Применение радиоактивных изотопов в качестве источников бета- и альфа-лучей

Источником альфа- и бета-частиц служат радиоактивные изотопы ряда химических элементов (фосфор-32, сера-35). Так как энергия этих частиц рассеивается достаточно быстро (поток электронов может быть остановлен листом писчей бумаги), то их применение должно предусматривать схемы, когда источники такого излучения приближаются непосредственно к делящимся клеткам. Это может быть достигнуто в случаях, когда радиоактивные изотопы химических элементов будут участвовать в жизненных циклах, происходящих в клетках растений (сера, фосфор). Подаются радиоактивные изотопы в организм растения различными способами (инъекции, всасывание растворов корневыми системами поглощение листьями) и затем с транспирационным током разносятся по всем тканям. Перемещаются изотопы в форме своих ионов. Будучи неустойчивыми, они, распадаясь, превращаются в новые элементы (фосфор-32 - в серу, сера-35 – в хлор). При этом испускаются альфа- и бетта-частицы. Если ионы радиоактивных изотопов достигают участков растения с делящимися клетками и распадаются в них, то частицы вызывают ионизацию. Ионизация служит причиной возникновения мутаций.

Химические мутагены

Действие химических мутагенов зависит от дозы мутагена. По результатам многочисленных опытов было установлено, что частота возникновения мутаций и их характер зависят от концентрации действующего вещества. При низких концентрациях возникают, как правило, малые мутации, касающиеся преимущественно количественных признаков. Увеличение концентрации приводит к возрастанию числа резких мутационных изменений, связанных с перестройкой хромосом. Считается (Гуляев, 1971, стр. 196), что химические мутагены вызывают преимущественно точковые мутации, относимые к генным мутациям. Они, как правило, затрагивают физиологические и количественные признаки. Использование химических мутагенов в высоких концентрациях приводит к возникновению перестроек в хромосомах, аналогичных тем, которые возникают при воздействии ионизирующих облучений.

Количественный перечень химических мутагенов достаточно развернут, поэтому его принято подразделять на определенные группы (Гуляев, 1971, Уильямс, 1968, стр. 166).

1. Ингибиторы азотистых оснований, входящих с состав нуклеиновых кислот. К этой категории веществ относятся: кофеин, этилуретан, теобромин, 5-аминоурацил и др. Эти мутагены подавляют синтез гуанина и тимина, вследствие чего образуются нетипичные основания, которые способны включаться в ДНК, вызывая при этом мутации.

2. Аналоги азотистых оснований, включающиеся в нуклеиновые кислоты. В эту группу веществ входят кофеин, 5-бромурацил и другие галогеносодержащие аналоги тимина. Перечисленные соединения включаются в состав ДНК на место тимина, чем меняют химический состав нуклеиновых кислот, вызывая мутации.



3. Алкирующие соединения. В эту категорию веществ входит большинство всех известных химических мутагенов. Наиболее активны и широко применяются: диметилсульфат (ДМС), диэтилсульфат (ДЭС), этиленимин (ЭИ), нитрозоэтилмочевина (НЭМ), этилметансульфонат, иприт (горчичный газ) и его аналоги. Некоторые исследователи (У. Уильямс, 1968, стр. 166) выделяют иприт и его аналоги в отдельную группу химических мутагенов. Алкирующие соединения отличаются тем, что имеют в своем составе различные радикалы, в которых водород может заменяться через азот, кислород или серу отрицательно заряженными частями ДНК, РНК, белков и некоторых других компонентов клетки. В ДНК наиболее активно алкируются фосфатные группы и азотистые основания, особенно гуанин. В результате реакции алкирования происходит разрушение сахарно-фосфатной связи и нить ДНК разрывается. При алкировании азотистых оснований в ДНК нарушается точность авторепродукции и вместо пары Г – Ц может образоваться аномальная пара Г – Т.

4. Окислители, восстановители и свободные радикалы. К данной группе веществ относятся: азотистая кислота, перекиси, альдегиды, соли тяжелых металлов, кислород и др. Чаще всего их действие проявляется в дезаминировании компонентов ДНК, что в конечном итоге приводит к образованию аномальных пар: под действием азотистой кислоты аденин соединяется не с тимином, а с цитозином; дезаминированный цитозин превращается в урацил, который затем соединяется с аденином, и пара Ц – Г заменяется на У – А.

5. Акридиновые красители. Мутагенный эффект акридиновых красителей (или акридинов), основан на их способности, реагируя с ДНК, образовывать комплекс, препятствующий нормальной репликации её молекулы. В результате такого воздействия во вновь синтезированной молекуле ДНК выпадает или оказывается лишней одна или несколько пар азотистых оснований, следствием чего являются различные мутации.

Старение семян и частота мутаций

Впервые увеличение числа мутаций при выращивании растений из старых семян было установлено Гуго де Фризом, после чего было подтверждено многими исследователями в работах с разнообразными видами растений. М.С. Навашиным (1933) было установлено, что частота мутаций, в особенности разрывов хромосом, возрастает по мере снижения всхожести семян (Гуляев, 1971, тр.197). Окончательно причины, вызывающие усиление мутационных процессов в старых семенах, не установлены.

Считается, что здесь имеет значение не столько хронологическая продолжительность периода хранения (не число лет хранения, например условиях близких к анаэробным и с пониженными температурами), сколько «биологический» возраст семян, зависящий от продолжительности их пребывания в условиях, не исключающих протекание процессов метаболизма (содержание при свободном доступе воздуха и при комнатной температуре).

Существуют мнения, согласно которым, мутации могут вызываться некоторыми продуктами метаболизма в семенах: молочной кислотой, уксусной кислотой, альдегидами, алкалоидами, кумаринами и др. Понятно, что концентрация таких веществ будет возрастать в соответствии с процессом старения, которое происходит тем быстрее, чем интенсивнее протекают в семенах процессы обмена. Такие процессы идут тем интенсивнее, чем ближе условия хранения семян к естественным условиям.

Впервые увеличение числа мутаций при выращивании растений из старых семян впервые было установлено Гуго де Фризом, после чего было подтверждено в работах со многими видами растений. Окончательно причины, вызывающие усиление мутационных процессов в старых семенах, не установлены. Существуют мнения, согласно которым мутации могут вызываться некоторыми продуктами метаболизма в семенах. Такие процессы идут тем интенсивнее, чем ближе условия хранения семян к естественным условиям. Считается, что здесь имеет значение не хронологическая продолжительность периода хранения (не число лет хранения, например в условиях близких к анаэробным и с пониженными температурами), а «биологический» возраст семян, зависящий от продолжительности их пребывания в условиях, не исключающих протекание процессов метаболизма.

.

.

.

.

.

.




6520825235055296.html
6520907499965001.html
    PR.RU™