Презентація до науково-дослідницького проекту МАН "ДОСЛІДЖЕННЯ МУТАЦІЙНИХ ЯВИЩ В ОРГАНІЗМІ КУРЧА БІОХІМІЧНИМ ТА ЦИТОГЕНЕТИЧНИМ МЕТОДАМИ"

ДОСЛІДЖЕННЯ МУТАЦІЙНИХ ЯВИЩ В ОРГАНІЗМІ КУРЧА БІОХІМІЧНИМ ТА ЦИТОГЕНЕТИЧНИМ МЕТОДАМИ

Автор проекту: Горіла Ольга Сергіївна. Керівник проекту: Сінкевич Валентина Вільгельмівна викладач фізики та екологіїНауковий консультант: Горова Алла Іванівна Доктор біологічних наук, професор кафедри хімії НТУ «Дніпровська політехніка»  дійсний член Української екологічної академії наук

Здоров'я майбутніх поколінь людей значною мірою залежить від того, яке генетичне навантаження було отримане в процесі їхнього життя та розвитку, яка кількість мутацій взагалі накопичена людством. Тому своєчасне виявлення, в період життєздатності будь-якого організму, розвитку мутаційних реакцій, внаслідок яких виникають серйозні функціональні порушення, виявляється актуальним.

Мета: провести дослідження клінічного та гемологічного стану організму курча виду «Крос Ломан Браун» та на їх основі проаналізувати причини мутагенних змін функціональних показників у порівнянні з референтною нормою.. Об’єкт дослідження: мутагенні явища в організмі птиці та наслідки їх прояву.. Предмет дослідження: фактори зміни гемологічного та клінічного стану курча виду «Крос Ломан Браун», які призвели до мутації його кінцівок.

Основні задачі дослідження:провести аналіз наукових літературних джерел;розкрити суть проблеми та причини мутацій, їх негативний вплив на життєдіяльність живих організмів;виявити причини мутацій кінцівок курчати виду «Крос Ломан Браун» за допомогою біохімічних та клінічних методів досліджень;запропонувати практичні рекомендації, спрямовані на зниження впливу мутагенів на живі організми.

Термін «мутація» вперше ввів в науку Гуго Де Фріз. Гуго Де Фріз«До мутацій здатні всі живі організми. Вони виникають раптово, а зміни, спричинені мутаціями, стійкі й можуть успадковуватися. Мутації можуть бути шкідливими, нейтральними або, надзвичайно рідко, корисними для організмів. Одні й ті самі мутації можуть виникати неодноразово»

    За ступенем впливу на життєдіяльність:летальні мутації – спричиняють загибель організму ще до моменту народження або до настання здатності до розмноження (загибель 100% носіїв мутацій);напівлетальні (спричиняють загибель 50-90% носіїв);сублетальні (спричиняють загибель 10-50% носіїв);нейтральні мутації – не впливають на життєздатність організму;корисні мутації – підвищують життєздатність.летальнінапівлетальнінейтральніКласифікації мутацій

Класифікації мутацій. За причинами виникнення:спонтанні мутації - виникають унаслідок помилки в процесі копіювання генетичного матеріалу;індуковані - виникають унаслідок дії на генетичний матеріал зовнішніх факторів. За проявом у гетерозиготному стані:домінантні – проявляються в гомо- і гетерозиготному стані;рецесивні – проявляються в гомозиготному стані.

Класифікації мутацій. За характером клітин, в яких відбулися зміни: Генеративні – бувають у статевих клітинах, успадковуються при статевому размноженні. Соматичні – бувають у соматичних клітинах, успадковуються лише за умов нестатевого размноження. За локалізацією в клітині:ядерніцитоплазматичні

Класифікації мутаційгенні мутаціїхромосомні мутаціїгеномні мутаціїЗа характером змін у структурі спадкового матеріалу:

Генні мутації – стійкі зміни окремих генів, що виникають в результаті: заміни однієї або декількох азотистих основ у структурі ДНК на інші;випадання деяких азотистих основ; доповнення нових азотистих основ. альбінізм. Відсутність гену,що відповідає за зупинку росту м’язів. Це призводить до порушення порядку списування інформації. Генні мутації змінюють морфологічні, біохімічні і фізіологічні властивості організму.

