod führen. Dioxin und seine Derivate, die als Verunreinigungen in Herbiziden vorkommen, sind ein Nebenprodukt von Herstellungsprozessen, bei denen Chlor verwendet wird (z. B. bei der Papierherstellung). Einige epidemiologische Studien am Menschen deuten darauf hin, dass Dioxin in hohen Konzentrationen eine geringe Toxizität aufweist, während andere darauf hindeuten, dass es möglicherweise krebserregend und teratogen ist.
Einige haben ausgewechselt Dinitrophenole, das zur Unkrautvernichtung eingesetzt wird, kann beim Menschen zu einer Vergiftung mit Dinitroorthokresol führen. Die kurzfristige Toxizität von Dinitrophenol beruht auf der Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung. Tod oder Genesung treten innerhalb von 24–48 Stunden ein.
Einer der meisten gemeinsam In der Welt der Herbizide ist Paraquat die Ursache für viele versehentliche oder selbstmörderische Vergiftungen. Betroffen sind Lunge, Leber und Nieren. Die Schwere latenter Lungenläsionen erfordert dringende Behandlungsmaßnahmen. Viele andere Herbizide weisen eine relativ geringe Toxizität auf.
Fungizide sind eine heterogene Gruppe von Chemikalien, und einige von ihnen werden umfassend auf ihre Toxizität untersucht. Dithiocarbamate haben teratogene und/oder krebserregende Wirkung.
Karzinogenese und Mutagenese
Es ist bekannt, dass Chemikalien, wie Vinylchlorid, Benzol und Naphthylamin, verursachen beim Menschen bei längerer Exposition Krebs. Die US-Regierung hat eine Liste von 250 potenziellen Karzinogenen veröffentlicht, die chemisch synthetisiert oder unbeabsichtigt hergestellt werden. Diese Stoffe sollten gemieden werden.
Ganz Bevölkerungsgruppen sind Karzinogenen ausgesetzt. Bekannte Beispiele sind Zigarettenrauch, der viele krebserregende Stoffe enthält. Chronischer Ethanolkonsum erhöht das Risiko für Speiseröhren- und Leberkrebs. Durch die Verbrennung von Kohle werden Lebensmittel mit krebserregenden polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen verunreinigt (krebserregende Kohlenwasserstoffe sind in Kohlenteer enthalten). Einige Lebensmittel enthalten natürliche Karzinogene (pflanzlichen und pilzlichen Ursprungs), was teilweise die regionalen Unterschiede in der Häufigkeit bestimmter Krebsarten auf der ganzen Welt erklären kann.
Für viele Berufe In den letzten 150 Jahren wurde ein Zusammenhang mit ganz bestimmten Krebsarten entdeckt.
Derzeit installiert offensichtliche Risikofaktoren und diejenigen Arbeitsplätze, die nicht ausreichend geschützt sind, werden beseitigt. In anderen Fällen werden ursächliche Zusammenhänge zwischen Beruf und Krebsrisiko nur dann als möglich angesehen, da ein formeller Nachweis für das Vorhandensein von Karzinogenen erbracht werden muss. Es ist beispielsweise bekannt, dass es bei Feuerwehrleuten eine extrem hohe Krebsinzidenz gibt.
Chemische Karzinogenese umfasst mehrere Etappen. Die Art sowie die Dauer, Dosis und Häufigkeit der Exposition sind von großer Bedeutung. Die chemische Induktion von Krebs umfasst die Prozesse der Initiierung, Aktivierung und Progression.
Einleitung(Initiatoren) ist ein Prozess der Umwandlung normaler Zellen in Tumorzellen, der durch die Wirkung einer krebserregenden Substanz auf die DNA verursacht wird. An der Umwandlung transformierter Zellen in bösartige Zellen sind eine Reihe zusätzlicher Reaktionen beteiligt. Bei Tieren erhöhen chemische Aktivatoren das Auftreten von Tumoren oder verkürzen die Latenzzeit des Tumorwachstums, obwohl sie selbst nicht direkt auf die DNA einwirken und keine Mutationen verursachen.
Mutation ist eine Störung in der Sequenz einer DNA-Kette, die den Zellphänotyp verändern kann. Aufgrund unbekannter Mechanismen kommt es ständig zu spontaner Mutagenese. Zellen verfügen über eigene Schutz- und Reparaturmechanismen, die in der Regel das Auftreten solcher Mutationen verhindern. Mutagene sind jedoch in der Lage, die Mutageneserate um das 10- bis 1000-fache zu steigern und zelluläre Abwehrmechanismen zu überwinden. Es ist sehr wahrscheinlich, dass Mutationen Krebs in Zellen verursachen, denen es an DNA-reparierenden Enzymen mangelt, oder in Zellen, in denen die Zellteilung so schnell erfolgt, dass die DNA nicht vollständig repariert wird. Viele Krebsarten scheinen als häufige Mutation zu beginnen oder sind erblich bedingt.
