Скачать готовую работу по теме

Влияние экологических факторов на частоту возникновения генетических аномалий и мутагенез

Купить эту готовую работу со скидкой за 60,00 BYN

Стоимость

от

60,00

75,00

BYN

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Понятие о генетических аномалиях и мутациях

1.2 Виды мутаций

1.3 Факторы, вызывающие генетические аномалии

1.4 Диагностика, лечение и профилактика генетических аномалий

1.5 Анализ распространенности генетических аномалий в мире и в РБ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Выдержка из работы

ВВЕДЕНИЕ

«Генетика» в современном понимании - это наука о наследовании и ее изменчивости. Законы, лежащие в основе современной генетической теории наследования хромосом, были открыты в начале 20-го века. Генетика достигла особенно больших успехов в последнее время благодаря внедрению достижений в области физики, химии и их принципиально новых направлений в биологии.

Генетические аномалии - это морфофункциональные нарушения в организме, обусловленные мутациями генов и хромосом. Мутации генов могут нарушать морфогенез органов и тканей на разных этапах онтогенеза, отсюда и широкий спектр врожденных аномалий, связанных с изменением молекулы ДНК.

Мутации генов являются аномалиями в нуклеотидной последовательности [1].

В наши дни ученые обнаружили основные факторы, которые приводят к мутациям - мутагены.

Известно, что мутации вызваны условиями, в которых находится организм: его питанием, температурой и т. д., или воздействием таких факторов, как определенные химические вещества или радиоактивные элементы. Самый опасный мутаген - это вирусы.

Последствия мутаций могут быть разными. Мутации смертельны, сублетальны, нейтральны и жизненны. [2].

Хромосомные заболевания или хромосомные синдромы представляют собой комплексы множественных врожденных пороков развития, которые вызваны численными или структурными изменениями в хромосомах и видны под световым микроскопом.

Нарушения в структуре хромосом, изменения их количества, генные мутации могут возникать на разных этапах развития организма. Если они встречаются в гаметах родителей, аномалия наблюдается во всех клетках организма (полный мутант).

Если они возникают в ходе эмбрионального развития, хромосома различна в разных клетках организма. Несколько последовательных поколений клеток с различными наборами хромосом появляются в процессе развития. При небольшом количестве аномальных клеток болезнь может не появиться в будущем.

Причинами хромосомных заболеваний являются все хромосомные мутации (отклонения в структуре и функциях) и некоторые геномные мутации (изменения в количестве хромосом).

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Понятие о генетических аномалиях и мутациях

Генные мутации

Мутации генов являются аномалиями в нуклеотидной последовательности [1].

В наши дни ученые обнаружили основные факторы, которые приводят к мутациям - мутагены.

Последствия мутаций могут быть разными. Мутации смертельны, сублетальны, нейтральны и жизненны. [20].

Организмы погибают при наличии любых летальных генов на всех стадиях своего развития. Чаще всего, губительное действие таких генов рецессивно: проявляется только тогда, когда они находятся в гомозиготном состоянии.

Организм гибнет, не оставляя после себя потомства, если возникает мутация с доминирующим летальным действием [2].

Сублетальные гены уменьшают жизнеспособность организма, нейтральные не влияют на его жизненные функции, а витальные относятся к полезным мутациям.

Также различают спонтанные и индуцированные мутации. Спонтанные мутации проявляются в течение всей жизни организма случайно в нормальных условиях окружающей среды.

Индуцированные мутации — наследуемые изменения генома, которые возникают в результате различных мутаций в искусственных условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды.

1.2 Виды мутаций

Генные мутации

По особенностям структурных изменений можно отметить несколько групп разнообразных мутаций [16]:

- замена одних азотистых оснований другими (транспозиция);

- изменение количества нуклеотидных пар в структуре гена (дупликация, инсерция, делеция);

- изменение порядка последовательности нуклеотидов в составе гена (инверсии);

- разрыв цепей; образование сшивок.

Замена азотистых оснований (транспозиция)

Причинами этого рода мутаций являются:

- ошибки репликации;

- влияние определенных химических агентов.

Под воздействием химических агентов структура азотистого основания уже связанного нуклеотида может быть повреждена. Например, самопроизвольное дезаминирование цитозина может происходить под влиянием азотистой кислоты.

В результате цитозин превращается в урацил. Затем урацил связывается с аденином в цикле репликации, который связывается с нуклеотидом тимидина в следующем цикле.

Другой причиной может быть неправильное включение нуклеотида с модифицированным основанием в образованную цепь ДНК. Если это не замечено репаративными ферментами, модифицированное основание включается в процесс репликации, что может привести к замене основной пары другой [5].

Мутации из-за замены азотистых оснований сначала происходят в одной из цепей ДНК. Если они не исправлены во время восстановления, они будут зафиксированы в обеих цепях молекулы в последующих репликациях.

Следствием этого является формирование нового триплета в генетическом коде ДНК. Это может повлиять на первичную структуру кодируемого белка, его пространственную организацию и функцию. Изменения в первичной структуре пептида не происходят, если новый триплет является «синонимичным» с первым, то есть кодирует ту же аминокислоту.

1.3 Факторы, вызывающие генетические аномалии

Факторами, вызывающими (индуцирующими) мутации, могут быть самые разнообразные влияния внешней среды:

- температура;

- ультрафиолетовое излучение;

- радиация (как естественная, так и искусственная);

- действия различных химических соединений – мутагенов.

Мутагены - патогены окружающей среды, вызывающие определенные изменения генотипа  мутации, а процесс мутаций - мутагенез.

Радиоактивный мутагенез изучался в 1920-х годах. В 1925 г. советские ученые Г. С. Филиппов и Г. А. Надсон впервые в истории генетики использовали рентгеновские лучи для создания мутаций на дрожжах.

Годом позже американский исследователь Г. Меллер (впоследствии дважды лауреат Нобелевской премии), долгое время работавший в Москве в институте, возглавляемом Н. К. Кольцовым, использовал тот же мутаген на дрозофиле.

Химический мутагенез впервые был специально изучен на дрозофиле в 1931 году коллегой Кольцовой Сахаровым при воздействии йода, а затем Лобашовым.

К химическим мутагенам относятся различные вещества (алкилирующие соединения, перекись водорода, альдегиды и кетоны, азотная кислота и ее аналоги, различные антиметаболиты, соли тяжелых металлов, красители с основными свойствами, вещества из ароматического поля), инсектициды, гербициды, наркотики, алкоголь, никотин, некоторые лекарственные средства и многие другие.

Генетически активные факторы можно разделить на 3 категории: физические, химические и биологические [9].

Физические факторы

К ним относятся различные виды ионизирующего излучения и ультрафиолетового излучения. Исследования влияния радиации на процесс мутации показали, что пороговой дозы нет, и даже самые малые дозы повышают вероятность мутаций у популяции.

1.4 Диагностика, лечение и профилактика генетических аномалий

Диагностика

С развитием медицины способность выявить наследственные заболевания возрастает. Этот фактор свидетельствует о растущем значении медицинских и генетических исследований человека.

Меры, принимаемые в целях раннего выявления наследственных заболеваний, могут предотвратить их развитие. Диетические меры могут предотвратить такие патологические последствия, как галактоземия, фенилкетонурия и другие наследственные заболевания обмена веществ.

При диагностике наследственных заболеваний руководствуются следующими принципами:

- применять клинико-генеалогический метод, который позволяет обнаруживать «семейные» болезни;

- часто к наследственным относятся заболевания, повторяющиеся хронически и длительно не поддающиеся лечению, особенно в детском возрасте;

- на возможную наследственную форму заболевания указывают редко встречающиеся специфические симптомы;

- то же относится к патологическим изменениям многих органов и систем.

Для многих наследственных заболеваний стала возможной так называемая пренатальная (т.е. пренатальная) диагностика. Это метод амниоцентеза, который заключается в получении шприцом 10-15 мл амниотической жидкости, содержащей клетки плода.

