Factorii mutageni
Frecvenţa mutaţiilor poate spori esenţial sub acţiunea unor factori numiţi factori mutageni. Ei se pot diviza în trei grupuri principale: fizici, chimici şi biologici.
1. Factorii mutageni fizici (radiaţia, temperaturile extreme, ultrasunetul)
Dintre factorii mutageni fizici, radiaţiile au o deosebită influenţă. Există radiaţii neionizante şi ionizante. Radiaţiile neionizante (razele ultraviolete):
• determină reacţii fotochimice;
• provoacă modificări genetice la nivelul ADN-ului;
• se aplică pe larg întru ameliorarea microorganismelor.
Radiaţiile ionizante (electromagnetice (razele Roentgen, gama); corpusculare (razele alfa, beta)):
• afectează ţesuturile vegetale şi animale, provocând modificări în materialul ereditar;
• provoacă radioliza apei şi formarea peroxizilor de hidrogen;
• inhibă diviziunea celulară;
• provoacă mutaţii numeroase la nivelul ADN-ului şi/sau cromozomului.
Există mai multe unităţi de măsură a iradierii:
a) roentgen - un roentgen este egal cu cantitatea de radiaţii capabile să reproducă 2,08 x 109 perechi de ioni în 1 cm3 de aer la 0 °C şi la presiunea de 760 mm Hg;
b) rad (radiation absorbed dose) - un rad reprezintă energia absorbită sub formă de radiaţii ionizante egală cu 10-2 joule/kg;
c) gray (Gy) - un gray este egal cu doza primită de un organism iradiat ce absoarbe 1 joule/kg (1Gy = 100 rad). Organismele vii posedă o anumită radiosensibil itate, care diferă de la organism la organism. Pentru a
releva sensibilitatea organismelor la iradiere, se utilizează două măsuri:
a) doza letală 100 (DL 100) - doză la care mor toate organismele tratate într-un interval de 30 de zile de la iradiere;
b) doza letal[ 50 (DL 50) - doză la care mor 50 % dintre organismele tratate într-un interval de 30 de zile de la iradiere.
în tabelul de mai jos sunt indicate dozele letale 50 pentru diferite specii de plante şi animale.
Dozele letale 50 (DL 50) pentru unele specii de organisme
Specia
DL 50 (rad)
Om
450
Şoarece
550
Iepure
950
Drosofilă
46000
Parameci
350000
Cartof
5000
Fasole
8000
Secară
10000-15000
Tomate
30000-40000
Varză
75000-100000
Efectul iradierii depinde de un şir de factori, printre care:
• natura speciei (vezi tabelul);
• etapa ontogenezei (plantele tinere sunt mult mai radiosensibile decât cele mature);
50 1. Bazele geneticii
• gradul de specializare a celulei (celulele diferenţiate sunt mai rezistente la radiaţie decât celulele meri- stematice);
• numărul de cromozomi (speciile cu un număr mic de cromozomi sunt mai radiosensibile decât speciile cu un număr mai mare de cromozomi);
• diverşi factori ai mediului (temperatura, concentraţia de gaze, umiditatea etc.).
2. Factorii mutageni chimici (agenţii alchilanţi, analogii purinelor şi pirimidinelor, alte substanţe chimice mutagene)
Agenţii alchilanţi (iperita, epoxizii, etilenimina, mitomicina, aldehida formică etc.):
• stagnează diviziunea celulară;
• provoacă erori în replicarea moleculelor de ADN;
• determină eliminarea bazelor purinice.
Analogii purinelor şi pirimidinelor (5-bromuracilul, 2-aminopurina etc.):
• provoacă „erori de înlocuire" în molecula de ADN, deoarece se includ în molecula de ADN, substituind anumite baze azotate.
Alte substanţe chimice mutagene (acidul nitros, formalina, pesticidele, metalele grele etc.):
• posedă o acţiune mutagenă mai pronunţată;
• au un mecanism specific de acţiune;
• în anumite condiţii, unele substanţe chimice mutagene au şi un efect antimutagen;
• unele substanţe chimice (supermutagene) depăşesc esenţial (de circa 100 de ori) spectrul mutaţiilor genice.
Substanţele chimice care au o acţiune mutagenă sunt aplicate în diferite domenii ale economiei, agriculturii, medicinei. Ele ajung în aer, sol şi apă. în tabel sunt prezentate normele provizorii admisibile (NPA) pentru diferite substanţe chimice.
Normele provizorii admisibile pentru unele substanţe chimice
Substanţa chimică
NPA în apă (mg/l)
NPA în aer (mg/m3)
NPA în sol (mg/kg)
Pb
0,1
0,0003
30,0
Sr
50,0
-
-
Cr
0,5
0,0015
-
Fenoli
0,001
-
-
Cu
1,0
-
3,0
Acetonă
-
0,35
-
Aldehidă formică
-
0,0030
-
Acid acetic
-
0,06
0,06
Nitraţi
-
-
130,0
KCl
-
-
560,0
Substanţele mutagene pot să ajungă în ţesuturile plantelor sau ale animalelor fie direct, fie indirect.
Pesticidele pot provoca, odată cu mutaţiile, şi diverse dereglări psihice, deoarece afectează sistemul nervos central.
Unele îngrăşăminte minerale (nitraţii, nitriţii) influenţează negativ dezvoltarea organismului uman. Ele provoacă diferite mutaţii cromozomiale şi dereglări ale sistemului nervos central. în doze mari, aceste substanţe pot provoca dureri de cap, vomă, pierderea cunoştinţei etc.
3. Factorii mutageni biologici (virusuri, micoplasme):
• provoacă diverse mutaţii la nivelul ADN-ului sau cromozomilor;
• afectează diferite grupe de organisme (plante, animale, microorganisme);
în comunităţile naturale de organisme există diferite virusuri şi micoplasme care pot afecta ereditatea organismelor.
1. Bazele geneticii 51
Pentru a diminua acţiunea nocivă a substanţelor mutagene, pot fi utilizate anumite substanţe chimice şi factori fizici care stimulează procesele fiziologice şi biochimice ale organismelor vii. Aceşti agenţi au fost numiţi antimutageni. Natura antimutagenilor este foarte diversă (vezi tabelul).
Unele grupuri de antimutageni
Grupul
Exemple
Vitamine
Enzime
Preparate medicamentoase Aminoacizi Inhibitori ai radicalilor Agenţi neionizanţi
A (retinolul), C (acidul ascorbic), E (tocoferolul)
catalazele, polimerazele, nucleazele
sulfanilamidele, streptomicina
acidul glutamic, arginina, histidina
fenolii, acidul galic
razele ultraviolete, razele laser
în calitate de antimutageni pot fi utilizate, de exemplu, extracte din animale (produse din peşte, lapte, unt etc.).
Antimutagenii exercită o acţiune diversă:
• scad frecvenţa aberaţiunilor cromozomiale;
• intensifică procesele de reabilitare a ADN-ului;
• neutralizează diferiţi agenţi mutageni;
• activează sistemele enzimatice ale celulei care asigură detoxicarea agenţilor mutageni.
Din cele menţionate, se desprinde concluzia că factorii mutageni afectează esenţial ereditatea organismelor şi pun în pericol însăşi existenţa lor. Este foarte importantă testarea factorilor mutageni şi elaborarea metodelor de combatere a efectelor lor nocive.
Cu ajutorul mutagenezei experimentale însă, se pot obţine diferite suşe de microorganisme foarte productive sau soiuri de plante cu o productivitate înaltă. Prin mutageneză experimentală s-au obţinut suşe de Penicillium crysogenum cu o productivitate sporită în penicilină, soiuri tetraploide de viţă-de-vie, care oferă o recoltă cu mult mai mare de struguri.
Principalele surse de poluare a mediului înconjurător sunt diferiţi agenţi radioactivi, deşeuri industriale şi agricole, compuşi chimici de origine antropogenă (medicamente, pesticide, aditivi alimentari, detergenţi, produse cosmetice, molecule recombinante de ADN). Multe dintre aceste substanţe, prin intermediul aerului, apei, solului sau al unor organisme, provoacă diferite mutaţii.
De exemplu, după explozia bombelor atomice din Japonia (1945), 18,7 % dintre sarcini au fost întrerupte prin avorturi spontane, 23,3 % dintre copii s-au născut morţi, iar 26 % dintre nou-născuţi au murit imediat după naştere.
După catastrofa de la centrala atomo-electrică de la Cernobâl, a sporit considerabil numărul malformaţiilor congenitale.
Pesticidele utilizate pe larg în agricultură (erbicide, insecticide, fungicide) se pot acumula în mediul ambiant (plante, apă, sol) şi pot provoca diverse mutaţii.
O acţiune nocivă pot avea şi diferiţi conservanţi din industria alimentară, substanţe medicamentoase, coloranţi din industria textilă etc.
în cadrul unui monitoring genetic se analizează potenţialul mutagen al produselor chimice sau al factorilor fizici şi biologici. Pentru aceasta, se utilizează anumite organisme care au o structură relativ simplă şi sunt accesibile cercetărilor. Din aceste grupe de organisme fac parte unele bacterii, unele ciuperci etc. Actualmente, sunt utilizate pe larg culturile de celule vegetale şi animale izolate in vitro.
