В 1899 г. два ученых — русский Сергей Иванович Коржинский и голландец по происхождению, большую часть своей жизни проработавший в Германии, Гуго де Фриз — описали явление наследственной изменчивости в естественных природных условиях. Среди подавляющей массы нормальных организмов разных видов были обнаружены отдельные особи, резко отличающиеся от других по своим внешним характеристикам. Эти формы де Фриз назвал мутациями, или мутантами. Особенностью мутантов было то, что мутанты передавали свои измененные признаки своему потомству. Иначе говоря, природа изменчивости была наследственной.
За короткое время явление появления измененных наследственных особей было описано для многих растений и животных. стало ясно, что появление мутантов среди массы нормальных особей происходит у всех видов живых существ. Встречаемость мутантов была примерно одинаковой у всех изученных видов живых организмов. В среднем один мутант возникал среди. 100 тыс. или миллиона особей.
Конечно, с первых же дней появления этой работы исследователей начал интересовать вопрос о природе мутаций и причинах их возникновения. Поскольку мутации — это изменение наследственных свойств организмов, их природа, по-видимому, связана с каким-то нарушением состава и структуры хромосом, несущих генетическую запись. Но долгое время не удавалось выяснить, какие изменения в хромосомах происходят при возникновении мутаций. Более того, почти четверть века генетики не могли научиться искусственно вызывать мутации и находили мутанты только в естественных условиях, в природе. Изучение мутантов велось интенсивно, но все попытки искусственно вызвать мутации заканчивались неудачей.
Но вот в 1925 г. в лаборатории академика Георгия Адамовича Надсона в Ленинграде в опытах по изучению влияния различных облучений на клетки микроскопических грибов удалось вызвать мутации искусственно. Ученик Г. А. Надсона, ныне покойный Григорий Семенович Филиппов, в опытах, проведенных вместе с С. А. Надсон впервые описал так называемый «индуцированный мутагенез» у дрожжей под действием лучей радия. Два года спустя в США Герман Мёллер продемонстрировал мутагенное действие рентгеновских лучей на дрозофилу.
Так был открыт радиационный мутагенез, т. е. искусственное вызывание мутаций при воздействии на живые организмы различного рода излучений. теперь было показано, что практически все типы лучистой энергии способны изменять наследование всех живых организмов без исключения, от вирусов до людей.
Политическая коррупция: понятие, виды, характеристика
... изучить понятие и особенности политической коррупции; охарактеризовать виды и формы политической коррупции; выявить особенности политической коррупции в России; рассмотреть особенности противодействия политической коррупции в современной России. Сущность политической коррупции Понятие и особенности политической коррупции Так как публичная ...
Долгое время было невозможно вызвать мутации в лаборатории с помощью химического воздействия. Многие ученые верили в то, что это возможно, но повторялась та же история, что и с Радиацией. Попыток было сделано много, но все они оказывались безрезультатными. Томас Морган в США, Н. К. Кольцов в СССР и многие другие сами организовывали такие эксперименты и поручали их своим ученикам, но эффект был тот же. И только в 1932 г. Ученик Кольцов В.В. Наконец Сахаров доложил о своих успешно завершенных экспериментах: с помощью раствора йода ему удалось вызвать мутации у личинок дрозофилы. Сахаров выдерживал некоторое время личинки в растворе йода йодистом калии (так как йод в чистой воде растворяете плохо), и у особей мух, развивавшихся из этих личинок, частота мутаций оказалась повышенной в несколько раз. Через некоторое время еще в нескольких лабораториях в ССС (С. М. Гершензон, М. В. Лобашов, И. А. Рапопорт) и в ряде других стран (в Англии — Ш. Ауэрбах, в Америке — М. Beстергаард и другие) было доказано мутагенное действие ряда химических веществ. После окончания Второй мировой войны исследования по изучению химического мутагена стали проводиться чрезвычайно широко.
Многие годы генетики считали, что химический мутаген был открыт в середине 1930-х годов. Но это оказалось неправильным. Еще в 1928 г. в той же лаборатории Г. А. Надсон, где впервые был установлен мутагенный эффект радиации, также был открыт химический мутагенез. Другой ученик Г. А. Надсон Максим Николаевич Мейзель, ныне член-корреспондент АН СССР, показал, что пары хлороформа вызывают мутации у дрожжей. Эту работу он продолжал в течение почти десяти лет. Он изучил сотни поколений измененных людей и показал, что изменения постоянно передаются потомкам, кроме того, он изучил несколько химических веществ, изменяющих наследственность. Эти эксперименты не были своевременно признаны, потому что многие ученые в то время не верили в существование тех же унаследованных молекул у микробов, что и у высших организмов, поэтому они не очень доверяли экспериментам с микроорганизмами.
Однако наиболее систематические и эффективные исследования начались после того, как была установлена структура вещества наследственности — дезоксирибонуклеиновой кислоты. Как только мы обнаружили, какие химические вещества составляют хромосомы, стало возможным планировать эксперименты таким образом, чтобы намеренно искать все новые и новые вещества, изменяющие наследственность. Теперь известно, что многие вещества, способные реагировать с радикалами в ДНК: (отрывать от них отдельные атомы или группы их или, напротив, передавать им свои части), могут изменять генетический код. Сегодня было открыто так много различных типов химических и радиационных мутагенов, что даже перечислить их довольно сложно. Гидроксиламин, гидразины, азотистая кислота, различного рода акридиновые красители, аналоги азотистых оснований, уретаны, изменения в кислотности среды, повышение температуры, практически все виды лучистой энергии, многие ядовитые и отравляющие вещества (азотистый и серный имприт другие алкилирующие вещества) вызывают мутации.
Наследственные заболевания обмена веществ
... мутаций и возможностью возникновения мутаций в разных генах. Клинические проявления наследственных болезней обмена веществ во многом определяются поражением нервной системы (особенно при нарушениях обмена аминокислот, ... можно объяснить вторичным нарушением метаболизма аминокислот в связи с повреждением гепатоцитов, т.к. многие ферменты, участвующие в аминокислотном обмене, локализуются в печени. ...
Мутации можно вызвать в клетках покоящихся и в клетках делящихся. Есть мутагены, которые проявляют свою активность вне зависимости от того, делится клетка или нет (например, многие алкилирующие агенты, т. е. вещества, передающие алкильный радикал СН 3 , С2 Н5 и др. атомам в ДНК, гидроксиламин и др.), но есть и такие, которые могут изменять наследственную запись только в момент деления клеток, когда происходит удвоение молекул ДНК (например, аналоги азотистых оснований).
Изучение химии взаимодействия мутагенов с ДНК выявило еще одно важное правило. Оказалось, что большинство мутагенов взаимодействует со строго определенными составными частями в ДНК. Напомним, что ДНК состоит из двух сахарно-фосфатных цепей, к которым по длине присоединены четыре типа азотистых оснований: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Было обнаружено, что некоторые мутагены взаимодействуют только с цитозином, а другие — только с аденином. Это позволяет использовать в некоторых случаях вполне определенные вещества, чтобы изменять вполне определенные части в ДНК.
В последние годы стала проявляться еще одна важная закономерность. Bo время жизни клеток ее генетическая информация постоянно участвует в управлении синтезами внутри клеток, ведь именно в ДНК записана программа для синтеза белков в клетках. Когда эта наследственная программа переписывается особыми ферментами с молекул ДНК на другие молекулы, может также происходить индукция ошибок в ДНК. Мутации также появляются во время размножения молекул или во время обмена генетической информацией между хромосомами. Постепенно все яснее и яснее становится общее правило, что не только за счет искусственных и часто необычных воздействий на организм (ядами или излучением) происходят изменения в наследственности живых организмов на земле. И в нормальных условиях из-за нормальных ферментативных процессов в организмах в ДНК накапливаются ошибки, хотя, конечно, частота этого процесса намного ниже, чем при воздействии особо вредных агентов.
Изучение процесса мутации стало важным разделом современной генетики. С помощью мутагенов ученые получают нужные им организмы, которые затем используют в селекционной работе. Практически все микробы — продуценты антибиотиков, витаминов и других биологически активных веществ — были получены мутагенной обработкой. Мутанты все чаще используют в селекции растений. Так открытие Коржинского и де Фриза было поставлено на службу человека.
Стала выясняться и молекулярная основа мутаций.
Природа молекулярных изменений генов во время мутагенеза оставалась туманной до появления гипотезы Уотсона и Крика относительно структуры ДНК. Уже в этой гипотезе было пятнышко будущих представлений о том, что вызывает появление мутаций. По мнению авторов, замена одного из нуклеотидов пары аденин-тимин или гуанин-цитозин некомплементарным партнером должна была привести к изменению генетической записи. Однако конкретная модель мутагенных изменений была предложена в 1959 г. Эрнстом Фризом и развита им в последующие 3—4 года.
Фриз предположил, что все случаи точечных мутаций с точки зрения их молекулярной природы можно разделить на два основных типа: простые и сложные замены. При простых заменах происходит замена пуринового основания пуриновым (например, место гуанина занимал аденин), а пиримидинового — пиримидиновым (замена тимина цитозином и наоборот).
Огнестрельные повреждения
... Такие патроны называют «холостыми». 2. Механизм образования огнестрельного повреждения В структуре огнестрельного повреждения можно выделить следующие элементы. Входная огнестрельная рана. зоны молекулярного сотрясения. поясок осаднения. Так ... на втором слое одежды или на коже (после повреждения одежды) вокруг входной огнестрельной раны может откладываться копоть. Это связано с процессом переноса ...
При комплексном замещении пуриновое основание заменяется пиримидиновым основанием и наоборот. В настоящее время более распространенными являются термины транзиция (для простых замен) и трансверсия (для сложных замен).
Переход к генетическим исследованиям микроорганизмов, который произошел сразу после Второй мировой войны, позволил значительно повысить разрешающую способность генетических методов. Это удобство работы с микробами, когда в руках исследователя в одном опыте может оказаться до миллиарда легко учитываемых особей, сказалось прежде всего в исследовании молекулярных механизмов мутагенеза Э. Фриз и его коллеги смогли быстро продемонстрировать, что подавляющее большинство мутаций являются точечными. Этим на молекулярном уровне было подтверждено правило, впервые высказанное еще в 1926 г. русским генетиком С. С. Четвериковым. Наряду с этим в классификации Э. Фриза сохранились такие типы мутаций, которые были ранее описаны в классической генетике как делеция (утеря части гена), дупликация (удвоения частей генов или даже целых генов), инверсия (переворот на 180° участков генов), транслокация (перемещение генов).
Развитие работ по генетике бактериофагов позволило продемонстрировать наличие ряда таких мутаций, в основном делеций.
Однако в своей интерпретации молекулярной природы точечных мутаций Фриз не учел, что наряду с переходами и переходами могут существовать мутации, которые изменяют количество оснований в гене. Этот промах был исправлен Кембриджской школой молекулярных генетиков, которые в 1961 г. сначала предсказали (Бреннер, Барнет, Крик и Оргель), а затем экспериментально доказали, что наряду с заменами существуют такие точечные мутации, когда один или несколько нуклеотидов внедряются или, наоборот, выпадают из структуры ДНК. Такие мутации изменяют прочтение всего следующего участка гена с момента изменения и называются «мутациями сдвига чтения».
Работа по изучению аминокислотных замен в мутантных белках, проведенная на моделях бактериальных и растительных вирусов и белков E coli, оказалась чрезвычайно важной для молекулярной теории мутагенеза.
Наконец, в последние годы появилась надежда с молекулярной точки зрения объяснить тайну появления полных и мозаичных мутаций. Долгое время генетики не могли представить убедительных объяснений, почему в некоторых случаях поврежденными оказываются сразу обе нити ДНК (полная мутация), в то время как в других случаях изменению подвергается только одна из нитей (мозаичная мутация).
Открытие ферментных систем, исправляющих повреждения ДНК, нанесенные физическими и химическими агентами, и выяснение молекулярного механизма их действия позволило обосновать тезис о том, что именно репарирующие системы переносят повреждение с одной нити ДНК на другую ее нить, вызывая появление полной мутации (Н. П. Дубинин и В. Н. Сойфер).
Этот же принцип был использован для объяснения причин появления хромосомных, а не хроматидных мутаций стадии G 1 , когда ДНК хромосом остается не реплицирующейся при воздействии на клетки агентами, вызывающими репарируемые повреждения.
В самых первых экспериментах по изучению действия радиации на наследственные структуры — хромосомы было обнаружено, что хромосомы могут ломаться, образуя фрагменты. Впоследствии хромосомные разрывы также были описаны в случаях, когда организмы или отдельные клетки обрабатывались химическими мутагенами. Но до недавнего времени природа возникновения сбоев оставалась неясной.
Повреждения от тупых предметов
... 1.2 Повреждения тупыми твердыми предметами В судебно-медицинской практике чаще других встречаются повреждения, нанесенные именно тупыми предметами, ... морфологические особенности повреждений. Тупые предметы могут быть твердыми и мягкими. Прямое нарушение анатомической структуры ткани ... травмы 3)Оставляющий след-наслоение на травмирующем оружии Выделяют 4 основных механизма воздействия тупых предметов ...
В жизненном цикле клетки можно отметить следующие основные этапы: в фазе G 1 клетка готовится к удвоению ее генетических структур. В этой фазе хромосомы большинства клеток содержат одну двунитевую молекулу ДНК. В фазе S происходит удвоение генетического материала — репликация молекул ДНК, и клетки вступают в фазу G2 , когда их хромосомы содержат уже две копии — хроматиды, каждая из которых несет по одной двунитевой молекуле.
В результате многочисленных работ по изучению химии взаимодействия мутагенов с ДНК было обнаружено, что, как правило, повреждается только одна цепь ДНК, а другая остается нетронутой. Если это так, то ДНК, поврежденная в фазе G 1 или G2 , могла бы нести только хроматидные мутации. После репликации повреждение одной цепи ДНК будет перенесено на ее дочернюю копию, хроматиду, в то время как вторая хроматида, синтезированная на интактной цепи ДНК, останется нормальной. Однако в экспериментах было обнаружено, что повреждение часто затрагивает обе цепи ДНК и обе хроматиды одновременно. Это было главной трудностью в понимании природы мутагенеза. В 1968 г. Н. П. Дубининым и В. Н. Сойфер предложил модель, чтобы объяснить эту основную трудность и понять молекулярный механизм этого явления.
В последние годы были открыты специальные ферментные системы, которые контролируют сохранение целостности генетического материала клетки и называются системами репарации. Наибольший интерес представляют ферменты так называемой темновой репарации.
Если в ДНК возникает повреждение, которое может бытьузнано репарирующими ферментами, то прежде всего происходит надрез ДНК вблизи места повреждения. Вслед за этимучасток, заключающий в себе повреждение, вырезается из структуры ДНК, а образовавшаяся брешь расширяется подобно тому, как при операциях хирурги вычищают некоторый участок здоровой ткани вокруг удаленного повреждения. Два последующих этапа — застройка образованной бреши здоровым материалом и соединение застроенного участка со старойнитью ДНК. Такая репарация может происходить на любой стадии клетки и, что самое главное, — в отсутствие репликации ДНК .
В 1968 г. два американских исследователя Фрэд Рапп и Пауль Говард-Фландерс экспериментально показали, что при некоторых типах поражения ДНК (при соединении двух рядом расположенных в ДНК тиминовых остатков в так называемый димер тимина), против них при синтезе ДНК остается настроенная брешь, и эта брешь оказывается долго живучи Таким образом, система «повреждение — оппозитная брешь» может существовать в ДНК длительное время.
