Информационный блок. Мутагенные эффекты физических факторов среды

Задания в тестовой форме

Цель занятия

Мутагенные эффекты физических факторов среды

ЛИТЕРАТУРА

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Тема реферата: Теломеразная теория старения клеток.

Основная литература:

1. Биология [Текст] / под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – Т. 1,2.

2. Биология: руководство к практическим занятиям [Текст]: учебное пособие для студентов стоматологического факультета / под ред. В.В. Маркиной. – М.: Гэотар-Медиа, 2010. – 448 с.

Дополнительная литература:

1. Васильев Ю.М. Социальное поведение нормальных клеток и антисоциальное поведение опухолевых клеток. I. Сигнальные молекулы, вызывающие размножение и гибель клеток // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. N 4. C. 17-22.

2. Васильев Ю.М. Социальное поведение нормальных клеток и антисоциальное поведение опухолевых клеток. II. Клетки строят ткань. // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. N 5. C. 20-25.

3. База знаний по биологии человека [Электронный ресурс] // https://humbio.ru/

4. Регуляция пролиферации и регенерации клеток [Электронный ресурс] // https://moikompas.ru/compas/reg_prolif_regener

Ознакомиться с возможными источниками физических мутагенов в окружающей среде, изучить молекулярные механизмы возникновения мутаций, оценить их влияние на организм человека, составить примерные рекомендации по уменьшению вредного влияния физических мутагенов

Выберите один правильный ответ:

1. К физическим мутагенам можно отнести

а) понижение температуры воздуха на 5-10 градусов

б) хлор-содержащие препараты

в) излучение микроволновой печи

г) сильный шум

2. При ионизации цитоплазмы клетки возникают опасные вещества

а) свободные радикалы

б) ионы тяжёлых металлов

в) антиоксиданты

г) молекулы АТФ

3. Повреждения, возникающие при воздействии на клетку рентгеновских лучей

а) повреждения белка

б) повреждения РНК

в) одиночные повреждения ДНК

г) множественные повреждения ДНК

4. Радиопротекторами являются

а) некоторые свободные радикалы

б) антиоксиданты, взаимодействующие с продуктами ионизации

в) соли тяжёлых металлов

г) атомы кислорода и водорода

5. К повышению радиационного фона земли может привести

а) неконтролируемая вырубка лесов

б) развитие самолётостроения

в) постройка новых ГЭС

г) увеличение числа АЭС

6. Стадия митоза, наиболее чувствительная к действию физических мутагенов

а) метафаза

б) анафаза

в) профаза

г) интерфаза

7. Физический мутаген, применяемый в селекции растений

а) ультрафиолетовый свет

б) СВЧ - лучи

в) рентгеновские лучи

г) длинноволновая радиация

Эталоны ответов: 1в, 2а, 3в, 4б, 5г, 6г, 7а.

К физическим мутагенам относятся: ионизирующее излучение (альфа-, бета-, гамма-, нейтронное, рентгеновское), коротковолновое ультрафиолетовое излучение, СВЧ-излучение, действие экстремальных температур, электромагнитных полей, источниками которых, в том числе, являются и бытовые приборы (компьютеры, мобильные телефоны и т.д.).

Действие ионизирующего излучения основано на ионизации компонентов цитоплазмы клетки и ее ядерного матрикса. При ионизации возникают высокоактивные химические вещества (например, свободные радикалы), которые различным образом действуют на клеточные структуры. Известны следующие механизмы мутагенного воздействия ионизирующего излучения.

1. Непосредственное воздействие частиц с высокой энергией на ДНК, которое приводит к ее разрывам: одиночным (под воздействием гамма-квантов, рентгеновских лучей) или множественных (под воздействием альфа-частиц, нейтронного излучения). Это универсальный механизм возникновения хромосомных перестроек на всех стадиях клеточного цикла, но он действует очень грубо – обычно клетки теряют способность к нормальному делению и погибают. К разрывам ДНК приводит и ультрафиолетовое облучение.

2. Опосредованное воздействие ионизирующих факторов связано с нарушением структуры ферментов, контролирующих репликацию, репарацию и рекомбинацию ДНК. Этот механизм наиболее эффективно действует в синтетическом периоде интерфазы. При больших дозах мутагенов клетки погибают. Поскольку раковые клетки делятся непрерывно, то облучение является универсальным средством подавления развития метастазов при онкологических заболеваниях – непрерывно делящиеся раковые клетки более уязвимы, чем медленно пролиферирующие или непролиферирующие нормальные клетки.

Опосредованное воздействие ионизирующих факторов индуцирует самые разнообразные генные и хромосомные мутации. При опосредованном действии ионизирующих факторов их мутагенный эффект может быть снижен с помощью специальных веществ – радиопротекторов. К радиопротекторам относятся различные антиоксиданты, взаимодействующие с продуктами ионизации. В то же время, мутагенный эффект может быть усилен, например, высокая температура повышает мутагенный эффект радиации.

Радиационный фон Земли повышается за счет испытаний ядерного оружия; использования ядерных взрывов в мирных целях; роста числа АЭС (проблема утилизации радиоактивных отходов); внедрения изотопных методов в лечение и рентгенодиагностику в медицине, промышленности и сельском хозяйстве; экстремальных выбросов во внешнюю среду радиоактивных компонентов (катастрофы на АЭС, утери, кражи источников радиации, радиоактивное загрязнение внешней среды в ходе терактов).

Известно, что примерно 25% от общего числа естественных мутаций обусловлено энергией естественного фона радиации. Удвоение энергии радиации в среде может существенно повлиять на здоровье нынешнего и будущих поколений.

Особенности мутагенного действия ультрафиолетовых лучей. ДНК интенсивно поглощает жесткий ультрафиолет с длиной волны ≈ 254 нм. Основным результатом этого процесса является образование нуклеотидных димеров: два нуклеотида, расположенных рядом в одной цепи ДНК, «замыкаются» сами на себя, образуя пары «тимин–тимин» или «тимин–цитозин». При репликации ДНК напротив такой пары в достраивающейся цепи могут стать два любых нуклеотида, т.е. принцип комплементарности не выполняется. Ультрафиолетовый свет – это сравнительно мягкий мутаген, поэтому его широко используют в селекции растений, облучая проростки, или для получения искусственного загара в солярии. Однако, применяя ультрафиолетовое излучение, нужно помнить о правильном выборе дозы облучения для предотвращения возникновения мутаций.

Особенности мутагенного действия экстремальных температур. Собственный мутагенный эффект экстремальных температур не доказан. Однако очень низкие или очень высокие температуры нарушают деление клетки (возникают геномные мутации). Экстремальные температуры усиливают действие других мутагенов, поскольку снижают ферментативную активность репарационных систем.

Электромагнитные излучения, даже очень слабые, источниками которых являются компьютеры и мобильные телефоны, тоже обладают мутагенным действием. Исследование действия сотовых телефонов на здоровье человека началось в 1999 г. Доказано, что излучение от них повышает риск развития рака мозга, глаз, слюнных желез, яичка (при ношении телефона на поясе брюк), провоцирует лимфомы и лейкемии. Дети, подростки и молодежь являются наиболее уязвимыми, поскольку их организм еще формируется и эти возрастные группы наиболее часто пользуются мобильным телефоном. Помимо онкологических заболеваний ношение мобильного телефона на поясе может привести к уменьшению плотности костей и развитию остеопороза.