Билет 47. Мутагенные факторы и их действие на генетический аппарат клетки. Комутагены. Понятие об антимутагенах, репарогенах и десмутагенах

Мутагенные факторы – это факторы, способные индуцировать мутационный эффект.

Любые факторы внешней и внутренней среды, которые могут нарушить гомеостаз, способны вызвать мутацию.

Главные мутагены:

•Химические соединения .

Хим. Мутагены должны обладать тремя качествами:

-Высокой проникающей способностью.

-Свойством изменять коллоидное состояние хромосом.

-Определенным действием на состояние гена или хромосомы.

Хим.мутагены используются для получения мутантных форм плесневых грибов, актиномицетов, бактерий, вырабатывающих пенициллин, стрептомицин и др.

•Радиационное излучение.

Для искусственных мутаций используются гамма лучи. Но сейчас все чаще используют нейтрон, с помощью него возникают разрывы хромосом и точковые мутации.

Известно, что генетические последствия после атомных взрывов, связаны с мутагенным влиянием ионизирующего излечения.

При излучении, в тканях происходит ионизация, в результате которой одни атомы теряют электроны, а другие прикрепляют, из –за чего образуются + или – заряженные ионы.

•Биологические факторы.

К биологическим мутагенам относятся вирусы, которые индуцируют хромосомные и хроматидные перестройки, а также токсины ряда организмов, особенно плесневых грубов.

Комутагены – это Токсические ве-ва, которые сами не вызывают мутацию, но существенно изменяют влияние мутагенных факторов физической, химической и биологической природы.

Комутагены используются в пищевых добавках, косметике, лекарственных препаратах.

Токсические ве-ва приводят модиф.изменчивость изменяют норму реакции вместе с мутогенами они способствуют увеличению генетического груза человека.

Антимутагены – биологически активные ве-ва, ведение которых в клетку, препятствует действию мутагенов.

Ве-ва, защищающие от ион.излучения:

-Цистеин, цистин, цистамин.

-Серосодерж.ве-ва.

-Биоактивные ве-ва: Гиставин, серотонин.

Универсальные антимутагены – противодействующие радиоцион.и хим. Мутогенов:

-Цистеин, цистамин.

-Глутатион.

-Серотонин.

-Витамины – антиоксиданты – А. Е, каротин, аскорбиновая кислота.

Десмутагены – предохраняют от действия мутагенов.

Радиопротекторы.

Цистеамин.

Репарогены – это соединения, которые усиливают репарацию ДНК.

Билет 48-49. Механизмы восстановления поврежденной структуры ДНК: дорепликативная репарация (фотореактивация и эксцизионная репарация), репликативная и пострепликативная репарация.

Репарация – это способность клеток к исправлению повреждений в молекуле ДНК.

•Дорепликативная репарация

○Эксцизионная

Механизм репарации основан на наличии в молекуле ДНК двух комплиментарных цепей. Искажение последовательности нуклеотидов в одной из них обнаруживается специфическими ферментами. Затем соответствующий участок удаляется и замещается другим, синтезированным на второй комплементарной цепи ДНК.

○Фотореактивация.

Она существляется специальным ферментом, активирующимся квантами света. Фермент соединяется с поврежденной ДНК, разъединяет возникшие в димерах связи и восстанавливает целостность нити.

Фотореактивирующий фермент не является видоспецифичным, в качестве кофермента в нем имеется цианокобаламин, поглощающий кванты и передающий энергию молекуле фермента. Фермент соединяется с ДНК, образуя стабильный комплекс.

•Репликатичная репарация.

При репликативной репарации повреждения восстанавливаются в зоне роста цепи ДНК. Восстановленная ДНК не всегда идентична исходной ДНК, поэтому сохранения измененной структуры ДНК в поколениях клеток является причиной отдаленных последствий.

•Пострепликатичная репарация.

Осуществляется путем рекомбинации между двумя вновь образованными двойными спиралями ДНК. Ковалентные связи, возникающие между рядом стоящими остатками тимина, делают их не способными к связыванию с комплементарными нуклеотидами. Поэтому во вновь синтезируемой ДНК появляются бреши, узнаваемые ферментами репарации. Восстановление целостности осуществляется блягодаря рекомбинации в соответствующей ей нормальной материнской цепью, другой дочерней ДНК.

·Стволовые кл и их хар-ка

Стволовы́е кле́тки-недиффер-ые кл, имеющиеся во всех многокл орг-ах. С кл способны самообновляться, образуя новые с кл, делиться посредством митоза и дифференцир-ся в специализированные кл, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей. В современной мед с кл чел трансплантируют в лечебных целях (для восстановления процесса кроветворения (с нач ХХв Максимовым)). Существуют два механизма, поддерживающих популяцию стволовых клеток в организме: Асимметричное деление, при котором продуцируется одна и та же пара клеток (одна стволовая клетка и одна дифференцированная клетка). Стохастическое деление: одна стволовая клетка делится на две более специализированных. Они обладают потентностью-дифференцирующим потенциалом: 1)Тотипотентные (омнипотентные)-дифф в кл эмбриональных тканей. Могут дать начало полноценному жизнеспособному организму (зигота+кл, образ-ые при первых нескольких циклах деления зиготы, однако это не относятся, например, к круглым червям, зигота которых утрачивает тотипотентность при первом делении). У некоторых орг-ов дифф кл также могут обретать тотипотентность. Так, срезанную часть растения можно использовать для выращивания нового организма именно благодаря этому свойству. 2)Плюрипотентные ст кл-потомки тотипотентных и могут давать начало практически всем тканям и органам, за исключением экстраэмбриональных тканей (плаценты). Из этих стволовых клеток развив-ся 3 зародышевых листка: эктодерма, мезодерма и энтодерма. 3)Мультипотентные ст кл порождают клетки разных тканей в пределах 1 зародышевого листка. 4)Олигопотентные кл могут дифф лишь в некоторые, близкие по св-вам, типы клеток (кл лимфоидного и миелоидного рядов, участвующие в процессе кроветворения). 5)Унипотентные кл (кл-предшественницы, бластные клетки)-незрелые кл, которые, строго говоря, уже не являются стволовыми, т.к могут производить лишь 1 тип кл. Они способны к многократному самовоспроизведению, что делает их долговременным источником кл 1 конкретного типа и отличает от нестволовых. Однако их способность к самовоспроизведению ограничена определённым количеством делений, что также отличает их от истинно стволовых клеток.

·Современные методы изучения ДНК. Секвенирование.

Для изучения днк необходимо выделение нукл/к-т из ядросодержащих кл или из биолог жидкостей. Методы амплификации днк и электрофоретическая детекция: Фрагменты гена амплифицируются (копируются) посредством ПЦР(кон ХХв Мюллис нобел прем). а) Вводится 2 праймера(искусств синтез олигосах, комплементарные 3'-концам анализируемых уч днк). б) ввод смеси являющейся материалом для нов цепей. в)днк-полимераза-фермент, обеспеч-й синтез нов цепи днк по принципу комплемент. г)реакционный буффер-смесь катализаторов для норм аботы полимеразы. д)анализируемый образец-нов днк,подлежащая амплификации. 1)термическая денатурация, 2)отжиг праймеров(присоединение к днк), 3)элонгация(синтер цепи). Может быть применена лигазная цепная р-я(она быстрее), лигазы-гр ферментов, катализирующих соединение= лигирование полинуклеотидных цепей. Може быть применены рестрикционные методы анализа генома;рестриктазы-ферменты расщепляющие двойную днк. Для визуализации рез-ов используюься различные методы. Электрофорезом-основан на разделении мол днк по подвижности в электрич поле, котор зависит от их размера. Метод гель-электрофореза. Секвенирование-метод определения нуклеотидной последовательности днк. а)50-е г ХХв-секвен по а/к-тной последовательности белков-ферментов(недостаток что распознаются только экзоны, а так же вырожденность генетич кода). б)60-е г ХХв Сэнгер секвен рнк в)в конце 20в прямой метод «плюс-минус». После пцр смесь разделяют на 8 частей и в «+» системе проводят р-ю в присутствии 1 из нуклеотидов, а в «-» с -в отсутствии 1 из них. Сейчас широко применяются методы автоматического секвенир-я

·Болезни с нетрадиционным типом наслед-я. Митохондриальные болезни.

Митохондрии передаются только с цитоплазмой ооцитов. Болезнь передается только от матери, больные отцы не передают никому болезнь, больны и девочки и мальчики.

Митохондриальные болезни. Начиная с конца 80-х годов XX века получены убедительные доказательства связи некоторых видов наследственной патологии у человека с мутациями митохондриальной ДНК. В зависимости от типа мутаций митохондриальные болезни разделяют на 4 группы:

а) болезни, вызванные точковыми мутациями, приводящими к замене консервативных аминокислот в собственных белках митохондрий. К ним относятся пигментный ретинит и нейроофтальмопатия Лебера, при которой наступает двусторонняя потеря зрения. Выраженность клинических признаков у больных этими заболеваниями коррелирует с количеством мутантной мтДНК, которое у разных больных может варьировать от 5 до 100% всей мтДНК;

б) болезни, вызванные мутациями в генах т-РНК, приводящими к многочисленным дегенеративным заболеваниям с различной степенью тяжести клинических проявлений, коррелирующей с количеством мутантной мтДНК;

в) болезни вызванные делениями и дупликациями участков митохондриалъных генов. У человека описано тяжелое заболевание молодого и среднего возраста — отсроченная кардиопатия, при которой обнаружены делеции мтДНК кардиоцитов. Заболевание носит семейный характер. В ряде случаев предполагается Х-сцепленное наследование, что позволяет думать о существовании ядерного гена, мутация которого вызывает делению до 50% мтДНК кардиоцитов;

г) болезни, вызванные снижением числа копий мтДНК, что является следствием определенных мутаций. К данной группе относятся летальная инфантильная дыхательная недостаточность и синдром молочнокислого ацидоза, при которых число копий мтДНК снижается до 1—2% от нормы. Снижение содержания мтДНК в клетках различных органов приводит к развитию миопатий, нефропатий, печеночной недостаточности и т.д. вследствие ослабления синтеза белков, кодируемых мтДНК.

Изменения в ДНК митохондрий сопровождаются нарушением их функций, связанных с клеточным дыханием. Это определяет характер и степень тяжести клинических проявлений митохондриалъных болезней.

Выдвинута также гипотеза о том, что накопление спонтанно возникающих мутаций мтДНК является звеном механизмов старения и развития дегенеративных процессов у человека.

·Известные ученые и их остижения: Шванн, Шлейден-см кл теория Мендель, Корренс, Чермак, де Фриз, Морган, Жакоб, Моно, Крик, Уотсон, Вавилов, Кольцов, Тимофеев-Ресовский.

з-ны Менделя (одновр-но с Корренсом и Де Фризом). Впервые предложил термин «мутация», выдвинул мутац-ю теорию эволюции.

Карл Корренс-вторичное открытие и подтверждение (одновременно с голландцем Xуго де Фризом и австрийцем Эрихом Чермаком) законов наследственности, установленных Грегором Менделем. дальнейшее изучение явлений наследственности у растений. доказал плазматическую наследственность,что хлоропласты наследуются исключительно по материнской линии

Хуго де Фриз-В 1877 году впервые измерил осмотическое давление у растений, ввёл понятия плазмолиз и деплазмолиз. Разработал мутационную теорию. пришёл к убеждению, что новые виды возник путем внезапного появления резких изменений, превращающих один вид в другой.назвал такие изменения мутацией

Стертевант Алфред Генри – америк-кий зоолог и генетик. Внёс значин-ный вклад в хром-ную теорию насл-ти (совместно с Морганом, Меллером и Бриджесом). Первым обосновал теорию линейного распол-ния генов в хр-ме и предложил метод картирования генов в хр-мах в соотв-вии с частотой крос-вера. Составил 1-ю карту Х-хр-мы дрозофилы. Открыл явл-е «эффекта полож-я гена» (1925 г).

Эрих Чермак-австрийский учёный-генетик.Работал над скрещиванием сельскохозяйственных и садовых растений.

Франсуа Жакоб-французский микробиолог и генетик, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1965 году (совместно с Андре Львовым и Жаком Моно) «за открытия, касающиеся генетического контроля синтеза ферментов и вирусов».

Моно Жак Люсьен – фр-кий микробиолог и биохимик. 1 из основопол-ков мол-ной ген-ки. Свместно с Жакобом разраб-на схема рег-ции активности генов в бактер-ной кл-ке. Ими введены понятия регуляторных и структурных генов, сформулир-но понятие об опероне.

Крик Фрэнсис Харри – англ-й физик, раб-щий в обл-ти мол-ной биологии. Изучал структ-ру н.к. Предложил в 1953 г вместе с Дж. Д. Уотсоном модель ДНК в виде двойной спирали и объяснил проц-с репликации. В опытах на фаге Т4 впервые установил принципы ген-го кода.

Вавилов Николай Иванович – советский генетик, селекционер. Установил центры происх-ния культ-х р-ний, открыл закономерности распростр-я р-ний из этих очагов. Благ-ря ему была создана коллекция рх рядов в насл-ной изм-ти у близких видов, родов и семейств.

Кольцов Николай Константинович – советский биолог. Осн-е напрвл-я – цитология, физ-хим основы биологии и генетики. Сформулировал идею матричной ауторепрод-ции хр-сом. 1 из основопол-ков экспериментальной цитологии и генетики.

Тимофеев-Ресовский Николай Владимирович – русский учёный-биолог. Фотосинтез, эволюц-ное учение, изменчивость, насл-ть.

Медицинская паразитология

1) Тип Простейшие. Общая характеристика классов Саркодовые, Жгутиковые, Инфузории, Споровики.

Простейшие – животные организмы, находящиеся на клеточном уровне организации.

Морфологическая характеристика: Тело имеет микроскопические размеры и представлено одной клеткой. Клетка эукариотическая. Органоиды простейших осуществляют функции целого организма.

Органоиды передвижения – псевдоподии, жгутики, реснички.

Органоиды питания – пищеварительные вакуоли. Непереваренные остатки выбрасываются наружу.

Органоиды выделения и осморегуляции – сократительные вакуоли. У паразитических форм могут отсутствовать.

Органоиды защиты – трихоцисты. Есть у инфузорий.

В протоплазме два слоя: Эктоплазма (гомогенная, плотная. Её поверхность наиболее уплотнена, из неё образуется перефирическая плёнка – пелликула, являющаяся частью живой протоплазмы. На поверхности пелликулы иногда образуется кутикула, которая не обладает свойствами живой протоплазмы) и Эндоплазма.

Размножение бесполое, но есть половой процесс – копуляция и конъюгация.

Жизненный цикл: Стадии развития в цикле часто повторяются с определённой закономерностью: зигота, бесполое поколение, половое поколение, зигота. Имеются активно питающиеся подвижные стадии – трофозоиты. Простейшие способны к инцистированию. Среда обитания – у свободноживущих – водная, почва, у паразитов – организм. Многие простейшие паразитируют в тканях и полостях тела человека и являются возбудителями протозойных инвазий.

Классифицируются по типу органоидов передвижения.

Классификация:

1) класс саркодовые – sarcodina

2) класс жгутиковые – flagellata

3) класс инфузории – infusoria

4) класс споровики – sporozoa

Sarcodina

Это простейшие без постоянной формы тела, так как покрыты лишь мембраной и не имеют уплотнённых оболочек, но могут выделять раковину или внутренний скелет. Движение осуществляют при помощи псевдоподий или за счёт циркуляции цитоплазмы. Жгутики могут присутствовать лишь на кратковременной стадии развития (гаметы, агаметы, зооспоры). Псевдоподии саркодовых могут быть лопастевидными лобоподии, нитевидными филоподии, ветвистыми ризоподии и лучеподобными с опорными микротрубочками аксоподии.

Паразиты – Дизентерийная амёба, Кишечная а., ротовая а.

Flagellata

представители характеризуются присутствием жгутиков в течение всего вегетативного периода их жизни.— Большинство Ж. имеет удлиненное тело, обычно заостренное с одной стороны. По большей части они имеют постоянную форму; лишь немногие метаболичны, т. е. способны к незначительному изменению формы тела. Некоторые имеют ундулирующую мембрану – своеобразную органеллу передвижения.

Паразиты – Трипаносомы, Лейшмании, Лямблии, Трихомонады

Infusoria

Для инфузорий характерна постоянная форма тела благодаря пелликуле. Органеллы передвижения – реснички. Два ядра: макронуклеус и микронуклеус. Макронуклеус регулирует обмен веществ, полиплоидны,микронуклеус служит для обмена генетической информацией, гаплоидны или диплоидны. Аппарат пищеварения: цитостом-цитофарнкс-пищеварительные вакуоли-порошица.

