Гибель клеток и мутация

Сама последовательность трех пленарных заседаний этой группы отражает одно из положений, широко распространенных в настоящее время в радиобиологии, которое проще всего выразить следующим образом радиация повреждает жизненно важную макромолекулу, и этой жизненно важной макромолекулой является молекула ДНК. С ее повреждения начинаются биохимические процессы, приводящие к видимым эффектам гибели клетки, хромосомным аберрациям, мутациям и т. п., составляющим основной предмет нашей темы. Я коротко обосную в общих чертах это положение, которое имеет большую историю, прежде чем стану излагать содержание обобщенных мною работ. [c.115]

УСЛОВНО ЛЕТАЛЬНЫЕ МУТАЦИИ. Вызывают гибель клетки или вируса только в определенных (непермиссивных) условиях, но не проявляют своего летального действия в других (пермиссивных) условиях. [c.527]

Перечислите этапы экспрессии человеческого Р-глобинового гена, на которых в случае определенных мутаций может наблюдаться предотвращение нормальной экспрессии. Опишите молекулярный фенотип каждой из таких мутаций. (Не следует рассматривать мутации, имеющие слишком общий характер и способные вызвать гибель клетки.) [c.246]

В заключение необходимо сделать некоторые замечания общего характера. Гибель клетки от фотохимического повреждения наступает вследствие 1) летальных мутаций 2) утраты хотя бы одной из молекул ДНК способности к репликации 3) нарушения процесса транскрипции. Механизмы гибели клетки через белковые хромофоры изучены слабо. Можно предположить самые различные варианты инактивацию ключевых ферментов, нарушение проницаемости мембран, сшивки белок-ДНК, летальный мутагенез продуктами белковой фотохимии и др. Вполне понятно, что удельный вес белковой фотохимии будет возрастать с увеличением размеров клетки, т. е. с увеличением оптической плотности белкового слоя, отделяющего ядро клетки от ее поверхности. [c.287]

Работы этого периода оказали большое влияние на дальнейшее развитие радиационной биофизики, превратили ее в одну из самых точных биологических дисциплин. Математический аппарат, развитый в этих работах, позволяет с достаточной надежностью судить о пусковых событиях , приводящих регистрируемым в эксперименте биологическим реакциям (мутации, гибель клетки и др.) оценивать параметры мишени , ответственной за наблюдаемый радиобиологический эффект. [c.10]

Физические и химические факторы окружающей среды вызывают в ДНК повреждения четырех типов (см. табл. 38.2). Поврежденные участки могут быть подвергнуты репарации, замещены путем рекомбинации или остаться без изменений. В последнем случае возникают мутации, потенциально ведущие к гибели клетки. Возможность репарации и замещения базируется на избыточности информации закодированной в структуре двухспиральной ДНК дефектная область одной цепи ДНК может быть исправлена по неповрежденной комплементарной цепи. [c.79]

Другие изменения касаются радиационных влияний на ядерную. мембрану и хроматин. На структуре хроматина сказываются депротеинизация участков ДНК и активация ДНКаз как следствие нарушения проницаемости ядерной мембраны. Облучение может также инактивировать ферменты, участвующие в репарации повреждений молекулы ДНК. Эти и другие повреждения как на уровне ДНК, так и хроматина в конечном счете выражаются в изменениях белкового синтеза, прохождения фаз клеточного цикла, в образовании хромосомных аберраций, увеличении частоты мутаций в клетках, нарушении систем регуляции и гибели клетки. [c.436]

Леталь — мутация, вызывающая гибель клетки или особи до достижения репродуктивного возраста. [c.207]

Последствия поражения генетических структур в половых клетках могут проявиться в нарушении оплодотворяющей способности или способности к зачатию, в нарушении внутриутробного развития плода (гибель, остановка развития на разных стадиях беременности), а также в последующих поколениях — не всегда первого, а может быть, и третьего и четвертого. Необходимо учитывать также и соматические мутации, среди которых наиболее грозными являются такие, которые приводят к злокачественным опухолям и -лейкозам. [c.246]

Доминантные летали — это ядерные изменения, которые способны вызвать гибель зиготы, даже если они имеются только в одной из зародышевых клеток, сливающихся при оплодотворении [194]. Это возникновение доминантных летальных мутаций в половых клетках насекомого обычно не мешает созреванию обработанной клетки в гамету или участию гаметы в образовании зиготы, но препятствует развитию зиготы до зрелого состояния. По существу летальные мутации губительны для потомства обработанной клетки, т. е. зиготы, которую она образует. [c.118]

Количество погибающих бактерий и крупных вирусов (вакцина) вегетативных форм зависит от условий облучения (дозы, интенсивности, температуры и плотности ионизации), как и количество облученных спермиев дрозофилы, в которых возникают мутации. Поэтому мы истолковали гибель бактерий и крупных вирусов как результат возникновения летальных мутаций генов. Это объяснение носит предварительный характер, так как в настоящее время о генетике бактерий и вирусов практически ничего неизвестно. Однако такое объяснение кажется правдоподобным, так как с его помощью можно не только понять результаты опытов облучения, но и определить на основании этих результатов число генов в клетке, причем у бактерии оно оказывается меньше, чем у дрозофилы, а у вируса вакцины меньше, чем у бактерии. Если представление о летальном действии как о летальной мутации распространить и на мелкие кристаллизующиеся вирусы, то на основании опытов по облучению их нужно будет считать отдельными голыми генами. Таким образом, число генов в клетке, необходимое для того, чтобы объяснить летальное действие облучения летальными мутациями, увеличивается от вирусов к бактериям и от бактерий к дрозофиле, как и следовало ожидать, исходя из общих соображений. [c.253]

Итак, сохранение вида требует, чтобы половые клетки организмов были защищены от быстрых генетических изменений, но сохранение каждого конкретного индивидуума требует такой же защиты и для всех прочих клеток многоклеточного организма (соматических клеток). Нуклеотидные замены в соматических клетках могут способствовать естественному отбору в пользу тех или иных лучше приспособленных клеток и привести к их неконтролируемому размножению, т. е. развитию рака, на долю которого в Западном полушарии приходится около 20% всех преждевременных смертей. Убедительные данные подтверждают, что гибель людей в данном случае вызвана главным образом накоплением изменений в нуклеотидных последовательностях ДНК соматических клеток. Десятикратное повышение частоты мутаций привело бы, вероятно, к катастрофическому росту раковых заболеваний вследствие того, что чаще возникали бы различные вариантные формы соматических клеток. Таким образом и сохранение того или иного вида с его 60000 белков (стабильность половых клеток), и предотвращение рака, возникающего как следствие мутаций в соматических клетках (стабильность соматических клеток), зависят у эукариот от чрезвычайно высокой надежности сохранения нуклеотидных последовательностей ДНК. [c.279]

Идентичность образующихся при дупликации молекул ДНК обеспечивается выполнением принципа ком-тементарности, требующего однозначности связей между азотистыми основаниями. Например, цитозин является единственным основанием, которое может быть связано с гуанином, и наоборот. Однако изредка в процессе дуплицирования могут происходить мутации, при которых возникают запрещенные связи, например гуанин— тимин. Такие мутации неблагоприятны, поскольку они могут произойти в гене, управляющем синтезом какого-то жизненно важного для клетки фермента. Мутация, при которой функционирование поврежденного гена будет губительно и быстро приведет к гибели клетки, называется летальной мутацией. Если мутация не слишком сильна и не является губительной, то все равно мутантная клетка оказывается в неблагоприятных условиях для размножения, и ее потомство гибнет. [c.40]

Работа, выполненная на шелкопрядах, касается главным образом мутаций, ло в ней рассматривается также и гибель клетки. Здесь нео бходпмо указать и на доклад Monesi [е], который я отношу в отдельную самостоятельную группу, потому что в нем излагаются данные лишь о гибели облученных половых клеток мышей в связи с протеканием во времени синтеза ДНК. Этот доклад является связующим звеном с третьей группой работ, посвященных изменениям чувствительности в течение митотического цикла. Облучению подвергали клетки в живых [c.180]

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]

Особенностью деструктивно-модифицирующих реакций является отсутствие специальных усилительных механизмов первичного фотохимического повреждения. Более того, реакциям первых двух классов свойственны антиусилительные механизмы, связанные с работой ферментных систем репарации и фотореактивации. Конечный биологический эффект может быть связан как с гибелью исходных молекул, так и со свойствами фотохимических продуктов, которые в ряде случаев являются не только токсинами, но и стимуляторами или модификаторами (мутации в ДНК) жизненных процессов. Поэтому наряду с основным результатом такого рода физиологических реакций — повреждением или гибелью клетки (организма) — наблюдаются и эффекты противоположного рода — стимуляция и (или) модификация жизненных процессов. [c.40]

Значение мутаций не так велико в соматических клетках организма в отичие от мутаций в половых клетках. Мутация в соматической клетке может привести к дисфункции или даже гибели этой клетки или ее потомков, но поскольку каждый орган состоит из многих миллионов клеток, эффект одной или двух мутаций не будет значимым. Однако соматические мутации, как предполагается, могут явиться причиной возникновения опухолей и старения. Об этом будет подробно говориться в гл. 9 и 10 соответственно. В отличие от соматических клеток мутации, происходящие в половых клетках, могут оказать губительное действие на потомство. [c.99]

Если мутация происходит в клетках, из которых развиваются гаметы, или в половой клетке, то новый признак проявится в ближайшем или в последующих показаниях. Наблюдения показывают, что многие мутации вредны для организма. Это объясняется тем, что в организме функционирование всех органов хорошо сбалансировано между собой и внешней средой. Нарушение существующего равновесия обычно ведет к снижению жизнедеятельности или к гибели организма. Мутации, снижающие жизнедеятельность, называются семилетальными или полулетальными. Мутации, не совместимые с жизнью, называются летальными (от лат. letalis — смертельный). Однако какая-то часть мутаций оказывается [c.148]

Существует несколько уровней регуляции синтеза белков претранскрип-ционный, транскрипционный, трансляционный. Можно предположить, что на всех этих уровнях, обусловленных соответствующими ферментативными реакциями, могут возникать наследственные аномалии. Если принять, что у человека примерно 30 000—40 ООО генов и каждый ген может мутировать и контролировать синтез белка с другим строением, а для многих генов характерно ещё явление альтернативного сплайсинга, то, казалось бы, должно быть не меньшее число наследственных болезней. Более того, по современным данным, в каждом гене может возникать до нескольких сотен вариантов мутаций (разные типы в различных участках гена). На самом деле более чем для 50% белков изменения генетической природы (первичная структура) приводят к гибели клетки и мутация не реализуется в наследственную болезнь. Такие белки называются мономорфными. Они обеспечивают основные функции клетки, консервативно сохраняя стабильность видовой организации этой клетки. [c.106]

Видимо, уже на ранних стадиях эволюции ДНК заменила РНК в качестве носителя генетической информации. Этому гипотетическому событию должны были способствовать большая химическая устойчивость ДНК. связанная с заменой рибозы на дезоксирибозу, и двуцепочечное строение, скрывающее целый ряд реакционноспособных группировок. Но несмотря на свои преимущества , ДНК постоянно подвергается химическим изменениям, как спонтанным, так и индуцируемым мутагенами и даже клеточными метаболитами. Еще одна обычная причина повреждений ДНК — радиация и ультрафиолетовое облучение. Большинство происходящих с ДНК изменений недопустимы они либо приводят к вредным мутациям, либо блокируют репликацию ДНК и вызывают гибель клеток. Поэтому все клетки имеют специальные системы исправления повреждений, репарации ДНК- Нарушение этих систем губительно. Репарация ультрафиолетовых повреждений ДНК нарушена у людей, страдающих тяжелым наследственным заболеванием — пигментной ксеро-дермой. Такие больные не могут бывать на солнце и обычно умирают в раннем возрасте от какого-либо злокачественного заболевания. [c.73]

Исследования воздействия излучения на живую клетку насчитывают значительно более долгую историю, чем изучение его действия на синтетические полимеры. С точки зрения благополучия человечества и интересов науки первая область действительно более важна. Но обе эти области знания базируются на одних и тех же основных принципах, связаны, по-видимому, с одними и теми же основными реакциями и фактически представляют собой одно целое. И здесь и там задача заключается в том, чтобы выяснить, как происходят при облучении сшивание полимерных цепей, их деструкция и ряд других реакций. В живой клетке мы имеем дело главным образом с молекулами протеинов и нуклеиновых кислот. Строение и состав этих полимеров в общем виде нам известны, но наиболее важные вопросы до сих пор ускользают от нашего понимания. До настоящего времени нам неизвестно (за исключением единственного случая с инсулином) расположение структурных единиц — аминокислот и нуклеозидов. Еще меньше мы знаем о том, как действует на них излучение и каким образом инициированные излучение.м ре акции вызывают в организме явление лучевой болезни, стимулируют разрушение тканей и их рост (может иметь место и то и другое) и мутации генов. Непонятным и весьма важным является вопрос о том, как малые дозы облучения, недостаточные для того, чтобы вызвать заметные эффекты в большинстве полимеров in vitro, могут создавать в клетке или в организме в целом большие изменения, приводящие к их гибели. Эти вопросы приобрели большое значение уже с момента открытия в 1895 г. рентгеновских лучей и в 1896 г. радиоактивности (Веккерель) [c.8]

