Мутагены, вызывающие рак

Мутация клеток: никотин, дым и другие «волшебные» средства

Мутагены, вызывающие ракДаже перевод этого слова с латинского говорит о фатальности процессов, происходящих при мутациях клеток. «Mutatio» переводится как изменения. И именно эти изменения — стойкие и необратимые — становятся причиной тех страшных болезней, которые одна за другой именуются «бичами нашего времени».

В сущности, природой было заложено, что часть клеток, которые непрерывно образуются в организме на протяжении всей его жизни, будут отличаться от своих «предков». Такие изменения — ученые называют их «спонтанными мутациями» — происходят достаточно часто, они передаются новым клеткам через ДНК.

Но, в большинстве случаев, клетки, родившиеся в результате спонтанных мутаций, погибают, не успев размножиться до критической массы, при которой изменения в ДНК скажутся на большинстве клеток организма.

В других случаях, мутации способствуют улучшению свойств организма, становясь одним из факторов эволюции.

Спонтанные мутации организм довольно легко исправляет сам. Природой предусмотрено уничтожение клеток с неправильным геномом или исправления поврежденного участка ДНК. Но, увы, подобный механизм эффективен только в отношении эндогенных, скажем так — привычных мутагенов.

Враг — снаружи

Гораздо сложнее обстоит дело с индуцированной мутацией — то есть, обусловленной внешними причинами. В таких мутациях прямо или косвенно виноват человек. Индуцированные мутации запускаются под воздействием неблагоприятных факторов внешней среды, которые получили название «экзогенных мутагенов».

Список этих мутагенов обширен. В него входят различные виды излучения, в том числе температурные, ультрафиолетовые лучи и многие другие явления физической природы. Химические мутагены добавляют в список еще несколько десятков строк.

Это практически все вещества, которые человек использует в быту, в промышленности, на транспорте, сельском хозяйстве, медицине. Биологические мутагены могут принадлежать к естественной окружающей среде или вырабатываться в процессе жизнедеятельности человек — продукты окисления, вирусы и бактерии.

Другие мутагены этого рода образуются по вине человека — например, штаммы бактерий внутрибольничных инфекций — очень жизнестойких микробов.

Мутации без эволюции — тупиковый путь. К смерти

Неконтролируемые организмом мутации клеток — прямой путь к развитию онкологических заболеваний. Мало того, что из-за обилия мутагенов организм буквально «захлебывается» в измененных клетках, сами эти клетки оказывают влияние на биохимические процессы в организме.

Клетки—мутанты растут быстрее, чем нормальные. Из-за нарушенной структуры их ДНК организм теряет контроль над такими клетками — он просто «не понимает», что с ними делать и как с ними бороться.

Растущие на месте нормальных, мутировавшие клетки замещают собой ткани органов, но функции этих органов не выполняют.

Какие же вещества провоцируют мутации клеток и последующее их перерождение в раковые? Чтобы не углубляться в дебри генетики и патоморфологии, оглянемся вокруг: экзогенных мутагенов — не перечесть.

Самый очевидный — и самому человеку и окружающим его людям — сигарета. О том, что сигареты и дым от них содержат массу вредных веществ, не писал только ленивый.

А что с мутагенами? Вот только краткий их перечень:

Оксид азота. Токсичное само по себе вещество, в организме человека распадающееся на нитриты и нитраты. Нитриты провоцируют мутации не только клеток организма. Под их влиянием мутируют половые клетки, приводя к необратимым (и не всегда распознаваемым) изменениям у новорожденных.

Нитрозамины. Непосредственные мутагены, к которым наиболее чувствительны клетки реснитчатого эпителия. Подобные клетки выстилают легкие и кишечник, что объясняет тот факт, что у курильщиков высока заболеваемость раком легких, пищевода и кишечника.

Цианистый водород, или синильная кислота. Помимо того, что это сильный яд, синильная кислота блокирует ферментную активность клеток, приводя к нарушению процессов деления и репликации ДНК. Мутации, образующиеся в этом случае, необратимы.

Полиароматические углеводороды. Самые активные мутагены, из-за своего органического происхождения легко повреждают геном, провоцируя образование атипичных клеток. Доказана роль ПАУ в образовании плоскоклеточного рака.

Бензол. Постоянное вдыхание бензола способствует развитию лейкозов — раковых заболеваний крови. Более, при сгорании бензола образуется копоть, в составе которой также немало мутагенов.

В этом списке — только малая часть веществ, мутагенная роль которых доказана давно.

Простая арифметика

Сегодняшнее состояние окружающей среды таково, что клетки организма беспрерывно подвергаются воздействию вредных факторов, большая часть которых провоцирует мутации. Организм человека пытается справиться с ними, включая разнообразные механизмы защиты. Но рост онкологической заболеваемости говорит о том, что эти механизмы слишком слабы, чтобы противостоять ежедневной, ежеминутной атаке.

Отказ от курения станет первым шагом к… собственному спасению. Сколько сигарет вы выкурили за сегодня? 10 — 15? Увы, в Вашем организме 1 клетка уже переродилась в раковую. И она размножается *.

