Облучение, повреждение нуклеиновых кислот

Значительное облучение, связывание Ри с нуклеиновыми кислотами, активация ДНК-аз обусловливают повреждение нуклеиновых кислот — основных информационных структур живой клетки. Кроме гибели клеток, наблюдаемой во всех изученных тканях, происходит нарушение координации основных процессов в клетке — синтеза ДНК и деления. [c.117]

Свет в диапазоне от дальнего УФ до дальней красной области влияет на разнообразные жизненные функции (подвижность, циклы развития, синтез каротиноидов) не только фототрофных, но и хемотрофных прокариот. Фоторецепторами, запускающими или контролирующими определенные метаболические пути, служат разные типы молекул флавины, каротиноиды, порфирины. Солнечная радиация в диапазоне 220—300 нм, достигающая Земли, активно поглощается также молекулами белков и нуклеиновых кислот. Хотя повреждение негенетического материала может приводить к отрицательным эффектам, особенно при облучении клеток высокими дозами, при облучении более низкими дозами основной причиной инактивации клеток служит повреждение ДНК. [c.131]

Ультрафиолетовые лучи и ионизирующее излучение. УФ-свет, рентгеновские лучи и другие виды ионизирующего излучения оказывают на микроорганизмы как подавляющее жизнедеятельность (летальное), так и мутагенное воздействие. Их специфическое действие еще мало изучено. Исходя из совпадения кривой поглощения нуклеиновых кислот и кривой подавления жизнедеятельности клеток при облучении в зависимости от длины волны, а также частоты мутаций в популяции, можно сделать вывод о том, что УФ-лучи действуют в основном на нуклеиновые кислоты. Наиболее эффективны лучи ближней УФ-области с длиной волны около 260 нм (рис. 15.5). Побочные повреждения при этом незначительны. Поражаются главным образом пиримидиновые основания. Например, два соседних тиминовых основания в ДНК могут оказаться ковалентно связанными. Наличие таких димеров тимина служит затем источником ошибок при репликации (рис. 15.6). [c.445]

Так как главной причиной смерти облученных животных является повреждение кроветворной функции костного мозга, то вопрос об изменении свойств нуклеиновых кислот костного мозга представляет особый интерес. [c.45]

Структурные повреждения, выявляемые в облученных нуклеиновых кислотах. При облучении сухих препаратов ДНК возникает ряд структурных повреждений, которые удается количественно оценить, как правило, при использовании высоких доз излучения, порядка 10 Гр. Это значительно превосходит значение дозы >37 для различных типов инактивации. Не исключено, что в действительности инактивация нуклеиновых кислот возникает в результате единичных повреждений, например вследствие разрушения нескольких нуклеотидов. Однако ни одним из современных методов анализа не удается обнаружить столь незначительные повреждения среди десятков тысяч нуклеотидов, составляющих полинуклеотидную последовательность ДНК или РНК. [c.78]

В целом проблема лучевого поражения нуклеиновых -кислот в облученных водных растворах далека от. разрешения. В настоящее время интенсивно анализируется возможность миграции энергии в молекуле и между молекулами, роль различных модифицирующих факторов в первичных процессах лучевого поражения нуклеиновых кислот, возможность репарации повреждений, вызванных в молекуле ДНК водными радикалами. [c.116]

Последействие в противоположность первичному действию излучения происходит медленней при низкой температуре [Т 10, Т11]. Вещества, подобные цианистому натрию, цистеамину и цистамину, могут ингибировать повреждение нуклеиновых кислот при добавлении перед облучением, но не могут предотвратить последействие при добавлении после облучения [С121]. [c.277]

Как известно, ультрафиолетовое облучение приводит к блокированию или модификации всех известных функций нуклеиновых кислот. При фотоповреждении ДНК ингибируются трансформирующая активность и способность к репликации и транскрипции, а также происходят различные мутационные изменения, затрагивающие ци-строны, кодирующие структуру всех белков, т-РНК и р-РНК. При локализации повреждения в и-РНК ингибируется процесс связывания ее с рибосомами и т-РНК, утрачивается трансляционная активность, искажается матричный смысл. Наконец, при прямом фотоповреждении т-РНК подавляется ее акцепторная активность к аминокислотам, изменяется структура антикодона и способность комплексироваться с рибосомами и кодонами и-РНК. Конечным результатом фотохимических повреждений нуклеиновых кислот являются гибель или разнообразные мутации, а также всевозможные физиологические изменения бактериофагов, клеток и организмов. [c.242]

