35 Мутагени, тяхната класификация и характеристики. Генетична опасност от замърсяване на околната среда от мутагени.

Мутагените са химични и физични фактори, които причиняват наследствени промени - мутации. За първи път изкуствените мутации са получени през 1925 г. от G. А. NadsenomiG. С. Филипов с дрожден ефект на радиоактивно излъчване; през 1927г Möller получава мутации в Udrosophila с помощта на рентгенови лъчи. Способността на химикалите да индуцират мутации (чрез действието на йоданадрозофила) е открита от I. А. Рапопорт. При индивидите от мухи, които са се развили от тези ларви, честотата на мутациите е била няколко пъти по-висока, отколкото при контролните насекоми.

По произход (:) до ендогенни, образувани по време на живота на организма и екзогенни - всички други фактори, включително условията на околната среда.

По естеството на възникване (:) във физически, химически и биологични:

Физически мутагени: 1 йонизиращо лъчение; 2 радиоактивен разпад; 3 ултравиолетово лъчение; 4 прекалено висока или ниска температура.

Химични мутагени: 1 някои алкалоиди: колхицинът е един от най-често срещаните мутагени в разплода. 2оксиданти и редуциращи агенти (нитрати, нитрити, реактивни кислородни форми); 3нитропроизводни на уреи - често използвани в селското стопанство;

етиленимин, етил метансулфонат, диметил сулфат, 1,4-бисдиазоацетилбутан (известен като DAB);

някои пестициди; някои хранителни добавки (например ароматни въглеводороди, цикламати); рафинирани петролни продукти; органични разтворители;

лекарства (напр. цитостатици, живачни лекарства, имуносупресори).

Биологични мутагени: специфични ДНК последователности - транспозони; някои вируси (вируси, рубеола, грип); метаболитни продукти (липидни окислителни продукти);

Физически мутагени са някакви физически ефекти върху живите организми, които имат пряко въздействие върху ДНК или вирусна РНК, или косвено чрез системите за репликация, възстановяване, рекомбинация

- това са различни видове радиация: йонизиращо лъчение, радиоактивно разпадане, ултравиолетово лъчение.

Основният им ефект е образуването на единични или двойни прекъсвания в молекулата на ДНК. UV се абсорбира силно от тъканите и причинява мутации само в повърхностно разположените клетки на многоклетъчните животни, но действа ефективно върху едноклетъчните. Йонизиращо лъчение Представлява поток от заредени или неутрални частици и кванти на електромагнитно излъчване, преминаването на които през вещество води до йонизация и възбуждане на атоми или молекули на средата.

изотопи, които са радиоактивни. Тези елементи включват всички природни елементи с атомно число по-високо от 83 (Bi). Вредното въздействие на радиоактивните елементи се определя от йонизиращото лъчение, чийто характер зависи от вида на радиоактивното разпадане на даден изотоп.

Има естествени радионуклиди, образувани под въздействието на космическа радиация, постоянно падаща върху Земята и създадена от човека.

Ядрените реактори и работата на ТЕЦ, изгарящи въглища, водят до замърсяване на въздуха с радионуклиди. Винаги съдържа малки примеси на уран, торий и техните продукти на разпадане. Когато горивото изгори, тези радионуклиди частично преминават в аерозоли и навлизат в атмосферата.

Използването на фосфорни минерални торове може да доведе до замърсяване на почвата с радионуклиди. Примесите на уран и торий винаги присъстват в суровината, използвана за производството на тези торове. При обработката на суровини радионуклидите частично преминават в торове, а от тях в почви и се предават по-нататък по трофичните вериги.

Други физически мутагени са частици от различно естество с висока енергия: алфа и бета лъчение на радиоактивни вещества и неутронно лъчение. В случай на пряко влияние върху ДНК, главната роля играят два параметъра: енергийната стойност на действащата частица и способността на биологичния материал да абсорбира тази енергия.

Увреждането на ДНК може да бъде два вида: двуверижни и едноверижни прекъсвания.

Високата или ниска температура също могат да причинят мутации. През 1928 г. Möller показва, че повишаването на температурата с 10 градуса C увеличава честотата на мутациите при плодовите мухи 2-3 пъти. Много ниските или много високите температури нарушават клетъчното делене (възникват геномни мутации). Екстремните температури засилват действието на други мутагени, тъй като намаляват ензимната активност на възстановителните системи.

Физическите фактори причиняват същите мутации, които се появяват по време на спонтанна мутагенеза.

ДА СЕ химични мутагени включват много химични съединения с най-разнообразна структура. Най-голяма мутагенна активност проявяват различни алкилиращи съединения, както и нитрозо съединения, някои антибиотици с противотуморна активност.

Химичните мутагени се разделят на директно действащи мутагени (съединения, чиято реактивност е достатъчна за химическа модификация на ДНК, РНК и някои протеини) и косвено действащи мутагени (промутагените са вещества, които са инертни сами по себе си, но се превръщат в мутагени в тялото, главно в резултат на ензимно окисляване).

Целта на действието на мутагените в клетката е ДНК и някои протеини. Редица мутагени причиняват мутации, без да се свързват ковалентно с ДНК. В този случай синтезът на шаблон върху ДНК протича с грешки. В синтезираната верига ДНК се оказва един нуклеотид повече или по-малко от обикновено и възникват мутации.

Има мутагени, които инхибират синтеза на ДНК предшественици. В резултат синтезът на ДНК се забавя или дори спира. Мутагенните и канцерогенните свойства на химикалите са тясно свързани. Следователно идентифицирането на възможни мутагени в околната среда, тестването за мутагенност на продуктите за индустриален синтез (багрила, лекарства, пестициди и др.) Е важна задача на съвременната генетика.

Установено е, че няколко хиляди химични съединения имат мутагенна активност. Въпреки това, за разлика от йонизиращото и ултравиолетовото лъчение, химичните мутагени се характеризират със специфичност на действието, което зависи от естеството на обекта и етапа на клетъчно развитие. Когато химическите мутагени взаимодействат с компоненти на наследствени структури (ДНК и протеини), настъпва първично увреждане на последните. Освен това тези първични увреждания водят до появата на мутации.

ДА СЕ биологични мутагени включват ДНК и РНК вируси, някои полипептиди и протеини, например О-стрептолизин и редица рестрикционни ензими, както и препарати от някои ДНК и някои плазмиди.

Механизмите на образуване на мутации под действието на различни биологични фактори не са напълно ясни, но агентите, съдържащи нуклеинови киселини, могат да причинят нарушаване на рекомбинационните процеси, което води до появата на мутации. Действието на рестрикционните ензими се свежда до "изрязване" на ДНК вериги на мястото (локуса) на определена нуклеотидна последователност, специфична за всеки рестрикционен ензим.

Биологични мутагени: - специфични ДНК последователности - транспозони;

- някои вируси (морбили, рубеола, грип); - метаболитни продукти (продукти на липидното окисляване);

Транспозоните са един от класовете подвижни елементи на генома, които при вмъкване в генома могат да причинят мутации, включително такива значими като хромозомни пренареждания.

Те играят важна роля в трансфера на лекарствена резистентност сред микроорганизмите, рекомбинацията и обмена на генетичен материал между различни видове както в природата, така и в хода на изследванията на генното инженерство.

Проблемът е, че ускоряването на честотата на мутациите води до увеличаване на броя на индивидите с вродени дефекти и вредни наследствени отклонения.Основната опасност от замърсяване на околната среда с мутагени, както смятат генетиците, е, че нововъзникващите мутации, които не са „обработени "еволюционно ще се отрази негативно на жизнеспособността на всякакви организми. Мутагените от околната среда влияят върху количеството на рекомбинацията на наследствени молекули, които също са източник на наследствени промени.