3.5.2.1 Khả năng đâm xuyên tế bào và gây đột biến của các tia bức xạ có năng lượng cao
Trong phổđiện từ, năng lượng nghịch đảo với độ dài bước sóng. Tia X, tia gamma và các tia vũ trụ khác có bước sóng ngắn hơn tia UV nên có chứa năng lượng cao hơn. Do đó, chúng có khả năng đâm xuyên sâu vào các mô, làm ion hóa các phân tử mà chúng gặp trên đường đị Vào những năm 1920, Hermann J. Muller và Lewis J. Stadler đã chứng minh rằng các bức xạ
ion hóa là các tác nhân gây đột biến. Trong đó, ảnh hưởng của bức xạ ion hóa của tia X được quan tâm rất nhiềụ
Khi tia X đâm xuyên các tế bào, nó va vào phân tử nào sẽ làm cho các electron trong nguyên tử của các phân tửđó bắn ra, tạo các gốc hay các ion tự dọ Chính các ion tự do này là mởđầu cho một loạt các phản ứng hóa học, về mặt trực tiếp hay gián tiếp đều ảnh hưởng tới vật chất di truyền, làm thay đổi các purin và các pyrimidin trong ADN, gây ra các đột biến
điểm. Các bức xạ ion hóa cũng có khả năng phá vỡ liên kết phosphodiester, dẫn đến những sai hỏng trên TNS.
Trên hình 3 là đồ thị tương quan giữa tỷ lệ đột biến lặn gây chết nằm trên TNS X và cường độ chiếu xạ tia X. Trên đồ thị, khi cường độ chiếu xạ tăng gấp đôi thì tỷ lệ đột biến cũng tăng gấp đôị Các nét đứt gần gốc tọa độ chứng tỏ dù chiếu xạ với liều lượng rất nhỏ, khả năng đột biến vẫn xảy rạ
Các lập luận trên cũng giải thích phần nào cho lý thuyết “target” của J.Ạ Crowther và F. Dessauer được đưa ra vào năm 1924. Theo lý thuyết này thì dù chiếu xạ một hay nhiều vị trí, tế bào đều bị nguy hại và bị đột biến. Thuyết này còn cho biết tia X ảnh hưởng trực tiếp tới vật chất di truyền.
Về ảnh hưởng của chiếu xạ, có hai vấn đề đáng quan tâm. Thứ nhất, ở nhiều sinh vật nghiên cứu, cường độ chiếu xạ ít nhiều gây tác động đột biến khác nhau và cường độ này mang tính tích lũỵ Nếu chiếu 100 rơnghen cùng một lúc hay rải rác thì ảnh hưởng vẫn giống nhaụ Tuy nhiên, trong khoảng thời gian giữa các lần chiếu xạ có thể có qúa trình sửa sai ADN.
Thứ hai, có một nhóm tế bào dễ bị tổn thương hơn khi chiếu xạ so với các loại tế bào khác. Như chúng ta đã biết, tia X có thể gây đột biến chuyển đoạn TNS, mất đoạn hay đảo
đoạn TNS. Những tác động này sẽ rất lớn nếu tế bào đang trong giai đoạn phân bàọ Đây cũng là một trong các nguyên nhân tại sao việc chiếu xạ lên con người rất nguy hiểm. Lúc này, việc hình thành các khối u với khả năng phân chia tế bào nhanh chóng hơn so với bình thường sẽ đem lại hậu quả nghiêm trọng, dễ gây đến tử vong.
Có nhiều dạng bức xạ tác động lên tế bào và cơ thể trong điều kiện tự nhiên và trong
điều kiện invitro như tia tử ngoại, tia Rơnghen, tia α, β, γ, các proton, các neutron. Khi tế
bào và cơ thể bị chiếu xạ, nhiều qúa trình thay đổi đảo ngược và không đảo ngược xảy ra như sự hoại tử nhân, dính kết thể nhiễm sắc, phân đoạn thể nhiễm sắc, hình thành nhân khổng lồ, tế bào đa nhân, sai lệch phân ly thể nhiễm sắc về nhiều cực tạo nên các tế bào lệch bộị
Tần số và đặc tính của các đột biến thể nhiễm sắc tuỳ vào liều chiếu xạ và vào giai đoạn của chu kỳ tế bào bị chiếu xạ tức là tuỳ vào giai đoạn G1, giai đoạn khi thể nhiễm sắc chưa nhân đôi và ở giai đoạn G2 và phân bào là giai đoạn mà ởđó thể nhiễm sắc đã được nhân đôị Tần số và mức độ đột biến thể nhiễm sắc còn tuỳ thuộc vào thời gian chiếu xạ. Tác hại của chiếu xạ gây nên các đứt gẫy thể nhiễm sắc do đó gây nên các mất đoạn (deletion) và qua thời gian chiếu xạ sẽ xảy ra các đột biến khác như: nhân đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn. Tác hại của chiếu xạ cũng có thể gây nên các trao đổi đoạn giữa các thể nhiễm sắc do đó tạo nên các
đột biến chuyển đoạn. Đặc tính nhạy cảm phóng xạ của các cơ thể khác nhau thì khác nhau, ví dụ liều gây chết đối với một số vi sinh vật là 6 - 106r, còn đối tượng động vật chỉ vài trăm r.
Để gây được đột biến thể nhiễm sắc ở thực vật bậc cao (ví dụđối với Vicia và Lilium) chỉ cần chiếu xạ với liều 20r là đủ, còn đối với động vật đơn bào có roi chiếu xạ với liều 20.000r vẫn chưa gây được đột biến. Đối với các mô khác nhau tính nhạy cảm với chiếu xạ cũng khác nhau, ví dụ mô tuỷđỏ xương nhạy cảm hơn mô dịch hoàn.
3.5.3 Đột biến tạo các dẫn xuất của bazơ (chất tương tự bazơ) 3.4.1.1 Nhân tố hóa chất