Геном и влияние радиации
2022-04-11![дети и радиация](https://genetyka.s3.amazonaws.com/uploads/2022/04/дети-радиация.png)
Наибольшей радиочувствительностью у человека обладают половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки)
Геном человека это совокупность наследственного материала, заключенного в клетке человека.Человеческий геном состоит из 23 пар хромосом, которые находятся в ядре и митохондриальной ДНК.
Гены могут подвергаться мутациям (случайные или целенаправленные изменения последовательности нуклеотидов в цепи ДНК). Такие изменения в ряде случаев являются патогенными и их результатом является заболевание, или летальными на эмбриональном уровне.
Геном как совокупность генов
По результатам исследований было выявлено около 28000 генов в геноме человека.
Ген это наследственный фактор, который несет информацию об определенном признаке или функции организма, он является структурной и функциональной единицей наследственности.
После открытия нуклеиновых кислот в качестве носителя наследственной информации определение гена изменилось и его стали определять, как участок ДНК.
Совокупность генов организма составляет генотип, а вместе с факторами окружающей среды это определено как фенотип.
Функции и свойства генов
Ген это наследственный фактор, который несет информацию об определенном признаке или функции организма. Различают несколько видов генов:
- структурные гены это те, которые кодируют информацию о первичной структуре белка;
- функциональные гены это те, которые контролируют и направляют деятельность структурных генов;
К свойствам гена относят такие, как:
- стабильность это способность сохранять структуру;
- дискретность это несмешиваемость генов;
- лабильность это способность многократно мутировать;
- аллельность это наличие в генотипе диплоидных организмов только две формы гена;
- множественный аллелизм это наличие генов в популяции во множестве молекулярных форм;
- специфичность это когда каждый ген кодирует свой признак;
- экспрессивность это степень выраженности гена в признаке;
- плейотропия это множественный эффект гена;
- пенетрантность это частота проявления гена в фенотипе;
- амплификация это увеличение количества копий гена;
Детальное изучение человеческого генома открывает новые пути к успехам в медицине и биотехнологий.
Несколько мировых компаний начали предлагать простые способы проведения генетических тестов, которые могут показать предрасположенность к различным заболеваниям, включая заболевания печени, рак молочной железы, нарушениях свертываемости крови и многие другие.
Также ожидается, что информация о геноме человека поможет поиску причин болезни Альцгеймера.
Исследования генома человека открывают перспективы для методов секвенирования нового поколения. Это позволяет проводить секвенирование большого количества геномов человека (1000 геномов).
![](https://genetyka.s3.amazonaws.com/uploads/2022/04/облучение.png)
Как радиация действует на человека?
Зарождение жизни на Земле и её последующая эволюция протекали в условиях постоянного воздействия радиации. Радиация является постоянным спутником жизни человека.
Мы живем в мире, где радиация присутствует повсюду. Свет и тепло ядерных реакций на Солнце являются необходимыми условиями нашего существования. Радиоактивные вещества естественного происхождения присутствуют в окружающей среде. Наше тело содержит радиоактивные изотопы 40K, 210Po, 14C.
Рентгеновские лучи и радиоактивные изотопы используются в медицинских исследованиях. Явление радиоактивности широко используется в технике, медицине, промышленности, науке.
Но радиация есть потенциально опасным источником для живых организмов
В больших объёмах искусственные радионуклиды образуются как побочный продукт на предприятиях оборонной промышленности и атомной энергетики. Попадая в окружающую среду радионуклиды оказывают негативное воздействие на живые организмы.
Для правильной оценки радиационной опасности необходимо чёткое представление о масштабах загрязнения окружающей среды, о реальных механизмах действия радиации, последствиях и существующих мерах защиты.
В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы. Длительность первых трёх быстрых фаз не превышает единиц микросекунд, в течение которых происходят различные молекулярные изменения. В четвёртой медленной фазе эти изменения переходят в функциональные и структурные нарушения в клетках, органах и организме в целом:
- Первая (физическая фаза) ионизации и возбуждения атомов длится 10_–_13 с.
- Вторая (химико-физическая) фаза, которая протекает 10–10 с. При этой фазе образуются высокоактивные радикалы. Они взаимодействуя с различными соединениями и дают начало вторичным радикалам.
- Третья (химическая) фаза длится 10_–_6 с. В этой фазе образовавшиеся радикалы вступают в реакции с органическими молекулами клеток. Это приводит к изменению биологических свойств молекул. В следующей за ними фазе происходит дальнейшее развитие лучевого поражения.
- Четвёртая (биологическая) фаза, когда химические изменения молекул преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки и наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию.
В результате облучения (зависимости от величины поглощенной дозы) клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении.
Время протекания четвёртой фазы очень различно и в зависимости от условий может растянуться на годы или даже на всю жизнь.
Виды излучения:
- Бета-излучение, которое обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологической ткани нескольких сантиметров.
- Гамма-излучение, которое имеет еще более высокую проникающую способность. Внешнее альфа- и бета-излучение поглощается как правило в одежде или коже и представляет в основном опасность при попадании радионуклидов внутрь организма. А при внешнем гамма-облучении его воздействию подвергается весь организм.
- Нейтроны, когда биологический эффект происходит от действия тепловых нейтронов.Основной эффект воздействия на биологическую ткань происходит под действием протонов. Для медленных нейтронов большая часть энергии расходуется на возбуждение и расщепление молекул ткани.
Дальнейшее выделение энергии происходит в результате ионизации среды протонами.
Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории
- Соматические (телесные) это эффекты, возникающие в организме человека, который подвергался облучению. Это возникновение лучевой болезни, лейкозы, локальные лучевые поражения, опухоли разных органов.
- Генетические это эффекты, связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в последующих поколениях. Это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению. И это проявляется генными мутациями, хромосомными аберрациями.
Последствия после Чернобыльской катастрофы
Меры радиационной защиты персонала и населения регламентируются нормами радиационной безопасности и основными санитарными правилами.
Эти меры защиты направлены на ограничение облучения дозой ниже порога возникновения этих эффектов (нормирование годовой дозы).
В случаях аварийных ситуаций принимаются дополнительные меры защиты, обеспечивающие снижение дозы облучения населения загрязненной территории и включающие:
- отселение жителей (временное или постоянное);
- отчуждение загрязненной территории или ограничение проживания и функционирования населения на этой территории;
Наибольшей радиочувствительностью у человека обладают половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки) и белые кровяные тельца (лейкоциты).
Очень чувствительны к действию радиации органы кроветворения (костный мозг, селезенка и лимфатические узлы). Костная и мышечная ткани являются наименее чувствительными к действию ионизирующей радиации.
Воздействие радиации на человека определяется как облучение. Основным воздействием есть передача энергии радиации клеткам организма. Облучение может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лейкоз и злокачественные опухоли, лучевой ожог, бесплодие, лучевую катаракту, лучевую болезнь.
Лучевая болезнь
Лучевая болезнь это поражение желудочно-кишечного тракта и кроветворения. И это самое распространенное последствие сильного радиоактивного облучения.
Симптомы
Симптомы появляются поочередно. В первые часы после облучения возникает первичная реакция: тошнота, потеря аппетита, слабость, апатия, бессонница, головная боль и головокружение.
- Первые симптомы могут продолжаться от часа до двух суток.
- Второй этап проявления болезни это псевдо-выздоровление. И у облученного самочувствие улучшается, но проявляются неврологические симптомы и изменения в клетках крови.
- Третий этап болезни характеризуется слабостью, кровоизлияниями, высокой температурой, функциональными и органическими изменениями.
Также могут развиваться инфекционные осложнения. Если в организм попала небольшая доза радиации, то с применением активной терапии наступает полное выздоровление.
А более высокие дозы нередко приводят к гибели пациента. Самым эффективным способом терапии лучевой болезни является пересадка здорового костного мозга. С помощью этого в организме реципиента приживляется здоровый костный мозг и в дальнейшем его клетки размножаются.
А вторая категория это случайные (стохастические) эффекты. Это эффекты излучения, которые не имеют дозового порога возникновения, то есть с увеличением дозы повышается вероятность появления последствий облучения.
К стохастическим эффектам относятся: уродства, опухоли, генетические мутации. Рак молочной и щитовидной железы — виды рака, которые чаще всего возникают под действием радиации. Мировая практика и статистика ООН показывают, что только у одного из тысячи больных раком щитовидной железы наблюдается летальный исход.
Какая доза радиации опасна для человека?
Единица измерения это Зиверт (Зв). Средняя суточная доза составляет 5-6 мкЗв (микрозиверт). 1 зиверт это пороговая доза острого лучевого синдром, 4 зиверт это доза, которая может убить человека, 8 зиверт – абсолютно летальная для человека доза.
![](https://genetyka.s3.amazonaws.com/uploads/2022/04/геном-радиация.png)
Дети и внуки тех, кто получил облучение
Онкологические и наследственные последствия облучения имеют вероятностный характер.
Эти эффекты являются отдаленными последствиями облучения так как могут проявляться через 10-20 лет после воздействия на организм ионизирующего излучения.
Злокачественные заболевания (рак, лейкоз) не являются специфичными именно для радиационного облучения, а лишь провоцирует их развитие.
Если излучение вызывает повреждения в половой клетке, то существует риск возникновения патологий у потомства. Последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, и поэтому для детей облучение гораздо опаснее, чем для взрослых.
Воздействие разнообразных факторов окружающей среды, включая радиацию и ряд химических соединений, приводит к увеличению частоты мутаций. В 1927 году американский генетик (лауреат Нобелевской премии) Генрих Меллер впервые показал, что облучение рентгеновскими лучами приводит к существенному увеличению частоты мутаций у дрозофилы.
И эта работа положила начало новому направлению в биологии это радиационная генетика. Благодаря работам мы теперь знаем, что при попадании элементарных частиц (γ-кванты, электроны, протоны и нейтроны) в ядро происходит ионизация молекул воды. И это в свою очередь, нарушают химическую структуру ДНК. В этих местах происходят разрывы ДНК. И это приводит к возникновению дополнительных, индуцированных радиацией мутаций.
Широкомасштабное изучение генетических последствий воздействия радиации на человека было проведено американскими и японскими исследователями в Хиросиме и Нагасаки.
Также изучения влияния радиации на человека было продолжено после Чернобыльской катастрофы.
Были собраны образцы крови от семей, проживающих на территории Могилевской области, которая была сильно загрязнена радиоактивными изотопами в результате Чернобыльской катастрофы. Изучили 127 детей, рожденных в этом регионе после Чернобыля и показали, что частота мутаций у них в два раза выше таковой у потомков необлученных родителей. Иными словами, в результате этой работы были получены первые доказательства тому, что радиация способна изменять частоту мутаций у человека.
Увеличение частоты мутаций среди исследованных (произошедшее после Чернобыля), свидетельствует о том, что радиация уже привела к генетическим изменениям среди потомков облученных родителей. Иными словами, процесс пошел и, судя по всему, он затронул несколько поколений.
Необходимо всегда учитывать, какой риск облучения существует на человека, если работа связана с разными видами облучения.
В случае серьезных радиационных аварий разработана экстренная защита населения в виде ограничения потребления пищевых продуктов, йодной профилактики. А также временного укрытия или эвакуации для людей.
Что важно помнить? Радиация и 2022 год
Если выбираешь работу, то ознакомься с профвредностью. Для человека на любом предприятии, где есть виды облучения, должны предоставить договор о профвредности. Изучите все риски для здоровья и репродуктивного здоровье. Может выбрать другую работу.
Если выбираешь город для жизни, то учитывай количество заводов и действие на экологию. Чем хуже радиационный фон для всего живого, воды, растений, тем для здоровья человека хуже.
Если планируешь быть родителем, то забота о своем здоровье это важно. Риск родить больного ребенка увеличивается при действии на мужчину и женщину любого облучения, а также проживание в неблагополучной зоне.
Рекомендована консультация генетика при планировании беременности:
- если партнеры проживали длительное время на экологически неблагоприятных территориях (где есть радиоактивный фон, загрязненная почва и вода)
- один или оба работали на вредных предприятиях (химические и металлургические предприятия, шахты, лаборатории);
Подписывайтесь на электронную рассылку нашего сайта, чтобы всегда быть в курсе новостей.