Мутационные процессы бактерий под воздействием электромагнитного излучения ЭВМ
Особенности кольцевых молекул ДНК клеток прокариот. Основные мутации, вызванные ЭМВ: механизмы их образования. Электромагнитные поля на рабочем месте. Репарационные системы ДНК прокариот. Компенсация основных функций, нарушенных в результате мутаций.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.05.2018 |
| Размер файла | 478,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФГАОУ ВО «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт биологии
Кафедра экологии и генетики
Мутационные процессы бактерий под воздействием электромагнитного излучения ЭВМ
Реферат
прокариот электромагнитный мутация репарационный
Проведён обзор данных литературы по вопросам, связанным с мутационными процессами бактерий на поверхностях ЭВМ под воздействием генерируемых электромагнитных полей. Описаны основные особенности ЭМП ЭВМ на рабочих местах и то как они способны влиять на генный аппарат прокариот. Приведены общие сведения касательно опытов доказывающих возможность появления мутаций под воздействием ЭМП, механизмов их появления и репарации.
Так же приведены инструкции оценки ЭМП на рабочих местах и за персональными компьютерами, которые в дальнейшем будут применятся при оценке уровня воздействия на изучаемые микроорганизмы.
Ключевые слова: электромагнитные поля, репарация, электронно-вычислительная машина, урацил-ДНК-гликозилаза.
Цели и задачи
Целью данной работы является установления уровня влияния ЭМП ЭВМ при длительном воздействии на микроорганизмы и выявления тенденций образования и закрепления мутаций у микроорганизмов на поверхностях ЭВМ
Задачи:
1) установить примерный видовой состав микроорганизмов, находящихся на ЭВМ.
2) построить карту помещения с расположением ЭВМ и соответственным уровнем ЭМП.
3) провести опыты на штамме, подвергнув его длительному нахождению в ЭМП генерируемом ЭВМ и сравнить результаты с контрольной группой находящейся вне зоны воздействия.
4) Сделать выводы исходя из полученных данных.
Оглавление
- Введение
- 1. Обзор литературы
- 1.1 Особенности кольцевых молекул ДНК клеток прокариот
- 1.1.1 Геном микроорганизмов
- 1.1.2 Бактериальная хромосома
- 1.1.3 Плазмиды
- 1.2 Мутации вызванные ЭМВ. Механизмы их образования
- 1.2.1 Основная информация по исследованиям
- 1.2.2 Методика, по которой выполнялась работа, из которой были взяты данные (Работа выполнена для человеческого гнеома)
- 1.3 Электромагнитные поля на рабочем месте
- 1.3.1 ПДН на рабочем месте согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03
- 1.3.2 Электромагнитные поля на различных ЭВМ
- 1.4 Репарационные системы ДНК прокариот
- 1.5 Компенсация функций, нарушенных в результате мутаций
- Заключение
- Список литературы
Введение
В жизни современного общества ЭВМ заняли очень большую роль: ЭВМ используются в строительстве, медицине, в полиции, в быту и так далее. Не будет преувеличением сказать, что в нынешнее время ЭВМ практически везде, ведь теперь почти у каждого человека с собой есть смартфон, который по своей природе является ЭВМ, помещённым в корпус достаточно малых размеров, позволяя тем самым без труда брать его куда угодно. У многих имеются ноутбуки, необходимые им для работы или развлечения. Так же у достаточного количества людей в нашем обществе имеются планшеты. Во многих домах имеются персональные компьютеры, которые так же находятся и на рабочих местах, местах учёбы и отдыха. ИТ и ЭВМ стали неотъемлемой частью жизни современного человека.
Все перечисленные выше приборы являясь разновидностями ЭВМ имеют характерный электромагнитный фон, распространяя определённое количество электромагнитных волн в окружающую среду на определённый объём пространства.
Данные ЭМВ оказывают определённое влияние на живые организмы. В основе своей данное влияние может быть не существенным или вовсе не заметным для организма, так как могут иметь низкую энергию кванта, обусловленную длинной волны, тем самым будучи не способным как-либо повлиять на структуры веществ входящих в состав клеток.
Исследования в данной области в основном затрагивают влияние ЭМВ на сердечно-сосудистую, нервную, репродуктивную системы человека, а также на их канцерогенез по отношению тканей.
Другая часть исследований затрагивает вопрос мутационных процессов бактерий под воздействием ЭМВ от крупных генераторов и ЭВМ, используемых на производствах, а также их приспосабливаемость в данных условиях и изменение их устойчивости к различным антибиотикам под данным влиянием.
В своей работе нами было принято решение проанализировать мутационные процессы в бактериальных микроорганизмах под воздействием ЭМВ персональных компьютеров и других различных бытовых ЭВМ, с которыми люди находятся в непосредственном контакте достаточное количество своего времени, так как хоть наша атмосфера и не является пригодной средой обитания для бактерий, но многие представители данного домена способны сохраняться определённое время в ней и в следствии этого оседать на поверхностях, в том числе и поверхностях ЭВМ, их периферии и прилегающих поверхностях.
Некоторые из данных видов обладают условной патогенностью по медицинским данным (типичным примером может являться Золотистый стафилококк (лат. Staphylococcus aureus)), и в следствии предполагаемых мутационных процессов способны приобрести устойчивость к антибиотикам, и с последующим распространением передать данные гены другим представителям данного и близких видов.
