Клітинна інженерія 1 страница

Рослини мають ряд переваг перед тваринами, бо майже у всіх рослин можна одержати з однієї соматичної клітини цілу рослину, яка має здатність до запліднення і утворення насіння. На цьому етапі діє клітинна інженерія, розвиток якої пов’язаний з технікою культивування клітин і тканин вищих організмів, яка вже пробила собі дорогу в промисловість.

Під час культивування клітини вищих рослин можуть розглядатись як типовий мікрооб’єкт, що дозволяє застосовувати до них не лише технологію і апаратуру, але і логіку експериментів, які прийняті в мікробіології. Культивовані клітини в ряді випадків зберігають тотипотентність, тобто здатність перейти до виконання програми розвитку, в результаті якого із культивованої соматичної клітини виникне ціла рослина, яка здатна до нормального розвитку і розмноження.

Крім того, потрібно підкреслити, що техніка культури соматичної клітини зараз стає винятково важливим інструментом в генетичній інженерії і біотехнології.

Для культивування можуть використовуватись клітини пухлинних тканин, клітини різноманітних органів, лімфоцити, фібропласти, ембріони і т.д. Дуже часто використовуються для наукових цілей перевиваїмі лінії, які можна культивувати як завгодно довго. Це клітини нирок людини і тварин, ракові клітини людини (Hela) т.ін.

Клітини тварин і людини вирощують в спеціальних середовищах в вигляді монослою на склі. Для вирощування суспензійних культур використовують найрізноманітніші судини-хемостати, ферментери, флакони.

Щоб клітини гарно росли, необхідне їхнє постійне переміщення. Для цього розроблені способи культивування клітин за принципом безперервної зміни середовища (хемостати). Культивування клітин проводять при визначеній температурі (37оС) і РН середовища (6,8…7,5). Основними компонентами середовищ для культури є: мінеральні солі, амінокислоти, вітаміни, антибіотики. Зараз технологія культивування деяких типів клітин тварин настільки гарно відпрацьована, що може широко використовуватись в виробничих умовах для отримання різних продуктів.

Застосування культури клітин людини і тварин для практичних цілей почалось вперше з робіт, в яких була продемонстрована можливість вирощування вірусів в культивуючих клітинах. Для цього були (1949 р.) використані клітини нирок людського зародку, нирок дорослих мавп, клітини кур’ячого ембріону, а також клітини перевиваїмих ліній – Hela, BHK-21 (клітини нирки ембріонів хом’яка) т. ін. Застосування методу клітинних культур дозволило налагодити нарощування вірусів в необхідній кількості і в досить чистому вигляді, що сприяло розвитку діагностики вірусних захворювань і отриманню необхідних для медицини вакцин.

Важливе значення для розвитку клітинної біотехнології мали праці по гібридизації соматичних клітин. В 1960 р. французький вчений Ж.Барський вперше виявив, що соматичні клітини тварин здатні зливатись і об’єднувати генетичну інформацію двох батьківських клітин. Але утворення гібридних клітин в звичайних умовах відбувається дуже рідко.

Тому була розроблена техніка гібридизації соматичних клітин з використанням інактивованих вірусів парагрипу типу Сендай, здатного “склеювати” і зливати клітини між собою. При отриманні вірусу Сендай вдалось добути гібриди клітин абсолютно різних видів організмів. Відомі міжвидові гібридні клітини, наприклад людини і миші, курчатка і людини, москита і людини, корови та норки та інші. Виявилось можливим також гібридизувати клітини з різних тканин, наприклад лімфоцити і фібропласти, нормальні та пухлинні клітини.

Метод гібридизації соматичних клітин тварин і людини зараз знайшов виключно важливе застосування для отримання моноклональних антитіл.

Відомо, що антитіла, що утворюються в організмі в відповідь на введення антигена (бактерії, вірусу і т. ін.), є білками, що називаються імуноглобулінами і захищають організм від хвороб. Але будь-яке чужерідне тіло, яке вводиться в організм, це суміш різних антигенів, що будуть збуджувати продукцію різних антитіл. До того ж в сиворотці крові імунизованих тварин антитіло завжди є сумішшю, що складається з антитіл, які продукуються різними лімфоїдними клітинами. Та для практичних цілей необхідні антитіла одного типу, тобто моноспецифічні сиворотки з одним типом антитіл. Очистка одного типу антитіл від сумішей – справа дуже складна і трудомістка. І ось в 1975 р. Келером і Мільдштеймом був розроблений спосіб отримання гібридів між лімфоцитами мишей, імунизованих перед цим якимось антигеном і культивуюмими пухлинними клітинами кісткового мозку (мієломними клітинами).

Ці гібридні клітини отримали назву гібридоми. Вони об’єднали в собі здатність лімфоциту утворювати необхідні антитіла (одного типу) і здатність пухлинних безкінечно довго розмножуватись на штучних середовищах. Культивуючи гібридоми, а потім імізуючи ними тварин, можна отримати антитіла необхідного типу і в необмежених кількостях. Показано, наприклад, що з 50…100 мишей можна отримати грами моноклональних антитіл. Моноклональні антитіла, отримані вказаним, зараз використовуються в різних областях медицини і біології.

Виробництво моноклональних антитіл займає зараз одне з провідних місць в біотехнології. Крім широкого використання в фундаментальних дослідженнях вони застосовуються для отримання препаратів біологічно активних речовин високої чистоти, широко використовуються як діагностичні реагенти, наприклад для визначення груп крові. Моноклональні антитіла виявились перспективними для лікування ряду захворювань, і в особливості для лікування хворих злоякісними пухлинами.

Можна назвати 3 напрямки створення нових технологій на основі культивування клітин і тканин рослин:

Перше – отримання промисловим шляхом цінних біологічно-активних речовин рослинного походження. Так отримані мутантні клітинні лінії раувольфії змінної – продуценту індольних алкалоїдів, які містять в 10 разів більше цінного для медицини антиритмічного алкалоїду – аймаліну; дискореї дельтовидної – продуценту диогеніну, який використовується для синтезу гормональних препаратів; отриманий штам рути пахучої, який містить в 220 разів більше алкалоїду рутакридона, ніж в самій рослині; із суспензійної культури наперстянки шорсткої, яка містить серцевий глікозид – дигитоксин, отримали більш якісну форму – дигоксин – для використання в медицині; із суспензійної культури м’яти отримали ментол для трансформації пулегона і ментола.

Повідомлення на тему:

"Трансгенні організми"

Підготував студент

Групи МС-12

Комаренко Богдан

Трансгенний організм

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

Трансгенний організм - живий організм, в геном якого штучно введений ген іншого організму.

Ген вводиться в геном господаря у формі так званої «генетичної конструкції» - послідовності ДНК, що несе ділянка, що кодує білок, і регуляторні елементи (промотор, енхансери і пр.), а також в деяких випадках елементи, що забезпечують специфічне вбудовування в геном (наприклад, т. н. «липкі кінці»). Генетична конструкція може нести кілька генів, часто вона являє собою бактеріальну плазміду або її фрагмент.

Метою створення трансгенних організмів є отримання організму з новими властивостями. Клітини трансгенного організму виробляють білок, ген якого був впроваджений в геном. Новий білок можуть виробляти всі клітини організму (неспецифічна експресія нового гена), або певні клітинні типи (специфічна експресія нового гена).

Створення трансгенних організмів використовують:

в науковому експерименті для розвитку технології створення трансгенних організмів, для вивчення ролі певних генів і білків, для вивчення багатьох біологічних процесів; величезне значення в науковому експерименті одержали трансгенні організми з маркерними генами (продукти цих генів з легкістю визначаються приладами, наприклад зелений флуоресцентний білок, візуалізують за допомогою мікроскопа, так легко можна визначити походження клітин, їх долю в організмі і т. д.);

в сільському господарстві для одержання нових сортів рослин і порід тварин;

в біотехнологічному виробництві плазмід і білків.

В даний час отримано велику кількість штамів трансгенних бактерій, ліній трансгенних тварин і рослин. Близьке за змістом та значенням до трансгенних організмів знаходяться трансгенні клітинні культури. Ключовим етапом в технології створення трансгенних організмів є трансфекція - впровадження ДНК в клітини майбутнього трансгенного організму. В даний час розроблено велику кількість методів трансфекції. У російській науковій літературі існували спроби ввести терміни «трансгенезу», «трансгеноза» і «трансгенологія» для технології створення трансгенних організмів і відповідної галузі знання, але ці терміни використовуються рідко.

Близьке за значенням до терміну «трансгенний організм» стоїть термін «трансфіцірованний організм» - організм, в клітини якого було здійснено перенесення гена іншого організму. Цей термін іноді використовують, коли акт трансфекції здійснений, але експресія нового гена відсутня. Також цей термін використовується для опису організму, в частину клітин якого введена генетична конструкція (наприклад, введення ДНК в один з органів дорослої тварини, в цьому випадку новий ген не буде переданий потомству, а його експресія часто носить тимчасовий характер).

Близьке за значенням до терміну «трансгенний організм» стоїть термін «Генетично модифікований організм», але це поняття ширше і включає в себе не тільки трансгенні організми, але і організми з будь-якими іншими змінами геному.

Повідомлення на тему:

"Проблеми які пов’язані з генетично модифікованими організмами, і застосуванням отриманих від них продуктів"

Підготував студент

Групи МС-12

Комаренко Богдан

Введення
Генетика є однією з основних, найбільш захоплюючих і разом з тим складних дисциплін сучасного природознавства. Місце генетики серед біологічних наук і особливий інтерес до неї визначаються тим, що вона вивчає основні властивості організмів, а саме спадковість і мінливість.
Генетика - це наука про спадковість і мінливість живих істот. Її початок закладено у XIX столітті роботами Ч. Дарвіна та Г. Менделя. В останні 40-50 років здійснюється вивчення генетики різноманітних форм органічного світу: вірусів, фагів, рослин, тварин і людини. При цьому явище спадковості і мінливості пов'язують із різними рівнями життєдіяльності організмів. Так, наприклад, встановлено, що властивості спадковості і мінливості пов'язані з особливостями будови молекул таких речовин, що входять до складу клітин, як нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК) визначають спадкову обумовленість синтезу білків і ферментівклітини. Цей напрямок досліджень отримало назву "біохімічна генетика". Дослідження внутрішньоклітинних структур, таких як ядро ​​і входять до них хромосом і інших клітинних органел, показали тісний зв'язок цих структур з спадковими особливостями і мінливістю клітини і організму в цілому. Цей напрямок називається "цитогенетикою".
Явище спадковості і мінливості вивчається успішно не тільки на молекулярному, клітинному рівнях, але і на спільнотах організмів, тобто на популяціях (види, породи та ін), що становить так звану популяційну генетику.
Різноманітні напрямки генетичної науки і використання різних методів дослідження мали великий вплив на різні практичні та виробничі розділи діяльності людини. Розвиваються нові галузі промисловості мікробіології, створюються нові сорти рослин і нові породи тварин, на основі генетики будуються селекція і племінну справу, розробляються методи боротьби та попередження спадкових хвороб у людини і тварин, з генетичних позицій розглядається проблема оздоровлення та збереження біосфери Землі та екологічної цілісності природи Землі і навколоземного простору. Сучасний науково-технічний прогрес у діяльності людини у великій мірі спирається на генетичну науку.

Поняття про спадковість і мінливість

Генетика - наука про закономірності спадковості і мінливості. Спадковість і мінливість є важливими властивостями живого.
Спадковість - це властивість живих істот зберігати свої ознаки та особливості і передавати їх нащадкам. Тим самим забезпечується схожість нащадків з батьками і попередніми поколіннями, зберігаються в поколіннях особливості виду, породи, спорідненої групи особин.
Передача властивостей батьків нащадкам забезпечується процесом розмноження. У одноклітинних організмів і тілесних (соматичних) клітин це досягається простим поділом клітин. У двостатевих організмів передача спадковості батьків нащадкам відбувається в процесі запліднення, тобто злиття чоловічих і жіночих гамет з утворенням зиготи та її подальшого розвитку в повноцінний організм, що має схожість з батьками.
Мінливість - здатність живих організмів набувати нових ознак і властивості, це властивість, протилежне спадковості. Воно проявляється в неподібності нащадків з попередніми поколіннями, в неподібності особин одного і того ж покоління і навіть серед споріднених організмів.
Мінливість підрозділяється на спадкову, коли поява нових властивостей передається нащадкам, і неспадкову, що виникає в одному поколінні, але не зберігається в наступних. Причини тієї та іншої мінливості різні. Спадкова мінливість викликається впливами сильнодіючих зовнішніх факторів (хімічні, опромінення та ін) на ядерні структури клітин (тілесних і статевих), які є носіями спадковості. До таких структур належать нуклеїнові кислоти (дезоксирибонуклеїнової кислоти - ДНК) і хромосоми ядра, до складу яких входить ДНК. Ділянка молекули ДНК, що визначає той або інший ознака, називається геном. Ген - це одиниця спадковості.
Чинники, що викликають спадкову мінливість, називаються мутагенними, а зміни, що відбуваються в молекулі ДНК і хромосомах, при яких відбувається поява нових властивостей і ознак, - називаються мутаціями. Мутації можуть бути генними (точковим) і хромосомними. Мутаційна мінливість збільшує спадкові властивості організмів. Деякі з них можуть бути сприятливі для організму, але багато викликають різні аномалії.
Інший тип спадкової мінливості поширений у вищих організмів, що розмножуються статевим шляхом. У результаті запліднення відбувається комбінація в зиготі спадкових особливостей і формується нова спадковість нащадків. Такий тип мінливості називається комбинативной.
У практиці селекційної роботи людина широко використовує як мутационную, так і комбинативную мінливість.
Третій тип мінливості викликається такими факторами середовища, які не зачіпають і не змінюють спадкове речовина, але приводять до виникнення неспадкових змін ряду ознак. Такими факторами для тварин є умови годівлі, утримання, клімат і т. п.
Ненаследственная мінливість називається модификационной. Фактори середовища можуть або сприяти реалізації спадковості організму, або, якщо вони невідповідають вимогам спадковості, відбувається їх втрата або послаблення у формуванні і прояві ознаки, що має спадкову обумовленість. У тварин, що розводяться людиною, при несприятливих умовах може відбутися виродження породи, особливо культурній, як більш вимогливою.
Поєднання спадкової та неспадкової мінливості, в основі яких лежать генотипічну особливості організму і реакція організму на дію зовнішніх чинників, викликає фенотипическую мінливість, що виявляється у вигляді конкретного стану властивостей і ознак організму.
Загальні закономірності мутагенезу

Мутагенез - це процес виникнення спадкових змін - мутацій, що з'являються природно (спонтанно) або викликаються (індукованих) різними фізичними або хімічними чинниками - мутагенами.
Мутації - це якісні зміни генетичного матеріалу, що призводять до зміни тих чи інших ознак організму.
Організм, у всіх клітинах якого виявляється мутація, називається мутантом. Це відбувається в тому випадку, якщо даний організм розвивається з мутантної клітини (гамети, зиготи, спори). У ряді випадків мутація виявляється не у всіх соматичних клітинах організму; такий організм називають генетичної мозаїкою. Це відбувається, якщо мутації з'являються в ході онтогенезу - індивідуального розвитку. І, нарешті, мутації можуть відбуватися тільки в генеративних клітинах (в гаметах, суперечках і в клітинах зародкового шляху - клітинах-попередницях суперечка і гамет). В останньому випадку організм не є мутантом, але частина його нащадків буде мутантами.
В основі мутагенезу лежать зміни в молекулах нуклеїнових кислот, що зберігають і передають спадкову інформацію. Ці зміни виражаються у вигляді генних мутацій або хромосомних перебудов. Крім того, можливі порушення мітотичного апарату клітинного ділення, що веде до геномних мутацій типу поліплоїдії або анеуплоїдії. Пошкодження нуклеїнових кислот (ДНК, РНК) полягають або в порушеннях вуглеводно-фосфатного остову молекули (її розрив, вставка або випадання нуклеотидів), або в хімічних змінах азотистих основ, що безпосередньо представляють генні мутації або приводять до їх появи в ході подальшої реплікації пошкодженої молекули. При цьому пуриновое підстава замінюється іншим пуріновим або пірімідіновоє підстава - іншим пірімідіновим (транзіциі), або пуріновоє підстава замінюється пірімідіновим або пірімідіновоє - пуріновим (трансверсіі). У результаті у визначальних синтез білка трійках нуклеотидів (кодонах) виникають два типи порушень: так звані нонсен-ськодони («безглузді»), взагалі не визначають включення амінокислот у білок, що синтезується, і так звані міссенс-кодони («спотворюють сенс»), що визначають включення в білок невірної амінокислоти, що змінює його властивості. Вставки або випадання нуклеотидів ведуть до неправильного прочитування генетичної інформації (зрушенню рамки зчитування), в результаті чого зазвичай виникають «безглузді» кодони і лише в рідкісних випадках «спотворюють сенс».
Мутації виникають не миттєво. Спочатку під впливом мутагенів виникає предмутаціонное стан клітини. Різні репараційні системи прагнуть усунути цей стан, і тоді мутація не реалізується. Основу репараційних систем складають різні ферменти, закодовані у генотипі клітини (організму). Таким чином, мутагенеззнаходиться під генетичним контролем клітки; це - не фізико-хімічний, а біологічний процес.
Наприклад, ферментні системи репарації вирізують пошкоджену ділянку ДНК, якщо пошкоджена тільки одна нитка (цю операцію виконують ферменти ендонуклеази), потім знову добудовується ділянка ДНК, комплементарний по відношенню до збереженої нитки (цю операцію виконують ДНК-полімерази), потім відновлена ​​ділянка зшивається з кінцями нитки, що залишилися після вирізання пошкодженої ділянки (цю операцію виконують лігази).
Існують і більш тонкі механізми репарації. Наприклад, при втраті азотистого підстави у нуклеотиде відбувається його пряме вбудовування (це стосується аденіну та гуаніну); метильная група може просто отщепляться; однониткових розривів зшиваються. Мутагени, фізичні та хімічні фактори, що викликають стійкі спадкові зміни - мутації.
Було встановлено, що мутагени за певних умов надають канцерогенну і тератогенну дію.
Канцерогени - це фактори, що провокують розвиток онкологічних захворювань; тератогени - це фактори, що провокують розвиток різних аномалій, каліцтв. Поряд з тератом - каліцтвами - часто зустрічаються морфози - зміни, які не ведуть до втрати органом його функцій.
Відрізнити мутагенну дію від тератогенної порівняно легко: Терато (каліцтва) є модифікаціями, вони передбачувані (спрямовані) і не зберігаються в наступних поколіннях. Наприклад, сіре забарвлення тіла у дрозофіли - це нормальна ознака. У той же час відома мутація yellow - жовте тіло. Цю мутацію легко отримати штучно, обробляючи батьківських особин різними мутагенами (різні мутагени можуть давати однаковий фенотипический ефект). Якщо личинкам дрозофіли додавати в корм азотнокисле срібло, то всі ці личинки розвинуться у мух з жовтим тілом. Але, якщо від цих жовтих мух отримати потомство і вирощувати його на звичайній живильному середовищі, то всі нащадки знову стануть сірими. Таким чином, в даному випадку «пожовтіння» тіла мух - це не мутація, а модифікація, або фенокопии (модифікація, за фенотипом копіює мутацію).