Конечно, отдельные клетки клона могут и не придерживаться стратегии специализации и альтруизма тысячи генетически идентичных бактерий . oli, происходящих от одной родительской клетки, конкурируют между собой, вместо того чтобы сотрудничать. Но если стратегия сотрудничества, предназначенная для распространения данного генома, уже возникла, тогда всякая мутация, приводящая к неальтруистичному поведению отдельных членов сообщества, становится особенно опасной. Эгоистичное поведение мутантной, клетки в организме подвергает риску будущее всего многоклеточного коллектива. Иными словами, мутации и естественный отбор, действующие внутри популяции соматических клеток, могут привести к гибели. Насколько велика опасность в этом случае и какого рода защита от иее выработалась в процессе эволюции [c.182]

Активирующие агенты, но-видимому, стимулируют клеточное деление и размножение измененных клеток. Таким образом, эти вещества способствуют и развитию опухолей. Стадия инрщиирования, по-видимому, имеет много общего с мутацией. Поскольку концепция соматической мутации как начальной стадии канцерогенеза все еще остается спорной, то ее применение едва ли приведет нас ближе к пониманию процесса малигнизации. Мутагенные процессы до сих пор так же трудны для интерпретации в биохимическом смысле, как и канцерогенные. Многие мутагены являются митотическими ядами и многие обладают канцерогенной активностью Однако корреляция не является абсолютной большинство мутаций приводит к гибели клеток, некоторые незначительно влияют на клетки и лишь определенные специфические мутации приводят к опухолям. [c.158]

Отдаленные последствия. После 8-месячного введения вытяжки увеличилась частота послеимплантационной гибели у самок, спаренных с подопытными самцами. Однако процент гибели эмбрионов не превышал спонтанный уровень (4,3—6,8%), что свидетельствует все же об отсутствии эмбриотоксического эффекта. 4-месячная затравка белых крыс вытяжками не привела к увеличению частоты возникновения доминантных летальных мутаций в половых клетках [29, с. 62]. [c.34]

Ионизирующее излучение, как правило, вызывает гибель мужских половых клеток насекомых вследствие летальных мутаций на ранних стадиях сперматогенеза, в то время как сперматиды и сперматозоиды остаются неповрежденными [182]. При химической стерилизации в отличие от ионизирующего излучения чувствительность мужских половых клеток варьирует в зависимости от характера использованного хемостерилизатора. Наиболее легко доминантные летальные мутации возникают у сперматоцитов 1-го порядка [188], а у сперматид легче, чем у сперматозоидов [49, 183]. Производное азотистого иприта — мелфалан [n-(N, к-ди-2-хлорэтил) амино-/-фенилаленин] сильнее всего поражает сперматогонии дрозофилы [28], а третамин — сперматозоиды [73]. Маловероятно, что доминантные летальные мутации на ранних стадиях сперматогенеза (например, у большинства личинок) позволят развиться сперматозоидам, так как мужским половым клеткам надо пройти много критических моментов в своем развитии [87]. [c.6]

Обработка в стадии оогоний и сперматогоний приводит к образованию лишь немногих, поддающихся учету доминантных летальных мутаций, не потому что эти клетки устойчивы к действию мутагенов. Фактически они весьма чувствительны и очень часто гибнут, по крайней мере после облучения. Вопрос о гибели оогоний и сперматогоний от действия хемостерилизаторов вряд ли изучался, но можно ожидать, что обработанные ими клетки не будут доживать до образования гамет, и поэтому можно судить о наличии или отсутствии доминантных летальных мутаций. Отмирание клеток оогоний и сперматогоний может вызвать бесплодие у самок и аспермию у самцов. [c.129]

