Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 10 клас. Задорожний - Нова програма

§ 33. Біологічні антимутаційні механізми

Яка речовина в клітині є носієм спадкової інформації? У якому вигляді зберігається спадкова інформація? Що таке реплікація?

Причини й можливі наслідки пошкодження ДНК

Молекула ДНК, як і будь-яка інша молекула, може зазнати пошкоджень. Ці пошкодження можуть бути різними. Може бути пошкоджено один нуклеотид або відразу пара нуклеотидів. Може статися розрив одного з ланцюгів ДНК або навіть обох ланцюгів одночасно.

Причин для таких пошкоджень може бути досить багато. Часто молекули ДНК пошкоджує ультрафіолетове й радіоактивне випромінення. Суттєвою небезпекою є деякі хімічні сполуки. Крім того, причиною пошкодження може бути помилка під час реплікації. Наприклад замість одного нуклеотиду в ланцюг випадково може потрапити інший. Хоча таке трапляється дуже рідко.

Наслідки таких пошкоджень для клітин можуть бути негативними. Гени, структура яких порушується, можуть перестати виробляти свої продукти — РНК або білки. Наприклад, у результаті пошкодження один із кодонів усередині молекули РНК буде кодувати не амінокислоту, а стоп-кодон. Тоді синтезується тільки частина молекули білка. Зрозуміло, що така молекула не зможе працювати й виконувати свої функції.

Процеси репарації ДНК

Для того щоб виправляти такі помилки, в клітинах існує спеціальний механізм. Його називають репарацією ДНК.

Репарація ДНК — це ціла низка процесів, за допомогою яких клітина знаходить і виправляє пошкодження у своїй ДНК. Здійснюють ці процеси складні комплекси ферментів, до складу яких входить відразу кілька білків.

Одні з цих білків знаходять місце пошкодження, інші — розплітають цю ділянку ДНК і видаляють помилковий нуклеотид. А потім на це місце поміщається правильний нуклеотид. Репараційна система вважає правильним той нуклеотид, який розташований у старому ланцюзі ДНК. Цей ланцюг ферменти можуть упізнати за «мітками» на нуклеотидах (до деяких із них приєднуються метильні групи - СН3).

Для інших типів пошкоджень ДНК теж існують групи ферментів, які знаходять їх та виправляють.

Захист геному людини від шкідливих мутагенних впливів

Для захисту геному людини від впливу мутагенів існує кілька механізмів. Жоден із них не дає повної гарантії від пошкоджень, але разом вони суттєво знижують ризик ураження геному мутагенами.

Основні механізми захисту геному людини від дії мутагенів

Механізм захисту

Опис дії механізму

Адекватна поведінка

Завдяки своїй розумовій діяльності людина може визначати ситуації, коли вона може зіткнутися з дією мутагену, й уникати їх. Наприклад, не відвідувати місця з підвищеним радіаційним фоном та не споживати речовини, які містять хімічні мутагени (алкогольні напої, тютюн, наркотики)

Покриви тіла

Шкіра є достатньо надійним засобом захисту, який перешкоджає потраплянню в організм багатьох видів мутагенів (у першу чергу хімічних і біологічних)

Захисні речовини

У клітинах наявна велика кількість речовин, які можуть зв'язувати молекули хімічних мутагенів (наприклад, аскорбінова кислота здатна зв'язувати вільні радикали). У такий спосіб захистні речовини запобігають контакту мутагенів із ДНК клітин

Структура геному

Більшість ділянок ДНК у геномі людини, як і в усіх еукаріотів, є некодуючою. Тому їх пошкодження мутагенами не має критичних наслідків

Репараційні системи

Система репарації ДНК в клітинах, яка описана вище, відновлює пошкоджені мутагенами ділянки

Отже, тепер ви знаєте

1. Які причини можуть викликати пошкодження ДНК? 2. Які наслідки може мати пошкодження ДНК? 3. Що таке репарація? 4. Як відбувається процес репарації? 5*. Які фактори можуть вплинути на процес репарації?

Запитання та завдання

6. Складіть список правил, дотримання яких зменшить ризик пошкодження вашого геному мутагенами. 7*. Проаналізуйте ситуацію у вашому регіоні та зробіть висновок, який тип мутагенів (фізичні, хімічні чи біологічні) становить для місцевого населення найбільшу небезпеку. Висновок обґрунтуйте.