Практическая работа №3
«Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка их возможного влияния на организм»
Цель работы: познакомиться с возможными источниками мутагенов в окружающей среде, оценить их влиянии на организм и составить примерные рекомендации по уменьшению влияния мутагенов на организм человека.
Ход работы:
1. Прочитайте предложенную Вам статью, заполните таблицу «Источники
мутагенов в окружающей среде и их влияние на организм человека»
| Источники и примеры мутагенов в среде | Возможные последствия для организма |
| Физические: 1) Радиация 2) ……. 3) ……. | |
| Химические: 1) Кислотные дожди 2) …. 3) …….. |
2. Используя текст, проанализируйте, и сделайте вывод, насколько серьезно Ваш организм подвергается воздействию мутагенов окружающей среды и с учетом вашей родословной, сделайте прогноз о проявлении возможных заболеваний у Вас и ваших будущих детей. Составьте рекомендации по уменьшению возможного влияния мутагенов на свой организм.
Теоретические основы.
Экспериментальные исследования, проведенные в течение последних трех десятилетий, показали, что немалое число факторов обладает мутагенной активностью. Мутагены обнаружены среди лекарств, косметических средств, химических веществ, применяемых в сельском хозяйстве, промышленности; перечень их все время пополняется. Познакомимся подробнее с некоторыми из них.
Физические мутагены.
Радиация. Свет, радиоволны, радиация солнца — это все разновидности радиации. Естественная радиация образуется космическими лучами, падающими на Землю из космоса и радиоактивными элементами, содержащимися в земных породах и в пище, которую мы едим. Помимо радиоактивного естественного фона существует и искусственная радиация, вызванная испытанием и использованием атомного оружия, авариями на атомных электростанциях (например, аварии на Чернобыльской и Фукусима АЭС), применением радиации в медицине.
Особую тревогу вызывает облучение, получаемое летчиками и пассажирами самолетов, при подъеме на высоту 10,5 км, где экранирующее действие земной атмосферы частично исчезает. Национальный комитет по радиационной безопасности установил норму 1,7 мЗв в год, в качестве верхнего предела для обычного населения. Летчики и члены экипажа, совершающие частые полеты на этой высоте, смогут регулярно накапливать дозу облучения больше 5 мЗв, то есть максимально допустимую дозу. Дозу в 0,5 мЗв в год получают жители городов Лондон, Москва, Нью-Йорк, Токио.
Радиация индуцирует как хромосомные, так и генные мутации. Мутации возникают и в соматических, и в половых клетках. Повышается частота раковых заболеваний следующего типа: лейкемия, рак леших, рак щитовидной железы, рак молочной железы и рак пищевода.
По данным МосНПО «Радон» мощность эквивалентной дозы в спальных районах города Москвы составляет 0,09 мкЗв/ч (9 мкР/час), центральная часть Москвы — 0,108 мкЗв/ч (10,8 мкР/час), но в кое-где наблюдаются максимумы 0,202 мкЗв/ч (20,2 мкР/час). Обратите внимание — абсолютно безопасными для детей и взрослых является уровень радиационного фона 0,3 мкЗв/ч (30 мкР/час).
Ультрафиолетовое излучение. Наиболее часто встречающиеся генетические последствия воздействия ультрафиолетовых лучей - это раковые опухоли кожи. Рак кожи чаще встречается в районах с повышенной инсоляцией. Доказано, однако, что негроидные расы достоверно реже болеют раком кожи, чем европеоидные расы.
Температура как фактор, несомненно, усиливает мутационный процесс у растений, животных и человека. В пределах температур, при которых обычно живет организм, повышение температуры на каждые 10°С приводит к пятикратному увеличению частоты точковых(генных) мутаций. Основным эффектом теплового шока является денатурация белков, что приводит к возникновению дефектов развития что, возможно, связано с появлением и хромосомных аномалий.
Электромагнитное излучение. Линии электропередач, сильные радиопередающие устройства создают электромагнитное поле, которое в разы превышает допустимый уровень. Электрические и магнитные поля сильно влияют на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются
изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем излучения. У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакции только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма недотёпа, В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.
Химические мутагены.
Кислотные дожди
В любом городе люди в любой момент жизни могут подвергнуться действию мутагенов, что способствует и появлению мертворожденных детей, число которых в городских популяциях гораздо выше, чем в сельских. Длительное время врачи и эмбриологи считали, что кислотные дожди являются факторами тератогенеза (факторами вызывающими морфологические уродства) для растений и гидробионтов. За последние годы кислотность дождей возросла в 40 раз, а рН снизилась до 4,1, и даже, как это не страшно, в отдельных регионах — до 2,1, то есть с неба лилась кислота. Взаимодействие атмосферных загрязнителей и кислотных дождей привело к развитию у людей, подвергшихся их воздействию, фиброзов легких.
В некоторых районах произошло облысение детей 2-4 лет, и что странно, в основном страдали голубоглазые и светловолосые дети. Это говорит о том, что генотипы таких детей оказались наиболее восприимчивыми к действию модифицированных кислотными дождями химических загрязнителей, или, возможно, у этих детей активировались ранее молчавшие гены.
Мутагены производственной среды.
Химические вещества на производстве составляют наиболее обширную группу антропогенных факторов внешней среды. Наибольшее число исследований мутагенной активности веществ в клетках человека проведено для синтетических материалов и солей тяжелых металлов (свинца, цинка, кадмия, ртути, хрома, никеля, мышьяка, меди). Мутагены производственного окружения могут попадать в организм разными путями: через легкие, кожу, пищеварительный тракт. Следовательно, доза получаемого вещества зависит не только от концентрации его в воздухе или на рабочем месте, но и от соблюдения правил личной гигиены.
Наибольшее внимание привлекли синтетические соединения (винилхлорид, хлоропрен, эпихлоргидрин, эпоксидные смолы и стирол), для которых выявлена способность индуцировать хромосомные аберрации (перестройки) в соматических клетках (клетках тела) человека. В условиях химических производств у рабочих увеличен темп мутирования. Отдельные исследователи в разовых анализах обнаружили, что даже использование якобы безопасного бензина, с помощью которого рабочие отмывали руки и детали привело к появлению хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови.
На предприятиях, связанных с производством резиновых изделий и лакокрасочных материалов обнаружена более высокая частота заболеваний раком мочевого пузыря. Оказалось, что эта форма рака связана с мутациями в локусе N-ацетилтрансферазы печени, фермента, под действием которого ксенобиотики ацетилируются и выводятся из организма. Рак развивался у мутантов, с замедленным действием этого фермента.
В Самарской области было проведено исследование распределение частоты мутантного гена, приводящего к развитию фенилкетонурии у детей. Это заболевание проявляется в том, что у гомозигот по данной рецессивной аутсомной мутации не усваивается аминокислота фенилаланин (нормальная аминокислота материнского молока), если она входит в состав еды новорожденного; то у ребенка наблюдается прогрессирующее нарастание слабоумия, которое сохраняется при отсутствии лечения на всю жизнь. Кроме того, было отмечено повышение нервной возбудимости и развитие различных нервных патологий. Такие дети практически не способны адаптивно реагировать на изменения в окружающей их среде, В Самарской губернии высоко развиты химическая, тяжелая, нефтеперерабатывающая промышленности, кроме того, в области находится крупнейший в стране завод ВАЗ, а также другие заводы — авиационные, моторостроительные и др.