Таким образом, определяется соотношение метаболитов, отражающее нормальное или патологическое состояние плода. Культивированные эмбриональные клетки используются для определения количества хромосом и возможных хромосомных отклонений [12].

Методы лечения

Первый метод - диетотерапия: исключение или добавление в рацион определенных веществ. Примером могут служить диеты: при галактоземии, фенилкетонурии, гликогенезе и др.

Второй метод - компенсация веществ, не синтезированных в организме, так называемая заместительная терапия. Инсулин используется при сахарном диабете. Известны и другие примеры заместительной терапии: введение антигемофильного глобулина при гемофилии, гамма-глобулина при иммунодефицитных состояниях и др.

1.5 Анализ распространенности генетических аномалий в мире и в РБ

В мире

Хотя редкие и генетические заболевания, и во многих случаях симптомы, являются необычными для большинства врачей, редкие заболевания в целом представляют собой серьезную медицинскую проблему. Объедините это с отсутствием финансовых или рыночных стимулов для лечения или излечения редких заболеваний, и у вас есть серьезная проблема общественного здравоохранения.

По данным ВОЗ, 5–7% новорожденных имеют различную наследственную патологию, в которой моногенные формы составляют 3–5%. Число зарегистрированных наследственных болезней постоянно растет. Многие генетически обусловленные заболевания проявляются не сразу после рождения, а спустя некоторое, порой весьма долгое, время.

К примеру, 30 миллионов человек в Соединенных Штатах живут с редкими заболеваниями. Это 1 из 10 американцев или 10% населения США, при этом 80% редких заболеваний являются генетическими по происхождению и, таким образом, присутствуют на протяжении всей жизни человека, даже если симптомы сразу не проявляются. [24]

В РБ

В Республике Беларусь ежегодно рождается свыше 3500 детей с врожденными и наследственными заболеваниями. Часть детей умирает в раннем возрасте, большинство из оставшихся в живых являются инвалидами с детства. Более половины из них имеют выраженные отклонения в развитии, препятствующие обучению, правильному произношению речи, самостоятельному передвижению и адекватному поведению. Средняя продолжительность жизни больных с врожденной и наследственной патологией ниже, чем в популяции.

Установлено, что 50-60 % самопроизвольных выкидышей в ранние сроки беременности, 50-70% врожденной глухоты и слепоты, до 80 % умственной отсталости обусловлены наследственными факторами.

В развитых странах именно генетические болезни составляют существенную долю в структуре перинатальной и младенческой смертности. В Беларуси их доля — 19,3%, а показатель инвалидности — 40-45%.

В результате изучения данных Национального статистического комитета РБ установлено, что примерно 5-6 детей из 100 рождаются с какими-нибудь генетически обусловленными заболеваниями. В большинстве - это заболевания с генетическими предрасположенностями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Факторами, вызывающими (индуцирующими) мутации, могут быть самые разнообразные влияния внешней среды:

- температура;

- ультрафиолетовое излучение;

- радиация (как естественная, так и искусственная);

- действия различных химических соединений – мутагенов.

Генетически активные факторы можно разделить на 3 категории: физические, химические и биологические.

К физическим относятся различные виды ионизирующего излучения и ультрафиолетового излучения. Исследования влияния радиации на процесс мутации показали, что пороговой дозы нет, и даже самые малые дозы повышают вероятность мутаций у популяции.

Помимо физических и химических мутагенов, некоторые факторы биологической природы также обладают генетической активностью. Механизмы мутагенного действия этих факторов изучены в наименьшей степени.

2. С развитием медицины способность выявить наследственные заболевания возрастает. Этот фактор свидетельствует о растущем значении медицинских и генетических исследований человека.

Первый метод лечения - диетотерапия: исключение или добавление в рацион определенных веществ. Второй метод - компенсация веществ, не синтезированных в организме, так называемая заместительная терапия.

Список литературы

1. Айала, Ф. Современная генетика 3 тома / Ф. Айала, Дж. Кайгер. - М., Мир,2008. – 650 с.