Антимутагени - це речовини, що знижують частоту мутацій, що перешкоджають мутагенному дії хімічних або фізичних агентів. Антимутагени умовно можна розбити на 3 групи:
1) блокують дію автомутагенов, природно виникають у клітинах в процесі метаболізму (антіавтомутагени), наприклад фермент каталаза, який руйнує володіє мутагенною дією перекис водню. Ці Антимутагени забезпечують збереження певного рівня спонтанних мутацій;
2) знижують дію зовнішніх, штучних фізичних (ионизующее радіації тощо) або хімічних мутагенів. Такими антимутагенними є сульфгідрильні з'єднання, сильні відновники типу Na ₂ S ₂ O, деякі спирти і вуглекислі солі. Антимутагени цих двох груп можуть руйнувати мутагени або конкурувати з важливими в генетичному відношенні структурами за взаємодію з мутагеном, діяти як відновники і т. д.;
3) ферментні системи, які діють безпосередньо на рівні спадкових структур, тобто «виправляють» пошкоджені мутагеном ділянки хромосоми. Мутаційний ефект може бути також знятий фізичним впливами певної інтенсивності (світлом, високою і низькою температурою та ін.)
Автомутаген (від авто..., лат. Muto - змінюю і... ген), речовина, що виникає в клітині або організмі в процесі життєдіяльності (наприклад, при старінні) і що викликає спадкові зміни. Автомутагени можуть викликати як хромосомні перебудови, так і генні мутації.
Особливості дії фізичних мутагенів
В даний час відомо безліч найрізноманітніших мутагенів. Розглянемо механізм дії деяких з них.
До фізичних мутагенів належать: усі види іонізуюче випромінювання (альфа-, бета-, гамма-, нейтронне і рентгенівське випромінювання, протони, нейтрони тощо), короткохвильове ультрафіолетове випромінювання, НВЧ-випромінювання, дія екстремальних температур.
Дія іонізуючого випромінювання засновано на іонізації компонентів цитоплазми і ядерного матриксу. При іонізації виникають високоактивні хімічні речовини (наприклад, вільні радикали), які різним чином діють на клітинні структури. Розглянемо найбільш вивчені механізми мутагенного впливу іонізуючого випромінювання.
1. Безпосередній вплив часток з високою енергією на ДНК, що призводить до її розривів: одиночним (під впливом гамма-квантів, рентгенівських променів) або множинних (під впливом альфа-часток, нейтронного випромінювання). Це універсальний механізм виникнення хромосомних перебудов на всіх стадіях клітинного циклу, але він діє дуже грубо - зазвичай клітини втрачають здатність до нормального поділу і гинуть. До розривів ДНК призводить і ультрафіолетове опромінення.
2. Опосередковане вплив іонізуючого факторів пов'язане з порушенням структури ферментів, контролюючих реплікацію, репарацію і рекомбінацію ДНК. Цей механізм найбільш ефективно діє на синтетичній стадії інтерфази. При великих дозах мутагенів клітини гинуть. (Оскільки ракові клітини діляться безперервно, то опромінення є універсальним засобом придушення розвитку метастазів при онкологічних захворюваннях - безперервно діляться ракові клітини більш уразливі, ніж повільно проліферуючі або непроліферірующіе нормальні клітини.)
Опосередкований вплив іонізуючих факторів індукує найрізноманітніші генні і хромосомні мутації. При опосередкованому дії іонізуючих факторів їх мутагенний ефект може бути знижений за допомогою спеціальних речовин - радіопротекторів. До радіопротектора відносяться різні антиоксиданти, які взаємодіють з продуктами іонізації. У той же час, мутагенний ефект може бути посилений, наприклад, висока температура підвищує мутагенний ефект радіації.
3. Особливості мутагенної дії ультрафіолетових променів. ДНК інтенсивно поглинає жорсткий ультрафіолет з довжиною хвилі ≈ 254 нм. Основним продуктом є утворення нуклеотидних димерів: два нуклеотиду, розташованих поруч в одному ланцюзі ДНК, «замикаються» самі на себе, утворюючи пари «тимін-тимін» і «тимін-цитозин». При реплікації ДНК навпроти такої пари в добудовується ланцюги можуть стати два будь-яких нуклеотиду, тобто принцип комплементарності не виконується. Ультрафіолетове світло - це порівняно м'який мутаген, тому його широко використовують в селекції рослин, опромінюючи проростки.
4. Особливості мутагенної дії екстремальних температур. Власний мутагенний ефект екстремальних температур не доведений. Однак дуже низькі або дуже високі температури порушують розподіл клітини (виникають геномні мутації). Екстремальні температури посилюють дію інших мутагенів, оскільки знижують ферментативну активність репараційних систем.

Генетичні наслідки забруднення навколишнього середовища

Всі процеси в біосфері взаємозалежні. Людство - лише незначна частина біосфери, а людина є лише одним із видів органічного життя - Homo sapiens (людина розумна). Розум виділив людину з тваринного світу і дав йому величезну могутність. Людина протягом століть прагнула не пристосуватися до природного середовища, а робити її зручною для свого існування. Тепер ми усвідомили, що будь-яка діяльність людини впливає на навколишнє середовище, а погіршення стану біосфери небезпечно для всіх живих істот, у тому числі для людини.

Забруднення навколишнього середовища - небажана зміна її властивостей в результаті антропогенного надходження різних речовин і з'єднань.

Джерела забруднення середовища різні:

. Видобуток природних ресурсів

. Повернення в природу величезної маси відходів господарської діяльності людини.

. Забруднення гідросфери

. Забруднення атмосфери

. Забруднення літосфери

. Радіоактивне забруднення

3агрязненіе літосфери (грунтового покриву) відбувається в результаті утворення мільйонів гектарів порушених земель, що виникають, в процесі будівництва і гірських розробок. Так звані «бедленди» («погані землі»), повністю або майже повністю втратили свою продуктивність, займають 1% поверхнісуші. Ще більш важлива причина забруднення - промислові та сільськогосподарські відходи. У ролі головних забруднювачів виступають метали та їх сполуки,добрива, отрутохімікати, радіоактивні речовини. Все більш складною стає проблема накопичення побутового сміття; величезні сміттєві звалища сталихарактерною ознакою міських околиць.

Забруднення гідросфери відбувається насамперед у результант скидання в річки, озера і моря промислових, сільськогосподарських і побутових стічних вод.

Згідно з розрахунками вчених, в кінці XX ст. для розведення стічних вод може знадобитися 25 тис. км прісної води, або практично все реально доступніресурси такого стоку! Неважко здогадатися, що саме в цьому, а не стільки в зростанні безпосереднього водозабору головна причинна загострення проблеми прісної води.

До числа сильно забруднених відносяться багато. Зростає забруднення світового океану, при цьому найбільш забруднені внутрішні моря - Середземне, Північне, Балтійської, Внутрішнє Японське, Яванське, а також Біскайський, Перська та Мексиканська затоки.

Забруднення атмосфери відбувається в результаті роботи промисловості, транспорту і т.д., які в сукупності щорічно викидають «на вітер» понад 20 млрд. т. твердих і газоподібних частинок. Основними забруднювачами атмосфери є окис вуглецю та сірчистий газ.

Проблема радіоактивного забруднення біосфери виникла в 1945 р. Після вибуху атомних бомб, скинутих на японські міста. Випробування ядерної зброї, вироблені до 1962р. в атмосфері, викликали глобальне радіоактивне забруднення. При вибуху атомних бомб виникає дуже сильне іонізуюче випромінювання, радіоактивні частки розсіюються на великі відстані, заражаючи грунт, водойми, живі організми. Багато радіоактивні ізотопи мають тривалий період напіврозпаду, залишаючись небезпечними протягом усього часу свого існування.

Усі ці ізотопи включаються в кругообіг речовин, що потрапляють в живі організми і надають згубну дію на клітини.

Крім радіоактивного зараження, у випробувань і тим більше застосувань ядерної зброї у військових цілях є ще одна негативна сторона. При ядерному вибуху в атмосферу піднімається величезна кількість пилу. Цей пил протягом тривалого часу може затримувати сонячну радіацію. У результаті цього може відбутися похолодання, яке призведе до загибелі все живе на землі.

Мутаційний процес і проблема генетичної безпеки
Частота спонтанного та індукованого мутаційного процесу знаходиться під генетичним контролем. Найбільш істотне, вплив на мутаційний процес надають гени, які контролюють редуплікацію, репарацію і рекомбінацію, однак цим не вичерпується вся складність генотипического контролю мутабільності, а, отже, і різноманітні шляхи мутагенезу.
Генетична обумовленість оптимальної мутабільності живих організмів ставить перед людиною дві, здавалося б, протилежні завдання. З одного боку, розробка ефективних методів індукованого мутагенезу, необхідних для успішної селекційної роботи. З іншого - збереження оптимальної мутабільності в природних популяціях мікроорганізмів, рослин і тварин з метою запобігання їх непередбачуваних змін. Гостро постає питання про охорону здоров'я не тільки нині живе, а й майбутніх поколінь людей, для яких збільшення генетичного вантажу - спадкових хвороб, - загрожує моральними і фізичними стражданнями. Це завдання набуває все більшої актуальності у зв'язку з прискоренням технічного прогресу, який зіштовхує нас з численними мутагенними чинниками антропогенного походження: підвищення природного фону радіації, забруднення атмосфери і води, виробництво величезної кількості хімічних сполук, що володіють мутагенною активністю.
Необхідність забезпечення генетичної безпеки людини змушує шукати прості і надійні тести для виявлення можливих наслідків зміни навколишнього середовища, перевірки генетичної активності багатьох хімічних речовин, що використовуються в сільському господарстві, промисловості, медицині, при приготуванні та консервуванні їжі. В даний час проводиться кілька сот тисяч хімічних препаратів і щороку до них додаються сотні нових.
Для визначення генетичної і, перш за все, мутагенної активності різних хімічних речовин і забруднювачів навколишнього середовища використовується цілий ряд тестів, заснованих на використанні в якості тест-систем прокаріотів, цвілевих грибів, мушок дрозофіл, а також на застосуванні культури клітин людини, тварин і рослин.
Перевірка великої кількості з'єднань на мутагенну активність з використанням ссавців, наприклад мишей, не представляється можливою через громіздкість і високої вартості експериментів. Тести з використанням мікроорганізмів відрізняються великою пропускною здатністю і чутливістю до мутагенним впливам. Проте головною проблемою при застосуванні цих тестів є екстраполяція отриманих результатів на вищих тварин і людини.
Проблема генетичної безпеки актуальна не тільки для людини, але і для біосфери в цілому. Будь-яка популяція здатна витримати лише певний вантаж мутацій. Збільшення частоти мутацій може привести до зниження стійкості популяцій через порушення генетичного гомеостазу. Необхідне подальше посилення біомоніторингу - контролю за станом навколишнього середовища за допомогою біологічних систем. У якості профілактичних заходів слід використовувати розвиток «безвідходних» технологій, обмеження виробництва речовин з мутагенною дією, посилення всіх видів контролю за станом потенційно небезпечних підприємств: АЕС, хімічні і мікробіологічні виробництва, науково-промислові установки біотехнологічного характеру.

Дата добавления: 2015-05-24