Мутагенное действие ультрафиолетовых луче

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]

Мутантные штаммы легко получить при действии на бактерии дикого типа мутагенных факторов, например, рентгеновских или ультрафиолетовых лучей, или химических мутагенов. Обработанную культуру высевают на пермиссивную среду. Например, если нужно получить ауксотроф по определенной аминокислоте, то сперва подвергнутые действию мутагена бактерии высевают на среду, содержащую все 20 аминокислот. После появления колоний, их перепечатывают на чашку с минимальной средой, для того чтобы определить, какие из этих колоний ауксотрофные (рис. 8.1). Затем каждая из ауксотрофных колоний с пер- [c.229]

Наследственные изменения (мутации) свойств микроорганизмов могут происходить под влиянием химических и физических факторов (ионизирующее излучение и ультрафиолетовые лучи). При радиационной селекции используют преимущественно гамма-лучи и быстрые нейтроны, которые дают лучший мутагенный эффект. Однако их использование для получения промышленных штаммов ограничено. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 2650 нм обладают также хорошим мутагенным действием, так как лучи этой длины волны избирательно поглощаются молекулами ДНК. Ультрафиолетовые лучи вызывают возбуждение молекулы, что в последующем приводят к их химическому изменению. [c.121]

Наследственные изменения можно подразделить на изменения, возникающие в результате мутаций и рекомбинаций генетического материала. Скачкообразные изменения в генетическом материале клетки, приводящие к появлению новых признаков, получили название мутаций. Мутации возникают в популяции особей всегда, часто без видимых воздействий на популяцию. Такие мутации, причины возникновения которых нам неизвестны, называются спонтанными. Повышать частоту мутаций по сравнению со спонтанным фоном, т.е. индуцировать их, могут физические, химические и биологические факторы, действующие на генетический материал клетки. Физические факторы — это прежде всего коротковолновое излучение (ультрафиолетовые и рентгеновские лучи). К химическим мутагенам относятся аналоги оснований, производные акридина, алкилирующие и дезаминирующие агенты. Биологические факторы — это в первую очередь мигрирующие элементы (транспозоны и 15-элементы). [c.147]

Мутагенное и канцерогенное действие оказывают ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и у-излучение. Во всех случаях имеет место повреждение ДНК. Например, ультрафиолет вызывает образование пиримидиновых димеров. Результатом облучения могут быть разрывы одной или двух цепей ДНК, поперечные сшивки. Все это лежит в основе мутагенного и канцерогенного эффекта облучения. Рентгеновские и у-лучи помимо прямого влияния на ДНК [c.353]

Мутагенное действие различного рода излучений и химических веществ на организмы связано в первую очередь с изменением ДНК. Так, было установлено, что спектр мутагенного действия ультрафиолетовых лучей соответствует спектру их поглощения ДНК и не соответствует спектру поглощения хромосомных белков. Белки поглощают ультрафиолетовые лучи в диапазоне 180 нм, а ДНК — 260 нм (в том диапазоне, в котором эти излучения вызывают больше всего наследственных изменений). При действии лучей Рентгена на чистые препараты ДНК ее молекулы разрушались. Горчичный газ (иприт) и некоторые другие химические мутагены оказывают на ДНК значительно большее химическое действие, че м на белок и другие вещества клетки. [c.130]

В настоящее время нам не приходится зависеть от того, когда природа предоставит нам микроорганизм, у которого отсутствовал бы тот биосинтетический процесс, который мы хотим изучить. Мы можем подвергнуть дикий тип организма , способный расти на простой среде из минеральных солей, воздействию рентгеновских или ультрафиолетовых лучей или действию химических мутагенов. В результате такого воздействия может произойти повреждение генетического аппарата микробов и способность к синтезу каких-то определенных компонентов клетки будет утрачена микробы уже не смогут больше расти на простой среде, если не добавлять туда, например, какой-нибудь витамин или аминокислоту. Такие мутанты (или индуцированные ауксотрофы) можно отличить от дикого типа, если воздействовать на них пенициллином на простой среде пенициллин действует только на активно делящиеся клетки, поэтому дикий тип организмов, будучи способным размножаться, погибает под действием пенициллина, мутанты же не размножаются без определенных добавок и поэтому выживают. Индуцированные ауксотрофы были успешно использованы при изуче- [c.45]

Электромагнитные излучения подразделяются в зависимости от длины волны на ионизирующее излучение (у- и рентгеновские лучи с X < 200 нм), ультрафиолетовое излучение, видимую область, инфракрасное излучение и радиоволны. По характеру действия излучения делятся на 1) оказывающие физиологическое действие 2) оказывающие летальное и мутагенное действие [c.100]

Мутации. Скачкообразные изменения в генетическом материале клетки, приводящие к появлению новых признаков, получили название мутаций. Мутации возникают в популяции особей всегда, часто без видимых воздействий на популяцию. Такие мутации, причины возникновения которых нам не известны, называются спонтанными. Повышать частоту мутаций по сравнению со спонтанным фоном, т. е. индуцировать их, могут многие физические и химические факторы, действующие на генетический материал клетки. Физические факторы — это прежде всего коротковолновое излучение (ультрафиолетовые и рентгеновские лучи). К химическим мутагенам относятся аналоги оснований, производные акридина, алкилирующие и дезаминирующие агенты. [c.128]

Спонтанные изменения генетической природы организма — продуцента основаны на процессах рекомбинации генетического материала in vivo (амплификация, конъюгация, трансдукция, трансформация и пр.). Для вьщеления из природных популяций высокопродуктивных штаммов микроорганизмов используют методы селекции, т. е. направленного отбора организмов со скачкообразным изменением геномов. Методы слепого многоступенчатого отбора случайных мутаций чрезвычайно длительны и могут занимать целые годы. Для возникновения мутаций интересующий ген должен удвоиться 10 —10 раз. Более эффективен метод искусственного повреждения генома. Таким методом является индуцированный мутагенез, основанный на использовании мутагенного действия ряда химических соединений (гидроксиламин, нит-розамины, азотистая кислота, бромурацил, 2-аминопурин, алки-лирующие агенты и др.), рентгеновских и ультрафиолетовых лучей. Мутагены вызывают замены и делеции оснований в составе ДНК, а также индуцируют мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания информации. [c.33]

Первые исследователи мутационного процесса недооценивали роли факторов внешней среды в явлениях изменчивости. Некоторые исследователи в начале XX века даже считали, что внешние воздействия не имеют никакого значения для процесса мутирования. Но в дальнейшем эти представления были опровергнуты благодаря искусственному получению мутаций с помощью различных факторов внешней среды. В настоящее время можно предполагать, что, по-видимому, нет таких факторов внешней среды, которые в какой-то мере не сказались бы на изменении наследственных свойств. Из физических факторов на ряде объектов установлено мутагенное действие ультрафиолетовых лучей, фотонов света и температуры. Повышение температуры увеличивает число мутаций. Но температура относится к числу тех агентов, в отношении которых у организмов существуют защитные механизмы. Поэтому нарушение гомеостаза оказывается незначительным. Вследствие этого температурные воздействия дают незначительный мутагенный эффект по сравнению с другими агентами. [c.151]

Мутационный переход от ауксотрофов к прототрофам исследовать легче, чем обратный переход, так как можно высеивать большие популяции ауксотрофных родителей на минимальной среде, а прорастать в колонии будут только прототрофы. Witkin [9] наблюдала, что мутации такого типа, вызванные ультрафиолетовыми лучами, возникали со значительно большим выходом, в том случае, если для бактерий непосредственно после облучения были доступны аминокислоты, по сравнению с посевом на минимальной среде. Kada [е] удалось глубже проникнуть в сущность этого явления при использовании штамма Е. соИ требующего для роста тирозин, метионин, урацил и тимин. Он исследовал индуцирование мутаций, приводящих к способности синтезировать тирозин, и оценил относительную значимость активного синтеза белка, РН1< и ДНК после облучения путем исключения или снабжения метионином, урацилом и тимином соответственно. Было обнаружено значительное различие в мутагенном действии ультрафиолетовых и рентгеновских лучей с ультрафиолетовыми лучами выход мутаций после определенной дозы заметно уменьшался, если ингибировался синтез белка или РНК, а на выходе рентгеновских мутаций наличие или отсутствие любого из веществ, необходимых для роста родительского ауксотрофного штамма, никак не сказывалось. [c.150]

Для инактивации вирусов часто используют ультрафиолетовое излучение [328]. Белки ноглош ают УФ-лучи в меньшей степени, чем нуклеиновые кислоты, и поэтому гораздо более устойчивы к их действию. Инактивации подвержены как одноцепочечные, так и двухцепочечные нуклеиновые кислоты. Но мутагенный эффект обычно невелик. Первое, что происходит при интенсивном воздействии ультрафиолетовыми лучами,— это присоединение молекулы воды по 5,6-двойной связи пиримидинов. Реакция эта обратима, причем легкость протекания обратной реакции зависит от типа пиримидинового основания [c.202]

Использование радиации и химических мутагенов в селекции микроорганизмов. Под действием радиационных и химических мутагенов в клетках микро- органпзмов происходят изменения молекулярных структур ДНК, на основе которых изменяется ход биохимических процессов. Этим путем можно получать радиационные и химические штаммы микроорганизмов, обладающие сверхсинтезом определенного нужного вещества. Наиболее эффективны в качестве мутагенов в селекции микроорганизмов ультрафиолетовые лучи и лучи Рентгена, а из химических соединений — этиленимин. [c.224]

Есть основания предполагать, что мутагенное действие (способность вызывать мутации) различного рода из.пучений и ряда химических факторов связано в первую очередь с изменением ДНК под влиянием этих воздействий. Было найдено, что во многих случаях спектр действия ультрафиолетовых лучей соответствует спектру их поглощения нуклеиновыми кислотами. В некоторых случаях отмечалось наличие двух точек в спектре де11ствия ультрафиолетового освещения, одна из которых соответствовала поглощению ультрафиолетовых лучей белками, а другая — нуклеиновыми кислотами. Таким образом, в иных случаях получалась довольно сложная картина. [c.67]

В 1914 г. В. Генри обнаружил среди выживших после облучения ультрафиолетовым светом бактерий большое количество, как он считал, наследственных вариантов, отличающихся от нормального типа по таким свойствам, как морфология колоний и патогенность. Из этого наблюдения Генри заключил (за 13 лет до того, как Мёллер доказал мутагенное действие рентгеновских лучей на плодовую мушку), что ультрафиолетовые лучи мутагенны для бактерий. Однако доказательство этого утверждения пришло лишь много лет спустя с расцветом в сороковых годах генетики бактерий, когда Демерец показал, что среди 10 клеток Е. соИ штамма Топ (чувствительного к фагу Т1), выживших после облучения определенной дозой ультрафиолетовых лучей, доля мутантов Топ более чем в тысячу раз превышает спонтанный уровень этих мутантов среди необлученных бактерий. Вскоре ультрафиолет стал одним из наиболее широко распространенных мутагенов, используемых для получения мутантов бактерий. Многие мутанты, которые упоминались в предыдущих главах, были отобраны среди клеток, выживших после облучения ультрафиолетом немутантного родительского штамма. Так, например, были получены использованные в опытах по конъюгации (гл. X) Hir- и Р -штам-мы Жакоба и Вольмана с множественными мутациями, а также мутанты Тгр Яновского, использованные для изучения тонкой генетической структуры генов trp (гл. XIV). Однако, хотя молекулярный механизм спонтанных мутаций, а также мутаций, индуцированных аналогами оснований и акридиновыми красителями, к 1960 г. был достаточно хорошо изучен (см. гл. XIII), выяснение механизма мутаций, вызванных ультрафиолетом — исторически первым и долгое время наиболее широко распространенным бактериальным мутагеном, — задержалось до тех пор, пока не был выяснен механизм репараций. [c.381]

