Čo je mutagenéza? Prirodzená a umelá mutagenéza

Ľudia od samého začiatku svojej existenciezaoberajú sa poznaním seba samého a sveta okolo nich. Výskumná činnosť často vedie k tomu, že ľudia zámerne zasahujú do bežných procesov, čím narúšajú priebeh udalostí a zavádzajú zrejmé zmeny, ktoré sa odrážajú nielen na okolitej prírode, ale aj na ľuďoch.

definícia

Mutagenéza je proces zmien v štruktúre DNA, v dôsledku čoho organizmus mutuje.

Existujú dva typy mutagenézy: umelá (indukovaná) a prírodná (spontánna).

História objavov

V roku 1899 bol ruským vedcom Korzhinskýmuvádza sa vedecké vysvetlenie mutagenézy. V roku 1900 genetik Freese pokračoval v štúdii tohto fenoménu a práve tento vedec dal súčasnú definíciu mutagenézy.

Títo dvaja vedci odvodili nasledujúce ustanovenia svojej teórie:

1. Všetky mutačné procesy sú náhle, napríklad prerušované zmeny vlastností.
2. Novo získané formy sú stabilné.
3. Mutácie „nevytvárajú“ po sebe nasledujúce riadky, nehromadí sa blízko stredného typu. Toto v podstate odlišuje mutačné zmeny od dedičných zmien.
4. Podobné mutácie sa môžu vyskytovať periodicky.
5. V závislosti od počtu vyšetrovaných jedincov sa zvyšuje pravdepodobnosť detekcie mutácie.
6. Mutácie sú škodlivé a prospešné.

Prečo sa objavujú mutácie

K mutagenéze najčastejšie dochádza, keď sa pri zdvojnásobení a obnove reťazcov DNA vyskytnú chyby, keď dôjde k porušeniu divergencie chromozómov k pólom počas meiózy.

Všeobecne platí, že v každej bunke je konštantaobnova poškodených vlákien DNA. Ak sa však neobnoví integrita DNA, nahromadia sa všetky chyby v genetickom kóde, čo nakoniec povedie k mutačnému procesu.

Spontánna mutagenéza

Vzniká v prirodzených podmienkach vývoja, keď zvonku nepôsobia žiadne mutagény.

Aké by mohli byť príčiny tohto typu:

• Exogénne (alebo vonkajšie): žiarenie, extrémne nízke alebo vysoké teploty.
• Endogénne (alebo vnútorné). Patria sem metabolity, ktoré sa v organizme náhle tvoria a ktoré prebudia vznik mutačných procesov.

Napríklad v zónach arktického prechladnutiavegetácia má polyploidnú formu. Závisí to od skutočnosti, že počas vegetačného obdobia pri neobvykle nízkych teplotách sa v rastlinách vytvára veľa genomických mutácií.

Vedci tomu verili dlhofaktory prírodnej mutagenézy sú kozmické vlny a prírodné žiarenie. V priebehu uskutočňovaných štúdií sa však zistilo, že pod vplyvom žiarenia sa tvorí iba malá časť spontánnej mutagenézy.

Zistilo sa, že príčinou sú malé lokálne odchýlky v tepelnom pohybe častíc.

indukovaný

Umelá mutagenéza je proces vytvárania umelých mutácií na získanie požadovaného materiálu.

Napríklad v šľachtení rastlín používajú vedcimutagénne faktory, ktoré transformujú pôvodný genotyp. V priebehu toho sa získajú modifikované rastlinné druhy s novými znakmi a formami, ktoré sa nenachádzajú v pôvodných druhoch.

Dá sa teda povedať, že indukovaná mutagenéza v šľachtení hrá dôležitú úlohu pri získavaní nových odrôd.

Metódy spontánnej mutagenézy

Jeho mechanizmus vyzerá ako porušenie fragmentovDNA Ak sa to uskutočnilo s chybami, potom je nevyhnutná tvorba mutácie. Ak dôjde k porušeniu nedôležité časti DNA alebo naopak vo významnom fragmente, objaví sa mutácia, ale neobjaví sa znova a znova.

Mutagény: fyzikálne a chemické

Mutagény sú javy, ktoré v tele spôsobujú mutačné zmeny. Podľa povahy ich pôvodu sa všetky delia na fyzikálne a chemické.

Fyzické mutagény zahŕňajú:

1. Ionizujúce žiarenie.
2. Teplota.
3. Vlhkosť.

Metódy ich vplyvu sú tieto:

• Deštrukcia integrálnej štruktúry chromozómov a génov.
• Uvoľňovanie voľných radikálov, ktoré začínajú interagovať s DNA.
• Porušenie integrity vlákien chromatínového vretena delenia.
• Vznik dimérov - tvorba jednotlivých komplexov pyrimidínových báz jedného reťazca DNA.

Chemické mutagény sú tieto:

1. Chemikálie organickej a anorganickej povahy.
2. Látky syntetickej povahy, ktoré sa predtým v prírode nenašli.
3. Prírodné látky z priemyselného spracovania, napríklad uhlie a ropa.
4. Niektoré lieky, omamné látky, niektoré druhy antibiotík.

Mechanizmus chemických mutagénov je nasledovný:

• Alkylácia komplexov nukleotidov DNA.
• Substitúcia dusíkatých báz bázami podobného charakteru.
• Spomalenie syntézy prekurzorov nukleových kyselín.

Existuje prospešnosť mutagenézy?

Môžeme teda s istotou povedať, že mutagenéza je jav, ktorý môže ovplyvniť stav tela.

Ak mutagén ovplyvňuje „menší“ fragmentDNA, potom v skutočnosti telo nebude podliehať žiadnym zmenám. Mutácie budú existovať v „pamäti“ DNA a budú dedené a časom môžu úplne zmiznúť.

Ale ak faktory mutagenézy ovplyvňujú významnéfragment DNA, v dôsledku čoho dôjde k narušeniu štandardnej aminokyselinovej sekvencie, čo povedie k nezvratným zmenám v tele. A ak je mutácia detegovaná u drvivej väčšiny jedincov určitého druhu, potom to v budúcnosti povedie k významným zmenám v charakteristických vlastnostiach daného druhu.

Pretože mutagenéza je porušením normálnej integrity DNA, môžu mutácie poškodiť telo.

Drvivý počet mutácií môže znížiť životnú aktivitu organizmov a vyvolať výskyt závažných chorôb.

Dôsledky mutagenézy, ktoré sa tvoria vsomatické bunky sa neprenášajú s genetickým materiálom na ďalšiu generáciu. Ale v dôsledku mitotického delenia, keď sa objavia nové bunky, ktoré tvoria tkanivo, môžu sa tvoriť nádorové tesnenia.

Mutácie, ktoré ovplyvňujú zárodočné bunky, sa môžu preniesť na ďalšiu generáciu.

Konkrétny príklad:mutácia vedúca k výskytu skrátených krídel u jedného zo zástupcov hmyzu sa následne prejaví u zvyšku jeho druhu, a ak tento hmyz žije v bezvetrnej oblasti, bude pre neho ťažké sa pohybovať. V takom prípade si povieme niečo o získanej chorobe alebo dokonca deformácii.

Ale ak v takej oblasti začne fúkať silný vietor, potom počiatočný vzhľad hmyzu s dlhými krídlami utrpí nepríjemnosti a krátkodobý naopak bude mať výhody.

Dá sa teda povedať, že mutácie môžu viesť k vzniku nového druhu organizmov zmenou genomovej štruktúry existujúceho druhu.