Wirkung chemischer Karzinogene kann entweder genotoxisch oder epigenetisch sein. Genotoxische Karzinogene binden kovalent an die DNA und verursachen genetische Mutationen. Das mutagene Potenzial kann mithilfe einer Reihe von Tests bestimmt werden, beispielsweise mit dem bakteriellen Mutagenitätstest von Ames. Genotoxische Karzinogene wiederum können in Unterklassen eingeteilt werden, je nachdem, ob sie zur Aktivierung eine Biotransformation durchlaufen oder nicht. Die meisten genotoxischen Karzinogene sind eigentlich Prokarzinogene oder aktivierungsabhängige Wirkstoffe. Typische Prokarzinogene sind Nitrosamine.
Epigenetische Karzinogene verstärken die Wirkung genotoxischer Prokarzinogene durch die folgenden Mechanismen:
Erhöhung der Effektorkonzentration von Genotoxin;
Verbesserung der metabolischen Aktivierung von Genotoxin;
Reduzierung der Genotoxin-Entgiftung;
Hemmung der DNA-Reparatur;
Förderung der Proliferation von Zellen mit beschädigter DNA.
Tumor Aktivatoren erhöhen die krebserzeugende Aktivität nach Exposition gegenüber Genotoxin. Die Wirkung von Phorbolestern, die Tumoraktivatoren sind, erfolgt durch die Aktivierung der Proteinkinase C. Ein starker Tumoraktivator ist Dioxin. Immunsuppressiva sind ebenfalls epigenetische Karzinogene, die das Immunsystem unterdrücken und dadurch die Krebsentstehung fördern.
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Jegliche Mutationen können spontan auftreten oder induziert werden. Spontane Mutationen entstehen unter dem Einfluss unbekannter natürlicher Faktoren und führen zu Fehlern bei der DNA-Replikation. Induzierte Mutationen entstehen unter dem Einfluss spezieller gerichteter Faktoren, die den Mutationsprozess verstärken. Faktoren physikalischer, chemischer und biologischer Natur wirken mutagen.
Mutagene Faktoren Umfeld - Faktoren, was das Aussehen verursacht Mutationen.
Faktoren physikalischer, chemischer und biologischer Natur wirken mutagen.
Unter physikalische Mutagene Die stärkste mutierte Wirkung wird durch ionisierende Strahlung ausgeübt – Röntgenstrahlen, α-, β-, γ-Strahlen. Sie verfügen über ein großes Durchdringungsvermögen und bewirken bei ihrer Einwirkung auf den Körper die Bildung freier Radikale OH oder HO 2 aus dem im Gewebe befindlichen Wasser. Diese Radikale sind hochreaktiv. Sie können Nukleinsäuren und andere organische Substanzen abbauen.
Die Bestrahlung verursacht sowohl Gen- als auch Chromosomenmutationen. Ultraviolette Strahlung zeichnet sich durch eine geringere Energie aus, die keine Ionisierung des Gewebes verursacht. Seine Wirkung führt zur Bildung von Thymidin-Dimeren. Ihre Anwesenheit in der DNA führt zu Fehlern bei der Replikation.
Chemische Mutagene muss folgende Eigenschaften haben:
Hohes Durchdringungsvermögen;
Die Fähigkeit, den kolloidalen Zustand der Chromosomen zu verändern;
Eine bestimmte Auswirkung auf den Zustand eines Chromosoms oder Gens.
Zu den chemischen Mutagenen zählen viele anorganische und organische Verbindungen wie Säuren, Laugen, Peroxide, Metallsalze, Formaldehyd, Pestizide, Entlaubungsmittel, Herbizide, Colchicin usw.
Einige Substanzen können den Mutationseffekt im Vergleich zum spontanen Effekt um das Hundertfache verstärken. Sie heißen Supermutagene. Dazu gehören Nitrosoverbindungen – Senfgas, Diethylnitrosamin, Urethan usw.
Einige Medikamente wirken auch mutagen, zum Beispiel Zytostatika, Ethyleniminderivate, Nitrosoharnstoff. Sie beschädigen die DNA während des Replikationsprozesses.
Auch bekannt biologische Faktoren der Mutagenese. Viren von Pocken, Masern, Windpocken, Mumps, Hepatitis, Röteln usw. können Chromosomenbrüche verursachen. Viren können die Mutationsrate von Wirtszellen erhöhen, indem sie die Aktivität von Reparatursystemen unterdrücken. Es gibt Hinweise auf eine Zunahme der Chromosomenumlagerungen in menschlichen Zellen nach Pandemien, die durch virulente Viren verursacht wurden.
Karzinogenese- ein komplexer pathophysiologischer Prozess der Tumorentstehung und -entwicklung.