2. Ауэрбах, Ш. Генетика в атомном веке / Ш. Ауэрбах. - М.: Атомиздат, 2002. - 720 c.

3. Афонькин, С. Ю. Секреты наследственности человека: моногр. / С.Ю. Афонькин. - М.: Учитель и ученик, КОРОНА принт, 2015. - 352 c.

4. Балановская, Е. В. Русский генофонд на Русской равнине: моногр. / Е.В. Балановская, О.П. Балановский. - М.: Луч, 2007. - 416 c.

5. Бароян, О. Блики на портрете / О. Бароян. - М.: Молодая Гвардия, 2010. - 160 c.

6. Большая медицинская энциклопедия /пер. Б. Богомолов, Ю. Гусев, Г. Мартынова и др. – М.: АСТ :Астрель, 2011. – 735 с.

7. Бочков, Н. П. Генетика человека (наследственность и патология) / Н.П. Бочков. - М.: Медицина, 2008. - 380 c.

8. Воробьева, Л. И. Пропионовокислые бактерии / Л.И. Воробьева. - М.: Издательство МГУ, 2013. - 286 c.

9. Гвоздев, В.А. Подвижная ДНК эукариот. Часть 2. Роль в регуляции активности генов и эволюции генома // Сорос. образоват. журнал. — 2008. — № 8. — С. 15—21.

10. Генетический паспорт - основа индивидуальной и предикативной медицины / Под редакцией В.С. Баранова. - М.: Н-Л, 2009. - 528 c.

11. Гнатик, Е. Н. Генетика человека. Былое и грядущее / Е.Н. Гнатик. - Москва: РГГУ, 2007. - 280 c.

12. Головачев, Г.Д. Наследственность человека / Г.Д. Головачев. - Т., Наука, 2003. – 450 с.

13. Грин, Н. Биология 3 тома / Н. Грин, У. Стаут. – М.: Мир, 2010. – 446 с.

14. Джончик, П. Перепроизводство субъединицы ДНК-полимеразы. Противодейстие SOS-мутагенов // Научная Академия. США— 2008. — 85. — С. 2124—2127.

15. Долгих, В. Т. Общая патофизиология / В.Т. Долгих. - М.: Феникс, 2007. - 160 c.

16. Дубинин, Н.П. Новое в современной генетики / Н.П. Дубинин. - М.: Наука, 2009. – 345 с.

17. Здравоохранение в Республике Беларусь: офиц. стат. сб. за 2015 г. — Минск: ГУ РНМБ, 2016. — 281 с.

18. Каннистраро, В.Д. 5-метилцитозин дезаминирование в циклобутановых димерах / В.Д. Каннистраро, Д.С. Тэйлор // Молекулярная биология. — 2009. — 392. — С. 1145—1157.

19. Крыжановский, Г. Н. Основы общей патофизиологии / Г.Н. Крыжановский. - М.: Медицинское информационное агентство, 2011. - 256 c.

20. Литвицкий, П.Ф. Патофизиология: учебник для мед.вузов: В 2 т. / П.Ф. Литвицкий. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – Т 2.– 808 с.

21. Макеева, Е. Н. Генетика. Энциклопедический словарь / Е.Н. Макеева. - Москва: ИЛ, 2011. - 828 c.

22. Марри, Р. Биохимия человека / Р. Марри, [и др.]. - М.: Мир, 2003. — Т. 2. — С. 98. — 415 с.

23. Медицинская лабораторная диагностика / под ред. А. И. Карпищенко. – СПб.: Интермедика, 2001. – 304 с.

24. Цыган, В.Н. Патофизиология клетки. / В.Н. Цыган и др. - М.: ЭЛБИ-СПб, 2014. - 128 c.

25. Национальный Интернет-портал Республики Беларусь [Электронный ресурс] / Национальный статистический комитет Республики Беларусь. – Минск. – Режим доступа: http://www.belstat.gov.by/.

Купить эту работу