* http://www.kleo.ru/items/news/2009/12/22/smok.shtml

Источник: https://ne-kurim.ru/articles/zdorovie/mutaciya-kletok/

Биология и медицина

Раковые заболевания связаны с неконтролируемым размножением клеток опухоли.

Поскольку потомки опухолевых клеток продолжают быстро размножаться, это значит, что они получили по наследству свойства клеток-предков.

А это, в свою очередь, означает, что у раковых клеток изменен наследственный аппарат. Иными словами, у них возникли либо изменения в структуре ДНК, либо наследуемые нарушения регуляции работы генов.

Эти соображения привели к возникновению гипотезы, что рак развивается в результате мутации каких-то генов соматических клеток. В пользу данной гипотезы свидетельствует то, что многие мутагены являются одновременно и канцерогенами , т.е. веществами, вызывающими раковые заболевания.

С другой стороны, было показано, что ряд раковых заболеваний вызывается вирусами, которые встраиваются в ДНК соматических клеток. Такими хорошо изученными заболеваниями являются саркома Раусса , вызывающая опухоли у кур, рак молочной железы мышей и др.

Вирусы, вызывающие рак, называются онкогенными вирусами . Среди онкогенных вирусов оказались вирусы, наследственной молекулой которых является РНК (их называют ретровирусами ).

Было установлено, что и в этом случае на вирусной РНК с помощью особого фермента ревертазы синтезируется ДНК, которая встраивается в хромосому хозяина. Итак, вирусы, встроившиеся в хромосому, могут приводить к превращению здоровой клетки в раковую.

В дальнейшем появилось предположение, что для возникновения рака существенен не весь геном вируса, а лишь один из его генов. Такой ген, вызывающий рак, назвали онкогеном .

Итак, существовали две основные конкурирующие гипотезы о причинах возникновения рака: мутационная и вирусная. Дальнейшие серьезные продвижения в понимании природы рака, которые позволили примирить эти гипотезы, произошли, начиная с 80-мидесятых годов ХХ столетия.

В 1978 г. был открыт первый онкоген, его назвали Src (Сарк — от слова «саркома»). Этот онкоген встраивается вместе с вирусом в клетки животных или человека (в культуре ткани). Белок, кодируемый этим геном (он оказался ферментом Src-протеинкиназой , действующим на тирозин), превращает нормальные клетки в раковые. В 1983 г.

была определена последовательность нуклеотидов в гене Src и показано, что введение одного этого гена в культуру клеток превращает их в раковые. Итак, казалось бы, вирусная теория рака была доказана и победила другие теории его возникновения. Онкогенные вирусы, попадая в организм, приносят с собой онкогены, вызывающие рак.

Однако при изучении гена Src было обнаружено, что этот ген не играет никакой роли в жизни тех вирусов, которые его содержат. Если удалить Src, вирус продолжает нормально существовать и размножаться. Но тогда возник вопрос: откуда взялся у вирусов этот ненужный им ген? Ответ был получен в 1979-1981 гг.

, когда в нормальных клетках цыплят, крыс и человека обнаружили белок, кодируемый геном Src. Это показало, что в нормальных клетках человека и животных имеется ген Src. Вся ситуация оказалась совсем иной, чем представлялось до того. Дело не в том, что коварный вирус приносит в организм какой-то чужой онкоген и заражает человека.

Выяснилось, что этот ген всегда есть в клетках человека. Вирус, встраиваясь в ДНК клетки-хозяина, иногда захватывает из этой клетки ее родной ген Src и уносит с собой.

Но тогда возник новый вопрос: почему этот ген, имеющийся во всех нормальных клетках, не делает их раковыми, а тот же самый ген, когда его встраивает в ДНК вирус, оказывается онкогеном?

И эта загадка была решена. Оказалось, что в нормальных клетках ген Src «молчит», с него не считывается РНК и не синтезируется белок.

Активность этого гена подавлена регуляторными механизмами нормальной клетки, а в клетке, в которую этот ген внесен вирусом, ген работает. Дело в том, что включение гена Src в геном вируса меняет регуляцию работы этого гена.

В геноме вируса перед геном Src оказывается очень активный вирусный промотор , наличие которого и делает ген Src онкогеном.

Доказано это было следующим образом. Из нормальных клеток выделили их собственный ген Src, присоединили к нему вирусный промотор и ввели в нормальные клетки. Ген Src с вирусным промотором превратил эти клетки в раковые.

Выяснилось, что рак могут вызывать и некоторые вирусы, которые не содержат онкогенов (сначала это казалось удивительным). Дело в том, что эти вирусы встраиваются в ДНК нормальных клеток перед такими генами, как Src.

У вирусов имеется сильный промотор, который активирует ген Src, и в результате клетка становится раковой.

Помимо онкогена Src при изучении разных онкогенных вирусов было обнаружено несколько десятков онкогенов. Все они имеются и в нормальных клетках разных позвоночных. Возникает вопрос: какую же роль играют эти гены в организме животных?

В настоящее время показано, что часть таких генов играет важную роль во время эмбрионального развития, когда клетки должны часто делиться. По мере роста эмбриона регуляторные системы клетки блокируют работу этих генов и они становятся «молчащими». Если же они начинают активно работать в каких-то клетках взрослого организма, то это ведет к возникновению рака.

Вернемся к мутационной гипотезе возникновения рака.

После того, как было выяснено, что в геноме нормальных клеток имеются заблокированные гены, которые могут вызывать рак, стало понятно, каким образом действуют разные канцерогены. Таких путей действия канцерогенов оказалось много.

Читайте также:  Рак глаза - инновационное лечение

Например, если возникнет мутация в регуляторных генах, которые подавляют активность онкогенов, начнут вырабатываться белки, кодируемые онкогенами, и клетка станет раковой.

Другой пример. Было обнаружено, что кусок хромосомы, содержащий ген Src, может отломаться, и присоединиться к другой хромосоме так, что около гена Src окажется чужой промотор.

В результате этой хромосомной мутации клетка становится раковой, и именно таков способ возникновения нескольких раковых заболеваний. Оказалось, например, что рак лимфатической системы связан с переносом кусочка 8-й хромосомы на 14-ю.

А один из видов рака крови вызывается переносом кусочка 9-й хромосомы, в котором находится онкоген myc , на 22-ю хромосому, в которой имеется сильный промотор.

Сейчас показано, что некоторые саркомы и лейкемии человека вызываются вирусами, а другие виды рака возникают в результате мутаций, в частности под действием канцерогенов.

Постепенное выяснение механизма возникновения раковых заболеваний помогает в поисках способов их лечения.

Ссылки:

Источник: http://medbiol.ru/medbiol/genetic_sk/00019f8b.htm

3.7. Вредное влияние мутагенов на генетический аппарат клетки. Наследственные болезни

Способность к мутированию — свойство гена. Каждый ген мутирует сравнительно редко, что имеет определенное биологическое значение, обеспечивая относительное постоянство видов и их приспособленность к окружающей среде.

 Установлена зависимость мутаций от физиологического состояния клетки, режима питания, температуры и других естественных факторов.

При воздействии ряда химических веществ (иприта, этиленамина, колхицина и др.), радиоактивных изотопов, ионизирующих излучений, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей и др. количество мутаций увеличивается в сотни раз и возрастает прямо пропорционально их дозе.

Мутагены

                    факторы, вызывающие мутации у живых организмов:

       • физические мутагены (излучения, температура);

       • химические мутагены (токсичные вещества);

       • биологические мутагены (вирусы).

Общие свойства мутагенов:

 • универсальность — способность вызывать мутации во всех живых организмах;

 • отсутствие нижнего порога действия — способность вызывать мутации даже в очень малых дозах;

 • спонтанность (ненаправленность) возникающих мутаций.

Употребление алкоголя, наркотиков, никотина, некоторых лекарственных препаратов, равно как и воздействие различных мутагенов, оказывает вредное влияние на генетический аппарат клетки.

Особенно опасны мутации в половых клетках, которые могут передаваться из поколения в поколение.

В этом плане особенно актуальны мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения мутагенами, а для предупреждения и профилактики наследственных заболеваний человека — медико-генетическое консультирование семейных пар.

Медицинская генетика – раздел антропогенетики, изучающий наследственные заболевания человека, их происхождение, диагностику, лечение и профилактику.

Основным средством сбора информации о больном является медико-генетическое консультирование. Оно проводится в отношении лиц, у которых среди родных наблюдались наследственные заболевания.

Цель – прогноз вероятности рождения детей с патологиями, либо исключение возникновения патологий.

Наследственные заболевания, передаваемые потомкам:

– генные, сцепленные с Х-хромосомой – гемофилия, дальтонизм;

– генные, сцепленные с У-хромосомой – гипертрихоз (оволосение ушной раковины);

– генные аутосомные: фенилкетонурия, сахарный диабет, полидактилия, хорея Гентингтона и др.;

– хромосомные, связанные с мутациями хромосом, например синдром кошачьего крика ( частичная моносомия по короткому плечу 5-й хромосомы (5p-). Синдром обусловлен делецией короткого плеча 5-й хромосомы. У детей с этой хромосомной аномалией отмечается необычный плач, напоминающий требовательное кошачье мяуканье или крик);

– геномные – поли– и гетероплоидия – изменение числа хромосом в кариотипе организма.

Полиплоидия – двух– и более кратное увеличение числа гаплоидного набора хромосом в клетке. Возникает в результате нерасхождения хромосом в мейозе, удвоения хромосом без последующего деления клеток, слияния ядер соматических клеток.

Гетероплоидия (анеуплоидия) – изменение характерного для данного вида числа хромосом в результате их неравномерного расхождения в мейозе.

Проявляется в появлении лишней хромосомы (трисомия по 21 хромосоме ведет к болезни Дауна) или отсутствии в кариотипе гомологичной хромосомы (моносомия).

Например, отсутствие второй Х-хромосомы у женщин вызывает синдром Тернера, проявляющийся в физиологических и умственных нарушениях. Иногда встречается полисомия – появление нескольких лишних хромосом в хромосомном наборе.

Методы генетики человека.

Генеалогический – метод составления родословных по различным источникам – рассказам, фотографиям, картинам. Выясняются признаки предков и устанавливаются типы наследования признаков.

Типы наследования: а) аутосомно-доминантное, б) аутосомно-рецессивное, в) сцепленное с полом наследование.

Человек, в отношении которого составляется родословная, называется пробандом.

Близнецовый. Метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Близнецы бывают однояйцовые (монозиготные, идентичные) и разнояйцовые (дизиготные, неидентичные).

Цитогенетический. Метод микроскопического изучения хромосом человека. Позволяет выявить генные и хромосомные мутации.

Биохимический. На основе биохимического анализа позволяет выявить гетерозиготного носителя заболевания, например носителя гена фенилкетонурии можно выявить по повышенной концентрации фенилаланина в крови.

Популяционно-генетический. Позволяет составить генетическую характеристику популяции, оценить степень концентрации различных аллелей и меру их гетерозиготности. Для анализа крупных популяций применяется закон Харди-Вайнберга.

Тематические задания

A1 Генеалогический метод основан на:

1)    биохимическом анализе ДНК

2)    изучении количества и структуры хромосом

3)    составлении родословных

4)    анализе биологических жидкостей человека

A2 Комбинативная изменчивость связана с:

1)    новыми сочетаниями генов, которые возникают в результате кроссинговера, независимого расхождения негомологичных хромосом

2)    изменениями в процессе индивидуального развития организма

3)    генными и хромосомными мутациями

4)    влиянием окружающей среды на организм

A3   В селекционной работе для создания разнообразия исходных форм применяется:

1)    отдаленная гибридизация

2)    экспериментальный мутагенез

3)    явление полиплоидии

4)    повышение продуктивности

A4 Направление биотехнологии, в котором используются микроорганизмы для получения антибиотиков и витаминов, называется:

1)    биохимический синтез

2)    генная инженерия

3)    клеточная инженерия

4)    микробиологический синтез

A5 При скрещивании двух морских свинок с черной шерстью (доминантный признак) получено потомство, среди которого особи с белой шерстью составили 25%. Каковы генотипы родителей?

1)    АА х аа

2)    Аа х АА

3)    Аа х Аа

4)    АА х АА

A6 Какие гены проявляют свое действие в первом гибридном поколении?

1)    аллельные

2)    доминантные

3)    рецессивные

4)    сцепленные

A7 Набор хромосом, характерный для данного вида организмов — это:

1)    геном

2)    генофонд

3)    генотип

4)    кариотип

A8 Количество групп сцепления генов у организмов зависит от числа:

1)    пар гомологичных хромосом

2)    аллельных генов

3)    доминантных генов

4)    молекул ДНК в ядре клетки

A9 Чистая линия растений — это потомство:

1)    гетерозисных форм

2)    одной самоопыляющейся особи

3)    межсортового гибрида

4)    двух гетерозиготных особей

A10 У собак чёрная шерсть (А) доминирует над коричневой (а), а коротконогость (В) — над нормальной длиной ног (b). Выберите генотип чёрной коротконогой собаки, гетерозиготной только по признаку длины ног.

1)    ААBb

2)    Аabb

3)    AaBb

4)    AABB

A11 Какой процент растений ночной красавицы с розовыми цветками можно ожидать от скрещивания растений с красными и белыми цветками (неполное доминирование)?

1)    25%

2)    50%

3)    75%

4)    100%

A12 При моногибридном скрещивании гетерозиготной особи с гомозиготной рецессивной в их потомстве происходит расщепление признаков по фенотипу в соотношении:

1)    3 : 1

2)    9 : 3 : 3 : 1

3)    1 : 1

4)    1 : 2 : 1

A13 В селекции для получения новых полиплоидных сортов растений:

1)    скрещивают особи двух чистых линий

2)    скрещивают родителей с их потомками

3)    кратно увеличивают набор хромосом

4)    увеличивают число гомозиготных особей

A14 Мутационная изменчивость, в отличие от модификационной:

1)    носит обратимый характер

2)    передаётся по наследству

3)    характерна для всех особей вида

4)    является проявлением нормы реакции признака

A15 При скрещивании доминантных и рецессивных особей первое гибридное поколение единообразно. Чем это объясняется?

1)    все особи имеют одинаковый генотип

2)    все особи имеют одинаковый фенотип

3)    все особи имеют сходство с одним из родителей

4)    все особи живут в одинаковых условиях

В1 Примерами взаимодействия неаллельных генов являются:

1)    множественный аллелизм

2)    полимерия

3)    плейотропия

4)    комплементарность

5)    кодоминирование

6)    эпистаз

В2 К искусственно выведенным популяциям организмов относятся:

1)    сорт

2)    вид

3)    порода

4)    тип

5)    класс

6)    штамм

B3 Установите соответствие между признаками изменчивости и её видом:

Признаки изменчивости Изменчивость
1)    носит массовый характер2)    имеет приспособительное значение3)    связана с изменением генов или хромосом4)    пределы изменчивости зависят от нормы реакции5)    у потомков появляются новые признаки6)    изменения организмов необратимы А) мутационнаяБ) модификационная

B4 Установите соответствие между характеристикой мутации и ее типом:

Характеристика мутации Типы мутаций
1)    включение двух лишних нуклеотидов в молекулу ДНК2)    кратное увеличение числа хромосом в гаплоидной клетке3)    нарушение последовательности аминокислот в молекуле белка4)    поворот участка хромосомы на 180°5)    уменьшение числа хромосом в соматической клетке6)    обмен участками негомологичных хромосом А) генныеБ) хромосомныеВ) геномные

B5 Установите последовательность этапов постановки эксперимента для определения характера наследования признака:
А) статистическая обработка результатов

Б) скрещивание выбранных организмов

В) получение потомства и подсчет полученных особей с различными фенотипами
Г) выбор организмов с альтернативными признаками

Читайте также:  Рак желудка после операции

B6 Установите последовательность событий, приводящих к появлению потомства с измененным признаком:

А) образование зиготы, содержащей нормальный и мутантный аллели
Б) рождение мутантного потомства

В) возникновение генной мутации в половой клетке

Г) действие мутагена на родительский организм

Д) оплодотворение

C1 Наличие хохла у уток наследуется как доминантный аутосомный признак. Гомозиготы по этому признаку погибают на ранних стадиях развития, а гетерозиготы жизнеспособны.

Отсутствие хохла определяется рецессивным аллелем этого гена. Хохлатых уток скрестили между собой. Составьте схему решения задачи.

Определите генотипы родителей, соотношение генотипов и фенотипов ожидаемых и родившихся потомков.

C2 При скрещивании красноплодной земляники между собой всегда получаются красные ягоды, а при скрещивании белоплодной – белые. В результате скрещивания этих сортов между собой получаются розовые ягоды. Какое потомство получится при скрещивании растений с розовыми плодами между собой? Составьте схему решения задачи. Какой генетический закон проявляется на этом примере?

C3 Дальтонизм (цветовая слепота) наследуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. В семье отец и мать различают цвета нормально, но отец женщины был дальтоником. Составьте схему решения задачи, определите вероятность рождения в этой семье детей – носителей гена цветовой слепоты.

C4 Дигетерозиготное растение гороха нормального роста и с зелеными створками плодов скрестили с карликовым растением с желтыми створками плодов. Определите генотипы родителей, фенотипы и генотипы возможных потомков. Составьте схему решения задачи. Какова вероятность появления в потомстве карликовых растений с зелеными створками плодов?

C5 При скрещивании самцов морских свинок с белой прямой шерстью с самками с черной курчавой шерстью все потомки имели курчавую шерсть, причем у одной половины шерсть была белого цвета, у второй – черного.

При скрещивании тех же самцов морских свинок (с белой прямой шерстью) с самками, имеющими черную прямую шерсть, все их потомство имело черную прямую шерсть.

Определите доминантные и рецессивные признаки, генотипы всех родительских самцов и самок.

 C6 У родителей с темными волосами и карими глазами родился светловолосый и голубоглазый ребенок. Определите генотипы родителей и первого ребенка. Составьте схему решения задачи. Гены обоих признаков расположены в различных аутосомах. Какой генетический закон проявляется в этом случае?

C7 Скрестили дигетерозиготных самок мухи дрозофилы с серым телом и нормальными крыльями (один из родителей этих самок был с черным телом и укороченными крыльями) с самцами с черным телом и укороченными крыльями.

Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, фенотипы и генотипы потомства, если известно, что гены окраски тела и формы крыльев находятся в одной аутосоме и между ними происходит кроссинговер.

Объясните полученные результаты.

C8 У человека катаракта и шестипалость обусловлены доминантными аутосомными тесно сцепленными генами (кроссинговер между ними не происходит). Жена обладает обоими признаками, причем у ее отца было нормальное зрение и нормальное число пальцев. Муж здоров. Какие генотипы и фенотипы могут быть у их потомков? Составьте схему решения задачи. Объясните полученные результаты.

Источник: https://biology100.ru/index.php/materialy-dlya-podgotovki/organizm-kak-biologicheskaya-sistema/3-7-vrednoe-vliyanie-mutagenov-na-geneticheskij-apparat-kletki-nasledstvennye-bolezni-cheloveka

Как возникает рак?

ПодробностиКатегория: Разновидности заболевания «Рак» Просмотров: 686

Согласно последним статистическим данным, опубликованным Американским обществом рака, в этой стране у больше 242 000 мужчин диагностировали в предыдущем году рак простаты, и 9% из них умерли. Раком молочной железы заболели около 273 000 женщин, из которых 29% не могут быть спасены. В битву с раком легких вступило 227 000 человек, и более половины из них закончились трагически.

Как возникает рак?

Рак является второй (после заболеваний сердечно — сосудистой системы) причиной смерти в развитых странах. Часто обнаруживается поздно, в слишком продвинутой стадии, которая не дает никаких шансов на выздоровление.

За эти годы число умерших стабильно остается на том же высоком уровне, особенно риск возникновения болезни увеличивается с возрастом, а население развитых стран имеет тенденцию к старению.

Неоплазия вызывает неконтролируемое деление клеток тела, сопровождается более или менее развитой анаплазией, или отсутствием дифференцировки клеток, и их безудержным ростом. Универсальным стало разделение рака на доброкачественные и злокачественные новообразования. В чем разница между ними?

Доброкачественные опухоли, которые включают в себя аденомы, папилломы, фибромы, гемангиомы, липомы, миомы, растут медленно и, как правило, не образуют окружающие инфильтрации, то есть имеют границы, или метастазы, проявляют морфологичность и малую активность ангиогенеза, то есть способность образовывать кровеносные сосуды, что затрудняет их чрезмерный рост. Точно противоположные качества имеет рак.

Группа злокачественных новообразований характеризуется способностью к вторжению и метастазированию, а также могут прорастать в окружающие ткани и органы, и , следовательно, не имеют четких границ быстро растут и обладают свойствами анаплазии. Их лечение является гораздо более сложным и опасным для организма, чем терапия доброкачественной опухоли.

Несмотря на масштаб разрушений, что рак сеет в человеческом теле и универсальности его возникновения (почти в каждой семье встречаются случаи болезни), знания и осведомленность по этой теме по — прежнему тревожно низкие.

Поэтому рассмотрим биохимическую точку зрения, чтобы попытаться ответить на вопрос: как возникают опухоли? Что вызывает их развитие? Предпосылкой для формирования опухоли является наличие мутаций в соматических клетках ( в любой клетке тела, кроме половых), накопление приводит к неконтролируемой пролиферации клеток, которые характеризуются быстрым воспроизведением. По оценкам, около 15% всех случаев рака являются генетическими, и 80-85% вызвано условиями окружающей среды. Канцерогенез – это ряд изменений в клетках, многостадийного процесса, изменения которого являются результатом накопления многих факторов. Уже в 1775 году английский хирург Персиваль Потт отметил, что более высокий уровень заболеваемости раком кожи мошонки наблюдался у трубочистов, что было связано с негативным эффектом от сажи на коже. Интересно, что спустя несколько лет датским трубочистам в рамках профилактики приказано было … купаться каждый день! Мутагенными свойствами, или агенты, вызывающие мутации в генетическом материале могут быть различного происхождения, формы и способа воздействия. Одним из возможных разделение является классификация мутагенов и канцерогенов на прокарциногены. Прокарциногенными являются факторы, которые сами по себе не вызывают изменений. Это не означает снижения опасности, потому что для их вредного воздействия достаточно внести изменения фермента в пробирке или в естественных условиях в обмене веществ, и затем они преобразуются в сильные мутагены.

В противоположность этому, канцерогены в том виде, в котором они появляются в окружающей среде, могут непосредственно вызывать злокачественные опухоли, влияющие на первоначальную структуру генетического материала, что приводит к более или менее значительным его мутациям.

Учитывая характер и происхождение мутагенов, возможно, разделить их на физические, химические и биологические.

Наиболее важными физическими факторами, которые вызывают раковые поражения, являются:

— УФ — излучение, особенно опасно для людей, чья профессиональная деятельность связана с пребыванием на открытом воздухе;

рентгеновские лучи;

— ионизирующее излучение, например, в результате взрыва бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки, авария в Чернобыле, пострадало население в этих районах. Описываемые мутагены вызывают неправильное спаривание азота, а также невозможность продолжать репликацию, депуринизацию прядей, разрыв в ДНК, разрывы в структуре хромосом, состоящие в основном из транслокаций ДНК, то есть смещение части хромосомы в ее структуре или в другую хромосому.

Химические вещества, часто обладающие высокой реакционной способностью, электрофильные, способные взаимодействовать с другими канцерогенами и реагирующие с избытком электронов из атомов клеточных белков, ДНК и РНК.

В химические мутагены мы включаем: — гетероциклические, полициклические ароматические углеводороды, полученные во время курения, а также содержащиеся в копченой рыбе и мясе, влияют почти на все ткани организма;

— ароматические амины, ответственны за рак мочевого пузыря;

— афлатоксин, накапливающийся в плохо сохраненных арахисе и крупах, в результате чего развивается рак печени; — нитрозамины и амиды, которые могут быть найдены в консервантах, в пересчете на нитрат (III); — асбест; — и много других, таких как тетрахлорметан, этионин, винилхлорид, некоторые металлы.

Последняя группа характеризует биологические факторы, которые включают некоторые бактерии и вирусы. Последние, как правило, ретровирусы, геном которых является двухцепочечная ДНК, переписывается и как таковая включается в генетический материал клетки — хозяина. Хронически преобразования ретровирусов вызывают лимфомы и лейкемии после длительного периода инфекции.

Резко трансформирующие ретровирусы вызывают изменения уже через несколько дней, но они нуждаются в помощниках для размножения. Ретровирусы трансакций стимулируют функции других генов и приводят к аутокринной стимуляции инфицированных клеток (клетки вырабатывают гормон, который действует на вирус-инфицированные клетки).

