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.