В-седьмых, при сочетании химических мутагенов с нежесткой и, конечно, неионизирующей ультрафиолетовой радиацией в некоторых случаях можно получить превышение активности над действием мутагенов в отдельности. Это объясняется, по нашему мнению, способностью отдельных химических мутагенов вызывать, помимо реализуемых ими мутаций, еще известные уровни возбуждения, которые не могут превратиться в мутации в отдельности, но используются как готовые возбужденные уровни при последующей ультрафиолетовой обработке. Слабое проникновение ультрафиолетовых лучей и их собственный аберрантогенный эффект очень лимитируют применение такой сочетанной обработки у эукариотов. Большинство мутагенов не дают подобного комбинированного эффекта и у прокариотов. [c.47]

Приведены результаты многоступенчатой селекции продуцентов аминоли-тических и нротеолитических комплексов ферментов под действием физических и химических мутагенов. Наиболее активными факторами, индуцирующими мутанты с повышенной продуктивностью ферментов, оказались нитрозоалкилмочевины и этиленимин в сочетании с ультрафиолетовыми лучами. Получены устойчивые штаммы микроорганизмов с продуктивностью, повышенной на 100 и более процентов. [c.320]

В 1927 г. Г. Мёллер и Л. Стадлер открыли, что рентгеновские и ультрафиолетовые лучи способны индуцировать мутации, иными словами — пов ышать частоту мутаций по сравнению со спонтанным фоном. После этого выяснилось, что и многие другие физические и химические агенты также оказывают мутагенное действие на наследственное вещество [c.317]

Мутации бактерий и вирусов вызываются в эксперименте искусственно с помощью облучения ультрафиолетовым светом или рептгеповскими лучами, а также действием специальных веществ — мутагенов. В основе мутаций лежит всегда химическое изменение ДНК в том или ином цистроне. Это несомненно сейчас для всех типов мутагенеза. Мутагенез под действием лучистой энергии связан, по всей вероятности, с образованием свободных радикалов непосредственно в клетке и атакой этими радикалами ДНК или образованием возбужденных атомов в ДНК. [c.290]

Рентгеновские лучи создают частично в воде, а также в самой нуклеиновой кислоте активные свободные радикалы и возбужденные метастабильные состояния весьма реакционоспособные. Радикалы и ведут химические реакции, изменяющие ДНК. Ультрафиолетовый свет является хорошим мутагенным агентом для бактерий, которые могут быть подвергнуты облучению в тонком слое. Изучение спектра действия , т. е. вероятности мутагенеза как функции длины волны, обнаружило оптимум при 260 т и, т. е. в максимуме поглощения нуклеиновых кислот. Квапт hv в этом случае недостаточен для ионизации, но вполне обычен для фотохимических реакций, проходящих через стадии радикалов или метастабильных состояний. Важное наблюдение заключается в том, что можно облучить сначала пустую питательную среду, затем ввести в нее бактерии и вызвать мутагенез. [c.404]

К физическим канцерогенам относят рентгеновское, гамма- и ультрафиолетовое излучения. Они оказывают как прямое, мутагенное и канцерогенное действие на структуру ДНК, так и непрямое, вызванное повреждением клеточных макромолекул свободно-радикальными формами кислорода, которые образуются в тканях под действием облучения. Именно лучевой канцерогенез был главной опасностью для первых радиологов и ренп енологов, работавших с радием и лучами рентгена без защиты от облучения. Из-за него у многих из них развивался рак кожи. При общем облучении организма чаще всего развиваются лейкозы, реже — опухоли костей из-за накопления в них радиоактивного стронция, являющегося аналогом кальция, и рак щитовидной железы, провоцируемый накоплением в ней радиоактивного йода. Для шахтеров урановых рудников, вдыхающих радиоактивную пыль, характерен рак легких. [c.234]