KAUNO „VYTURIO“ VIDURINĖ MOKYKLA
BIOLOGIJOS REFERATAS MUTACIJOS IR MUTAGENAI
Atliko: Gerda Arlauskaitė 10b Vertino: mokytojas Dainius Statkevičius
KAUNAS 2005
TURINYS
Įvadas…………………………………………………………….…………………………………………………………………. …..3
Dėstymas…………………………………………………………..…………………………………………………………………. ..4
Mutacijųklasifikavimas…………………………………………………….. …………………………………………………….5
Mutaganezės………………………………………………………..…………………………………………………………………. 6
Mutagenai ir žmogauspaveldimumas………………………………………………………. ………………………………..8
Aplinkosmutagenai…………………………………………………………. ………………………………………………………9
Genųmutacijos…………………………………………………………. …………………………………………………………..10
Chromosomų mutacijos, jų klasifikacija ir analizės principai……………………………………………………….11
Išvados………………………………………………………………………………………………………………………………. …12
Naudotaliteratūra………………………………………………………… ………………………………………………………..13
ĮVADAS
DNR dėl mutagenų gali pakisti ar būti pažeisti. Genų pakitimaivadinami mutacijomis. Mutagenams priklauso ultavioletiniai, gama, irRentgeno spinduliai, tokios cheminės medžiagos kaip benzolas,tetrachlormetanas, ipritas ir daugelis kitų, esanšių medienos ar tabakodūmuose. Net labai nedideli mutagenų kiekiai gali pažeisti genus. Yražinoma daug mutagenų, jų sąrašas nuolat papildomas, tačiau daugybė mutacijųrandasi dėl mums dar nežinomų priežasčių. Jos vadinamos spintaninėmismutacijomis. 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 išoriniamsarba vidiniams aplinkos veiksniams. Tėvų genotipams tokie pakitimai buvonebūdingi. Mutacinį procesą nagrinėjo olandų botanikas H. de Frysas irnustatė 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. Genųmutacijos 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 DNRpasikeitimo pasikeis ir pagal jį kopijuojama iRNR, o tai savo ruožtunulemia naują amino R išsidėstymo seką sintetinamoje baltymo molekulėje. Chromosomų mutacija – genetinės medžiagos persitvarkymas, galintis įvyktivienoje chromosomoje arba tarp nehomologinių chromosomų (jei savo genaiskeičiasi 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 skaičiauspakitimais. 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. Kadangišie organoidai yra citoplazmoje toks paveldimumas vadinamas citoplazminiu.
Tokios mutacijos pavyzdys – lapo margalapiškumas. Dalies lapo ląsteliųchloroplastai dėl mutavusios jų DNR yra praradę sugebėjimą sintetintichlorofilą. Tokios ląstelės lieka bespalvės.MUTAGANEZĖS
Dėl ko atsiranda mutacijos? Kokie faktoriai jas sukelia? Mutacijųatsiradimo 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 cheminiaimutagenai, temperatūra ir kiti faktoriai. Per maistą, vandenį ir orągaunamos cheminės medžiagos bei ląstelių metabolizmo metu atsiradę kaikurie produktai kartais sukelia natūralias mutacijas. Augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų spontaninių mutacijų tyrimas parodė, kadįvairios organizmų rūšys skiriasi paveldimų pakitimų atsiradimo dažnioatžvilgiu. Tai priklauso nuo rūšies genotipų skirtumo, nuo rūšiesprisitaikymo prie gyvenamųjų sąlygų ir nuo kitų gamtinių reiškinių. Visos mutacijos atsiranda arba somatinėse ląstelėse (somatinėsmutacijos), arba lytinėse ląstelėse – gametose.Dėl augalų, kurie dauginasivegetaciniu būdu, somatinės mutacijos gali atsirasti nauji paveldimipožymiai. Pavyzdžiui, I. Mičiurinas iš paprastos antaninės obeliessomatinės mutacijos būdu išvedė naują obelų rūšį “antaninėšešišimtgraminė”. Žmogaus ir gyvūnų somatinė mutacija išnyksta, mirusindividui, 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 magnetinėsbangos, UV spinduliai. Mutageninis jų poveikis yra tiesiog proporcingas jųdozei. Fizinė mutagenezė taikoma siekiant gauti produktyviasnes bakterijųrases. Didžiausiu mutageniniu poveikiu pasižymi Cheminė mutagenezė. Aplinkosmutagenų šaltinis – žemės ir miškų ūkio cheminizavimas. Reikšmingiausi –
pesticidai t.p. nitro junginiai, kurių daug į dirvą patenka su trąšom, o poto į vandenį ir į žmogaus organizmą. Kitas šaltinis – cheminės pramonės atliekos. Plačiai plinta alkilinančiųmutagenų grupė (tai tarpinis įvairių technologijų produktas). Dėl didelioaktyvumo šie mutagenai vadinami super mutagenais. Silpnesnio mutageniškumo yra kofeinas, vaistai, tačiau tai irgi yramutagenai. Mutageniškumu pasižymi įvairūs konservantai esantys mūsų maiste. Biologiniai mutagenai – tai virusai, kurie patekę į ląstelę indukuojajoje mutacijas. Indukuotas mutacijas pirmieji pademonstravo rusų mokslininkai G.Nadsonas ir G. Filipovas 1925 metais, apšvitindami mielių ląsteles radžiospinduliais. Vėliau, 1927 metais, amerikiečių mokslininkas H. Malerisatrado rentgeno spindulių mutageninį efektą. Jis panaudojo drosofilųmutacijos 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 sukurtiapsaugos sistemą. Mutagenezė pradėta plačiai taikyti selekcijoje, išvedantnaujas produktyvias augalų veisles ir mikroorganizmų štampus. Radiacinės mutagenezės tyrimai parodė, kad yra tiesiogproporcinga priklausomybė tarp apšvitinimo dozė, tuo daugiau genų mutacijųji sukelia. Apšvitinimas 2000 rentgenų doze sukelia 5% letalinių mutacijų.Apšvitinimo dozę padidinus 3 kartus (6000 rentgenų), mirtinų mutacijųskaičius padidėja 3 kartus – 15%. Toks mutacijų dažnumo tiesioginispriklausomumas nuo rentgenų dozės dydžio būdingas visiems gyviemsorganizmams ir žmogui. Žmonės gydymo tikslais švitinami rentgenospinduliais, pavyzdžiui, kai nesveikas stuburas. Ištyrus 1200 tokiųligonių, buvo pastebėta susirgimų leukoze. Tarp susirgusių leukoze ligoniųskaičiaus ir jiems duotos vietinio apšvitinimo dozės yra tiesioginėpriklausomybė. Didelę reikšmę turi kitas radiacijos efektas. Jis vadinamaskumuliaciniu (susisumuojančiu). Pasirodė, kad skirtingu metu gautos mažosapšvitinimo dozės galų gale susisumuoja ir duoda sumarinį mutacinį efektą.Daug faktų rodo, kad mutacijos pasireiškia potencinių pakitimų forma. Buvogauta duomenų, kad infraraudonieji spinduliai pakeičia rentgeno spinduliųveikimą. Tradeskancijų mikrosporos buvo švitintos rentgenu, o po 96 valandų– infraraudonaisiais spinduliais. Dėl to mikrosporose padaugėjo pakitimų. Deguonies trūkumas kartais sumažina spinduliavimo mutageninįefektą. Panašiai būna po radiacijos pavartojus streptomiciną,chloramfenikolį, kofeiną. Efektą sumažina ir žema temperatūra.Buvoparodyta, kad infuzorijų mutacijų skaičius tuo didesnis, kuo mažiau laikopo apšvitinimo likę iki ląstelės ciklo DNR sintezės fazės (DNR sintezuojamainterfazės metu). Šį reiškinį galima paaiškinti tuo, kad potencialūspakitimai nesuspėja atsistatyti iki DNR sudvigubėjimo ir tampa tikromismutacijomis. Iš pateiktų pavyzdžių matyti, kad mutacijas sukeliančiusveiksnius galima pakoreguoti tam tikromis medžiagomis – modifikatoriais. Beto, ląstelėse buvo aptiktos specialios atsistatymo (reparacijos) sistemos,kurios “išgydo” genetinės medžiagos sutrikimus. Reparacijos reiškiniai buvoatrasti daugiau kaip prieš 25 metus. Iki šiol juos nuodugniai tiriagenetikai. Labiausiai ištirti yra du “išsigydimo” būdai: fotoreaktyvacija(ultravioletinių spindulių sukelto pakitimo atsistatymas, apšvietus matomašviesa) ir reparacija tamsoje (genetinio ląstelės aparato išgydymastamsoje, kai nuo įvairių fizinių ir cheminių mutagenų pakinta DNR). Fotoreaktyvacijos metu apšvietus matoma šviesa, veikia specialusfermentas, kuris atstato DNR molekulės natūralią gamtinę struktūrą.Reparacijos tamsoje metu veikia dvi fermentų grupės. Pirmoji išima pažeistąDNR atkarpą ir palieka spragą. Kita fermentų grupė užtaiso šią spragą pagalkomplementiškumo principą. Šie fermentai atstato normalią DNR molekulėsstruktūrą. Šių reparacinių sistemų, kurios išgydo pakenktas ląsteles,atradimas yra labai svarbus. Dabar drauge su jonizuojančia radiacija žinoma šimtai cheminiųmedžiagų, turinčių mutageninį aktyvumą. Pagal jų veikimo būdą skiriamos 9mutagenų 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 mutagenųveikimo? Pasirodo, yra. Pavyzdžiui, alkilinančios medžiagos neveikiachromosomų G2 fazėje. Dėl to mutacijas galima aptikti tik praėjus keliomsvalandoms po mutagenų poveikio chromosomoms. Mutacijos užtrukimo reiškinyspo cheminių mutagenų poveikio buvo pavadintas “mutagenezės užtrukimu”.Nustatyta, kad cheminiai mutagenai veikia specifiškai. Jie lyg aptinkasilpnas chromosomų vietas ir labiausiai jas pažeidžia. Po įvairių cheminiųmutagenų poveikio vieni genai labiau nukenčia už kitus. Jonizuojantysspinduliai labiausiai veikia chromosomas G2 fazėje. Taigi ir faziniai, ir cheminiai mutagenai yra galingi veiksniaiir sudaro gyvų organizmų paveldimumą.MUTAGENAI IR ŽMOGAUS PAVELDIMUMAS
Dėl daugelio mutacijų sutrinka gyvų organizmų ir jų organųsandara bei funkcijos. Žymiai sumažėja jų gyvybingumas. Mutacijos pakeičiavieną ar kitą organizmo ypatybę ir sutrikdo jo vystymąsi arba santykius sugyvenamąja aplinka. Organizmas tapo savireguliuojančia sistema ir per ilgąevoliucijos laikotarpį prisitaikė prie aplinkos. Staigiai atsiradusiosmutacijos sutrikdo tokį santykį ir todėl dažniau būna kenksmingos negunaudingos. Eksperimentiniu būdu žmogui sukelti mutacijų negalima, todėl yratiriamos natūraliai atsiradusios spontaninės mutacijos. Tačiau vis tik daugžmonių apsišvitina arba turi kontaktą su didelėmis cheminių mutagenųdozėmis. Labiausiai paplitę šie apšvitinimo būdai: 1) medicininis; 2) profesinis; 3) karinis. Cheminiai veiksniai dažniausiai yra susiję su darbu kenksmingosesąlygose. Medicininis apšvitinimas reikalingas gydymui ir diagnostikai.
Sergant kai kuriomis ligomis (piktybiniais augliais ir t.t.) skiriamasvietinis apšvitinimas. Tokia gydymo procedūra, jei bus gauta pakankamaididelė dozė spindulių, gali indukuoti ir galiausiai organizme galiatsirasti kokios nors anomalijos. Apšvitinto ligonio palikuonims labaisvarbią reikšmę turi lytinės sistemos apšvitinimas, nes joje susidarolytinės ląstelės. Profesinis apšvitinimas būdingas kai kurioms specialybėms(gydytojų rentgenologų,radiologų, mokslininkų, dirbančių su radioaktyviaisizotopais, urano šachtų darbininkų, atominių elektrinių ir kai kurių kitųgamyklų darbininkų). Apšvitinimo mutogeniškumas privertė ieškoti apsaugos nuopaveldimų pakitimų būdų. Didžiausią efektą duoda betoniniai skydai. Jiesugeria pagrindinę spindulių masę. Per branduolinius bandymus dėl sprogimo susidaro didžiuliaikiekiai skvarbiosios radiacijos. Net ir bandymams vykstant po žeme, povandeniu arba kosminėje erdvėje, radioaktyvaus irimo produktai padidinaŽemės radiacinį foną ir drauge pavojų žmogui.APLINKOS MUTAGENAI
Dabartiniam žmonijos istorijos etapui būdinga mokslo irtechnikos plėtotė. Skridimai į kosmosą, atomo paslapčių atskleidimas, jopritaikymas taikiems tikslams bei daugelis kitų mokslinės-techninėsrevoliucijos pasiekimų, kuriais teisėtai didžiuojamės, drauge turi rimtąpoveikį biosferai. Iškyla žmogaus aplinkos užterštumo įvairiomis žalingomismedžiagomis, tarp kurių yra mutagenų, problema. Į žmogaus gyvenamąjąaplinką dėl branduolinių sprogdinimų ir branduolinės pramonės nuolatpatenka radioaktyvių medžiagų. Kol kas Žemės gyventojus dirbtinai sukurtųradiacijos šaltinių spinduliavimas veikia mažiau negu natūrali radiacija.Tačiau dirbtinės energijos šaltinių teritorinis paskirstymas yranevienodas. Yra rajonų kuriuose vyksta įvairūs branduoliniai bandymai. Tenaplinka užteršta aukštos koncentracijos radioaktyviomis medžiagomis.Radiacinės energijos padvigubėjimas žmogaus gyvenamoje aplinkoje gali būtiveiksnys, nuo kurio priklauso sekančių kartų sveikata. Audringas mokslo ir technikos progresas dabar įgalino pagamintianksčiau nežinomų cheminių medžiagų didžiulius kiekius. Daugelis jų tam
tikrame gamybos arba panaudojimo etape patenka į aplinką,o iš ten tiesiaiarba netiesioginiu būdu į – maisto produktus ir žmogaus organizmą. Daugelio cheminių junginių mutageniškumas buvo pastebėtas darprieš 30 metų, tačiau tikrąjį jų pavojų aplinkai ir žmogui galimaįsivaizduoti tik dabar. Mat tarp cheminių junginių buvo aptikta tokiųmedžiagų, kurių mutageninis aktyvumas yra dešimtis ir šimtus kartųdidesnis, palyginus su radiacija. Tos medžiagos pavadintos supermutogenais.Dabar, išsivysčius chemijos pramonei, šie ir kiti mutagenai patenka įžmogaus 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 patenkaį dirvą kartu su trąšomis. Jie užteršia vandens telkinius, o per vandenįpatenka į žmogaus organizmą. Kitas mutagenų šaltinis yra cheminės pramonės atliekos. Plačiaiplinta alkilinantieji junginiai, kurie panaudojami kaip tarpinis produktasįvairiems technologiniams produktams. Šie junginiai galingi mutageniniaiveiksniai. Cheminės pramonės atliekose gali būti sunkiųjų metalų druskų irkitų medžiagų. Dėl to susidaro didelės koncentracijos mutagenų kompleksų armišinių. Dirvą užteršiantys mutagenai dažniausiai būna silpno arvidutinio mutageniškumo, dėl to ne visada pavyksta juos aptikti. Tačiau,turint galvoje mutagenų veikimo efektų sumaciją ir nuolatinį užterštomaisto vartojimą, aišku, kad jie padaro didesnės žalos negu stiprūsmutagenai, su kuriais žmogus paprastai retai turi kontaktą. Kai kada žmogųveikia su maistu patekę stiprūs cheminiai mutagenai, priklausantyskonservantų grupei. Labai didelį mutageninį veikimą turi daugelis įprastųvaistų (ypač didelių koncentracijų). Mutageniškai veikia ir kai kuriosgyvos vakcinos. Tyrimais nustatyta, kad jos su nuslopintu virulentiškumugali indukuoti mutacijas. O juk nuo raupų, tymų, gripo ir kitų infekciniųligų skiepijama daugybė žmonių.Visi šie faktai rodo didžiulę mutagenųįvairovę. Reikės dar daug padaryti, norint išanalizuoti aplinkosmutageninių faktorių pasekmes.GENŲ MUTACIJOS
Genų mutacijos – tai DNR nukleotidų sekos pokyčiai. Juos galimasuskirstyti 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 irbaigiant žinduoliams. Mutageniniai efektai gali būti tiriami somatinėse irlytinėse ląstelėse, testavimo sitemose in vitro ir in vivo. Vienas plačiausiai naudojamų bakterinių in vitro metodų yraSalmonella typhirium testas, žinomas kaip Ames testas. Šiuo metodu yraištirtas tūkstančių junginių mutageniškumas. Metodas labi jautrus, juogalima nustatyti potencialius aplinkos mutagenus ir koncerogenus. Todėl šistestas paprastai įtraukiamas į visas pradines cheminių junginių testavimosistemas. Metodo esmė: registruojamos tiriamu junginiu sukeltos bakterijųgrįžtamosios mutacijos iš mutantų, nesugebančių sintetinti aminorūgštieshistido į normalų tipą, t.y. iš auksotrofiškumo į prototrofiškumą. Yrasukurta įvairių kamienų, kurie vienas nuo kito skiriasi histido operoneesančių mutacijų pobūdžiu. Be to, kamienai turi kitas mutacijas, gerokaipadidinančias 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 bakterijųkamienai: TA97, TA98, TA100 ir TA102. Visi jie turi pagrindinę his mutacijąir 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 ekscizinesreparacijas sitemą. Be to, uvrB mutacija apima nitratreduktazinės irbiotino genus. Todėl bakterijoms, turinčioms šią mutaciją, augtireikalingas biotinas. Kamienas TA102 neturi uvrB mutacijos. R faktorius. Standartiniai kamienai TA97, TA98, TA100 ir TA102turi R faktorius, plazmidę pKM101. Kamienas TA 102 papildomai turi plazmidępAQ1, kurioje yra hisG428 mutacija ir rezistentiškuma tetaciklinuilemiantis genas. R faktorių turinčių kamienų reversijas sukelia tokiemutagenai, kurie silpnai veikia R neturinčius kamienus arba visai neveikia.
CHROMOSOMŲ MUTACIJOS, JŲ KLASIFIKACIJA IR ANALIZĖS PRINCIPAI
Chromosomų mutacijos – tai chromosomų struktūros pokyčiai. Josatsiranda įvykus DNR pažaidoms ir susidarius dvisiūliams DNR trūkiams.Jonizuojančioji spinduliuotė, cheminės medžiagos gali sukelti įvairių tipųpirmines DNR pažaidas: viensiūlis ir dvisiūlius DNR trūkius, apurininius irapirimidinius 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 trūkiaitiesiogiai sukelia chromosomų aberaciją. Visų kitų DNR pirminių pažaidųvietose vykstant replikacijai ir repazacijai pirmiausiai turi atsirastidvisiūliai DNR trūkiai, o šie ir sukels chromosomų aberacijas. Jonizuojančioji spinduliuotė, kai kurios cheminės medžiagostiesiogiai indukuoja dvisiūlius DNR trūkius, o šie sukelia aberacijasnepriklausomai nuo DNR replikacijos. Žiūrint kurioje ląstelės ciklostadijoje buvo indikuoti dvisiūliai trūkiai, tolesnėje metafazėje bus arbachromosoninio tipo, arba chromatinio tipo aberacijos. Tai nuo S stadijosnepriklausomos medžiagos. Dauguma cheminių medžiagų sukelia pirmines DNR pažaidas, kuriomsvirsti chromosomų aberacijomis būtina DNR replikacija. Tai nuo S stadijospriklausomos medžiagos. Jos indikuoja tik chromatidinio tipo aberacijas,nesvarbu kurioje ląstelės ciklo stadijoje buvo indikuota pirmine DNRpažaida. Taigi chromosomų aberacijas galima suskirstyti į dvi pagrindinesgrupes: chromatidinio ir chromosoninio tipo. Priklausomai nuo mainų josklasifikuojamos smulkiau.Chromatidinio tipoChromosoninio tipo aberacijos aberacijos
Paprastos Mainų tipo Paprastosios
Viduchromosominės Tarpchromosominės
Vidupetės Tarp skirtingų pečių Simetrinės Asimetrinės
Pilnos Nepilnos
Analizuojant chromosomų aberacijas, trūkius, reikia juos skirti nuoachromatinių sričių, kurios neatspindi tikrų DNR vientisumo pažaidų.Manoma, kad tai dekompensuotos motafazinių chromosomų sritys, todėl silpnainusidažančios ir šviesiniu mikroskopu matomos kaip trūkiai. Tokiųachromatinių sričių kriterijus – trūkio spindis yra mažesnis neichromatidės skersmuo. Jos yra registruojamos, tačiau į bendrą aberacijųskaičių neįtraukiamos.
IŠVADOS
ATRASTA MUTACIJA, PAAIŠKINANTI ŽMOGAUS SMEGENŲ DIDUMĄ
Genų mutacija, įvykusi prieš 2,4 milijono metų, matyt, ir yrapagrindinė priežastis, kodėl šiuolaikinio žmogaus smegenys yra didesnės, ožandikauliai silpnesni negu jo protėvių. Mokslininkai paskelbė aptikęšiuolaikinio žmogaus ląstelės MYH16 geno klaidą, kuri atsirado maždaug tuo
metu, kai žmonių kaukolės ėmė keisti formą – jose galėjo tilpti daugiausmegenų. Tuo pačiu metu mažėjo žandikaulis, jis darėsi silpnesnis.“Sutapimas laike galėtų reikšti, kad žandikaulio raumenų mažėjimas irsilpnėjimas sumažino spaudimą kaukole, kuri ribojo evoliucinį smegenųaugimą”, – sakė mutaciją aptikusios grupės narė Nansi Mainaf-Purvis (NancyMinugh- Purvis) iš Pensilvanijos universiteto medicinos mokyklos. Visųžmonių genuose yra toji MYH16 mutacija, tuo tarpu kitų primatų šis genasyra visas, be jokios klaidos. Tokią mutaciją turinčių žmonių kaukolės per 5milijonus metų išaugo trigubai, o atsikišę žandikauliai gerokai patrumpėjo.Piteris Kiuris (Peter Currie), dirbantis Sidnėjaus Viktoro Čango (VictorChang) širdies tyrimų institute, komentare apie žurnale “Nature” paskelbtąstraipsnį sako, jog radus minimą mutaciją pirmą kartą nustatytas funkcinisgenetinis skirtumas tarp žmonių ir žmogbeždžionių. Paprastai genetinisdefektas siejamas su kokia nors paveldima liga, todėl atradę MYH16 mutacijąmokslininkai ėmėsi ieškoti, su kokia liga ji susijusi. Tiriant paaiškėjo,kad tai galėtų būti “liga”, dėl kurios žmogaus dantų sukandimas būtųsilpnesnis; ir tokia savybė būdinga visiems žmonėms pasaulyje. Taip patbuvo nustatyta, kad ši mutacija sąlygoja kramtyme ir kandime dalyvaujančiųraumenų silpnėjimą. Taigi, anot straipsnio autorių, silpnesnis sukandimasmažina spaudimą kaukolei, todėl ši gali užaugti didesnė, vadinasi, jojetilps daugiau smegenų.NAUDOTA LITERATŪRA
1. http://alietuvis.com
2. Paulauskas A., Slapsytė G., Morkūnas V. „Bendrosios genetikos tyrimų metodai ir pratybos“ Vilnius 2003