Конечно, мы при этом считаем, что процент леталей один и тот же в Х-хромосомах, которые мы можем исследовать, и в те.х, которые мы исследовать не можем из-за их гибели на какой-либо стадии между облучением примордиальной клетки и созреванием спермия. Сходное допущение делается во всякой работе по мутациям, вызываемым облучением спермиев дрозофилы, так как применяемые дозы обычно достаточно сильны, чтобы сделать нежизнеспособными большое количество спермиев, и, таким образом, в эксперименте определяется процент мутаций, возникших в спермиях, которые остаются жизнеспособными. [c.122]

У нас нет оснований предполагать, что гибель других организмов, кроме бактерий и вирусов, в сколько-нибудь значительной мере обусловлена генными мутациями. У дрозофилы рецессивные летальные мутации генов возникают под влиянием облучения в яйцах, в спермиях и, вероятно, в диплоидных клетках. Однако благодаря присутствию в этой же клетке нормального аллеломорфа рецессивные летальные мутации в диплоидных клетках не будут летальны, если тол1,ко они не произошли в Х-хромосоме самца. [c.253]

Злокачественная опухоль — результат неконтролируемого деления клеток, точнее — нарушения их митотической активности. Причиной этого служит мутация или аномальная активация генов, отвечающих за клеточное деление. Гены, обусловливающие злокачественное перерождение нормальной клетки, называются онкогенами (по-гречески опкоз — опухоль ). Их известно около ста. Злокачественная клетка при делении дает клон своих копий. В конечном итоге они образуют неупорядоченную массу относительно недифференцированной ткани — злокачественную опухоль. Отделяющиеся от нее клетки (рис. 15.17) вместе с током крови и лимфой могут переноситься в другие части тела и, оседая там, формировать вторичные опухоли, называемые метастазами. Этот процесс называют метастазированием. Опухоли, способные к метастазированию, классифицируют как злокачественные, потому что, распространяясь по организму, они нарушают работу жизненно важных систем и рано или поздно приводят к гибели больного. Опухоли бывают и доброкачественными. Для них характерен ограниченный рост и отсутствие метастазов. Они практически безвредны и легко устраняются хирургическим путем. [c.233]

Разрушение, первично возникающее в генетическом материале клетки и приводящее потом к ее гибели, рассматривается многими авторами как летальная мутация. В опытах на дрожжах, производя акрещивание, можно определить, является ли летальность мутацией в классическом смысле и доминантна она или рецессивна. Используя эту методику, Magni [з] ранее пришел к за- [c.148]

Аномальные клетки, не повинующиеся социальным сдерживающим факторам, пролиферируют с образованием опухолей в организме они также появляются при трансформации в культуре клеток Хотя это часто приводит к гибели всего организма, как индивидуальные клетки они получают селективное преимущество, и поэтому их легко выделять. Трансформация клетки часто сопровождается мутацией или сверхэкспрессией специфических онкогенов, во многих случаях выявленных благодаря их наличию в РНК опухолевых вирусов (ретровирусов). Нормальные гомологи таких вирусных онкогенов в здоровых клетках, называемые протоонкогенами, по-виоимому, кодируют ключевые ком- [c.437]

Первоначально эксперименты проводились на растениях — семенах бобовых, фасоли, кукурузы, пшеницы, клубнях картофеля и других растительных объектах. Во всех случаях было обнаружено накопление в облученных организмах радиотоксинов — хинонов, обладающих широким спектром радиомиметического действия. Введение в необлученные растения экстрактов, содержащих хиноноподобные радиотоксины, вызывало угнетение митозов, торможение роста и развития, подавление синтеза ДНК в клеточных ядрах, появление хромосомных аберраций, пикноз ядер, цитолитический распад клеток и другие морфологические и функциональные изменения, характерные для радиационного воздействия. Рассматривая возможный механизм образования и действия радиотоксннов полифенольно-хиноидной природы,. А. М. Кузин предлагает такую последовательность процессов в момент облучения в клетках образуются активные радикалы биосубстратов, инициирующие реакцию окисления внутриклеточных фенолов, в первую очередь тирозина образующиеся продукты окисления активируют тирозиназу и, возможно, другие ферменты, способствуя тем самым появлению значительного количества ор-тохинонов хиноноподобные радиотоксины сорбируются ядрами клеток, угнетают синтез ДНК, блокируют включение тимидина во вновь синтезируемую ДНК, подавляют деление, рост и развитие клеток, вызывают мутации, а при высоких концентрациях радиотоксина происходит гибель клеток и организмов (рис. VI— 14). [c.216]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология