KAUNO „VYTURIO“ VIDURINĖ MOKYKLA
BIOLOGIJOS REFERATAS
MUTACIJOS IR MUTAGENAI
Atliko: Gerda Arlauskaitė 10b
Vertino: mokytojas Dainius Statkevičius
KAUNAS 2005
………………………………………………………..13
Įvadas
DNR dėl mutagenų gali pakisti ar būti pažeisti. Genų pakitimai vadinami mutacijomis. Mutagenams priklauso ultavioletiniai, gama, ir
Rentgeno spinduliai, tokios cheminės medžiagos kaip benzolas, tetrachlormetanas, ipritas ir daugelis kitų, esanšių medienos ar tabako dūmuose. Net labai nedideli mutagenų kiekiai gali pažeisti genus. Yra žinoma daug mutagenų, jų sąrašas nuolat papildomas, tačiau daugybė mutacijų randasi dėl mums dar nežinomų priežasčių. Jos vadinamos spintaninėmis mutacijomis.
Mutacijų atsiranda, kai dėl mutagenų poveikio:
➢ Nutrūksta chromosomos;
➢ Kodone pasikeičia viena bazė;
➢ Pašalinama DNR atkarpa;
➢ Pridedama papildoma bazė ir todėl kitaip išsidėsto kodonai.
Dėstymas
Mutacijos – tai nauji pakitimai genome, chromosomose veikiant išoriniams arba vidiniams aplinkos veiksniams. Tėvų genotipams tokie pakitimai buvo nebūdingi. Mutacinį procesą nagrinėjo olandų botanikas H. de Frysas ir nustatė kai kuriuos šio proceso bruožus:
Paveldimi pakitimai atsiranda šuoliškai (nebūdingi tėvams).
Mutacijos gali būti ir naudingos ir žalingos.
Tai nenuoseklūs pakitimai.
Atsiranda naujos pastovios formos.
Atsiradę naujos mutacijos teikia medžiagą biologinei evoliucijai. Genų mutacijos yra pakankamai retos. Tačiau genų organizme yra pakankamai daug, todėl organizmo ar rūšies lygyje mutacijos yra įprastas reiškinys.
Mutacijų klasifikavimas
|I skirstymas | | |
| |II skirstymas | |
| Generatyvinės |Somatinės | |Branduolinės |Nebranduolinės |
|atsiranda |atsiranda kūno | |susiję su |susiję su DNR |
|lytinių |ląstelių | |genetinės |esančios |
|ląstelių |genetinėje | |medžiagos, |plastidėse, |
|genetinėje |medžiagoje. | |esančios |mitochondrijose |
|medžiagoje. |Somatinių | |branduolyje |pakitimais bei su|
|Pakitusi lytinė|mutacijų kitos | |pakitimu |bakterijų |
|ląstelė |kartos | | |plazmidžių |
|dalyvauja |nepaveldi. | | |mutacijomis.. |
|apsivaisinimo | | | | |
|procese ir | | | | |
|mutaciją | | | | |
|paveldi | | | | |
|palikuonys. | | | | |
Branduolinių mutacijų klasifikacija
Genų mutacijos – vadinamos taškinėmis. Pavieniai genai keičiasi dėl:
a) nukleotido “iškritimo”:
CAT/CAT/CAT/CAT/CAT
CAT/CAT/CAT/CAT/AT – mutavęs genas b) nukleotido virtimu kitu nukleotidu:
CAG
CGG – mutavęs kodonas, kur A nukleotidas virto G, dėl tokio DNR
pasikeitimo pasikeis ir pagal jį kopijuojama iRNR, o tai savo ruožtu nulemia naują amino R išsidėstymo seką sintetinamoje baltymo molekulėje.
Chromosomų mutacija – genetinės medžiagos persitvarkymas, galintis įvykti vienoje chromosomoje arba tarp nehomologinių chromosomų (jei savo genais keičiasi homologinės chromosomos – toks reiškinys vadinamas krosingoveriu, jei nehomologinės chromosomos – mutacija). Chromosomų mutacijų atvejai:
a) delecija – dalies chromosomos segmento netekimas;
b) duplikacija – to pačio chromosomos segmento kartojimas daug kartų;
c) chromosomos segmento apsisukimas chromosomoje 180 kampu (mirtina mutacija);
d) kai segmentas iš vienos chromosomos įsiterpia į kitą nehomologinę chromosomą.
Genomo mutacijos – tai mutacijos susijusios su chromosomų skaičiaus pakitimais.
a) Poliploidija – kai chromosomų skaičius kinta ištisais kartotiniais chromosomų rinkiniais. Dirbtinai ši mutacija sukeliama kai mutagenu kolchicinu dirbtinai suardoma dalijimosi verpstė. Ko pasekoje susidariusi lytinė ląstelė turi diploidinį (2n) chromosomų rinkinį ir palikuonys tada gali būti triploidiniai ar tetraploidiniai (4n).
Tokios mutacijos būdingos augalams. Dauguma kultūrinių augalų yra poliploidiniai ir paprastai esti stambesni. Tai kviečiai, avižos, bulvės, braškės, kai kurios obelų veislės.
b) Heteroploidija – kai pakinta pavienių chromosomų skaičius. Todėl mutantai vadinami heteroploidais. Žmogaus heteroploidines mutacijas sukelia įvairios paveldimos ligos. Dauno sindromas tai – 21
chromosomos trisomija, t.y. 21 chromosoma sudaro ne chromosomų porą, o yra net 3 chromosomos.
Nebranduolinės mutacijos
Susiję su DNR esančia plastidėse ir mitochondrijose mutacijomis. Kadangi šie organoidai yra citoplazmoje toks paveldimumas vadinamas citoplazminiu.
Tokios mutacijos pavyzdys – lapo margalapiškumas. Dalies lapo ląstelių chloroplastai dėl mutavusios jų DNR yra praradę sugebėjimą sintetinti chlorofilą. Tokios ląstelės lieka bespalvės.
Mutaganezės
Dėl ko atsiranda mutacijos? Kokie faktoriai jas sukelia? Mutacijų atsiradimo procesas vadinamas mutageneze. Yra dvi mutagenezės rūšys:
1. Spontaninė – vyksta esant natūraliom gamtinėm sąlygom (dar vadinama gamtine mutageneze). Ją gali sukelti natūrali gamtinė radiacija, temperatūra ir kt. natūralūs veiksniai.
Spontanines mutacijas sukelia gamtinė radiacija, įvairūs cheminiai mutagenai, temperatūra ir kiti faktoriai. Per maistą, vandenį ir orą gaunamos cheminės medžiagos bei ląstelių metabolizmo metu atsiradę kai kurie produktai kartais sukelia natūralias mutacijas.
Augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų spontaninių mutacijų tyrimas parodė, kad įvairios organizmų rūšys skiriasi paveldimų pakitimų atsiradimo dažnio atžvilgiu. Tai priklauso nuo rūšies genotipų skirtumo, nuo rūšies prisitaikymo prie gyvenamųjų sąlygų ir nuo kitų gamtinių reiškinių.
Visos mutacijos atsiranda arba somatinėse ląstelėse (somatinės mutacijos), arba lytinėse ląstelėse – gametose.Dėl augalų, kurie dauginasi vegetaciniu būdu, somatinės mutacijos gali atsirasti nauji paveldimi požymiai. Pavyzdžiui, I. Mičiurinas iš paprastos antaninės obelies somatinės mutacijos būdu išvedė naują obelų rūšį “antaninė šešišimtgraminė”. Žmogaus ir gyvūnų somatinė mutacija išnyksta, mirus individui, ir palikuonys mutacijos nepaveldi.
2. Indukuota – kai mutacijas dirbtinai sukelia pats žmogus, jo veikla.
Veiksniai sukeliantys mutacijas vadinami mutagenais. Žinomos trys mutagenų rūšys: 1) Fiziniai, 2) Cheminiai, 3) Biologiniai.
Fiziniai mutagenai – radioaktyvus spinduliavimas, elektro magnetinės bangos, UV spinduliai. Mutageninis jų poveikis yra tiesiog proporcingas jų dozei. Fizinė mutagenezė taikoma siekiant gauti produktyviasnes bakterijų rases.
Didžiausiu mutageniniu poveikiu pasižymi Cheminė mutagenezė. Aplinkos mutagenų šaltinis – žemės ir miškų ūkio cheminizavimas. Reikšmingiausi –
pesticidai t.p. nitro junginiai, kurių daug į dirvą patenka su trąšom, o po to į vandenį ir į žmogaus organizmą.
Kitas šaltinis – cheminės pramonės atliekos. Plačiai plinta alkilinančių mutagenų grupė (tai tarpinis įvairių technologijų produktas). Dėl didelio aktyvumo šie mutagenai vadinami super mutagenais.
Silpnesnio mutageniškumo yra kofeinas, vaistai, tačiau tai irgi yra mutagenai. Mutageniškumu pasižymi įvairūs konservantai esantys mūsų maiste.
Biologiniai mutagenai – tai virusai, kurie patekę į ląstelę indukuoja joje mutacijas.
Indukuotas mutacijas pirmieji pademonstravo rusų mokslininkai G.
Nadsonas ir G. Filipovas 1925 metais, apšvitindami mielių ląsteles radžio spinduliais. Vėliau, 1927 metais, amerikiečių mokslininkas H. Maleris atrado rentgeno spindulių mutageninį efektą. Jis panaudojo drosofilų mutacijos kiekybinės apskaitos metodus ir paaiškino šį reiškinį.
Rusų mokslininkai V. Sacharovas, M. Lolaševas ir ypač J.
Rapoportas bei anglų genetikė Š. Auerbach atrado cheminius junginius, sukeliančius galinga mutageninį efektą įvairiems organizmams.
Atsirado reikalas moksliškai ištirti mutagenus ir sukurti apsaugos sistemą. Mutagenezė pradėta plačiai taikyti selekcijoje, išvedant naujas produktyvias augalų veisles ir mikroorganizmų štampus.
Radiacinės mutagenezės tyrimai parodė, kad yra tiesiog proporcinga priklausomybė tarp apšvitinimo dozė, tuo daugiau genų mutacijų ji sukelia. Apšvitinimas 2000 rentgenų doze sukelia 5% letalinių mutacijų.
Apšvitinimo dozę padidinus 3 kartus (6000 rentgenų), mirtinų mutacijų skaičius padidėja 3 kartus – 15%. Toks mutacijų dažnumo tiesioginis priklausomumas nuo rentgenų dozės dydžio būdingas visiems gyviems organizmams ir žmogui. Žmonės gydymo tikslais švitinami rentgeno spinduliais, pavyzdžiui, kai nesveikas stuburas. Ištyrus 1200 tokių ligonių, buvo pastebėta susirgimų leukoze. Tarp susirgusių leukoze ligonių skaičiaus ir jiems duotos vietinio apšvitinimo dozės yra tiesioginė priklausomybė.
Didelę reikšmę turi kitas radiacijos efektas. Jis vadinamas kumuliaciniu (susisumuojančiu). Pasirodė, kad skirtingu metu gautos mažos apšvitinimo dozės galų gale susisumuoja ir duoda sumarinį mutacinį efektą.
Daug faktų rodo, kad mutacijos pasireiškia potencinių pakitimų forma. Buvo gauta duomenų, kad infraraudonieji spinduliai pakeičia rentgeno spindulių veikimą. Tradeskancijų mikrosporos buvo švitintos rentgenu, o po 96 valandų
– infraraudonaisiais spinduliais. Dėl to mikrosporose padaugėjo pakitimų.
Deguonies trūkumas kartais sumažina spinduliavimo mutageninį efektą. Panašiai būna po radiacijos pavartojus streptomiciną, chloramfenikolį, kofeiną. Efektą sumažina ir žema temperatūra.Buvo parodyta, kad infuzorijų mutacijų skaičius tuo didesnis, kuo mažiau laiko po apšvitinimo likę iki ląstelės ciklo DNR sintezės fazės (DNR sintezuojama interfazės metu). Šį reiškinį galima paaiškinti tuo, kad potencialūs pakitimai nesuspėja atsistatyti iki DNR sudvigubėjimo ir tampa tikromis mutacijomis.
Iš pateiktų pavyzdžių matyti, kad mutacijas sukeliančius veiksnius galima pakoreguoti tam tikromis medžiagomis – modifikatoriais. Be to, ląstelėse buvo aptiktos specialios atsistatymo (reparacijos) sistemos, kurios “išgydo” genetinės medžiagos sutrikimus. Reparacijos reiškiniai buvo atrasti daugiau kaip prieš 25 metus. Iki šiol juos nuodugniai tiria genetikai.
Labiausiai ištirti yra du “išsigydimo” būdai: fotoreaktyvacija (ultravioletinių spindulių sukelto pakitimo atsistatymas, apšvietus matoma šviesa) ir reparacija tamsoje (genetinio ląstelės aparato išgydymas tamsoje, kai nuo įvairių fizinių ir cheminių mutagenų pakinta DNR).
Fotoreaktyvacijos metu apšvietus matoma šviesa, veikia specialus fermentas, kuris atstato DNR molekulės natūralią gamtinę struktūrą.
Reparacijos tamsoje metu veikia dvi fermentų grupės. Pirmoji išima pažeistą
DNR atkarpą ir palieka spragą. Kita fermentų grupė užtaiso šią spragą pagal komplementiškumo principą. Šie fermentai atstato normalią DNR molekulės struktūrą.
Šių reparacinių sistemų, kurios išgydo pakenktas ląsteles, atradimas yra labai svarbus.
Dabar drauge su jonizuojančia radiacija žinoma šimtai cheminių medžiagų, turinčių mutageninį aktyvumą. Pagal jų veikimo būdą skiriamos 9
mutagenų klasės:
1) alkilinantys junginiai;
2) peroksidai;
3) aldehidai;
4) hidroksilaminai;
5) azoto rūgštis;
6) antimetabolitai;
7) sunkiųjų metalų druskos;
8) baziniai dažai;
9) aromatinės eilės medžiagų grupė (kancerogenai, alkaloidai, kai kurie vaistai, herbicidai, insekticidai ir t.t.).
Didžiausią cheminių mutagenų grupę sudaro alkilinantys junginiai
– epoksidai, etiliniminas, ipritas ir t.t.
Kaip ir radiacija, cheminiai mutagenai yra universalaus veikimo, t.y. sukelia visų organizmų mutacijas, pradedant nuo pirmuonių iki žmogaus.
Ar yra koks nors skirtumas tarp fizinių ir cheminių mutagenų veikimo? Pasirodo, yra. Pavyzdžiui, alkilinančios medžiagos neveikia chromosomų G2 fazėje. Dėl to mutacijas galima aptikti tik praėjus kelioms valandoms po mutagenų poveikio chromosomoms. Mutacijos užtrukimo reiškinys po cheminių mutagenų poveikio buvo pavadintas “mutagenezės užtrukimu”.
Nustatyta, kad cheminiai mutagenai veikia specifiškai. Jie lyg aptinka silpnas chromosomų vietas ir labiausiai jas pažeidžia. Po įvairių cheminių mutagenų poveikio vieni genai labiau nukenčia už kitus. Jonizuojantys spinduliai labiausiai veikia chromosomas G2 fazėje.
Taigi ir faziniai, ir cheminiai mutagenai yra galingi veiksniai ir sudaro gyvų organizmų paveldimumą.
Mutagenai ir žmogaus paveldimumas
Dėl daugelio mutacijų sutrinka gyvų organizmų ir jų organų sandara bei funkcijos. Žymiai sumažėja jų gyvybingumas. Mutacijos pakeičia vieną ar kitą organizmo ypatybę ir sutrikdo jo vystymąsi arba santykius su gyvenamąja aplinka. Organizmas tapo savireguliuojančia sistema ir per ilgą evoliucijos laikotarpį prisitaikė prie aplinkos. Staigiai atsiradusios mutacijos sutrikdo tokį santykį ir todėl dažniau būna kenksmingos negu naudingos.
Eksperimentiniu būdu žmogui sukelti mutacijų negalima, todėl yra tiriamos natūraliai atsiradusios spontaninės mutacijos. Tačiau vis tik daug žmonių apsišvitina arba turi kontaktą su didelėmis cheminių mutagenų dozėmis. Labiausiai paplitę šie apšvitinimo būdai:
1) medicininis;
2) profesinis;
3) karinis.
Cheminiai veiksniai dažniausiai yra susiję su darbu kenksmingose sąlygose.
Medicininis apšvitinimas reikalingas gydymui ir diagnostikai.
Sergant kai kuriomis ligomis (piktybiniais augliais ir t.t.) skiriamas vietinis apšvitinimas. Tokia gydymo procedūra, jei bus gauta pakankamai didelė dozė spindulių, gali indukuoti ir galiausiai organizme gali atsirasti kokios nors anomalijos. Apšvitinto ligonio palikuonims labai svarbią reikšmę turi lytinės sistemos apšvitinimas, nes joje susidaro lytinės ląstelės.
Profesinis apšvitinimas būdingas kai kurioms specialybėms (gydytojų rentgenologų,radiologų, mokslininkų, dirbančių su radioaktyviais izotopais, urano šachtų darbininkų, atominių elektrinių ir kai kurių kitų gamyklų darbininkų).
Apšvitinimo mutogeniškumas privertė ieškoti apsaugos nuo paveldimų pakitimų būdų. Didžiausią efektą duoda betoniniai skydai. Jie sugeria pagrindinę spindulių masę.
Per branduolinius bandymus dėl sprogimo susidaro didžiuliai kiekiai skvarbiosios radiacijos. Net ir bandymams vykstant po žeme, po vandeniu arba kosminėje erdvėje, radioaktyvaus irimo produktai padidina
Žemės radiacinį foną ir drauge pavojų žmogui.
Aplinkos mutagenai
Dabartiniam žmonijos istorijos etapui būdinga mokslo ir technikos plėtotė. Skridimai į kosmosą, atomo paslapčių atskleidimas, jo pritaikymas taikiems tikslams bei daugelis kitų mokslinės-techninės revoliucijos pasiekimų, kuriais teisėtai didžiuojamės, drauge turi rimtą poveikį biosferai. Iškyla žmogaus aplinkos užterštumo įvairiomis žalingomis medžiagomis, tarp kurių yra mutagenų, problema. Į žmogaus gyvenamąją aplinką dėl branduolinių sprogdinimų ir branduolinės pramonės nuolat patenka radioaktyvių medžiagų. Kol kas Žemės gyventojus dirbtinai sukurtų radiacijos šaltinių spinduliavimas veikia mažiau negu natūrali radiacija.
Tačiau dirbtinės energijos šaltinių teritorinis paskirstymas yra nevienodas. Yra rajonų kuriuose vyksta įvairūs branduoliniai bandymai. Ten aplinka užteršta aukštos koncentracijos radioaktyviomis medžiagomis.
Radiacinės energijos padvigubėjimas žmogaus gyvenamoje aplinkoje gali būti veiksnys, nuo kurio priklauso sekančių kartų sveikata.
Audringas mokslo ir technikos progresas dabar įgalino pagaminti anksčiau nežinomų cheminių medžiagų didžiulius kiekius. Daugelis jų tam tikrame gamybos arba panaudojimo etape patenka į aplinką,o iš ten tiesiai arba netiesioginiu būdu į – maisto produktus ir žmogaus organizmą.
Daugelio cheminių junginių mutageniškumas buvo pastebėtas dar prieš 30 metų, tačiau tikrąjį jų pavojų aplinkai ir žmogui galima įsivaizduoti tik dabar. Mat tarp cheminių junginių buvo aptikta tokių medžiagų, kurių mutageninis aktyvumas yra dešimtis ir šimtus kartų didesnis, palyginus su radiacija. Tos medžiagos pavadintos supermutogenais.
Dabar, išsivysčius chemijos pramonei, šie ir kiti mutagenai patenka į žmogaus organizmą per orą, vandenį, maistą, vaistus, prieskonius ir t.t.
Aplinkos mutagenų šaltinis yra žemės ir miškų ūkio chemizavimas.
Itin reikšmingi pesticidai, plačiai naudojami liaudies ūkyje.
Mutageninį efektą duoda nitrojunginiai, kurių labai daug patenka į dirvą kartu su trąšomis. Jie užteršia vandens telkinius, o per vandenį patenka į žmogaus organizmą.
Kitas mutagenų šaltinis yra cheminės pramonės atliekos. Plačiai plinta alkilinantieji junginiai, kurie panaudojami kaip tarpinis produktas įvairiems technologiniams produktams. Šie junginiai galingi mutageniniai veiksniai. Cheminės pramonės atliekose gali būti sunkiųjų metalų druskų ir kitų medžiagų. Dėl to susidaro didelės koncentracijos mutagenų kompleksų ar mišinių.
Dirvą užteršiantys mutagenai dažniausiai būna silpno ar vidutinio mutageniškumo, dėl to ne visada pavyksta juos aptikti. Tačiau, turint galvoje mutagenų veikimo efektų sumaciją ir nuolatinį užteršto maisto vartojimą, aišku, kad jie padaro didesnės žalos negu stiprūs mutagenai, su kuriais žmogus paprastai retai turi kontaktą. Kai kada žmogų veikia su maistu patekę stiprūs cheminiai mutagenai, priklausantys konservantų grupei.
Labai didelį mutageninį veikimą turi daugelis įprastų vaistų (ypač didelių koncentracijų). Mutageniškai veikia ir kai kurios gyvos vakcinos. Tyrimais nustatyta, kad jos su nuslopintu virulentiškumu gali indukuoti mutacijas. O juk nuo raupų, tymų, gripo ir kitų infekcinių ligų skiepijama daugybė žmonių.Visi šie faktai rodo didžiulę mutagenų įvairovę. Reikės dar daug padaryti, norint išanalizuoti aplinkos mutageninių faktorių pasekmes.
Genų mutacijos
Genų mutacijos – tai DNR nukleotidų sekos pokyčiai. Juos galima suskirstyti į dvi dideles grupes:
1. Rėmelio poslinkio mtacijos – geno viduje iškritus arba įsiterpus vienai ar kelioms nukleotidų poroms, pasislenka geno kodonų skaitymas.
2. Bazių porų pakaitos. Šiuo atveju DNR sekoje pasikeičia tik vienas nukleotidas. Bazių porų pakaitos yra dviejų tipų: a) tranzicijos, kai purinas keičiamas purinu (AνG) arba primidinas keičiamas primidinu
(TνC); b) transversijos, kai pirimidinas keičiamas purinu arba atvirkščiai (TνA, AνC, CνG, GνT). Pakitus nukleotido porai, į geno koduojamą baltymą vietoj vienos aminorūgšties įjungiamą kita, ir tokiu būdu sintetinami mutantiniai baltymai. Organizme atsiranda naujų biocheminių , fiziologinių požymių. Bazių pakaitos sudaro iki 20%
spontaninių mutacijų. Daugumos kitų spontaninių mutacijų priežastis –
įvairaus dydžio intarpai ir iškritos.
Genų mutacijos aptinkamos ir analizuojamos genetiniais metodais.
Testams naudojami įvairūs organizmai, pradedant mikroorganizmams ir baigiant žinduoliams. Mutageniniai efektai gali būti tiriami somatinėse ir lytinėse ląstelėse, testavimo sitemose in vitro ir in vivo.
Vienas plačiausiai naudojamų bakterinių in vitro metodų yra
Salmonella typhirium testas, žinomas kaip Ames testas. Šiuo metodu yra ištirtas tūkstančių junginių mutageniškumas. Metodas labi jautrus, juo galima nustatyti potencialius aplinkos mutagenus ir koncerogenus. Todėl šis testas paprastai įtraukiamas į visas pradines cheminių junginių testavimo sistemas. Metodo esmė: registruojamos tiriamu junginiu sukeltos bakterijų grįžtamosios mutacijos iš mutantų, nesugebančių sintetinti aminorūgšties histido į normalų tipą, t.y. iš auksotrofiškumo į prototrofiškumą. Yra sukurta įvairių kamienų, kurie vienas nuo kito skiriasi histido operone esančių mutacijų pobūdžiu. Be to, kamienai turi kitas mutacijas, gerokai padidinančias jų jautrumą mutagenams.
Kai kurių Salmonella typhimurium TA kamieno genotipai:
|Histidino mutacija | | | |
| |LPS |Reparac|R |
| | |ija |faktorius|
|hisD6610 | | |his G428 | | | |
|hisO1242 |hisD3052f |hisG46s |[pAQ1] | | | |
|=TA88 (f) | | | | | | |
|TA90 |TA1538 |TA1535 |- |rfa |uvrB |-R |
|[TA97] |[TA98] |[TA100] |- |rfa |uvrB |+R |
|- |TA1978 |TA1975 |- |rfa |+ |-R |
|TA110 |TA94 |TA92 |- |+ |+ |+R |
|- |TA1534 |TA1950 |- |+ |uvrB |-R |
|- |- |TA2410 |- |+ |uvrB |+R |
|TA89 |TA1964 |TA1530 |- |gal |uvrB |-R |
|- |TA2641 |TA2631 |- |gal |uvrB |+R |
|- |- |- |[TA102] |fra |+ |+R |
Mutageniškumo tyrimams dažniausiai naudojami 4 bakterijų kamienai: TA97, TA98, TA100 ir TA102. Visi jie turi pagrindinę his mutaciją ir papildomas mutacijas, didinančias jų jautrumą mutagenams.
Dėl rfa mutacijos prarandama dalis lipopolisacharidinės kapsulės
(LPS), taigi padidėja ląstelės sienelės pralaidumas stambioms molekulėms.
uvrB mutacija – tai iškrita geno, koduojančio DNR ekscizines reparacijas sitemą. Be to, uvrB mutacija apima nitratreduktazinės ir biotino genus. Todėl bakterijoms, turinčioms šią mutaciją, augti reikalingas biotinas. Kamienas TA102 neturi uvrB mutacijos.
R faktorius. Standartiniai kamienai TA97, TA98, TA100 ir TA102
turi R faktorius, plazmidę pKM101. Kamienas TA 102 papildomai turi plazmidę pAQ1, kurioje yra hisG428 mutacija ir rezistentiškuma tetaciklinui lemiantis genas. R faktorių turinčių kamienų reversijas sukelia tokie mutagenai, kurie silpnai veikia R neturinčius kamienus arba visai neveikia.
Chromosomų mutacijos, jų klasifikacija ir analizės principai
Chromosomų mutacijos – tai chromosomų struktūros pokyčiai. Jos atsiranda įvykus DNR pažaidoms ir susidarius dvisiūliams DNR trūkiams.
Jonizuojančioji spinduliuotė, cheminės medžiagos gali sukelti įvairių tipų pirmines DNR pažaidas: viensiūlis ir dvisiūlius DNR trūkius, apurininius ir apirimidinius saitus, DNR-DNR ir DNR baltimų sąsiuvas, timino dimerus, interkaliacijas ir kt. Šių pirminių pažaidų likimas ląstelėje yra dvejopas:
1) pažaidos reparuojamos ir atstatoma normali DNR struktūra; 2) pažaidos transformuojasi į genų ir chromosomų mutacijas. Tik dvisiūliai DNR trūkiai tiesiogiai sukelia chromosomų aberaciją. Visų kitų DNR pirminių pažaidų vietose vykstant replikacijai ir repazacijai pirmiausiai turi atsirasti dvisiūliai DNR trūkiai, o šie ir sukels chromosomų aberacijas.
Jonizuojančioji spinduliuotė, kai kurios cheminės medžiagos tiesiogiai indukuoja dvisiūlius DNR trūkius, o šie sukelia aberacijas nepriklausomai nuo DNR replikacijos. Žiūrint kurioje ląstelės ciklo stadijoje buvo indikuoti dvisiūliai trūkiai, tolesnėje metafazėje bus arba chromosoninio tipo, arba chromatinio tipo aberacijos. Tai nuo S stadijos nepriklausomos medžiagos.
Dauguma cheminių medžiagų sukelia pirmines DNR pažaidas, kurioms virsti chromosomų aberacijomis būtina DNR replikacija. Tai nuo S stadijos priklausomos medžiagos. Jos indikuoja tik chromatidinio tipo aberacijas, nesvarbu kurioje ląstelės ciklo stadijoje buvo indikuota pirmine DNR
pažaida.
Taigi chromosomų aberacijas galima suskirstyti į dvi pagrindines grupes: chromatidinio ir chromosoninio tipo. Priklausomai nuo mainų jos klasifikuojamos smulkiau.
Chromatidinio tipo
Chromosoninio tipo aberacijos aberacijos
Paprastos Mainų tipo
Paprastosios
Viduchromosominės
Tarpchromosominės
Vidupetės Tarp skirtingų pečių Simetrinės
Asimetrinės
Pilnos
Nepilnos
Analizuojant chromosomų aberacijas, trūkius, reikia juos skirti nuo achromatinių sričių, kurios neatspindi tikrų DNR vientisumo pažaidų.
Manoma, kad tai dekompensuotos motafazinių chromosomų sritys, todėl silpnai nusidažančios ir šviesiniu mikroskopu matomos kaip trūkiai. Tokių achromatinių sričių kriterijus – trūkio spindis yra mažesnis nei chromatidės skersmuo. Jos yra registruojamos, tačiau į bendrą aberacijų skaičių neįtraukiamos.
Išvados
ATRASTA MUTACIJA, PAAIŠKINANTI ŽMOGAUS SMEGENŲ DIDUMĄ
Genų mutacija, įvykusi prieš 2,4 milijono metų, matyt, ir yra pagrindinė priežastis, kodėl šiuolaikinio žmogaus smegenys yra didesnės, o žandikauliai silpnesni negu jo protėvių. Mokslininkai paskelbė aptikę šiuolaikinio žmogaus ląstelės MYH16 geno klaidą, kuri atsirado maždaug tuo metu, kai žmonių kaukolės ėmė keisti formą – jose galėjo tilpti daugiau smegenų. Tuo pačiu metu mažėjo žandikaulis, jis darėsi silpnesnis.
„Sutapimas laike galėtų reikšti, kad žandikaulio raumenų mažėjimas ir silpnėjimas sumažino spaudimą kaukole, kuri ribojo evoliucinį smegenų augimą”, – sakė mutaciją aptikusios grupės narė Nansi Mainaf-Purvis (Nancy
Minugh- Purvis) iš Pensilvanijos universiteto medicinos mokyklos. Visų žmonių genuose yra toji MYH16 mutacija, tuo tarpu kitų primatų šis genas yra visas, be jokios klaidos. Tokią mutaciją turinčių žmonių kaukolės per 5
milijonus metų išaugo trigubai, o atsikišę žandikauliai gerokai patrumpėjo.
Piteris Kiuris (Peter Currie), dirbantis Sidnėjaus Viktoro Čango (Victor
Chang) širdies tyrimų institute, komentare apie žurnale „Nature” paskelbtą straipsnį sako, jog radus minimą mutaciją pirmą kartą nustatytas funkcinis genetinis skirtumas tarp žmonių ir žmogbeždžionių. Paprastai genetinis defektas siejamas su kokia nors paveldima liga, todėl atradę MYH16 mutaciją mokslininkai ėmėsi ieškoti, su kokia liga ji susijusi. Tiriant paaiškėjo, kad tai galėtų būti „liga”, dėl kurios žmogaus dantų sukandimas būtų silpnesnis; ir tokia savybė būdinga visiems žmonėms pasaulyje. Taip pat buvo nustatyta, kad ši mutacija sąlygoja kramtyme ir kandime dalyvaujančių raumenų silpnėjimą. Taigi, anot straipsnio autorių, silpnesnis sukandimas mažina spaudimą kaukolei, todėl ši gali užaugti didesnė, vadinasi, joje tilps daugiau smegenų.
Naudota literatūra
1. http://alietuvis.com
2. Paulauskas A., Slapsytė G., Morkūnas V. „Bendrosios genetikos tyrimų metodai ir pratybos“ Vilnius 2003