Det mutagene stoffer, Også kaldet mutagener, de er molekyler af en anden art, der forårsager ændringer i baserne, der er en del af DNA-kæderne. På denne måde forstærker tilstedeværelsen af disse midler mutationshastigheden i det genetiske materiale. De klassificeres i fysiske, kemiske og biologiske mutagener.
Mutagenese er en allestedsnærværende begivenhed i biologiske enheder, og det oversættes ikke nødvendigvis til negative ændringer. Faktisk er det kilden til variation, der muliggør evolutionær forandring..
Kilde: afledt arbejde: Mouagip (diskussion) DNA_UV_mutation.gif: NASA / David Herring Dette W3C-uspecificerede vektorbillede blev oprettet med Adobe Illustrator. [Offentligt domæne]
Artikelindeks
Før du går ind i emnet mutagener, er det nødvendigt at forklare, hvad en mutation er. I genetik er en mutation en permanent og arvelig ændring i sekvensen af nukleotider i molekylet af genetisk materiale: DNA.
Al den information, der er nødvendig for udvikling og kontrol af en organisme, ligger i dens gener - som er fysisk placeret på kromosomerne. Kromosomer består af et langt DNA-molekyle.
Mutationer påvirker generelt et gens funktion, og det kan miste eller ændre dets funktion.
Da en ændring i DNA-sekvensen påvirker alle kopier af proteiner, kan visse mutationer være ekstremt giftige for cellen eller for kroppen generelt..
Mutationer kan forekomme i forskellige skalaer i organismer. Punktmutationer påvirker en enkelt base i DNA, mens større mutationer kan påvirke hele regioner i et kromosom.
Det er forkert at tro, at mutationen altid fører til dannelse af sygdomme eller patologiske tilstande for organismen, der bærer den. Faktisk er der mutationer, der ikke ændrer sekvensen af proteiner. Hvis læseren bedre vil forstå årsagen til dette faktum, kan han læse om degeneration af den genetiske kode.
Faktisk i lyset af biologisk udvikling, tilstanden sine qua non for ændringen i populationer, der skal forekomme, er eksistensen af variation. Denne variation opstår ved to hovedmekanismer: mutation og rekombination..
I forbindelse med den darwinistiske udvikling er det således nødvendigt, at der findes varianter i befolkningen - og at disse varianter har en større biologisk tilstrækkelighed forbundet med dem..
Mutationer kan opstå spontant eller kan induceres. Den iboende kemiske ustabilitet af nitrogenholdige baser kan resultere i mutationer, men med en meget lav frekvens.
En almindelig årsag til spontane punktmutationer er cytosindeaminering til uracil i DNA-dobbelthelixen. Replikationsprocessen af denne streng fører til en mutant datter, hvor det originale GC-par er blevet erstattet af et AT-par.
Selvom DNA-replikering er en begivenhed, der finder sted med overraskende præcision, er den ikke helt perfekt. Fejl i DNA-replikation fører også til spontane mutationer.
Desuden fører en organisms naturlige eksponering for visse miljøfaktorer til, at der opstår mutationer. Blandt disse faktorer har vi blandt andet ultraviolet stråling, ioniserende stråling, forskellige kemikalier..
Disse faktorer er mutagener. Dernæst beskriver vi klassificeringen af disse agenter, hvordan de virker og deres konsekvenser i cellen..
Agenterne, der forårsager mutationer i genetisk materiale, er meget forskellige. Først vil vi undersøge klassificeringen af mutagener og give eksempler på hver type, så vil vi forklare de forskellige måder, hvorpå mutagener kan producere ændringer i DNA-molekylet..
Mutagener af kemisk karakter indbefatter følgende klasser af kemikalier: acridiner, nitrosaminer, epoxider, blandt andre. Der er en underklassifikation for disse stoffer i:
Molekyler, der viser strukturel lighed med nitrogenholdige baser, har evnen til at inducere mutationer; blandt de mest almindelige er l 5-bromouracil og 2-aminopurin.
Salpetersyre, hydroxylamin og et antal alkyleringsmidler reagerer direkte på baserne, der udgør DNA og kan skifte fra purin til pyrimidin og omvendt..
Der er en række molekyler såsom acridiner, ethidiumbromid (meget brugt i molekylærbiologilaboratorier) og proflavin, som har en flad molekylær struktur og formår at komme ind i DNA-strengen.
Den normale metabolisme af cellen har som et sekundært produkt en række reaktive iltarter, der beskadiger cellulære strukturer og også genetisk materiale.
Den anden type mutagene midler er fysiske. I denne kategori finder vi de forskellige typer stråling, der påvirker DNA.
Endelig har vi de biologiske mutanter. De er organismer, der kan inducere mutationer (inklusive abnormiteter på kromosomniveau) i vira og andre mikroorganismer.
Tilstedeværelsen af mutagene stoffer forårsager ændringer i DNA-baserne. Hvis resultatet indebærer ændring af en purisk eller pyrimidinbase for en af samme kemiske natur, taler vi om en overgang.
I modsætning hertil, hvis ændringen sker mellem baser af forskellige typer (en purin for en pyrimidin eller det modsatte) kalder vi processen for en transversion. Overgange kan forekomme ved følgende begivenheder:
I kemi bruges udtrykket isomer til at beskrive egenskaberne ved molekyler med den samme molekylformel for at have forskellige kemiske strukturer. Tautomerer er isomerer, der kun adskiller sig fra deres jævnaldrende i positionen af en funktionel gruppe, og mellem de to former er der en kemisk ligevægt.
En type tautomerisme er keto-enol, hvor vandringen af et hydrogen forekommer og veksler mellem begge former. Der er også ændringer mellem imino til amino form. Takket være dets kemiske sammensætning oplever DNA-baserne dette fænomen.
For eksempel findes adenin normalt som amino, og par - normalt - med thymin. Men når det er i sin imino-isomer (meget sjældent), parrer det sig med den forkerte base: cytosin..
Inkorporering af baselignende molekyler kan forstyrre baseparringsmønsteret. For eksempel opfører inkorporeringen af 5-bromouracil (i stedet for thymin) sig som cytosin og fører til substitution af et AT-par med et CG-par..
Den direkte virkning af visse mutagener kan direkte påvirke DNA-baserne. For eksempel omdanner salpetersyre adenin til et lignende molekyle, hypoxanthin, gennem en oxidativ deamineringsreaktion. Dette nye molekyle parres med cytosin (og ikke thymin, som adenin normalt ville).
Ændringen kan også forekomme på cytosin, og uracil opnås som et produkt af deaminering. Substitutionen af en enkelt base i DNA har direkte konsekvenser for transkriptions- og translationsprocesserne af peptidsekvensen.
Et stopkodon kan forekomme tidligt, og translation stopper for tidligt og påvirker proteinet.
Nogle mutagener såsom interkalerende stoffer (blandt andet acridin) og ultraviolet stråling har evnen til at modificere nukleotidkæden.
Som vi nævnte, er interheatingsmidler flade molekyler, og de har evnen til at afbrudt (deraf navnet) mellem bunden af strengen og fordrejer den.
På tidspunktet for replikation fører denne deformation i molekylet til sletning (dvs. til et tab) eller indsættelse af baser. Når DNA mister baser, eller der tilføjes nye, påvirkes den åbne læseramme.
Husk, at den genetiske kode indebærer læsning af tre nukleotider, der koder for en aminosyre. Hvis vi tilføjer eller fjerner nukleotider (i et tal, der ikke er 3), påvirkes al DNA-aflæsning, og proteinet vil være helt anderledes.
Disse typer af mutationer kaldes rammeskift eller ændringer i sammensætningen af trillinger.
Ultraviolet stråling er et mutagent middel, og det er en normal ikke-ioniserende komponent i almindeligt sollys. Komponenten med den højeste mutagene hastighed fanges dog af ozonlaget i jordens atmosfære..
DNA-molekylet absorberer stråling, og der dannes dannelse af pyrimidindimerer. Det vil sige, at pyrimidinbaserne er forbundet ved hjælp af kovalente bindinger..
Tilstødende thyminer på DNA-strengen kan forbinde sig til dannelse af thymindimerer. Disse strukturer påvirker også replikationsprocessen.
I nogle organismer, såsom bakterier, kan disse dimerer repareres takket være tilstedeværelsen af et reparationsenzym kaldet fotolyase. Dette enzym bruger synligt lys til at rekonvertere dimerer i to separate baser..
Imidlertid er nukleotidudskæring ikke begrænset til fejl forårsaget af lys. Reparationsmekanismen er omfattende og kan reparere skader forårsaget af forskellige faktorer.
Når mennesker udsætter os for meget for solen, modtager vores celler for store mængder ultraviolet stråling. Konsekvensen er dannelsen af thymindimerer og kan forårsage hudkræft.
Endnu ingen kommentarer