1. Обзор литературы
1.1 Особенности кольцевых молекул ДНК клеток прокариот
Для бактерий и сине-зеленых водорослей, которых принято причислять к классу прокариот (то есть доядерных живых организмов), характерно наличие бактериальной хромосомы. Это условное название, за которым скрывается единственная кольцевая молекула ДНК. Она имеется у всех клеток прокариот, располагается непосредственно в цитоплазме, не имея защитной оболочки.
1.1.1 Геном микроорганизмов
Процесс самовоспроизведения, во время которого происходит копирование важных данных из одного источника на другой, называют репликацией. Результатом этого действия (свойственного в том числе и для клеток бактерий) является создание себе подобной структуры. Участниками репликации (репликонами) у прокариотов считаются:
· кольцевая молекула ДНК,
· плазмиды
Рисунок 1: ДНК бактериальной клетки
1.1.2 Бактериальная хромосома
Кольцевая молекула ДНК может варьировать по размеру от вида к виду. Но имеет схожее строение, как и функции, во всех случаях.
1. Бактериальная хромосома у прокариот всегда одна.
2. Она находится в цитоплазме.
3. Если в клетках у эукариотов (организмы, имеющие ядро) молекула ДНК имеет линейное строение и считается более длинной (в ней имеется до 10100 пар оснований), то у бактерий она замкнута в кольцо. И еще бактериальная хромосома прокариот короче (около 5106 пар оснований).
4. В одной кольцевой молекуле ДНК находится информация обо всех нужных функциях для жизнедеятельности бактерий. Эти гены можно поделить на 10 групп (по принципу процессов, которые они контролируют в клетке). Можно отобразить данную классификацию в виде таблицы.
Таблица 1: Общая таблица генов прокариот
|
Процессы жизнедеятельности прокариот |
Число изученных генов, которые находятся в клетке бактерий и отвечают за определенные процессы |
|
|
Доставка клетке различных соединений и питательных веществ |
92 |
|
|
Синтез фосфолипидов, жирных и аминокислот, нуклеотидов, витаминов и других соединений |
221 |
|
|
Организация работы рибосомного аппарата |
164 |
|
|
Синтез оболочки |
42 |
|
|
Расщепление сложных органических веществ и другие реакции для выработки энергии |
138 |
|
|
Катаболизм (переработка, расщепление) макромолекул белков, углеводов и жиров |
22 |
|
|
Двигательный аппарат и пути реагирования движением на внешние раздражители |
39 |
|
|
Выработка АТФ. |
15 |
|
|
Репликация нуклеиновых кислот |
49 |
|
|
Иные гены, в том числе и с неизученными функциями |
110 |
Вообще, одна хромосома способна нести в себе около 1000 известных генов.
1.1.3 Плазмиды
Еще одним репликоном прокариот являются плазмиды. У бактерий они могут представляют собой молекулы ДНК, имеющие строение в виде двух цепочек, замкнутых в кольцо, как и бактериальная хромосома, но в отличие от бактериальной хромосомы они отвечают за кодирование тех «умений» бактерии, которые помогут ей выжить, если вдруг она окажется в неблагоприятных условиях для существования (факторы резистентности, различные токсины, кодировка белков F-пилей и ворсинок). Они могут автономно воспроизводить себя, поэтому в цитоплазме может быть несколько копий плазмид.
Трансмиссивные репликоны способны передаваться из одной клетки в другую. Они несут в своей кольцевой молекуле ДНК некоторые признаки, которые причисляют к категории фенотипических изменений:
· выработка устойчивости к антибиотикам;
· способность продуцировать колицины (белковые вещества, способные уничтожать микроорганизмы того же рода, что послужили источником их возникновения);
· переработка сложных органических веществ;
· синтез антибиотических веществ;
· способность проникать в организм и вызывать заболевания (антигенны);
· возможность преодолевать защитные механизмы, размножаться и распространяться в организме;
· умение вырабатывать токсины.
Последние три «навыка» называют факторами патогенности, знания о которых содержит в себе кольцевая молекула ДНК плазмид. Именно благодаря этим факторам болезнетворные бактерии становятся опасными для человеческого организма.
Таким образом, кольцевая молекула ДНК, имеющаяся у всех прокариот, одна несет в себе целый комплекс навыков, полезных для их выживания и жизнедеятельности.
1.2 Мутации вызванные ЭМВ. Механизмы их образования
1.2.1 Основная информация по исследованиям
Известно, что возбужденная ДНК испускает СВЧ-волны. Было сделано предположение, что ДНК, обладающая собственной частотой крутильных колебаний в СВЧ-диапазоне, способна и поглощать СВЧ-излучение на резонансной частоте. Следующее предположение состояло в том, что резонансное воздействие ЭМП СВЧ на ДНК может привести к нарушению подготовки клетки к митозу и ее гибели.
Следовательно, имея данные о ДНК клеток, можно, воздействуя ЭМП СВЧ собственных частот ДНК, тормозить развитие бактерий, или вовсе привести к их полной гибели. Проверить данную гипотезу предлагалось путем воздействия СВЧ-излучения различных частот на простейшие микроорганизмы.
В опытах было исследовано воздействие СВЧ в диапазоне от 8,82 до 10,4 ГГц при плотности потока мощности 0,2 мВт/см2 на клетки мутантного штамма E. coli hcr' exr' и дикого штамма E. coli WP2. Авторы получили достоверное снижение выживаемости E. coli hcr' exr' более чем на 50% при экспозиции 150 мин. на частоте 10,14 ГГц (рис. 1).
Рисунок 2: Зависимость выживаемости E. coli hcr' exr' от времени экспозиции
При проведении экспериментов с диким штаммом достоверного изменения выживаемости выявлено не было. Авторы объясняют это тем, что у дикого штамма системы репарации не нарушены, при наличии повреждений они активируются, и, вероятно, происходит компенсация повреждений за счет ускорения процесса метаболизма.
Если же принять, что выживаемость снижается именно из-за действия СВЧ на ДНК, то отрицательный результат с диким штаммом может объясняться двумя факторами: во-первых, авторы либо обошли резонансную частоту, либо ее не достигли. Во-вторых, кольцевая ДНК кишечной палочки сверхспирализуется (суперспирализуется). Перед репликацией ДНК клетка разворачивает сверхспираль, в том числе для того, чтобы «проверить» целостность макромолекулы, налипло ли на ней что-либо ненужное и т.п. Если ДНК повреждена, клетка «откладывает» деление и залечивает ДНК. Если же начинает действовать ЭМП СВЧ, ДНК начинает сворачиваться обратно в сверхспираль. Таким образом, СВЧ препятствует разведению сверхспирали, репликация задерживается, и клетка откладывает деление до лучших времен. Откладывать деление бесконечно невозможно, потому клетка погибает после некоторого характерного времени, превышающего время деления. Следовательно, нужно: а) увеличить время экспозиции, б) найти резонансную частоту.
ДНК E. coli - кольцевая, размножение происходит путем амитоза, морфологически сохраняется интерфазное состояние ядра, веретено деления не образуется, спирализации хроматина не происходит. Репликация ДНК предшествует делению и начинается в точке прикрепления кольцевой хромосомы к цитоплазматической мембране. При репликации кольцо ДНК разрывается, затем ДНК-лигаза сшивает новые кольца.
1.2.2 Методика, по которой выполнялась работа, из которой были взяты данные (Работа выполнена для человеческого гнеома)
В свете вышесказанного очевидно, что элементарный расчет момента инерции молекулы ДНК относительно оси, проходящей по ее длине, исходя из координат атомов, даст ложный результат. Для упрощения системы предлагается ввести некую эффективную длину и рассчитать собственную частоту крутильных колебаний ДНК как упругого стержня. То, что ДНК при скручивании ведет себя именно как стержень.
Очевидно, что воздействие СВЧ ЭМП на диполи цепи ДНК, ввиду ее длины, имеет классический характер. Поэтому вместо уравнения Шредингера, чтобы получить выражение для собственной частоты, можно использовать лагранжев формализм.
Уравнения Лагранжа имеют вид:
(1)
где L - функция Лагранжа системы с n степенями свободы, определяемая через кинетическую энергию Т и потенциальную энергию U следующим образом:
(2)
Здесь - векторы обобщенных координат и обобщенных скоростей соответственно.
Рассмотрим стержень с двумя дисками на концах. Такая модель соответствует закручиванию спирали ДНК. Обозначим жёсткость стержня на кручение через G; моменты инерции дисков относительно продольной оси системы - через J1 и J2. В качестве обобщённых координат принимаем углы поворотов дисков ц1 и ц2 относительно некоторого начального положения, в котором стержень не закручен.
Функция Лагранжа (2) для рассматриваемой модели примет вид
. (3)
Подставляя (3) в (1), получим систему дифференциальных уравнений:
(4)
Решение системы (4) ищется в виде
(5)
Подстановка (5) в уравнения (4) приводит к однородной системе алгебраических уравнений для определения коэффициентов , которая имеет решения только при определенных значениях частоты щ. Последняя должна определяться из условия
(6)
Биквадратное уравнение (6) имеет решения:
(7)
Нулевая частота в силу вырожденности системы соответствует решению, которое описывает равномерное вращение всей системы как жёсткого целого (без закручивания стержня). Второе значение частоты в (7) и есть искомая собственная частота. Предполагая молекулу симметричной, т.е. полагая, окончательно получим для линейной частоты выражение, аналогичное выражению для частоты крутильных колебаний пружинного маятника
, (8)
где J - момент инерции спирали ДНК относительно оси, проходящей через центры ее витков. Из формулы (8) следует чрезвычайно важный для последующих рассуждений вывод. Дело в том, что величина J пропорциональна длине молекулы, т.е. пропорциональна числу пар нуклеотидов N. Таким образом, резонансная частота ЭМП должна быть обратно пропорциональна корню квадратному из N:
. (9)
Или
, (10)
где коэффициент k, через который можно найти коэффициент жесткости ДНК для крутильных колебаний, определяется эмпирически. Это общая формула для частоты крутильных колебаний любых ДНК.
В данной работе авторами был проведен анализ графиков, полученных в предыдущих опытах, который позволил установить следующее: на временах экспозиции до 60 мин. изменение выживаемости незначительно для всех частот. Однако при временах от 90 до 150 мин. максимальная ингибирующая эффективность облучающего воздействия (минимум выживаемости) достигается при частоте 10,14 ГГц, при дальнейшем увеличении частоты наблюдается рост выживаемости.