К началу 1950-х гг. в радиобиологии был накоплен огромный фактический материал и установлен ряд общих закономерностей действия излучений на живые объекты. Исследована радиочувствительность самых различных объектов — от макромолекул и бактерий до млекопитающих, установлена зависимость поражающего эффекта от физиологического состояния объекта, вида излучения, физических условий облучения и др. Были сформулированы теории гфямого и косвенного действия радиации, объясняющие, как казалось, подавляющее большинство накопленных к тому времени фактов на физико-химическом уровне исследования. Стоял вопрос об относительной роли этих двух способов поражающего действия радиации в живой клетке. Гораздо слабее были изучены механизмы тех процессов, которые приводили к нарушению клеточных микроструктур и отдельных макромолекул, то есть первичных физико-химических процессов, предшествующих развитию лучевого повреждения и гибели клетки. В те годы только начиналось систематическое изучение процессов радиационной деструкции основных классов биологических макромолекул белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и др. [c.34]

Из всех видов облучений наиболее изучено действие УФ-облуче-ния 22-24 у ф-лучи оказывают прямое воздействие на биополимеры клетки, вызывая в первую очередь множественные повреждения структуры нуклеиновых кислот. Более чувствительными к УФ-облучению являются нуклеопротеиды. В большинстве случаев при этом возникают внутримолекулярные сшивки, приводяш ие к димеризации тимина, а также к образованию смешанных пар Т — С, Т — U. Образуются и межмолекулярные сшивки, при которых протекает преимущественно димеризация тимина. Все эти явления обусловливают торможение синтеза ДНК, инактивирование трансформирующей способности ДНК, а также нарушают механизм деления клетки. Мутации сохраняются как в первом, так и в последующих поколениях. [c.480]

По мнению большинства исследователей, в основе биологического действия УФ-излучения лежат фотохимические превращения биомолекул — белков, нуклеиновых кислот и структурных липидов, участвующих в образовании биомембран эти превращения могут привести к поражению наследственного аппарата или мембранных образований. Ингибирование деления, мутации и гибель клеток в результате облучения в большинстве случаев относят за счет тех или иных повреждений ядра клетки. Описаны нару-н1ения в структуре ДНК в результате прямого (образования димеров) или опосредованного действия УФ-излучения [Копылов, Королькова, 1973 Самойлова, 1975]. Вместе с тем зти явления могут быть сопряжены и с повреждениями иных клеточных структур [Армап и др., 1971]. Основные эффекты воздействия УФ на клеточные мембранные структуры — увеличение их проницаемости для неорганических ионов и подавление активности отдельных мембранных ферментов и ферментативных комплексов [Рощупкин, 1973 Владимиров, Рощупкин, 1975]. Наиболее важным следует считать ослабление функции пассивного барьера для неорганических ионов, которое наблюдается нри небольших дозах облучения, когда фотоинактивация ферментов еще не наблюдается. Нарушение барьерной функции мембран, даже в незначительной степени, может привести к гибели клетки. Кроме эффекта отдаленной гибели клеток УФ-излучение в зависимости от дозы и спектра, а также [c.46]

Механизм возникновения структурных повреждений ДНК в результате поглощения энергии ионизирующего излучения выяснен недостаточно. Работы в этом. направлении интенсивно проводятся в настоящее время. Большо число исследований посвящено анализу начальной стадии химических -из менений в облученных нуклеиновых кислотах, для которой характерно лоявление -свободных радикалов. Методом ЭПР-апектроскопии. изучают выход и структуру радикалов, возникающих при облучении свободных азотистых оснований, нуклеозидов ш нуклеотидов. Сопоставление этих спектров с наблюдаемыми при облучении сухой ДНК позволяет в ряде случаев идентифицировать радикалы, определяющие спектр облученных нуклеиновых ислот. Один из компонентов сигнала ЭПР облученной ДНК — радикал тимина, образованный, по мнению ряда авторов, продуктом присоединения атомарного водорода к Сб-атомам тимина. Аналогичной эффект можно продемонстрировать при действии на порошкообразный образец атомарным водородом, полученным при газовом разряде [c.80]