Паразит – Balantidium Coli

Sporozoa

Все споровики – паразиты и комменсалы. Нет органоидов движения. Поглощают пищу всей поверхностью тела. Многие – внутриклеточные паразиты. Они претерпели наиболее глубокую дегенерацию. Цикл развития включает стадии бесполого размножения, полового процесса в виде копуляции и спорогонии. Бесполое размножение – шизогония. Половому процессу предшествует образование половых клеток – мужских и женских гамет. Гаметы сливаются, зигота покрывается оболочкой, под которой происходит спорогония – множественное деление с образованием спорозоитов.

Общая характеристика класса Саркодовые. Дизентерийная амёба. Систематическое положение, морфология, цикл развития, обоснование лабораторной диагностики, пути заражения, профилактика.

Sarcodina

Это простейшие без постоянной формы тела, так как покрыты лишь мембраной и не имеют уплотнённых оболочек, но могут выделять раковину или внутренний скелет. Движение осуществляют при помощи псевдоподий или за счёт циркуляции цитоплазмы. Жгутики могут присутствовать лишь на кратковременной стадии развития (гаметы, агаметы, зооспоры). Псевдоподии саркодовых могут быть лопастевидными лобоподии, нитевидными филоподии, ветвистыми ризоподии и лучеподобными с опорными микротрубочками аксоподии.

Паразиты – Дизентерийная амёба, Кишечная а., ротовая а.

ДИЗЕНТЕРИЙНАЯ

АМЕБА, Entamoeba histolytica

Тип Protozoa

Класс Sarcodina

Отряд Amoebina

Род Entamoeba

Вид Entamoeba histolytica

Возбудитель амебиаза(амебной дизентерии). Заболевание распространено повсеместно, чаще встречается в странах с жарким климатом. Морфологические особенности : есть 2 стадии – вегетативная (трофозоит) и циста. Цисты ( размеры 8-16 мкм) содержат 4 ядра(рис.1) Трофозоиты существуютв 3- х формах : малой вегетативной

(forma minuta), большой вегетативной (forma magna) и тканевой. Малые вегетативные формы(диаметр12-20 мкм) способны к передвижению, питаются бактериями. Эта форма непатогенна. Большая вегетативная форма (размеры30-40 мкм) заглатывает эритроциты, выделяет протеолитические ферменты. Тканевая форма(размеры20-25 мкм) способна быстро двигаться с помощью псевдоподий . Большая вегетативная и тканевая формы патогенны.

Жизненный цикл: заражение человека происходит через рот(алиментарно)

при проглатывании цист. Факторами передачи цист могут быть загрязненные овощи, фрукты и вода. Механические переносчики цист – мухи и тараканы. Из цисты в просвете кишечника образуются 4 малые вегетативные формы. Они могут длительно существовать и превращаться

В цисты (цистоносительство). При ослаблении организма хозяина малая вегетативная форма может переходить в большую вегетативную форму.

Такому превращению способствуют ряд факторов: нарушение функции

Пищеварительной системы ( потребление острой пищи, голодание), ослабление организма хозяина перенесенными инфекциями, переохлаждение и др. Большая вегетативная форма разрушает эпителий слизистой толстого кишечника. В стенке кишечника большая вегетативная форма превращается в тканевую и по кровеносным сосудам может попадать в печень, мозг и другие органы, вызывая воспалительные процессы. При затухании болезни патогенные формы в просвете кишечника превращаются в малые вегетативные, а затем– в цисты.

Лабораторная диагностика: микроскопическое исследование мазков фекалий, содержимого из дна язв и нахождение в них тканевой и большой вегетативной форм. Обнаружение цист в фекалиях возможно при затухании заболевания и цистоносительстве. Профилактика: личная – соблюдение правил гигиены (чистота рук , мытье горячей водой овощей и фруктов, защита продуктов питания от мух и тараканов и т.п.).

Общественная профилактика: выявление и лечение больных амебиазом; контроль за санитарным состоянием водоисточников, пищевых предприятий, продовольственных магазинов и рынков; обследование на цистоносительство работников предприятий общественного питания; уничтожение мух и тараканов; санитарно-просветительная работа