Рисунок 3: Зависимость выживаемости E. coli hcr' exr' от частоты ЭМП при различных временах экспозиции
Этот факт и указывает на резонансный характер действия СВЧ.
По формуле (10) можно оценить значения резонансных частот молекул ДНК человека, если известна величина коэффициента k. Для штамма, исследованного в исследованиях других лабораторий, число пар нуклеотидов примерно 4,6 млн, а экспериментально установленная резонансная частота равна 10,14 ГГц. Подставляя эти числа в формулу (10), находим значение эмпирического коэффициента k:
. (11)
Таблица 2: Оценочные значения некоторых молекул ДНК человека
|
Тип хромосомы |
2 Nh |
Оценка резонансной частоты ДНК, ГГц |
|
|
Y-хромосома |
59 373 566 |
4,00 |
|
|
Х-хромосома |
155 270 560 |
2,46 |
|
|
1-я хромосома |
249 250 621 |
1,91 |
|
|
6-я хромосома |
171 115 246 |
2,37 |
Для проверки работоспособности предложенного метода облучению ЭМП СВЧ был подвергнут штамм E. сoli АТСС 25922 (Приложение 1), количество пар нуклеотидов в котором больше, чем в штамме E. coli hcr' exr'. В ДНК АТСС 25992 содержится 5 130 767 пар нуклеотидов, следовательно, в соответствии с (10), (11) резонансная частота ДНК для штамма АТСС 25992 должна составлять 9,6 ГГц. В качестве источника ЭМП СВЧ был использован генератор Г4-156 на диоде Ганна, обеспечивающий генерацию плоскопараллельных волн. Плотность потока мощности - нетепловая, не выше 2,5 мВт/см2 с потерями не более 20%. Время экспозиции - 180 мин. Пробирки изолировались черной бумагой с отсутствием тяжелых металлов в черной краске, чтобы не экранировать СВЧ ЭМП. Температура окружающей среды контролировалась термометром и изменялась при проведении каждого опыта не более чем на 0,5 °С. В разные дни проведения экспериментов температура составляла от 19 до 24 °С. При обработке данных изменения температуры не учитывались. Результаты трех серий экспериментов изложены в сторонних опытах. Проведение дополнительных экспериментов позволило получить следующие уточненные данные .
Таблица 3: Зависимость выживаемости штамма E. сoli 25922 АТСС от воздействующих частот излучения
|
Частота, ГГц |
9,2 |
9,4 |
9,6 |
9,8 |
10,0 |
|
|
КОЕ/1 мл, от начального числа, % |
42,5 ± 54,7 |
60,0 ± 74,4 |
22,5 ± 31,8 |
70,5 ± 95,3 |
110,5 ± 82,6 |
Таблица 4: Зависимость выживаемости штамма E. сoli 25922 АТСС от комбинированного воздействия дневного света и СВЧ
|
Частота, ГГц |
9,2 |
9,4 |
9,6 |
9,8 |
10,0 |
|
|
КОЕ/1 мл, от начального числа, % |
72,0 ± 12,7 |
187 ± 236 |
76,5 ± 6,4 |
170 ± 89 |
134 ± 45 |
Отклонения от математических ожиданий получены стандартным образом, гауссово распределение данных содержится в рассчитанных интервалах с вероятностью Р = 0,95.
Видим, что на расчетной частоте 9,6 ГГц наблюдается резкое снижение выживаемости, значительно превышающее 50%. При экспозиции 120 мин. на той же частоте снижение выживаемости не наблюдалось.
Также был получен побочный результат - резкое увеличение числа микроорганизмов под воздействием дневного света в сравнении с культурами в защищенных от света пробирках. В опытах получено лишь незначительное повышение выживаемости при красном свете и отсутствие изменений при воздействии зеленого света. Авторы объясняют эффект повышения выживаемости тем, что при поглощении красного света молекулами супероксиддисмутазы может происходить изменение их активности. При облучении прокариотических клеток, а именно бактерий E. coli М17, фотоакцепторами могут служить терминальные ферменты дыхательных цепей. В работе же получено, что красный и синий свет снижают выживаемость E. coli.
1.3 Электромагнитные поля на рабочем месте
1.3.1 ПДН на рабочем месте согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03
Согласно нормам СанПиН ПДН за персональным иди рабочим компьютером:
Таблица 5: ПДЗ согласно СанПиН
|
Напряженность электрического поля |
||
|
в диапазоне частот 5 Гц -- 2 кГц, Е1 |
25 В/м |
|
|
в диапазоне частот 2 кГц -- 400 кГц, Е2 |
2,5 В/м |
|
|
Плотность магнитного потока |
||
|
в диапазоне частот 5 Гц -- 2 кГц, В1 |
250 нТл |
|
|
в диапазоне частот 2 кГц -- 400 кГц, В2 |
25 нТл |
Эти нормы установлены в соответствии с медицинскими показаниями для людей, и они на порядки ниже необходимых уровней для того чтобы обусловить какие-либо мутации микроорганизмов во временных интервалах от 15 до 30 минут. Но в данной работе будет обозреваться возможность мутаций микроорганизмов, с учётом их длительного нахождения в данных условиях. В добавок, на практике, в домашних условиях, данные нормы могут быть превышены, при том в несколько раз.
При измерениях ПДН обычно используется ВЕ-метр-АТ-002. Прибор не является высокоточным и может давать погрешность, которая находится в пределах статистической ошибки.
Рисунок 4: ВЕ-метр-АТ-002
1.3.2 Электромагнитные поля на различных ЭВМ
Источники ЭМП на рабочем месте с ПЭВМ:
Видеодисплейный терминал - монитор персонального компьютера. Это основной источник электромагнитных полей (ЭМП) в широком диапазоне частот. Он также является источником электростатического поля. Именно по этой причине в основе будут браться пробы с мониторов и экранов персональных мобильных средств, так как именно на них вероятность появления развития мутаций намного выше чем на корпусах ввиду большого диапазона ЭМП которые способны длительное время оказывать своё влияние не только непосредственно на структуру ДНК, но и на различные составные элементы клетки, в том числе и на репаративные системы клетки которые в ответе за восстановление первозданной структуры генома после его повреждения.
Системный блок персонального компьютера. На нём будут так же браться пробы, поскольку в системный блок компьютера включено достаточно большое количество деталей имеющих разную электропроводность, сопротивляемость, различную используемую силу тока, которая так же варьируется во времени из-за постоянно меняющихся задач поставляемых пользователем. Пробы так же могут различаться как внутри корпуса, так и снаружи из-за того, что сам корпус может быть выполнен целиком из метала, пластика или быть составным из разных материалов, что в свою очередь может обуславливать различную электропроводность тем самым меняя силу и диапазон ЭМП. При анализе проб в временном интервале от 15 до 30 минут данную разницу можно было бы не учитывать, поскольку за столь короткий промежуток времени он бы могла попасть в статистическую погрешность и вероятнее всего принесла бы дополнительную работу вместо данных, но при данной работе ставится вопрос влияния данных поле при его продолжительном воздействии на бактерий.
Электрооборудование (электропроводка, сетевые фильтры, источники бесперебойного питания, сам блок питания ЭВМ). Различное электрооборудование включённое в корпус ЭВМ и вынесенное за него способно внести так же различный вклад в образование мутаций у клеток из-за процессов, описанных выше. В данной работе их влияние не будет рассмотрено по отдельности. Если разбор, активация и нагрузка различных элементов ПК и представляется возможным, то подобной задачей в случае с смартфонами не представляется возможным по причине отказа большинства их обладателей предоставления своего устройства для подобных манипуляций, а отдельная их закупка и разборка потребует больших затрат, поэтому данный аспект не будет рассматриваться в данной работе
Различные периферийные устройства (принтеры, факсы и прочее). Оборудование данного рода так же имеется в наличии у достаточно большого количества пользователей, поэтому пробы с данных устройств так же будут рассматриваться как опытный материал.
Контролируемые параметры ЭМП на рабочем месте с ПЭВМ:
Переменное ЭМП имеет электрическую и магнитную составляющие, поэтому контроль проводится раздельно по двум показателям:
напряженность электрического поля (Е), в В/м (Вольт на метр);
индукция магнитного поля (В), в нТл (наноТесла).
Порядок проведения измерений ЭМП на рабочих местах с ПЭВМ:
Составляется схема помещения, на которую наносятся рабочие места с ПЭВМ и оборудование, оказывающее влияние на электромагнитную обстановку в помещении.Это необходимое условие. В помещениях с большим количеством ЭВМ они могут находится достаточно близко, чтобы создаваемые области полей пересекались и так же оказывали своё влияние. В случае с мобильными устройствами схема составляться не будет. Среднестатистические пользователи не содержат подобные устройства в статическом положении как к примеру ПК и внешнее крупное оборудование.
На каждом рабочем месте фиксируются производитель, модель, серийный номер монитора и другого оборудования. Отмечается наличие защитного экрана на мониторе.
В период проведения измерений в помещении должно быть включено всё электрооборудование.
Измерения выполняются на расстоянии 0.5 м от экрана монитора, на высотах 0.5 м, 1.0 м, 1.5 м.
Если в результате измерений на рабочем месте зафиксировано превышение параметров электрического или магнитного поля в диапазоне №I, то дополнительно измеряются фоновые уровни ЭМП промышленной частоты при выключенном оборудовании. Фоновые уровни не должны превышать допустимых значений, установленных для населения
Некоторые причины повышенного ЭМП на рабочих местах с ПЭВМ:
Отсутствие заземления в помещении. В этом случае возрастает напряженность электрического поля в обоих диапазонах. Как показывает практика, при использовании современных сертифицированных мониторов электромагнитная обстановка на рабочем месте в значительной степени определяется наличием заземления в помещении. Если в помещении присутствует качественное заземление, а напряженность электрического поля в диапазоне № II превышает допустимые уровни, необходимо поменять монитор или обратится к специалисту.
Наличие в помещении сторонних источников ЭМП промышленной частоты (50 Гц): различные электроприборы, проводка и пр. В этом случае возрастают параметры ЭМП в диапазоне №I. Для обнаружения этих источников последовательно включают-отключают каждую единицу электрооборудования в помещении.
Наличие рядом с рабочим местом массивных металлических предметов, которые могут стать пассивными излучателями ЭМП. Данный аспект и становится основополагающим для забора проб вне и внутри корпусов ПЭВМ
Большая скученность рабочих мест с ПЭВМ.
Использование мониторов на базе электронно-лучевой трубки. По возможности, необходимо поменять такие мониторы на жидкокристаллические.
По методикам, перечисленным выше, будет в дальнейшем проводится анализ ЭМП от различного рода ЭВМ и периферии с которой будут сниматься пробы.
1.4 Репарационные системы ДНК прокариот
Системы репарации ДНК-это комплекс функций направленный на восстановления нарушенных в результате мутаций структур гена.
В клетке существуют механизмы, способные полностью или частично восстанавливать исходную структуру изменённой ДНК. Мутации, вызванные радиацией, химическими веществами и другими факторами, теоретически могли бы привести к вымиранию бактериальной популяции, если бы последняя была лишена способности к репарации ДНК. Совокупность ферментов, катализирующих коррекцию повреждений ДНК, объединяют в так называемые системы репарации, принципиально различающиеся по биохимическим механизмам восстановления повреждений. Известно три основных направления коррекции дефектов ДНК:
1. Непосредственная реверсия от повреждённой ДНК к исходной структуре, когда изменения в ДНК исправляются с помощью единственной ферментативной реакции. Например, удаление неправильно присоединённой метильной группы при шестом атоме кислорода гуанина с помощью метилтрансферазы; или расщепление возникшего в результате облучения тиминового димера с помощью фотолиазы (пример рекомбинационной репарации).
2. «Вырезание» повреждений с последующим восстановлением исходной структуры (эксцизионная репарация). Данный тип репарации требует присутствия ферментов, которые узнают нарушения структуры ДНК, удаляют затронутые участки, замещая их нормальными нуклеотидными последовательностями, и, наконец, восстанавливают первоначальную структуру ДНК, замыкая полинуклеотидную цепь. У Е. coli имеется, по крайней мере, четыре таких этапа. На первом этапе происходит разрыв цепи ДНК вблизи повреждения под действием эндонуклеазы, узнающей нарушения структуры ДНК. За разрывом цепи ДНК следует удаление пиримидиновых димеров, осуществляемое экзонуклеазой. Удаление мутантных сайтов сопровождается дополнительной деградацией ДНК с образованием брешей, размеры которых варьируют от 20 до 400 нуклеотидов. Затем бреши заполняются с помощью ДНК-полимеразы, использующей в качестве матрицы интактную комплементарную цепь ДНК. Заключительный шаг в этой последовательности событии состоит в восстановлении целостности полинуклеотидной цепи в результате сшивания разрыва лигазой.
3. Активация особых механизмов, обеспечивающих выживание при повреждениях ДНК (восстановление исходной структуры ДНК в результате рекомбинации; коррекция ошибочного спаривания оснований; трансляционный синтез на повреждённой матрице ДНК). Эти механизмы не всегда приводят к полному восстановлению исходной структуры ДНК. Данная система является подобием SOS-репарации эукариот. SOS-ответ открытый у бактерий E.Coli Мирославом Радманом представляет скооперированную индукцию почти 40 генов. Важную роль играют гены lexA и recA, а также многочисленные одноцепочечные разрывы ДНК (ssDNA). Ген lexA кодирует белок LexA, который является репрессором SOS-регулона. Он прочно связывается с определёнными последовательностями ДНК, названными SOS-боксами, которые отвечаю за синтез белков,обуславливающих белки SOS-ответа в нормальном физиологическом состоянии. При повреждение ДНК происходит активация гена recA и последующий синтез белка RecA, который вызывает аутопротеолиз белка LexA, тем самым запуская SOS-боксы.
Рисунок 5: Инициация SOS-ответа
1.5 Компенсация функций, нарушенных в результате мутаций
Первичная мутация может быть компенсирована в результате вторичного мутационного процесса, которыйразворачивается внутри мутировавшего гена (интрагенно) или в другом гене (экстрагенно). Изменения, которые устраняют проявления мутации, не исправляя при этом первоначального нарушения в ДНК, называют супрессией.
Интрагенная супрессия вызвана вторичной мутацией, корригирующей эффекты первичной мутации. Например, точечная мутация, приводящая к синтезу дефектного белка с утраченной биологической активностью, может быть исправлена, если вторичная точечная мутация приведёт к кодированию аминокислоты, сохраняющей конфигурацию и активность белка. Точное восстановление исходной структуры гена называют истинной обратной мутацией (истинной реверсией). Если эффект первой мутации компенсирован мутацией в другой части гена, такие мутации называют вторичными реверсиями.
Экстрагенная супрессия - подавление проявления мутации, произошедшей в одном гене, вследствие мутации во втором гене.
Заключение
Данная работа проводится с целью изучения мутационных процессов на поверхностях ЭВМ, которые в нашей нынешней жизни занимают неотъемлемую роль, и находятся фактически повсеместно. Предположительно уровень мутационных процессов не велик, но поскольку данный фактор оказывает своё влияние практически постоянно, то положительная тенденция, пусть и не значительная, за длительное время способна привести к нежелательным последствиям (образование новых патогенных свойств, устойчивости к антибиотикам и так далее). Так же данная работа может внести вклад в дальнейшие исследования в этой области, поскольку подобные системы репарации имеются не только у прокариотических клеток.
Список литературы
A., M. (25 Февраль 2018 г.). Oxidative Stress-Mediated Overexpression of Uracil DNA Glycosylase in Leishmania donovani Confers Tolerance against Antileishmanial Drugs.Полученоиз ncbi.nlm.nih.gov.
AM., O. (1976). [Study of the action of low-intensity UHF electromagnetic fields on Bacillus mesentericus and Pseudomonas fluorescens].Полученоиз ncbi.nlm.nih.gov.
Bacterial DNA repair: recent insights into the mechanism of RecBCD, AddAB and AdnAB.(б.д.). Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
C., A. (Ноябрь 2006 г.). In vivo mechanical and in vitro electromagnetic side-effects of a ruminal transponder in cattle.Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
D., S. (18 Апрель 2016 г.). Millimeter waves or extremely high frequency electromagnetic fields in the environment: what are their effects on bacteria?Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
EI., S. (Июнь 1967 г.). [Changes in the phagocytic and bactericidal function of the blood in animals under the action of electromagnetic fields of radio-frequency].Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
EV., S. (б.д.). [Bactericidal action of non-thermal plasma on biofilms formed in vitro and within a root channel].Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
F., G. (Май 2003 г.). Effects of 50 Hz magnetic fields on fMLP-induced shape changes in invertebrate immunocytes: The role of calcium ion channels.Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
H., S. (19 Июль 2017 г.). Evaluation of effect of high frequency electromagnetic field on growth and antibiotic sensitivity of bacteria. Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
H., T. (Июль 2011 г.). Low intensity electromagnetic irradiation with 70.6 and 73 GHz frequencies affects Escherichia coli growth and changes water properties.Полученоиз Cooper PD1.
H., T. (б.д.). The enhanced effects of antibiotics irradiated of extremely high frequency electromagnetic field on Escherichia coli growth properties.Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
II., M. (октябрь 1996 г.). [Characteristics of microwave and thermal heating of samples of cell suspensions and solutions of several compounds].Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
J., A. (22 июнь 2017 г.). Mitochondrial biogenesis and neural differentiation of human iPSC is modulated by idebenone in a developmental stage-dependent manner.Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
K, H. (27 Июль 2017 г.). The distinguishing effects of low-intensity electromagnetic radiation of different extremely high frequencies on Enterococcus hirae: growth rate inhibition and scanning electron microscopy analysis.Полученоиз ncbi.nlm.nih.gov.
MV., T. (1992). [Electrotransformation of bacteria].Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
N., G. (7 май 2018 г.). Uracil-DNA glycosylase is not implicated in the choice of the DNA repair pathway during B-cell class switch recombination.Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
PD., C. (18 Август 2016 г.). Rescue of Moribund Chicken Embryos by Extremely Low-Frequency Electric Fields.Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
Schormann, N. (25 Октябрь 2014 г.). Uracil-DNA glycosylases--Structural and functional perspectives on an essential family of DNA repair enzymes. Получено из ncbi.nlm.nih.gov.
YL., L. (26 Февраль 2016 г.). ncbi.nlm.nih.gov. Полученоиз Experiences in the workplace community and the influence of community experiences on ENP courses for nursing professionals.
Влияние физических мутагенов на живые клетки. (б.д.). Получено из biofile.ru.
Влияние электромагнитного излучения на бактериальные клетки. (б.д.). Получено из medconfer.com.
Измерение электромагнитного поля на рабочем месте с ПЭВМ. (б.д.). Получено из ecolab21.ru.
Мутация. Мутации у бактерий. Мутагены. Спонтанные мутации. Обратные мутации ( реверсии ). (б.д.). Получено из meduniver.com.
РЕЗОНАНСНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ МОЛЕКУЛАМИ ДНК. (б.д.). Получено из science-education.ru.
Репарация ДНК бактерий. Системы репарации днк. Компенсация функций нарушенных в результате мутаций. Интрагенная супрессия. Экстрагенная супрессия. (б.д.). Получено из meduniver.com.
СанПин 2.2.2/2.4.1340-03. (б.д.). Получено из tehbez.ru.
Упаковка ДНК в прокариотической клетке. (б.д.). Получено из http://worldofscience.ru/.
Ушаков, В. (2010). SOS-СИСТЕМА РЕПАРАЦИИ ДНК У БАКТЕРИЙ (ОБЗОР). Вестник пермского университета.
Физические мутагены: общие сведения. (б.д.). Получено из medbiol.ru.
Электромагнитные поля на рабочем месте. (б.д.). Получено из geektimes.com.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расстройства жизнедеятельности организма, возникающие в результате нарушений генотипа. Патологические мутаций как причина наследственных болезней. Спонтанные и индуцированные мутации. Особенности наследственной передачи болезней, их отличия от фенокопий.
презентация [73,0 K], добавлен 09.03.2017Морфология риккетсий и хламидий, их характеристика. Размножение бактерий на жидкой и плотной питательной среде. Микрофлора воздушной среды: количественный и качественный состав, методы исследования. Антибиотики животного и синтетического происхождения.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 10.02.2015Некроз – омертвение, гибель клеток и тканей в живом организме под воздействием болезнетворных факторов. Этапы и виды некроза, их характеристика. Понятие и основные признаки биологической и клинической смерти. Посмертные процессы, развивающиеся на трупе.
контрольная работа [33,3 K], добавлен 20.08.2010Клиническая характеристика генных и хромосомных мутаций. Изучение наследственных патологий и заболеваний: фенилкетонурия, муковисцидоз, серповидно-клеточная анемия. Синдромы Патау, Дауна и Эдвардса как геномные мутации. Лечение наследственных болезней.
реферат [52,6 K], добавлен 14.08.2013Теория соматических мутаций в геноме клеток, которые приводят к старению организма. Особенности свободнорадикальной и митохондриальной теория старения. Сущность теломерной теории. Установление роли возрастных изменений, возникающих в гомеостатах.
реферат [30,5 K], добавлен 10.02.2011Факторы патогенности бактерий: адгезия, инвазия, агрессия и добычи питательных веществ. Химическое строение и функции капсул бактерий. Укрытие белками организма. Координированное поведение клеток. Структура и механизм действия эндотоксина и экзотоксина.
презентация [2,0 M], добавлен 01.04.2019Сущность понятия "болезнь", основные факторы и периоды. Патологический процесс и состояние. Особенности диагностики здоровья по прямым показателям. Полное и неполное выздоравливание. Восстановление и компенсация, оборонительные приборы тела, саногенез.
курсовая работа [37,0 K], добавлен 19.02.2012Основные методы магнитотерапии. Физические основы первичного действия магнитны полей. Действие магнитных полей на систему крови. Улучшение клинического и тромбогенного потенциала крови. Воздействие электрических и магнитных полей низких частот.
презентация [12,6 K], добавлен 26.07.2015Общая характеристика генных болезней, возникающих в результате повреждения ДНК или мутаций на генном уровне. Виды мутаций: геномные, хромосомные, генные. Генетические, клинические, патогенетические разновидности генных болезней. Патогенез болезни.
реферат [28,7 K], добавлен 25.03.2012Внезапное увеличение смертности под действием излучения. Гипотезы происхождения излучения и его идентификации. Источники биологически активных излучений земного происхождения, химические объекты и их влияние на видоизменение клеток живых организмов.
доклад [15,8 K], добавлен 16.12.2009Гистологическая структура и функция щитовидной железы в норме. Особенности строения клеток. Общая характеристика форм и вариантов рака. Механизмы воздействия ионизирующего излучения. Папиллярный, фолликулярный, медуллярный и недифференцированный рак.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 09.11.2012Электрические процессы сердечной мышцы, потенциал действия в отделах проводящей системы и в рабочем миокарде. Клеточные, межклеточные и внутрисердечные механизмы. Влияние симпатических и парасимпатических нервов на сердце. Экстракардиальная регуляция.
лекция [22,9 K], добавлен 30.07.2013Развитие мутационной теории рака. Открытие протоонкогенов и генов-супрессоров. Гипотеза Альфреда Кнудсона. Мутаторный фенотип. Гипотеза изначальной анеуплоидии. Основные вехи в развитии мутационной теории канцерогенеза. Снижение вероятности мутаций.
реферат [24,8 K], добавлен 15.01.2015Распад большого количества клеток, из ядер которых высвобождается много пуриновых и пиримидиновых оснований как одна из основных причин образования мочекислого инфаркта у новорожденных. Методика исследования органов мочевыделительной системы у детей.
презентация [7,9 M], добавлен 04.04.2018Опухоли – группа генных болезней с неконтролируемой пролиферацией клеток, их классификация. Механизм действия радиационного канцерогенеза. Действие радиации на ДНК. Основные химические канцерогены. Защитные механизмы опухолевых клеток, их метаболизм.
презентация [1,9 M], добавлен 17.06.2014Прямое и косвенное действие ионизирующего излучения. Воздействие ионизирующего излучения на отдельные органы и организм в целом, мутации. Действие больших доз ионизирующих излучений на биологические объекты. Виды облучения организма: внешнее и внутреннее.
реферат [27,4 K], добавлен 06.02.2010Поражения, возникающие в результате локального внешнего радиационного воздействия. Локализации местных лучевых поражений кожи. Полный цикл обновления клеток эпидермиса. Поражение эндотелия сосудов кожи. Проникающая способность ионизирующего излучения.
презентация [313,3 K], добавлен 20.11.2013Назначение и молекулярная структура цитоплазматических мембран. Перенос молекул через них, уравнение Фика. Электродиффузионное уравнение Нернста-Планка. Анализ механизмов транспорта веществ через Биологические мембраны. Биоэлектрические потенциалы.
презентация [1,1 M], добавлен 21.05.2017Механизмы дифференцировки нервных клеток и нейрологии. Домедиаторный и медиаторный периоды дифференцировки нейронов из нейробластов. Дифференциация материала ганглиозных пластинок. Диффероны нервной ткани центральной и периферической нервной системы.
реферат [495,5 K], добавлен 18.05.2019Последовательность событий, приводящая к мутации внутри хромосомы. Факторы мутагенеза: физические, химические, биологические. Нарушения расхождения хромосом в митозе. Синдром Шерешевского-Тёрнера, Дауна, Патау, Эдвардса, Кляйнфельтера, кошачьего крика.
презентация [3,5 M], добавлен 14.05.2014