Накопление этих мутаций может привести к злокачественной трансформации.

Источник: https://mom1.ru/raznovidnosti-zabolevaniya/493-kak-voznikaet-rak

Мутагены, их характеристика и свойства

Мутагены (от лат. mutatio — изменение и греч. -genes-рождающий, рожденный), химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации.

Читайте также:  Как добиться стойкой ремиссии при раке?

Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и количестве хромосом.

Действие мутагенов, рассеянных в окружающей среде, вызывает увеличение частоты возникновения мутаций, что ведет к росту так называемого генетического груза, выражающегося в увеличении наследственной патологии, а также частоты онкологических заболеваний.

Еще в 1925 г. российские генетики Г.А.Надсон и Г.С.Филиппов показали, что при облучении дрожжей лучами радия возникают разнообразные новые формы, в 1927 г. Г.

Меллер показал на дрозофиле, хорошо изученной к тому времени генетиками, что под действием рентгеновских лучей у дрозофил возникают мутации. Мутагенез — возникновение мутаций– внезапных качественных изменений генетической информации.

Термин «мутация» был предложен голландским ученым де Фрисом (Н.de Vries) в 1901г.

Мишенью действия мутагенов в клетке являются главным образом ДНК и, возможно, некоторые белки.

К последним относят в основном белки, играющие структурную роль в организации генома или принимающие участие в репликации (самовоспроизведении молекулы нуклеиновых кислот), рекомбинации (перераспределении генетического материала родителей в потомстве) или репарации (восстановлении поврежденной структуры ДНК).

Для устранения первичных повреждений генетических структур, вызванных мутагенами, в клетке существует ряд систем восстановления, или репарации, генетических повреждений. В настоящее время таких систем насчитывается более десяти. Однако в ходе репарации часть первичных повреждений может остаться и привести к возникновению мутаций.

Классификация мутагенов и их характеристика

По происхождению мутагены классифицируют на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма и экзогенные– все прочие факторы, в том числе и условия окружающей среды. По природе возникновения мутагены классифицирует на физические, химические и биологические.

Физическими мутагенами называются любые физические воздействия на живые организмы, которые оказывают либо прямое влияние на ДНК или вирусную РНК, либо опосредованное влияние через системы репликации, репарации, рекомбинации.

Первые физические мутагены, открытые учеными, — это разные виды излучений: ионизирующее излучение, радиоактивный распад, ультрафиолетовое излучение.

Первичный эффект ионизирующих и ультрафиолетовых излучений заключается в образовании одиночных или двойных разрывов в молекуле ДНК. Ультрафиолет сильно поглощается тканями и вызывает мутации лишь в поверхностно расположенных клетках многоклеточных животных, однако на одноклеточных он действует эффективно. Мутагенное действие ультрафиолета было установлено в 1931 г. А.Н.Промптовым.

Другими физическими мутагенами являются частицы разной природы, имеющие высокую энергию: это альфа- и бета-излучения радиоактивных веществ и нейтронное излучение.

В случае прямого влияния на ДНК основную роль играют два параметра: величина энергии воздействующей частицы и способность биологического материала поглощать эту энергию.

Повреждения ДНК могут быть двух типов: двунитевые и однонитевые разрывы.

Мутации может вызывать также высокая или низкая температура. В 1928 г. Меллер показал, что повышение температуры на 10 градусов по С повышает частоту мутаций у дрозофил в 2-3 раза.

Зная способ действия этих мутагенов, можно было предположить, что они должны действовать на ДНК любых организмов.

И действительно, вскоре было обнаружено, что например, рентгеновские лучи вызывают мутации у самых разных животных, растений и микроорганизмов.

Выяснено, что мутации, вызванные излучениями, могут затрагивать любые признаки организма, так как квант излучения или частица с высокой энергией чисто случайно может повредить любой участок ДНК.

Число возникающих мутаций тем больше, чем выше интенсивность излучения, то есть чем больше квантов или частиц попало в клетку в единицу времени.

Также было показано, что физические факторы вызывают те же мутации, которые возникают и при спонтанном мутагенезе.

У высших живых существ есть вещества, ослабляющие действие излучения – фотопротекторы, а многие растения содержат алкалоиды и кумарины, они усиливают процессы, вызванные радиацией и эти вещества опасны для животных.

Физические мутагены и их действие сильно зависит от предварительной эволюции организма. К постоянно действующим мутагенам виды выработали устойчивость.

Физический мутагенез может не регистрироваться из-за быстрой гибели мутантных организмов.

К химическим мутагенам относятся многие химические соединения самого разнообразного строения. Наибольшую мутагенную активность проявляют различные алкилирующие соединения, а также нитрозосоединения, некоторые антибиотики, обладающие противоопухолевой активностью.

Химические мутагены делят на мутагены прямого действия (соединения, реакционная способность которых достаточна для химической модификации ДНК, РНК и некоторых белков), и мутагены непрямого действия (промутагены — вещества, которые сами по себе инертны, но превращаются в организме в мутагены, в основном в результате ферментативного окисления).

Мишенью действия мутагенов в клетке являются ДНК и некоторые белки. Ряд мутагенов вызывают мутации, не связываясь ковалентно с ДНК. В этом случае матричный синтез на ДНК протекает с ошибками. В синтезируемой нити ДНК оказывается на один нуклеотид больше или меньше обычного и возникают мутации. Существуют мутагены, ингибирующие синтез предшественников ДНК.

В результате происходит замедление или даже остановка синтеза ДНК. Мутагенные и канцерогенные свойства химических веществ тесно связаны между собой. Поэтому выявление возможных мутагенов в окружающей среде, испытание на мутагенность продуктов промышленного синтеза (красители, лекарственные средства, пестициды и др.) — важная задача современной генетики.

Установлено, что мутагенной активностью обладает несколько тысяч химических соединений.

Однако в отличие от ионизирующего и ультрафиолетового излучений для химических мутагенов характерна специфичность действия, зависящая от природы объекта и стадии развития клетки.

При взаимодействии химических мутагенов с компонентами наследственных структур (ДНК и белками) возникают первичные повреждения последних. В дальнейшем эти первичные повреждения ведут к возникновению мутаций.

Химические мутагены:

— окислители и восстановители;

— алкилирующие агенты и пестициды;

— некоторые пищевые добавки;

— продукты переработки нефти и органические растворители;

— лекарственные препараты.

К биологическим мутагенам относят ДНК- и РНК-содержащие вирусы, некоторые полипептиды и белки, например О-стрептолизин и ряд ферментов рестриктаз, а также препараты некоторых ДНК и определенные плазмиды.

Механизмы образования мутаций при действии различных биологических факторов не вполне ясны, однако агенты, содержащие нуклеиновые кислоты, могут вызывать нарушение процессов рекомбинации, что приводит к возникновению мутаций.

Действие рестриктаз сводится к «разрезанию» цепей ДНК в месте (локусе) определенной последовательности нуклеотидов, специфичном для каждой рестриктазы.

Биологические мутагены:

— специфические последовательности ДНК – транспозоны;

— некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);

— продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);

Транспозоны– один из классов мобильных элементов генома которые, встраиваясь в геном, могут вызывать мутации, в том числе и такие значительные как хромосомные перестройки.

Они играют важную роль в процессах переноса лекарственной устойчивости среди микроорганизмов, рекомбинации, и обмена генетическим материалом между различными видами как в природе так и в ходе генно-инженерных исследований.

Опасность загрязнения окружающей среды мутагенами

Во второй половине ХХ века над биосферой нависла угроза загрязнения мутагенами. Любая популяция способна выдержать лишь определенный груз мутаций. Увеличение частоты мутаций может привести к снижению устойчивости популяций из-за нарушения генетического гомеостаза.

  Необходимо дальнейшее усиление эколого-генетического мониторинга – контроля за состоянием окружающей среды на популяционно-генетическом уровне.

В качестве профилактических мер следует использовать развитие «безотходных» технологий, ограничение производства веществ с мутагенным действием, усиление всех видов контроля за состоянием потенциально опасных предприятий: АЭС, химические и микробиологические производства, научно-промышленные установки биотехнологического характера.

Существуют факторы, которые снижают частоту мутаций – антимутагены.

К антимутагенам относятся некоторые витамины–антиоксиданты (например, витамин Е, ненасыщенные жирные кислоты), серосодержащие аминокислоты, а также различные биологически активные вещества, которые повышают активность репарационных систем. Установлено, что мутагены при определенных условиях оказывают канцерогенное и тератогенное действие.

Канцерогены – это факторы, провоцирующие развитие онкологических заболеваний; тератогены – это факторы, провоцирующие развитие различных аномалий, уродств. Тератогенный эффект дают многие лекарственные препараты. Например, в 1960-е гг.

на Западе широко использовалось снотворное талидомид, применение которого привело к рождению большого числа детей с недоразвитыми конечностями.

Наряду с тератами – уродствами – часто встречаются морфозы – изменения, которые не ведут к утрате органом его функций.

Отличить мутагенное действие от тератогенного сравнительно легко: тераты (уродства) являются ненаследственными модификациями, они предсказуемы (направлены) и не сохраняются в последующих поколениях. Например, серая окраска тела у дрозофилы – это нормальный признак.

В то же время известна мутация yellow – желтое тело (эту мутацию легко получить искусственно, обрабатывая родительских особей различными мутагенами; при этом разные мутагены могут давать одинаковый фенотипический эффект).

Если же личинкам дрозофилы добавлять в корм азотнокислое серебро, то все эти личинки разовьются в мух с желтым телом.

Но, если от этих желтых мух получить потомство и выращивать его на обычной питательной среде, то все потомки вновь станут серыми. Таким образом, в данном случае «пожелтение» тела мух – это не мутация, а модификация, или фенокопия (модификация, по фенотипу копирующая мутацию); азотнокислое серебро в данном случае является не мутагеном, а тератогеном.
 

Источник: http://biofile.ru/bio/19405.html

Ссылка на основную публикацию