Мутагенез, процес виникнення спадкових змін — мутацій, що з'являються природно (спонтанно) або що викликаються (індукованих) різними фізичними або хімічними чинниками, — мутагенами . У основі М. лежать зміни в молекулах нуклеїнових кислот, що зберігають і передавальних спадкову інформацію. Ці зміни виражаються у вигляді генних мутацій або хромосомних перебудов. Крім того, можливі порушення мітотичного апарату клітинного ділення (див. Мітоз ), що веде до мутацій геномів типа поліплоїдії або анеуплоїдії . Пошкодження нуклеїнових кислот (ДНК, РНК(рибонуклеїнова кислота)) полягають або в порушеннях вуглеводно-фосфатного остову молекули (її розрив, вставка або випадання нуклеотидів ), або в хімічних змінах азотистих підстав, що безпосередньо представляють генні мутації або що приводять до їх появи в ході подальшої реплікації пошкодженої молекули. При цьому пуріновоє підстава замінюється іншим пуріновим або пірімідіновоє підстава — ін. пірімідіновим (транзіциі), або пуріновоє підстава замінюється пірімідіновим або пірімідіновоє — пуріновим (трансверсії). В результаті в тих, що визначають синтез білка трійках нуклеотидів (кодонах ) виникають два типи порушень: так звані нонсен-ськодони («безглузді»), що взагалі не визначають включення амінокислот в білок, що синтезується, і так звані міссенс-кодоні («що спотворюють сенс»), що визначають включення в білок невірної амінокислоти, що змінює його властивості. Вставки або випадання нуклеотидів ведуть до неправильного прочитування генетичної інформації (зрушенню рамки прочитування), внаслідок чого зазвичай виникають «безглузді» кодони і лише в окремих випадках що «спотворюють сенс». Механізм М. для різних мутагенів неоднаковий. Іонізуючі випромінювання діють на нуклеїнові кислоти безпосередньо, іонізуючи і активуючи їх атоми. Це приводить до розривів вуглеводно-фосфатного остову молекули і водневих зв'язків між нитками комплементу ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота), утворенню «зшивань» між цими нитками, руйнуванню азотистих підстав, особливо пірімідінових. Пряма дія іонізуючої радіації на хромосоми і ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота), що міститься в них, обумовлює майже лінійну залежність між дозою опромінення і частотою генних мутацій, що викликаються опроміненням, і браків (малих делеций); проте для тих типів хромосомних перебудов, які виникають в результаті двох розривів хромосоми (крупніші делециі, інверсії, транслокації і ін.), залежність між дозою опромінення і їх частотою має складніший характер. Мутагенна дія іонізуючих випромінювань може бути і непрямим, т. до. прохождение їх через цитоплазму або живильне середовище, в якому культивуються мікроорганізми викликає радіоліз води і виникнення вільних радикалів і перекисів, що володіють мутагенною дією. Ультрафіолетове випромінювання збуджує електронні оболонки атомів, що викликає різні хімічні реакції в нуклеїнових кислотах, що приводять до мутацій. З цих реакцій найбільше значення мають гідратація цитозіна і утворення димірів тиміну, але відому роль в М. грають також розрив водневих зв'язків між нитками ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота) і освіта «зшивань» між цими нитками. Ультрафіолетові промені погано проникають у внутрішні тканини організму, і їх мутагенна дія виявляється лише там, де вони можуть досягти генетичного апарату (наприклад, при опроміненні вірусів, бактерій, спор рослин і т. п.). Найбільш мутагенні ультрафіолетові промені з довжиною хвилі від 2500 до 2800 А, що поглинаються нуклеїновими кислотами. Промені видимого спектру пригнічують мутагенний ефект ультрафіолетових променів (див. Фотореактівация ). Алкилірующие з'єднання, до яких належать найбільш сильні з відомих мутагенів (так звані супермутагени), наприклад нітрозоетілмочевіна, етілметансульфонат і ін., алкиліруют фосфатні групи нуклеїнових кислот (що приводить до розривів вуглеводно-фосфатного остову молекули), а також азотисті підстави (головним чином гуанін), внаслідок чого порушується точність реплікації нуклеїнових кислот і виникають транзіциі і зрідка — трансверсії. Аналоги азотистих підстав включаються в нуклеїнові кислоти, що при подальшій реплікації веде до появи транзіций і трансверсій. Ці ж типи змін викликаються азотистою кислотою, що дезамінує азотисті підстави. Акридінові фарбники утворюють комплекс з ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота), що заважає її реплікації: в результаті випадають або додатковий вставляються одна або декілька пар нуклеотидів що приводить до зрушення рамки прочитування. Аналогічні типи реакцій з нуклеїновими кислотами характеризують і ін. хімічні мутагени, але для багатьох з них механізм М. вивчений недостатньо. Деякі мутагени порушують цитоплазматичний апарат мітоза, слідством чого є нерозходження всіх хромосом, що розділилися, або неправильності в розподілі їх між дочірніми клітками; у першому випадку виникає поліплоїдія, в другому — анеуплоїдія. Відомі хімічні речовини що специфічно діють таким чином (наприклад, алкалоїд колхіцин). На хід М. роблять значний вплив різні зовнішні чинники. Так, частота мутацій, що індукуються іонізуючими випромінюваннями, зростає під час вступу до клітки кисню і падає при його недоліку, наприклад, якщо опромінення відбувається в атмосфері азоту (див. Кисневий ефект ). Деякі речовини пригнічують М. (див. Антимутагени ). Наприклад, введення в клітку аденозіна або гуанозіна гальмує мутагенна дія аналогів пурінових азотистих підстав; фермент каталаза знижує мутагенний ефект іонізуючих випромінювань і т. д. При дії деяких хімічних мутагенів мутації можуть виникати як відразу, так і через відомий час, інколи через декілька клітинних поколінь.
