De mutagene midler, Også kalt mutagener, de er molekyler av en annen art som forårsaker endringer i basene som er en del av DNA-kjedene. På denne måten forsterker tilstedeværelsen av disse midlene mutasjonshastigheten i det genetiske materialet. De er klassifisert i fysiske, kjemiske og biologiske mutagener.
Mutagenese er en allestedsnærværende hendelse i biologiske enheter, og det oversettes ikke nødvendigvis til negative endringer. Faktisk er det kilden til variasjon som muliggjør evolusjonær endring..
Kilde: avledet arbeid: Mouagip (diskusjon) DNA_UV_mutation.gif: NASA / David Herring Dette W3C-uspesifiserte vektorbildet ble opprettet med Adobe Illustrator. [Offentlig domene]
Artikkelindeks
Før du går inn i temaet mutagener, er det nødvendig å forklare hva en mutasjon er. I genetikk er en mutasjon en permanent og arvelig endring i sekvensen av nukleotider i molekylet av genetisk materiale: DNA.
All informasjon som er nødvendig for utvikling og kontroll av en organisme, ligger i genene - som er fysisk plassert på kromosomene. Kromosomer består av et langt DNA-molekyl.
Mutasjoner påvirker generelt funksjonen til et gen, og det kan miste eller endre funksjonen.
Siden en endring i DNA-sekvensen påvirker alle kopier av proteiner, kan visse mutasjoner være ekstremt giftige for cellen eller for kroppen generelt..
Mutasjoner kan forekomme i forskjellige skalaer i organismer. Punktmutasjoner påvirker en enkelt base i DNA, mens større skala mutasjoner kan påvirke hele regioner i et kromosom.
Det er feil å tro at mutasjonen alltid fører til generering av sykdommer eller patologiske tilstander for organismen som bærer den. Faktisk er det mutasjoner som ikke endrer sekvensen av proteiner. Hvis leseren ønsker å forstå årsaken til dette faktum bedre, kan han lese om degenerasjonen av den genetiske koden.
Faktisk, i lys av biologisk evolusjon, tilstanden sine qua non for at endringen i populasjoner skal skje er eksistensen av variasjon. Denne variasjonen oppstår ved to hovedmekanismer: mutasjon og rekombinasjon..
I sammenheng med den darwinistiske evolusjonen er det således nødvendig at det eksisterer varianter i befolkningen - og at disse variantene har en større biologisk tilstrekkelig tilknytning..
Mutasjoner kan oppstå spontant eller kan induseres. Den iboende kjemiske ustabiliteten til nitrogenholdige baser kan resultere i mutasjoner, men med en veldig lav frekvens.
En vanlig årsak til spontane punktmutasjoner er cytosinedeaminering til uracil i DNA-dobbeltspiralen. Replikasjonsprosessen til denne strengen fører til en mutant datter, der det opprinnelige GC-paret er erstattet av et AT-par.
Selv om DNA-replikasjon er en hendelse som skjer med overraskende presisjon, er den ikke helt perfekt. Feil i DNA-replikasjon fører også til spontane mutasjoner.
Videre fører den naturlige eksponeringen av en organisme til visse miljøfaktorer til mutasjoner. Blant disse faktorene har vi blant annet ultrafiolett stråling, ioniserende stråling, forskjellige kjemikalier..
Disse faktorene er mutagener. Deretter vil vi beskrive klassifiseringen av disse midlene, hvordan de virker og deres konsekvenser i cellen..
Midlene som forårsaker mutasjoner i genetisk materiale er veldig forskjellige. Først vil vi utforske klassifiseringen av mutagener og gi eksempler på hver type, og deretter forklare de forskjellige måtene mutagene kan produsere endringer i DNA-molekylet..
Mutagene av kjemisk karakter inkluderer følgende klasser av kjemikalier: akridiner, nitrosaminer, epoksider, blant andre. Det er en underklassifisering for disse midlene i:
Molekyler som viser strukturell likhet med nitrogenholdige baser har evnen til å indusere mutasjoner; blant de vanligste er l 5-bromouracil og 2-aminopurin.
Salpetersyre, hydroksylamin og et antall alkyleringsmidler reagerer direkte på basene som utgjør DNA og kan endre seg fra purin til pyrimidin og omvendt..
Det er en serie molekyler som akridiner, etidiumbromid (mye brukt i molekylærbiologilaboratorier) og proflavin, som har en flat molekylær struktur og klarer å komme inn i DNA-strengen..
Den normale metabolismen til cellen har som et sekundært produkt en serie reaktive oksygenarter som skader cellulære strukturer og også genetisk materiale.