Frecvenţa mutaţiilor poate spori esenţial sub acţiunea unor factori numiţi factori mutageni. Ei se pot diviza în trei grupuri principale: fizici, chimici şi biologici.
1. Factorii mutageni fizici (radiaţia, temperaturile extreme, ultrasunetul)
Dintre factorii mutageni fizici, radiaţiile au o deosebită influenţă. Există radiaţii neionizante şi ionizante. Radiaţiile neionizante (razele ultraviolete):
• determină reacţii fotochimice;
• provoacă modificări genetice la nivelul ADN-ului;
• se aplică pe larg întru ameliorarea microorganismelor.
Radiaţiile ionizante (electromagnetice (razele Roentgen, gama); corpusculare (razele alfa, beta)):
• afectează ţesuturile vegetale şi animale, provocând modificări în materialul ereditar;
• provoacă radioliza apei şi formarea peroxizilor de hidrogen;
• inhibă diviziunea celulară;
• provoacă mutaţii numeroase la nivelul ADN-ului şi/sau cromozomului.
Există mai multe unităţi de măsură a iradierii:
a) roentgen - un roentgen este egal cu cantitatea de radiaţii capabile să reproducă 2,08 x 109 perechi de ioni în 1 cm3 de aer la 0 °C şi la presiunea de 760 mm Hg;
b) rad (radiation absorbed dose) - un rad reprezintă energia absorbită sub formă de radiaţii ionizante egală cu 10-2 joule/kg;
c) gray (Gy) - un gray este egal cu doza primită de un organism iradiat ce absoarbe 1 joule/kg (1Gy = 100 rad). Organismele vii posedă o anumită radiosensibil itate, care diferă de la organism la organism. Pentru a
releva sensibilitatea organismelor la iradiere, se utilizează două măsuri:
a) doza letală 100 (DL 100) - doză la care mor toate organismele tratate într-un interval de 30 de zile de la iradiere;
b) doza letal[ 50 (DL 50) - doză la care mor 50 % dintre organismele tratate într-un interval de 30 de zile de la iradiere.
în tabelul de mai jos sunt indicate dozele letale 50 pentru diferite specii de plante şi animale.
Dozele letale 50 (DL 50) pentru unele specii de organisme
Specia
DL 50 (rad)
Om
450
Şoarece
550
Iepure
950
Drosofilă
46000
Parameci
350000
Cartof
5000
Fasole
8000
Secară
10000-15000
Tomate
30000-40000
Varză
75000-100000
Efectul iradierii depinde de un şir de factori, printre care:
• natura speciei (vezi tabelul);
• etapa ontogenezei (plantele tinere sunt mult mai radiosensibile decât cele mature);
50 1. Bazele geneticii
• gradul de specializare a celulei (celulele diferenţiate sunt mai rezistente la radiaţie decât celulele meri- stematice);
• numărul de cromozomi (speciile cu un număr mic de cromozomi sunt mai radiosensibile decât speciile cu un număr mai mare de cromozomi);
• diverşi factori ai mediului (temperatura, concentraţia de gaze, umiditatea etc.).
2. Factorii mutageni chimici (agenţii alchilanţi, analogii purinelor şi pirimidinelor, alte substanţe chimice mutagene)
Agenţii alchilanţi (iperita, epoxizii, etilenimina, mitomicina, aldehida formică etc.):
• stagnează diviziunea celulară;
• provoacă erori în replicarea moleculelor de ADN;
• determină eliminarea bazelor purinice.
Analogii purinelor şi pirimidinelor (5-bromuracilul, 2-aminopurina etc.):
• provoacă „erori de înlocuire" în molecula de ADN, deoarece se includ în molecula de ADN, substituind anumite baze azotate.
Alte substanţe chimice mutagene (acidul nitros, formalina, pesticidele, metalele grele etc.):
• posedă o acţiune mutagenă mai pronunţată;
• au un mecanism specific de acţiune;
• în anumite condiţii, unele substanţe chimice mutagene au şi un efect antimutagen;
• unele substanţe chimice (supermutagene) depăşesc esenţial (de circa 100 de ori) spectrul mutaţiilor genice.
Substanţele chimice care au o acţiune mutagenă sunt aplicate în diferite domenii ale economiei, agriculturii, medicinei. Ele ajung în aer, sol şi apă. în tabel sunt prezentate normele provizorii admisibile (NPA) pentru diferite substanţe chimice.
