Западно - Казахстанский
государственный
медицинский
университет им. Марата
Оспанова
Специальность: Общая медицина
Дисциплина: Молекулярная Биология
и Медицинская Генетика
Кафедра: Естественно-научных
дисциплин
Курс: 1
Тема: «Генетические последствия
загрязнения окружающей среды в
Казахстане»
Форма выполнения: реферат
Выполнила: Калиниченко
Е.
Группа: 123 «Б
Оценка:
Преподаватель: Батырова
Г.А
Подпись преподавателя:
Дата:
Актобе,2013
План:
1.Введение
2. Общие понятия о мутагенезе
3. Факторы, вызывающие мутагенез
4. Генетические последствия загрязнения
окружающей среды в Казахстане
5. Заключение
6. Список использованной литературы
Введение
Генетика - это
наука о наследственности и
изменчивости живых существ. Ее
начало заложено в XIX веке работами
Ч. Дарвина и Г. Менделя. В
последние 40-50 лет осуществляется
изучение генетики разнообразных
форм органического мира: вирусов,
фагов, растений, животных и человека.
При этом явление наследственности
и изменчивости связывается с
различными уровнями жизнедеятельности
организмов. Так, например, установлено,
что свойства наследственности
и изменчивости связаны с особенностями
строения молекул таких веществ,
входящих в состав клеток, как
нуклеиновые кислоты (ДНК и
РНК) определяющие наследственную
обусловленность синтеза белков
и ферментов клетки. Это направление
исследований получило название
"биохимическая генетика". Исследования
внутриклеточных структур, таких
как ядро и входящих в них
хромосом и других клеточных
органелл, показали тесную связь
этих структур с наследственными
особенностями и изменчивостью
клетки и организма в целом.
Это направление называется "цитогенетикой".
Явление наследственности
и изменчивости изучается успешно
не только на молекулярном, клеточном
уровнях, но и на сообществах
организмов, то есть на популяциях
(виды, породы и др.), что составляет
так называемую популяционную
генетику.
Многообразные
направления генетической науки
и использование различных методов
исследования оказали большое
влияние на различные практические
и производственные разделы деятельности
человека. Развиваются новые отрасли
промышленности микробиологии, создаются
новые сорта растений и новые
породы животных, на основе генетики
строятся селекция и племенное
дело, разрабатываются методы борьбы
и предупреждения наследственных
болезней у человека и животных,
с генетических позиций рассматривается
проблема оздоровления и сохранения
биосферы Земли и экологической
целостности природы Земли и
околоземного пространства. Современный
научно-технический прогресс в
деятельности человека в большой
мере опирается на генетическую
науку
Общие понятия о мутагенезе
Мутагенез - это процесс
возникновения наследственных изменений
-- мутаций, появляющихся естественно (спонтанно)
или вызываемых (индуцируемых) различными
физическими или химическими
факторами -- мутагенами.
Мутации - это
качественные изменения генетического
материала, приводящие к изменению
тех или иных признаков организма.
Организм, во
всех клетках которого обнаруживается
мутация, называется мутантом. Это
происходит в том случае, если
данный организм развивается
из мутантной клетки (гаметы, зиготы,
споры). В ряде случаев мутация
обнаруживается не во всех
соматических клетках организма;
такой организм называют генетической
мозаикой. Это происходит, если мутации
появляются в ходе онтогенеза
- индивидуального развития. И, наконец,
мутации могут происходить только
в генеративных клетках (в гаметах,
спорах и в клетках зародышевого
пути - клетках-предшественницах спор
и гамет). В последнем случае
организм не является мутантом,
но часть его потомков будет
мутантами.
В основе
мутагенеза лежат изменения в
молекулах нуклеиновых кислот, хранящих
и передающих наследственную
информацию. Эти изменения выражаются
в виде генных мутаций или
хромосомных перестроек. Кроме того,
возможны нарушения митотического
аппарата клеточного деления,
что ведет к геномным мутациям
типа полиплоидии или анеуплоидии.
Повреждения нуклеиновых кислот
(ДНК, РНК) заключаются либо
в нарушениях углеводно-фосфатного
остова молекулы (ее разрыв, вставка
или выпадение нуклеотидов), либо
в химических изменениях азотистых
оснований, непосредственно представляющих
генные мутации или приводящих
к их появлению в ходе последующей
репликации поврежденной молекулы.
При этом пуриновое основание
заменяется другим пуриновым
или пиримидиновое основание
- другим пиримидиновым (транзиции),
либо пуриновое основание заменяется
пиримидиновым или пиримидиновое -- пуриновым
(трансверсии). В результате в определяющих
синтез белка тройках нуклеотидов (кодонах)
возникают два типа нарушений: так называемые
нонсен-скодоны («бессмысленные»), вообще
не определяющие включение аминокислот
в синтезируемый белок, и так называемые
миссенс-кодоны («искажающие смысл»), определяющие
включение в белок неверной аминокислоты,
что изменяет его свойства. Вставки или
выпадения нуклеотидов ведут к неправильному
считыванию генетической информации (сдвигу
рамки считывания), в результате чего обычно
возникают «бессмысленные» кодоны и лишь
в редких случаях «искажающие смысл».
Мутации возникают
не мгновенно. Вначале под воздействием
мутагенов возникает предмутационное
состояние клетки. Различные репарационные
системы стремятся устранить это состояние,
и тогда мутация не реализуется. Основу
репарационных систем составляют различные
ферменты, закодированные в генотипе клетки
(организма). Таким образом, мутагенез
находится под генетическим контролем
клетки; это - не физико-химический, а биологический
процесс.
Факторы,
вызывающие мутагенез
Мутагены,
физические и химические факторы, вызывающие
стойкие наследственные изменения -- мутации.
Было установлено,
что мутагены при определенных
условиях оказывают канцерогенное
и тератогенное действие.
Канцерогены
- это факторы, провоцирующие развитие
онкологических заболеваний; тератогены
- это факторы, провоцирующие развитие
различных аномалий, уродств. Наряду с
тератами - уродствами - часто встречаются
морфозы - изменения, которые не ведут
к утрате органом его функций.
Отличить мутагенное действие
от тератогенного сравнительно легко:
тераты (уродства) являются модификациями,
они предсказуемы (направлены) и не сохраняются
в последующих поколениях. Например, серая
окраска тела у дрозофилы - это нормальный
признак. В то же время известна мутация
yellow - желтое тело. Эту мутацию легко получить
искусственно, обрабатывая родительских
особей различными мутагенами (разные
мутагены могут давать одинаковый фенотипический
эффект). Если личинкам дрозофилы добавлять
в корм азотнокислое серебро, то все эти
личинки разовьются в мух с желтым телом.
Но, если от этих желтых мух получить потомство
и выращивать его на обычной питательной
среде, то все потомки вновь станут серыми.
Таким образом, в данном случае «пожелтение»
тела мух - это не мутация, а модификация,
или фенокопия (модификация, по фенотипу
копирующая мутацию).
Антимутагены
- это вещества, понижающие частоту
мутаций, препятствующие мутагенному
действию химических или физических
агентов. Антимутагены условно
можно разбить на 3 группы:
1) блокирующие действие автомутагенов,
естественно возникающих в клетках в процессе
метаболизма (антиавтомутагены), например
фермент каталаза, который разрушает обладающую
мутагенным действием перекись водорода.
Эти антимутагены обеспечивают сохранение
определенного уровня спонтанных мутаций;
2) снижающие действие внешних,
искусственных физических (ионизующей
радиации и др.) или химических
мутагенов. Такими антимутагенами являются
сульфгидрильные соединения, сильные
восстановители типа Na2S2O, некоторые спирты
и углекислые соли. Антимутагены этих
двух групп могут разрушать мутагены или
конкурировать с важными в генетическом
отношении структурами за взаимодействие
с мутагеном, действовать как восстановители
и т. д.;
3) ферментные системы,
действующие непосредственно на
уровне наследственных структур,
то есть «исправляющие» поврежденные
мутагеном участки хромосомы.
Мутационный эффект может быть
также снят физическим воздействиями
определенной интенсивности (светом,
высокой и низкой температурой
и др.).
Автомутаген (от
авто..., лат. muto -- изменяю и ...ген), вещество,
возникающее в клетке или организме в
процессе жизнедеятельности (например,
при старении) и вызывающее наследственные
изменения. Автомутагены могут вызывать
как хромосомные перестройки, так и генные
мутации.
В естественных условиях мутация
появляется под влиянием факторов внешней
и внутренней среды и обозначается
термином «естественные (или спонтанные)
мутации».
Причиной
генных, или так называемых точечных,
мутаций является замена одного
азотистого основания в молекуле
ДНК на другое, потеря, вставка,
или перестановка азотистых оснований
в молекуле ДНК. Отсюда следует
- ген мутирующий у человека
могут развиться патологические
состояния, патогенез которого
различен.
На факторы
вызывающие мутации на генном
уровне оказало соответствующее
влияние окружающей среды (подагру,
некоторые формы сахарного диабета).
Подобные заболевания чаще проявляются
при постоянном воздействии неблагоприятных
или вредных факторов окружающей
среды (нарушение режима питания
и др.). Мутация гена может повлечь
за собой нарушение синтеза
белков, выполняющих пластические
функции.
Генные мутации
могут быть причиной нарушения
транспорта различных соединений
через клеточные мембраны. Они
связаны с нарушением функций
мембранных механизмов и с
дефектами в некоторых системах.
Если мутация
на генном уровне возникает
при действии различных физических,
химических, биологических факторов,
то это называютмутагенезом.
Генетические последствия
загрязнения окружающей среды в
Казахстане
Все процессы
в биосфере взаимосвязаны. Человечество
- лишь незначительная часть биосферы,
а человек является лишь одним
из видов органической жизни
- Homo sapiens (человек разумный). Разум выделил
человека из животного мира и дал ему огромное
могущество. Человек на протяжении веков
стремился не приспособиться к природной
среде, а делать ее удобной для своего
существования. Теперь мы осознали, что
любая деятельность человека оказывает
влияние на окружающую среду, а ухудшение
состояния биосферы опасно для всех живых
существ, в том числе для животного.
Загрязнение
окружающей среды -- нежелательное изменение
ее свойств в результате антропогенного
поступления различных веществ и соединений.
Источники загрязнения
среды различны:
. Добыча природных
ресурсов
. Возвращение
в природу огромной массы отходов
хозяйственной
деятельности человека.
. Загрязнение
гидросферы
. Загрязнение
атмосферы
. Загрязнение
литосферы
. Радиоактивное
загрязнение
3агрязнение
литосферы (почвенного покрова)
происходит в результате образования
миллионов гектаров нарушенных
земель, возникающих, в процессе
строительства и горных разработок.
Так называемые «бедленды» («дурные
земли»), полностью или почти полностью
потерявшие свою продуктивность,
занимают 1% поверхности суши. Еще
более важная причина загрязнения
-- промышленные и сельскохозяйственные
отходы. В роли главных загрязнителей
выступают металлы и их соединения, удобрения,
ядохимикаты, радиоактивные вещества.
Все более сложной становится проблема
накопления бытового мусора; огромные
мусорные свалки стали характерным признаком
городских окраин.
Загрязнение
гидросферы происходит прежде всего
в результанте сброса в реки, озера и моря
промышленных, сельскохозяйственных и
бытовых сточных вод.
Согласно
расчетам ученых, в конце XX в.
для разбавления сточных вод
может потребоваться 25 тыс. км
пресной воды, или практически
все реально доступные ресурсы
такого стока! Нетрудно догадаться,
что именно в этом, а не столько
в росте непосредственного водозабора
главная причинна обострения проблемы
пресной воды.
К числу
сильно загрязненных относятся многие.
Растет загрязнение мирового океана, при
этом наиболее загрязнены внутренние
моря -- Средиземное, Северное, Балтийской,
Внутреннее Японское, Яванское, а также
Бискайский, Персидский и Мексиканский
заливы.
Загрязнение
атмосферы происходит в результате
работы промышленности, транспорта
и т.д., которые в совокупности
ежегодно выбрасывают «на ветер»
более 20 млрд. т. твердых и газообразных
частиц. Основными загрязнителями
атмосферы являются окись углерода
и сернистый газ.
Проблема
радиоактивного загрязнения биосферы
возникла в 1945 г. После взрыва
атомных бомб, сброшенных на японские
города. Испытания ядерного оружия,
производимые до 1962г. в атмосфере,
вызвали глобальное радиоактивное
загрязнение. При взрыве атомных
бомб возникает очень сильное
ионизирующее излучение, радиоактивные
частицы рассеиваются на большие
расстояния, заражая почву, водоемы,
живые организмы. Многие радиоактивные
изотопы имеют длительный период
полураспада, оставаясь опасными
в течении всего времени своего существования.