Хромосомні мутації – зміни у структурі хромосом.синдром Дауна. Типи хромосомних мутацій:делеція – випадання ділянки у середній частині хромосоми;дуплікація – двократне або багатократне повторювання генів, що містяться на певній ділянці хромосоми;інверсія – повертання ділянки хромосоми на 180°, унаслідок чого послідовність генів змінюється на протилежну. Відбувається в результаті двох розривів в одній хромосомі;транслокація – зміна положення будь-якої ділянки хромосоми в хромосомному наборі. шестипалість. Будь-яка, навіть невелика, зміна якої-небудь із хромосом, не залишається безслідною для тієї клітини, де вона відбулася.

Геномні мутації призводять до змін кількості хромосому наборі:поліплоїдія – збільшення кількості хромосом, кратного гаплоїдному набору (3n; 4n; 5n …);аутоплоїдія – виникає як результат поділу хромосом без подальшого поділу клітини;анеуплоїдія – зміна кількості хромосом в диплоїдному наборі, некратному гаплоїдному (2n+1; 2n-1). Поліплоїдія

Причини виникнення мутацій  - порушенням основних генетичних процесів: реплікації та ділення. Фактори, що здатні спричиняти мутації, називаються мутагенними, тобто мутагенами Мутагени фізичного походження. Мутагени хімічного походження. Мутагени біологічного походження

іонізуюче випромінювання ( à,ß,Ý - промені, рентгенівські промені, нейтрони) - порушує процеси поділу в соматичних клітинах, внаслідок чого виникають злоякісні утворення;радіоактивні елементи (радій, радон, ізотопи К, С);ультрафіолетові промені (мають найбільшу мутагенну активність);надто висока або низька температура (збільшує частоту генних і хромосомних мутацій) Фізичні мутагени:

сильні окисники та відновники;пестициди (гербіциди, фунгіциди); харчові добавки;Хімічні мутагени:продукти переробки нафти;органічні розчинники;ліки зі ртуттю, антидепресанти

віруси (інтеграція їхніх ДНК у геном клітини-господаря);бактерії; продукти обміну речовин;антигени деяких мікробів і паразитів. Біологічні мутагени:

Приклади мутації Чотири лапиу курча. Чотири вуха у кішки. Дві голови у змії

Мітоз – найбільш поширений спосіб репродукції клітин тварин, рослин, найпростіших. Фази мітозу. Порушення мітозу спостерігається при раку, променевій хворобі, вірусних інфекціях, хромосомних хворобах (хромосомні мости, пошкодження центромер, порушення руху хромосом, утворення мікроядер, склеювання хромосом або їх розриви та ін.)Патологічна анафаза. Фрагментація хромосом, утворення мікроядер в анафазі Патологічна телофаза. Злипання і фрагментація хромосом в телофазі1 - інтерфаза (не належить мітозу); 2 - профаза, 3 - прометафаза, 4- метафаза, 5 - анафаза; 6 - телофаза та цитокінез

Польові дослідження проводились в приватному господарстві керівника проекту В. В. Сінкевич. Молодняк добового віку у кількості 25 курчат придбали 1 квітня 2019 року в Солонянській інкубаційній станції міста Дніпро. В одного курчати, при зовнішньому огляді, була виявлена додаткова кінцівка, яка росла з під крильця і на кінці мала один кіготь. Через декілька днів кіготь відпав, і кінцівка почала густо вкриватися пір’ям. Практична частина проекту

Температура: перші 5 днів 30-32°С, поступово зменшуючи до 18°С. Вологість повітря 60 - 70%. Тривалість світлового дня 17 годин, поступово зменшуючи до 12 годин. Підстилка: перші два тижні утримували на змінюваній підстилці, а потім на глибокій підстилці (суміш торфу, деревної стружки і солом’яної січки). Вентиляція - природня, без протягів. Перші два тижні курчат годували стартовим комбікормом, який придбали на Солонянській інкубаційній станції, потім дрібно подрібненою якісною зерновою сумішшю, додаючи дрібно порубане круто зварене яйце, добре віджатий некислий сир, подрібнену свіжу зелень – люцерну, конюшину, кропиву. Воду, кімнатної температури, у кількості 1 л, міняли кілька разів на день. Умови утримання і годування. Дослідження курча, яке має мутацію кінцівок

Поведінка курчати, реакція на оточуюче, характер прийому корму і води, положення птиці під час руху - активне. Забарвлення видимих шкірних покривів: гребінь і борідка рожевого кольору, набряклі, теплі на дотик, дзьоб і плесно забарвлені в жовтуватий колір, шкіра ніжна, еластична, синюшності та блідості шкірних покривів не виявлено, травматичних пошкоджень не має. Оперення гладеньке, пір'я розташоване правильними симетричними рядами по довжині тіла. Під лівим крильцем додаткова кінцівка, густо вкрита пір’ям. Ноги широко розставлені, міцні, з гарною пігментацією. Клоачне кільце набрякле, напіврозкрите, вологе. Вага на 350 г (що становить 24%) менша за норму (щоб збільшити вагу курча, до його раціону почали додавати м’ясокістне борошно). Дослідження курча, яке має мутацію кінцівок Загальний огляд

Під час виконання клінічних досліджень дотримано всіх біотичних вимог по відношенню до курча, що відповідають Закону України «Про захист тварин від жорстокого поводження» від 28.03.2006 року та Наказу Міністерства освіти України №249 від 01.03.2012 року про «Порядок проведення науковими установами дослідів, експериментів на тваринах». Дослідження курча, яке має мутацію кінцівок Клінічне дослідження

Лабораторні та клінічні дослідження проводилось в ветеринарному центрі «Біосвіт». Обстеження проводилися сумісно з головним лікарем, кандидатом ветеринарних наук, доцентом кафедри нормальної і патологічної анатомії ДГАЕУ Олександром Олексійовичем Шулешко. Під час обстеження був зроблений рентген, загальне та комплексне біохімічне дослідження крові. Дослідження курча, яке має мутацію кінцівок

Температура: 41⁰С. Носові отвори чисті, без виділень. Обстеження очей: рогівка ціла, прозора; крововиливів, запалення та набряклості не спостерігається. Результати обстеження: Зовнішні слухові проходи чисті. Дихальні рухи за 1 хвилину 40 дихальних рухів . Характер дихання - нормальне, без шумів і свистів.

Рентгенологічне досліджування проводилося у боковій та вентродорсальній проекціях. На знімках чітко видно, що під лівим крильцем розташована недорозвинена кінцівка. Додатковакінцівка

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}№ з/п. Показники. Результат. Референтні норми. Курча з мутацією. Здорове курча1 Гемоглобін, г/л949090-1302 Еритроцити, млн/мкл (Т/л)2.93.13-43 Лейкоцити, тис./мкл (Г/л)413920-40 Лейкограма4 Лімфоцити, %545852-605 Моноцити, %964-106 Еозинофіли, %1096-107 Базофіли, %1.91.61-38 Псевдоеозинофіли, %24.426.224-30 Гематологічні показники курча з мутацією та здорового представника в порівнянні з нормою від 03.11.2019 р. Кількість формених елементів (еритроцити та лейкоцити), гемоглобін, лейкограма у дослідного курча суттєво не відрізняються від референтної норми, у здорового курча – в межах норми. Заключення:

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}№Показники. Результат. Референтні норми. З мутацієюздорове1 Загальний білок, г/л454943-602 Альбумін, г/л1715.614.3- 19.73 Глобулін, г/л2829.128.7 -39.34 Білковий коефіцієнт, од.0.60.50.33-0.485 Сечовина, ммоль/л1.00.350,15-0,36 Азот сечовини, мг%1.91.7 7 Креатинін, мкмоль/л3615.012.58 АСТ, Од/л172191192.55-208.759 АЛТ, Од/л22931.25 Комплексне біохімічне дослідження крові курча з мутацією та здорового представника в порівнянні з нормою від 03.11.2019 р.{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}№Показники. Результат. Референтні норми10Індекс де Рітіса(АСТ/АЛТ) , од.86.06.6 11 Лужна фосфотаза, Од/л85.2335.4341.512Α-аміліза, г/ч˟л178 13 Бірулін загальний, мкмоль/л5.14.81,71–6,014 Бірулін прямий, мкмоль/л3.6--15 Бірулін непрямий, мкмоль/л1.5- 16 Глюкоза, ммоль/л132.011.224,44–7,7717 Кальцій, ммоль/л2.14.02-318 Неорганічний фосфор, ммоль/л1.11.51,78-2,4219 Са/Р, од.1.91.41,12-1,320 Холестерин, ммоль/л 2.92.62.5 Умовні позначки: Збільшення показників (червоний)Зменшення показників (зелений)

ЗАВИЩЕНІ ПОКАЗНИКИ комплексного біохімічного дослідження кровіКурча з мутацією. Курча здорове. Референтна норма

ЗАНИЖЕНІ ПОКАЗНИКИкомплексного біохімічного дослідження кровіКурча з мутацією. Курча здорове. Референтна норма

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}№МЯ-індекс на одну клітину (х±а)Здорове курча. Курча з мутацією10,030±0,0020,092±0,00520,058±0,0030,100±0,00630,060±0,0040,083±0,00440,047±0,0030,097±0,00550,065±0,0040,100±0,006середнє0,052±0,0030,094±0,005min÷maxсереднє0,03÷0.060,052±0,0030.083÷0,1000,094±0,005{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}№МЯ-індекс на одну клітину (х±а)Здорове курча. Курча з мутацією10,030±0,0020,092±0,00520,058±0,0030,100±0,00630,060±0,0040,083±0,00440,047±0,0030,097±0,00550,065±0,0040,100±0,006середнє0,052±0,0030,094±0,005 МІКРОЯДЕРНИЙ ІНДЕКС в клітинах слизової оболонки ротової порожнини курча кросу Ломан Браун з мутацією кінцівки в порівнянні із здоровим представником Результати мікроядерного тесту. Цитогенетичне дослідження показало зростання мікроядерного індекса у представника з мутацією від 0,083 до 0,100, в той час, як коливання цих значень у здорового представника лежать в межах від 0,030 до 0,065.

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Варіанти. МЯ-індекс на одну клітину. Умовний показник ушкодженості (УПУ)Рівень ушкодженості[Додаток Г ]Цитогенетичний стан організму[Додаток Г ]Здорове курча0,052±0,0030,289середнійконфліктний. Курча з мутацією0,094±0,0050,522вище за середнійкритичний. Результати мікроядерного тесту. Результати вказують на середній рівень ушкодженості клітин слизової оболонки ротової порожнини та конфліктний цитогенетичний стан всього організму у здорового курча і на рівень ушкодженості клітин слизової оболонки ротової порожнини «вище за середній» у курча з мутацією. Його цитогенетичний стан - «критичний»ОЦІНКА цитогенетичного статусу курча з мутацією

Комплексне біохімічне дослідження крові показало, що у дослідного курча має місце хронічне ураження печінки, захворювання нирок, сечового міхура, інфекційна хронічна патологія, руйнування функціональних клітин внаслідок онкологічного або запального процесу. Результати оцінки цитогенетичного стану курча з мутацією вказують на рівень ушкодженості клітин слизової оболонки ротової порожнини «вище за середній» та «критичний» цитогенетичний стан всього організму. Однією з гіпотез нашого дослідження було те, що мутація у курча спровокована мутагенами навколишнього середовища. Але дослідження стану навколишнього середовища Солонянського району цитогенетичними методами, проведене іншими дослідниками [18] свідчать про сприятливий екологічний стан цієї території. Тому феномен мутагенності курча в популяції, які вирощуються індустріальним методом, в більшій мірі, залежать від якості корму, що необхідно дослідити в майбутньому. Висновок

переведення промисловості на роботу в замкнених (екологічно безпечних) циклах;вилучення або нейтралізація мутагенних чинників у навколишньому середовищі;використання антимутагенів у харчуванні для зниження темпів мутацій у клітинах;перевірка всіх нових хімічних речовин, лікарських засобів на мутагенність. Основні методи зниження рівня впливу мутагенів: