Mutacijos ir mutagenai

KAUNO „VYTURIO“ VIDURINĖ MOKYKLA

BIOLOGIJOS REFERATAS

MUTACIJOS IR MUTAGENAI

Atliko: Gerda Arlauskaitė 10b

Vertino: mokytojas Dainius Statkevičius

KAUNAS 2005

TURINYS

Įvadas........................
..........................

...3

Dėstymas........................
..........................

..4

Mutacijų
klasifikavimas......................

.....................5

Mutaganezės.......................
..........................

6

Mutagenai ir žmogaus
paveldimumas......................

..............8

Aplinkos
mutagenai.......................

.....................9

Genų
mutacijos.......................

........................10

Chromosomų mutacijos, jų klasifikacija ir analizės

principai......................11

Išvados.......................
..........................

.12

Naudota
literatūra......................

.......................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 pooveikio:

➢ 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 yrra 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 ne

et 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

ų 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

Leave a Comment