Это интересное наблюдение Раппа и Говарда-Фландерса было учтено при создании модели хромосомных перестроек и полных генных мутаций.
Начнем изложение модели с того момента, когда одна из нитей ДНК получила повреждение. Если это повреждение может быть узнано репарирующими ферментами, то могут быть принципиально две возможности — либо само повреждение будет вырезано и затем зарепарировано с восстановлением нормальной структуры, либо — фермент закономерно или по ошибке вырежет не сам поврежденный участок, а противоположный ему. Принципиальным отличием поражений, узнаваемых репарирующими ферментами, от тех, которые остаются не идентифицированными ими, является нарушение правильности спирали ДНК Уотсона—Крика. Подтверждение этого предположения было получено автором этой статьи в опытах с мутагеном — гидроксиламином. Этот агент действует на цитозиновые основания в ДНК, и мутагенное последствие обработки гидроксиламином заключается в переводе цитозина за счет дезаминирования (отрыва аминной группы) в урацил. Поскольку урацил спаривается не с гуанином, как это делал цитозин, а с аденином, то происходит замена пары гуанин—цитозин на пару аденин—тимин, иными словами, возникает точечная мутация. Переход цитозина в урацил может не сопровождаться нарушением конфигурации ДНК, и согласно нашему предположению повреждения от гидроксиламина не Должны узнаваться репарирующими ферментами. Это было зарегистрировано в опытах с бактериофагом лямбда. Фаги обрабатывались раствором гидроксиламина, и по степени инактивации фага судили о репарируемости генетических повреждений. Совпадение кривых выживаемости фага в нормальных бактериальных клетках и мутантных клетках свидетельствовало об отсутствии репарации.
Умышленное уничтожение или повреждение чужого имущества
... повлекшее крупные имущественные санкции, и т.п. Возраст уголовной ответственности 1.4 Общий обзор статьи 168 Текст статьи 168: 1. Уничтожение или повреждение чужого имущества в крупном размере, ... РФ предусматривает ответственность за умышленное уничтожение или повреждение только чужого имущества, те же действия в отношении собственного имущества состава преступления не содержат. (И з в л е ...
Таким образом, репарация тех повреждений, которые нарушают вторичную структуру ДНК, должна сопровождаться вырезанием или самого поврежденного участка или противоположного ему. Однако последствия этих двух актов будут совершенно различными. Участок ДНК, в котором повреждение, вырезано, будет быстро зарепарирован. Но как было показано американскими биохимиками Раппом и Говард-Фландерсом в 1968 г., молекула ДНК, несущая брешь против и поврежденного участка, будет долгое время оставаться незалеченной из-за того, что повреждение будет мешать репарирующим ферментам заделывать брешь в молекуле. В таком случае любое повторное «прохождение» блока репарирующих ферментов, следящих за «правильностью» молекул ДНК, приведет к вырезанию оставшегося не вылеченным поврежденного участка. Но в силу того, что первое вырезание оставалось незалеченным, второе вырезание закончится распадом молекулы ДНК на фрагменты. Распад молекулы ДНК повлечет за собой развал и самой хромосомы. Следствием всего процесса будет возникновение хромосомной перестройки в молекуле, первично поврежденной только в одной нити.
Изложенная идея позволяет понять многие экспериментальные факты, касающиеся возникновения хромосомных и хроматидных разрывов. Наибольшая частота хромосомных разрывов наблюдается как раз с теми мутагенами, которые вызывают нарушение вторичной структуры ДНК, а наибольшая частота хроматидных разрывов — с теми мутагенами, которые не нарушают спирали Уотсона—Крика
Какова же судьба оторвавшегося фрагмента ДНК? Во-первых, он может быть утерян, и это приведет к гибели клетки, например, за счет нарушения деления клеток. Во-вторых он может перейти в другую хромосому, образовав транслокацию. Этот способ генетического обмена осуществляется счет процесса кроссинговера, или рекомбинации, как его принято сейчас называть. Процесс перехода оторванного куска хромосомы к новой хромосоме можно представить следующим образом. Если в оторвавшемся фрагменте имеется последовательность оснований, комплементарная к последовательности оснований в другой хромосоме, то фрагмент сможет соединиться с этой хромосомой и затем образовать транслокацию.’
