Иллюстрации из учебника: Биология 11 класс
Авторы учебника - Павел Балан, Юрий Вервес
Оформитель и иллюстратор - Юлия Кущ
Киев, "Генеза", 2011
МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ
Темы:
1. Комбинативная изменчивость
2. Мутации
3. Мутагенные факторы, или мутагены
4. Чувствительность к мутагенам
НАСЛЕДСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ бывает двух типов: КОМБИНАТИВНАЯ и МУТАЦИОННАЯ.
КОМБИНАТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ — это появление различных сочетаний (рекомбинаций) аллелей генов, которые возникают при оплодотворении (в том числе в результате кроссинговера).
Иногда комбинативная изменчивость ВСТРЕЧАЕТСЯ у существ, которые НЕ ОБМЕНИВАЮТСЯ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ САМИ — например, между прокариотами (бактериями и микро-водорослями, в клетках которых нет ядер) её переносят между ними вирусы-бактериофаги.
МУТАЦИИ — это устойчивые изменения генетического кода, которые возникают независимо от обмена наследственной информацией с другими существами и которые могут приводить к изменению фенотипа. Учёные доказали, что способность к мутациям — это универсальное свойство всех живых существ и всех типов клеток. Одинаковые мутации могут возникать неоднократно и независимо от других.
Мутации классифицируют:
по тому, где они возникают и как наследуются (генеративные и соматические)
по их влиянию на организм (летальные, сублетальные, нейтральные)
по тому, как изменяется генетический материал:
изменение количества хромосомных наборов
изменение количества отдельных гомологичных хромосом
изменение строения отдельных хромосом
изменение последовательности расположения нуклеотидов в ДНК и РНК
по происхождению:
спонтанные (происходят по внутренним причинам)
индуцированные (происходят под внешним воздействием)
ГЕНЕРАТИВНЫЕ МУТАЦИИ возникают в половых клетках и наследуются при половом размножении.
СОМАТИЧЕСКИЕ МУТАЦИИ возникают в соматических клетках и наследуются при бесполом размножении.
ЛЕТАЛЬНЫЕ (СМЕРТЕЛЬНЫЕ) МУТАЦИИ, проявляясь в фенотипе, приводят к смерти существа ещё до того, как оно родится или до того, как оно сможет размножаться.
СУБЛЕТАЛЬНЫЕ (ВРЕДНЫЕ) МУТАЦИИ снижают жизнеспособность существ, и часть из них — от 10% до 15% — погибает, но остальные остаются живы.
НЕЙТРАЛЬНЫЕ МУТАЦИИ не влияют на жизнеспособность существ, живущих в привычных для них условиях.
В определённых случаях, особенно при изменении условий обитания, нейтральные мутации могут оказаться вредными, или даже смертельными, или же — в редких случаях — полезными.
МУТАГЕННЫЕ ФАКТОРЫ, или МУТАГЕНЫ — это внешние воздействия, которые могут увеличивать частоту мутаций. Их делят на физические, химические и биологические.
ФИЗИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ: ионизирующее излучение (в частности, рентгеновское), мощные ультрафиолетовые лучи, повышенная температура (мощное инфракрасное излучение) и другие.
Рентгеновские лучи выбивают электроны из внешней оболочки атомов или молекул, и атомы превращаются в положительные ионы. Положительные ионы и выбитые электроны вызывают неконтролируемые химические превращения среди соседних молекул. Действие УФ- и ИК-лучей приводит в основном к генным мутациям, реже — к хромосомным.
ХИМИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ: наркотики, акридиновые красители, нитритная кислота, азотистая кислота, перекись водорода, формальдегид, некоторые лекарственные препараты, алкалоид колхицин, газ иприт (он же - горчичный газ, применялся как хим. оружие) и другие.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ: вирусы и бактериальные токсины (яды, вырабатываемые бактериями).
Мутагены универсальны, то есть действуют на организмы всех видов. Один и тот же мутаген, действующий с одинаковой силой на генетически одинаковых существ (например, на однояйцовых близнецов), может вызвать у них разные мутации. В то же время разные мутагены могут вызвать у существ неродственных видов подобные мутации. Степень проявления мутаций в фенотипе не зависит от интенсивности и продолжительности воздействия мутагена. Слабое и непродолжительное мутагенное воздействие может привести к большим изменениям в фенотипе, чем сильное.
Д = И * В
Д — доза мутагенного фактора И — интенсивность В — время воздействия
Частота мутаций растёт при повышении дозы до определённого предела. Если доза превышает этот предел, много клеток начинает отмирать и поэтому частота мутаций в целом уменьшается.
ДЛЯ МУТАГЕНОВ НЕ СУЩЕСТВУЕТ НИЖНЕГО ПОРОГА ИНТЕНСИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ, то есть они могут вызывать генетические изменения даже при самых малых дозах. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ каждого существа зависит от его вида, от его возраста, от состояния его здоровья,
Например:
Смертельная доза радиации для взрослого здорового человека — 700 рад.
Доза, достаточная для возникновения лучевой болезни — 100 рад.
Беременные женщины чувствительнее к радиации в 50 раз, дети — в 5 раз, старики — в 2 раза.
Смертельная доза для зародышей комаров — 200 рад.
Смертельная доза для взрослых комаров — выше 10 000 рад.
Радиоактивные соединения, попавшие внутрь организма,
действуют в 10 раз сильнее, чем внешнее облучение.
Если доза мутагена мала, то мутации возникнут, но организм ещё может с ними справится. Большинство генов закодировано не одним, а несколькими аминокислотами. Значительная часть генов многократно повторяется в цепи ДНК. Если во время удвоения молекул ДНК возникают ошибки в генетическом коде под воздействием мутагенов, включается "СИСТЕМА ИСПРАВЛЕНИЯ ОШИБОК": участки молекулы ДНК, изменённые в результате мутаций, удаляются с помощью ферментов и на их место встраиваются новые, здоровые участки.