Den andre typen mutagene midler er fysiske. I denne kategorien finner vi de forskjellige typer stråling som påvirker DNA.
Til slutt har vi de biologiske mutantene. De er organismer som kan indusere mutasjoner (inkludert abnormiteter på kromosomnivå) i virus og andre mikroorganismer.
Tilstedeværelsen av mutagene stoffer forårsaker endringer i DNA-basene. Hvis resultatet innebærer endring av en purisk eller pyrimidinbase for en av samme kjemiske natur, snakker vi om en overgang.
I kontrast, hvis endringen skjer mellom baser av forskjellige typer (purin for pyrimidin eller det motsatte), kaller vi prosessen en transversjon. Overganger kan forekomme for følgende hendelser:
I kjemi brukes begrepet isomer for å beskrive egenskapene til molekyler med samme molekylformel for å ha forskjellige kjemiske strukturer. Tautomerer er isomerer som bare skiller seg fra sine jevnaldrende i posisjonen til en funksjonell gruppe, og mellom de to formene er det en kjemisk likevekt.
En type tautomerisme er keto-enol, der migrasjonen av et hydrogen forekommer og veksler mellom begge former. Det er også endringer mellom imino- og amino-form. Takket være den kjemiske sammensetningen opplever DNA-basene dette fenomenet.
For eksempel finnes adenin vanligvis som amino og par - normalt - med tymin. Imidlertid, når den er i sin imino-isomer (veldig sjelden), parrer den seg med feil base: cytosin..
Å innlemme baselignende molekyler kan forstyrre baseparringsmønsteret. For eksempel oppfører inkorporering av 5-bromouracil (i stedet for tymin) seg som cytosin og fører til substitusjon av et AT-par med et CG-par..
Den direkte virkningen av visse mutagener kan direkte påvirke basene av DNA. For eksempel omdanner salpetersyre adenin til et lignende molekyl, hypoksantin, gjennom en oksidativ deamineringsreaksjon. Dette nye molekylet kobles sammen med cytosin (og ikke tymin, slik adenin normalt ville gjort).
Endringen kan også forekomme på cytosin, og uracil oppnås som et produkt av deaminering. Substitusjonen av en enkelt base i DNA har direkte konsekvenser for transkripsjons- og translasjonsprosesser av peptidsekvensen.
Et stoppkodon kan vises tidlig, og oversettelsen stopper for tidlig og påvirker proteinet.
Noen mutagener som interkalerende midler (blant annet akridin) og ultrafiolett stråling har evnen til å modifisere nukleotidkjeden.
Som vi nevnte, er interheating agenter flate molekyler, og de har evnen til å ispedd (derav navnet) mellom strengene og forvrenger den.
På tidspunktet for replikasjon fører denne deformasjonen i molekylet til sletting (det vil si til tap) eller innsetting av baser. Når DNA mister baser eller nye blir lagt til, påvirkes den åpne leserammen.
Husk at den genetiske koden innebærer lesing av tre nukleotider som koder for en aminosyre. Hvis vi legger til eller fjerner nukleotider (i et tall som ikke er 3) vil all DNA-lesing bli påvirket, og proteinet vil være helt annerledes.
Disse typer mutasjoner kalles rammeskift eller endringer i sammensetningen av trillinger.
Ultrafiolett stråling er et mutagent middel, og det er en normal ikke-ioniserende komponent i vanlig sollys. Imidlertid er komponenten med den høyeste mutagene hastigheten fanget av ozonlaget i jordens atmosfære..
DNA-molekylet absorberer stråling og dannelsen av pyrimidindimerer oppstår. Det vil si at pyrimidinbasene er sammenføyd ved hjelp av kovalente bindinger..
Tilstøtende tyminer på DNA-strengen kan sammenføyes for å danne tymindimerer. Disse strukturene påvirker også replikasjonsprosessen.
I noen organismer, for eksempel bakterier, kan disse dimerer repareres takket være tilstedeværelsen av et reparasjonsenzym som kalles fotolyase. Dette enzymet bruker synlig lys for å konvertere dimerer til to separate baser..
Imidlertid er reparasjon av nukleotideksisjon ikke begrenset til feil forårsaket av lys. Reparasjonsmekanismen er omfattende, og kan reparere skader forårsaket av forskjellige faktorer.
Når mennesker overutsetter oss for solen, får cellene våre store mengder ultrafiolett stråling. Konsekvensen er genereringen av tymindimerer og kan forårsake hudkreft.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.