ОСОБЕННОСТИ ИЗЪЯТИЯ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ДЛЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ И ...
... отношения по изъятию земельных участков для государственных и муниципальных нужд. Во второй главе более полно раскрывается изъятие земельных участков для публичных нужд в Российской Федерации как способ принудительного прекращения прав на землю. В первом параграфе рассматриваются основания изъятия земельных участков для государственных и муниципальных нужд по ...
Принципиально тот же механизм может быть предложен для случаев полных генных мутаций. Хотя, как показали Рапп и Говард-Фландерс, скорость застройки брешей в поврежденной молекуле ДНК низка, но все же застройка имеет место.
При такой застройке, несомненно, синтезируемый участок будет отличаться от исходной структуры. Это произойдет потому, что матрицей для репаративного синтеза будет служить поврежденный участок оппозитной нити, что и закончится вставкой неверных оснований. Само явление вставки неверных оснований сразу после облучения ультрафиолетом наблюдалось в ряде экспериментов. Американские генетики Сетлоу, Каррир и Боллум в экспериментах с ДНК, облученной ультрафиолетовым светом, обнаружили, что в синтезируемых на такой ДНК молекулах информационных РНК имеется гораздо меньше АА-последовательностей (т. е. расположенных рядом двух адениловых остатков), чем в и-РНК, построенных на необлученных матрицах. Американский биохимик Яновский и сотрудники также отметили, что после повреждения цитозиновых нуклеотидов, расположенных рядом в гене щелочной фосфатазы кишечной палочки, происходит синтез измененной и-РНК, что заканчивается подстановкой в белок неверной аминокислоты.
Таким образом, основным условием появления полной мутации должна быть репарабельность первичного поражения. Нерепарируемые повреждения должны приводить к мозаицизму, а большая часть репарируемых повреждений заканчиваться полными мутациями.
Можно думать, что среди репарабельных поражений существуют два класса. Первый состоит из тех поражений, которые изменяют вторичную конфигурацию ДНК и в момент репаративного синтеза спариваются с комплементарным партнером, новым для данного сайта. Основным для появления полной мутации в этом случае является то, что образовавшаяся пара не будет далее изменять конфигурацию ДНК- Тем самым для появления полной мутации достаточно единственного акта вырезания с последующим репаративным синтезом.
Второй класс должны составлять такие поражения ДНК, которые изменяют вторичную конфигурацию ДНК и, следовательно, репарируются с неверным для этого участка партнером. Однако, даже спарившись, поврежденное основание будет по-прежнему нарушать нормальную структуру, и узнаваться ферментом — репарирующей эндонуклеазой. Поэтому стабилизация мутации наступит только после вторичного вырезания теперь уже самого поврежденного основания. Примерами изменений такого рода могут быть алкилированные основания, димеризованные тимины и т. д.
Мы можем назвать первый тип поражений ДНК мутационным, поскольку при таком поражении сразу формируется стабильное измененное основание. Второй тип в таком случай может быть назван мутагенным, так как он создает предпосылки для неверного спаривания, но сам должен быть устранен, и на его место должен встать нуклеотид, комплементарный основанию в репарированном участке.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inauka.net/referat/protsessyi-mutageneza-i-peredacha-nasledstvennoy-informatsii/
1. Азимов А. Краткая история биологии. М.,1997.
История появления оперативно-розыскной деятельности в России
... 1. История появления ОРД в России Возникновение оперативно-розыскной деятельности, как и расследования, было обусловлено социальной необходимостью борьбы с преступностью. При этом практическая оперативно-розыскная деятельность появилась несколько раньше следственной. Сущность оперативно-розыскной деятельности с ...
2. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.,2000.
3. Либберт Э. Общая биология. М.,1978 Льоцци М. История физики. М.,2001.
4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.
5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.