Normele provizorii admisibile pentru unele substanţe chimice
Substanţa chimică
NPA în apă (mg/l)
NPA în aer (mg/m3)
NPA în sol (mg/kg)
Pb
0,1
0,0003
30,0
Sr
50,0
-
-
Cr
0,5
0,0015
-
Fenoli
0,001
-
-
Cu
1,0
-
3,0
Acetonă
-
0,35
-
Aldehidă formică
-
0,0030
-
Acid acetic
-
0,06
0,06
Nitraţi
-
-
130,0
KCl
-
-
560,0
Substanţele mutagene pot să ajungă în ţesuturile plantelor sau ale animalelor fie direct, fie indirect.
Pesticidele pot provoca, odată cu mutaţiile, şi diverse dereglări psihice, deoarece afectează sistemul nervos central.
Unele îngrăşăminte minerale (nitraţii, nitriţii) influenţează negativ dezvoltarea organismului uman. Ele provoacă diferite mutaţii cromozomiale şi dereglări ale sistemului nervos central. în doze mari, aceste substanţe pot provoca dureri de cap, vomă, pierderea cunoştinţei etc.
3. Factorii mutageni biologici (virusuri, micoplasme):
• provoacă diverse mutaţii la nivelul ADN-ului sau cromozomilor;
• afectează diferite grupe de organisme (plante, animale, microorganisme);
în comunităţile naturale de organisme există diferite virusuri şi micoplasme care pot afecta ereditatea organismelor.
1. Bazele geneticii 51
Pentru a diminua acţiunea nocivă a substanţelor mutagene, pot fi utilizate anumite substanţe chimice şi factori fizici care stimulează procesele fiziologice şi biochimice ale organismelor vii. Aceşti agenţi au fost numiţi antimutageni. Natura antimutagenilor este foarte diversă (vezi tabelul).
Unele grupuri de antimutageni
Grupul
Exemple
Vitamine
Enzime
Preparate medicamentoase Aminoacizi Inhibitori ai radicalilor Agenţi neionizanţi
A (retinolul), C (acidul ascorbic), E (tocoferolul)
catalazele, polimerazele, nucleazele
sulfanilamidele, streptomicina
acidul glutamic, arginina, histidina
fenolii, acidul galic
razele ultraviolete, razele laser
în calitate de antimutageni pot fi utilizate, de exemplu, extracte din animale (produse din peşte, lapte, unt etc.).
Antimutagenii exercită o acţiune diversă:
• scad frecvenţa aberaţiunilor cromozomiale;
• intensifică procesele de reabilitare a ADN-ului;
• neutralizează diferiţi agenţi mutageni;
• activează sistemele enzimatice ale celulei care asigură detoxicarea agenţilor mutageni.
Din cele menţionate, se desprinde concluzia că factorii mutageni afectează esenţial ereditatea organismelor şi pun în pericol însăşi existenţa lor. Este foarte importantă testarea factorilor mutageni şi elaborarea metodelor de combatere a efectelor lor nocive.
Cu ajutorul mutagenezei experimentale însă, se pot obţine diferite suşe de microorganisme foarte productive sau soiuri de plante cu o productivitate înaltă. Prin mutageneză experimentală s-au obţinut suşe de Penicillium crysogenum cu o productivitate sporită în penicilină, soiuri tetraploide de viţă-de-vie, care oferă o recoltă cu mult mai mare de struguri.
Principalele surse de poluare a mediului înconjurător sunt diferiţi agenţi radioactivi, deşeuri industriale şi agricole, compuşi chimici de origine antropogenă (medicamente, pesticide, aditivi alimentari, detergenţi, produse cosmetice, molecule recombinante de ADN). Multe dintre aceste substanţe, prin intermediul aerului, apei, solului sau al unor organisme, provoacă diferite mutaţii.
De exemplu, după explozia bombelor atomice din Japonia (1945), 18,7 % dintre sarcini au fost întrerupte prin avorturi spontane, 23,3 % dintre copii s-au născut morţi, iar 26 % dintre nou-născuţi au murit imediat după naştere.
După catastrofa de la centrala atomo-electrică de la Cernobâl, a sporit considerabil numărul malformaţiilor congenitale.
Pesticidele utilizate pe larg în agricultură (erbicide, insecticide, fungicide) se pot acumula în mediul ambiant (plante, apă, sol) şi pot provoca diverse mutaţii.
O acţiune nocivă pot avea şi diferiţi conservanţi din industria alimentară, substanţe medicamentoase, coloranţi din industria textilă etc.
în cadrul unui monitoring genetic se analizează potenţialul mutagen al produselor chimice sau al factorilor fizici şi biologici. Pentru aceasta, se utilizează anumite organisme care au o structură relativ simplă şi sunt accesibile cercetărilor. Din aceste grupe de organisme fac parte unele bacterii, unele ciuperci etc. Actualmente, sunt utilizate pe larg culturile de celule vegetale şi animale izolate in vitro.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu