Генетическая мутация

Cтраница 2

Получены также данные о возникновении опухолей и генетических мутаций у животных, но эти результаты трудней, интерпретировать, хотя они позволяют все более и более точно определить дозу, удваивающую частоту этих явлений. Однако при перенесении этих данных на человека следует соблюдать величайшую осторожность. [16]

Как мы уже говорили, одно из последствий испытаний ядерного оружия, использования радиоизотопов и работы атомных энергетических установок заключается в повышении уровня радиационного фона. Это в свою очередь вызывает увеличение числа генетических мутаций, которые в большинстве своем вредны и в будущем могут привести к смерти или стерилизации соответствующего числа человеческих особей. Кроме того, при повышении уровня радиационного фока возрастает вероятность нарушения хода беременности, рождения мертвых или неполноценных детей. [17]

Еибхимичеекий характер действий системных фунгицидов может быть причиной возникновения устойчивости штаммов грибов к таким соединениям. Даже если нарушается только одна биосинтетическая реакция, то достаточно небольшой генетической мутации; чтобы ла-тоген мог противостоять действию фунгицида. [18]

Изониазид представляет собой интересный химиотерапевтический препарат. Обычно его дают вместе с другими противотуберкулезными препаратами: это снижает вероятность генетической мутации бактерий в штамм, устойчивый к применяемому химиотерапевтическому средству. Биохимика, наверно, заинтересует то, что изониазид относится к тем немногим препаратам, метаболизм которых подвержен генетическому контролю. Изучение генетического контроля метаболизма лекарственных препаратов представляет огромный интерес для химиков, биохимиков и специалистов в области молекулярной биологии. [19]

Одним из разумных объяснений является то, что все они способны вызывать образование генетических мутаций и что рак может возникать в результате мутаций в клетках человека. [20]

Далее, исследование структурных формул белков показало, что все молекулы данного белка математически тождественны друг другу, и только в результате генетической мутации может появиться измененная мутированная клетка, способная синтезировать измененный белок, причем все молекулы этого измененного белка также идентичны друг другу. Впервые Ингрэм на примере гемоглобина, а затем многие другие ученые показали, что простая генетическая мутация приводит к изменению одного единственного аминокислотного звена в полипептидной цепи белка. При этом свойства белка могут сильно измениться, хотя химическое повреждение и кажется весьма незначительным. Это проистекает из того, что макромолекулы белков свертываются в спиральную вторичную структуру вследствие образования огромного числа внутримолекулярных водородных связей, а спиральные участки изгибаются и складываются в компактную третичную структуру, определяемую весьма тонким балансом различных молекулярных сил сцепления и отталкивания. Часто изменение природы одного звена цепи может вызвать катастрофические изменения третичной структуры. [21]

Принципиальной особенностью действия ионизирующего излучения является его способность проникать в биологические ткани, клетки, субклеточные структуры и, вызывая одномоментную ионизацию атомов, за счет химических реакций повреждать их. Ионизирована может быть любая молекула, а отсюда все структурно-функциональные разрушения в соматических клетках, генетические мутации, воздействие на зародыш, болезнь и смерть человека. [22]

Это создает преимущество, так как коммуникационный канал подвержен шумовым воздействиям и присутствующий в сообщении избыточный материал увеличивает шансы того, что наиболее важная часть сообщения сохранится. Если бы каждая аминокислота в белке была бы необходима для проявления биологической активности, то единичная генетическая мутация, которую можно рассматривать как биологический шум, оказалась бы летальной и дальнейшая эволюция была бы невозможна. Сегодня мы знаем, что многие белки содержат избыточные аминокислоты. Например, несмотря на то что в р-кортикотропине 39 аминокислотных остатков, синтетический эйкозапептид, представляющий АЛконцевую область этого гормона, обладает полной биологической активностью. Следует заметить, что изменения в первичной структуре р-кортикотропинов из различных источников наблюдаются в области С-конца молекулы. Мы знаем также, что вторичная и третичная структуры белков во многом определяются последовательностью аминокислотных остатков. Например, если восстановить четыре дисульфидные связи панкреатической рибонук-леазы быка, то продукт оказывается неактивным, несмотря на то что конформация его довольно близка к конформации исходного фермента. После окисления воздухом большая часть активности возвращается. Если бы восстановленный фермент имел существенно иную конформацию, то, разумеется, можно было бы говорить о закрепляющей роли дисульфидных связей. Таким образом, некоторые из содержащихся в белках аминокислотных остатков весьма важны для биологической активности, другие же являются избыточными, и, возможно, большинство из них определяет общую конформацию белка и пространственное взаимодействие существенных остатков. Следовательно, при мутациях, которые не приводят к большим изменениям в химической природе н размере, замещение аминокислоты может, лишь незначительно повлиять на биологическую активность рассматриваемой молекулы белка. Такой консерватизм замещений обусловлен генетическим кодом. Так, все триплеты UCU, UCC, UCA и UCG кодируют Ser, тогда как ACU, АСС, АСА и ACG кодируют Thr. Таким образом, изменение основания в первом члене триады приводит лишь к замене одной р-гидроксиаминокислоты на другую. Третье основание в этих триадах не влияет на аминокислоту, которая входит в белок. Однако не все мутации консервативны и безвредны. Замена Glu на Val в шестом положении р-цепи гемоглобина вызывает молекулярную болезнь - серповидную анемию. Аномальный гемоглобин в дез-оксигенированном состоянии образует нерастворимые полимеры с последующим гемолизом. Мутации белков происходят с определенной скоростью, которая зависит от природы белка. Фибриноген эволюционирует довольно быстро, тогда как цитохром с - гораздо медленнее. [23]

Схема эксперимента, показывающего, что трансдетерминация происходит не в отдельной клетке, а в группе клеток. [24]

В условиях культуры клетки имагннальных дисков иногда дифференцируются в структуры, отличные от тех, которые должны были образоваться из данного диска, и в этом случае говорят, что клетки диска трансдетерминировалисъ. Такая трансдетерминация представляет собой переход из одного наследуемого состояния в другое и поэтому сходна с результатом генетической мутации. [25]

Холодным ясным днем 24 февраля 1975 г. здесь собрались 140 известнейших специалистов по молекулярной биологии и генетике, чтобы обсудить, вправе ли наука заниматься экспериментами, которые могут привести к появлению на Земле новых форм жизни. Уотсон, рассеянный, вечно лохматый директор биологической лаборатории в Колд-Спринг Харборе ( Нью-Йорк), который вместе с Фрэнсисом Криком расшифровал в 1953 г. строение молекулы ДНК; Джошуа Ледерберг, крепко скроенный, лысеющий генетик из Станфордского университета, труды которого пролили свет на природу генетических мутаций, и Дэвид Балтимор, молодой, бородатый микробиолог из Массачусетского технологического института, занимающийся исследованием репродукции отдельных генов. [26]

Холодным ясным днем 24 февраля 1975 г. здесь собрались 140 известнейших специалистов по молекулярной биологии и генетике, чтобы обсудить, вправе ли наука заниматься экспериментами, которые могут привести к появлению на Земле новых форм жизни. Уотсон, рассеянный, вечно лохматый директор биологической лаборатории в Колд-Спринг Харборе ( Нью-Йорк), который вместе е Фрэнсисом Криком расшифровал в 1953 г. строение молекулы ДНК; Джошуа Ледер-берг, крепко скроенный, лысеющий генетик из Станфордского университета, труды которого пролили свет на природу генетических мутаций, и Дэвид Балтимор, молодой, бородатый микробиолог из Массачусетского технологического института, занимающийся исследованием репродукции отдельных генов. [27]

В 1902 г. английский врач А. Е. Гаррод ( 1857 - 1936) исследовал больных, у которых моча темнела при стоянии на воздухе, и обнаружил, что изменение цвета вызвано присутствием в моче гомогентизино-вой кислоты, или 2 5-диоксифенилуксусной кислоты. Позднее было установлено, что это результат генетической мутации: фермент, который превращает гомогентизиновую кислоту в теле здорового человека в другие вещества, у больных или не синтезируется совсем или, возможно, синтезируется в измененной форме, не обладающей каталитической активностью. В 1949 г. была открыта причина другой генетической болезни - серповидноклеточной анемии, которая обусловлена присутствием в организме мутантного гена, детерминирующего синтез аномальной полипептидной цепи гемоглобина. В р-цепи молекулы гемоглобина у больных серповидноклеточной анемией происходит замена одного аминокислотного остатка глутаминовой кислоты на валин, что уже было описано в разд. Поскольку появление аномальных молекул гемоглобина влечет за собой болезнь, серповидноклеточная анемия была названа молекулярной болезнью. С 1949 г. обнаружены сотни молекулярных болезней. Для многих из них установлена природа генной мутации и соответствующее изменение в структуре молекулы белка, зависимого от мутировавшего гена. Для ряда таких болезней обнаружение нарушения на молекулярном уровне позволило практически полностью объяснить симптомы заболевания. [28]

При очень большом числе функциональных сдвигов и легких морфологических повреждений клетки и ткани сохраняют способность к частичному или полному восстановлению своей структуры и функции. Полная обратимость ( при достаточно низкой величине поглощенной дозы) особенно характерна для тех незначительных функциональных сдвигов, которые возникают при хроническом действии излучений. Однако морфологические повреждения, как правило, обладают лишь частичной обратимостью, а возникновение опухолей и генетические мутации совершенно необратимы. [29]

Вероятность появления патологических изменений после данной дозы облучения определяется отношением между дозой и эффектом. Для функциональных сдвигов и легких морфологических повреждений почти всегда можно установить пороговую дозу, ниже которой эти симптомы еще не проявляются. Тем не менее, даже очень малые дозы могут вызвать сокращение продолжительности жизни и значительное учащение случаев лейкемий и генетических мутаций; при этом с увеличением полученной дозы повышается частота этих нарушений. Следовательно, в настоящее время можно сделать вывод, что между поглощенной дозой и получаемым эффектом, хотя бы в определенных пределах, существует линейная зависимость. [30]

Страницы: 1 2 3