Материал этой главы посвящен рассмотрению биофизических подходов к анализу механизмов инактивации биомакромолекул ионизирующей радиацией. В общем ряду радиобиологических проблем этот вопрос имеет первостепенное значение лучевое поражение любой биологической системы, от вируса до многоклеточного организма, начинается с инактивации небольшого числа молекул, составляющих биологичеомий субстрат. В то же время облученные сухие гомогенные препараты ферментов или нуклеиновых кислот I— идеальная система для биофизического анализа. В живой клетке на первичные радиационные повреждения макромолекул накладываются эффекты, гораздо более сложные и пока еще не определенные расширение поражения за счет метаболических реакций, восстановление пораженной молекулы за счет функционирования репарирующих систем, эффекты, связанные с гетерогенностью облучаемой системы, присутствием воды и низкомолекулярных субстратов и т. д. Следовательно, изу- [c.94]

Изучение инактивирующего действия ионизирующей радиации на макромолекулах представляет еще самостоятельный интерес как метод анализа функциональных свойств отдельных субмоле-кулярных структур. В этом случае ионизирующее излучение выступает 1в качестве уникального инструмента биофизического анализа ферментов, нуклеиновых кислот и различных надмолекулярных комплексов ДНП, хроматина, рибосом и т. д. Используя математический аппарат теории мишени, можно на основании экспериментальных кривых доза — эффект установить геометрические размеры мишени, ответственной за данный тип инактивации макромолекулы. Модифицируя условия облучения, в ряде случаев можно добиться возникновения селективных поражений макромолекулы и оценить их роль в эффекте инактивации (например, если в результате облучения фермента разрушается определенный аминокислотный остаток и ири этом нарушается конформация активного центра и исчезает сродство к субстрату, то можно предположить, что данный структурный участок регулирует конформацию активного центра). Преимущество радиационного воздействия состоит еще ш в том, что с его помощью можно добиться возникновения узколокальных повреждений в любом участке молекулы, при этом другие структурные звенья останутся неповрежденными (существенно, что при этом макромолекулы могут оставаться сухими, находиться в вакууме или в любой газовой смеси, быть замороженными до любой температуры или параллельно подвергаться иным (воздействиям). [c.95]

Радиационные повреждения уникальных структур могут долгое время оставаться в скрытой форме (быть потенциальными) и реализоваться в процесс репликации генетического аппарата. Но часть потенциальных повреждений восстанавливает специальная ферментативная система репарации ДНК. Процесс начинается уже во время облучения. (Зистема рассчитана на ликвидацию дефектов нуклеиновых кислот не только радиационного происхождения, но и возникающих при других нефизиологических воздействиях. Это не удивительно, поскольку нерадиационные факторы индуцируют мутации в принципе не отличающиеся от тех, которые вызывает облучение. Радиационное поражение массовых структур зачастую для клетки нелетально, но является причиной остановки клеточного деления и моди1икации мюгих физиологических функций и ферментативйнх процессов. Возобновление клеточного цикла знаменует освобождение от повреждений, послуживших причиной задержки деления. [c.117]

Как известно, наследственная информация передается благодаря тому, что две комплементарные нитевидные молекулы дезоксирибонуклеиновых кислот обратимо связаны в двойную спираль. Комплементарность достигается тем, что каждая определенная пара нуклеиновых оснований (тимин — аденин, цитозин — гуанин) фиксирована водородными связями. Вызванное светом или радиацией образование димера по схеме (9.32) из находящихся рядом остатков тимина или цитозина нарушает структуру спирали, так что репликация ДНК во второй цепи двойной спирали останавливается у места повреждения. Соответствующая информация не может переноситься и вследствие этого появляются лучевые повреждения или мутации. Особенно чувствительны к таким воздействиям виды ДНК с высоким содержанием обоих пиримидиновых оснований. Однако в природе в результате приспосабливания выработались механизмы репарации, благодаря которым лучевые повреждения отчасти могут быть устранены [23]. Двуядер-ные нуклеиновые основания с пятичленными циклами — аденин и гуанин — мало чувствительны к облучению. [c.247]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология