Mutagén hatású szerek, hogyan működnek, típusok és példák

az mutagén anyagok, mutagéneknek is nevezik, a különböző természetű molekulák, amelyek a DNS-láncok részét képező bázisok változásait okozják. Ily módon ezeknek az ágenseknek a jelenléte megnöveli a genetikai anyagban a mutáció sebességét. Ezek fizikai, kémiai és biológiai mutagéneknek minősülnek.

A mutagenezis mindenütt jelen van a biológiai entitásokban, és nem feltétlenül negatív változásokra utal. Valójában ez a változás forrása, amely lehetővé teszi az evolúciós változást.

index

• 1 Mi a mutáció?
  • 1.1 A mutációk mindig halálosak??
  • 1.2 Hogyan keletkeznek a mutációk?
• 2 A mutagén szerek típusai
  • 2.1 Kémiai mutagének
  • 2.2 Fizikai mutagének
  • 2.3 Biológiai mutagének
• 3 Hogyan működnek: mutagén szerek által okozott mutációk típusai
  • 3.1 A bázisok tautomerizációja
  • 3.2 Analóg bázisok beépítése
  • 3.3 Közvetlen beavatkozás az alapokra
  • 3.4 Bázisok hozzáadása vagy törlése
• 4 Referenciák

Mi az a mutáció?

Mielőtt belépnénk a mutagének témájába, meg kell magyarázni, hogy mi a mutáció. A genetikában a mutáció egy állandó és örökletes változás a nukleotidok szekvenciájában a genetikai anyag molekulájában: DNS.

A szervezet fejlődéséhez és szabályozásához szükséges összes információ a génekben található, amelyek fizikailag a kromoszómákban helyezkednek el. A kromoszómák hosszú DNS-molekulából állnak.

Általában a mutációk befolyásolják a gén működését, és elveszíthetik vagy módosíthatják funkcióját.

Mivel a DNS-szekvencia megváltozása a fehérjék összes másolatát érinti, bizonyos mutációk rendkívül mérgezőek lehetnek a sejtre vagy általában a testre..

A mutációk különböző mérlegekben fordulhatnak elő a szervezetekben. A pontmutációk a DNS egyetlen bázisát befolyásolják, míg a nagyobb méretű mutációk egy kromoszóma teljes régióját érinthetik.

A mutációk mindig halálosak??

Helytelen azt gondolni, hogy a mutáció mindig a betegséget vagy patológiás állapotot eredményezi az azt hordozó szervezet számára. Valójában vannak olyan mutációk, amelyek nem változtatják meg a fehérjék szekvenciáját. Ha az olvasó jobban meg akarja érteni ennek a ténynek az okait, elolvashatja a genetikai kód degenerációját.

Valójában a biológiai evolúció fényében az állapot sine qua non a változások bekövetkezése a változás megléte. Ez a változás két fő mechanizmusból ered: mutáció és rekombináció.

Tehát a darwini evolúció összefüggésében szükséges, hogy a populációban variánsok legyenek, és hogy ezek a variánsok nagyobb biológiai alkalmazkodást eredményeztek..

Hogyan keletkeznek a mutációk?

A mutációk spontán kialakulhatnak, vagy indukálhatók. A nitrogénbázisok belső kémiai instabilitása mutációvá alakítható, de nagyon alacsony gyakorisággal.

A spontán pontmutációk egyik leggyakoribb oka a citozin uracillá történő dezaminálása a DNS kettős spirálban. Ennek a szálnak a replikációs folyamata egy mutáns lányhoz vezet, ahol az eredeti GC pár helyett egy AT pár van..

Bár a DNS-replikáció olyan esemény, amely meglepő pontossággal fordul elő, nem teljes egészében tökéletes. A DNS-replikáció hibái is spontán mutációk megjelenéséhez vezetnek.

Ezenkívül a szervezet természetes környezeti hatásai bizonyos környezeti tényezőkhöz vezetnek a mutációk megjelenéséhez. Ezen tényezők között többek között ultraibolya sugárzás, ionizáló sugárzás, különböző vegyi anyagok is vannak.

Ezek a tényezők mutagének. Ezután leírjuk ezeknek az ágenseknek a besorolását, hogyan működnek és milyen következményeik vannak a sejtben.

A mutagén szerek típusai

A genetikai anyagban mutációkat okozó szerek nagyon sokfélék. Először megvizsgáljuk a mutagének osztályozását, és példákat adunk minden egyes típusra, majd megmagyarázzuk, hogy a mutagének milyen változásokat hozhatnak létre a DNS molekulában.

Vegyi mutagének

A kémiai természetű mutagének közé tartoznak többek között az alábbi anyagok: akridinek, nitrozaminok, epoxidok. Ezeknek az ügynököknek az alosztályozása:

Analóg bázisok

A nitrogénbázisokkal szerkezeti hasonlósággal rendelkező molekulák képesek mutációkat indukálni; Az 5-bromouracil és a 2-aminopurin a leggyakoribb.

A genetikai anyaggal reagáló szerek

A nitrogénsav, hidroxil-amin és egy sor alkilezőszer közvetlenül reagál a DNS-t alkotó bázisokban, és a purinről pirimidinre válthat, és fordítva..

Interstitialis szerek

Számos olyan molekula létezik, mint az akridinok, az etidium-bromid (a molekuláris biológiai laboratóriumokban széles körben használatos) és a proflavin, amelyek lapos molekulaszerkezettel rendelkeznek és képesek bejutni a DNS-szálba.

Oxidatív reakciók

A sejt normális metabolizmusa másodlagos termékként egy sor reaktív oxigénfajtát tartalmaz, amely károsítja a sejtstruktúrákat és a genetikai anyagot is.

Fizikai mutagének

A második típusú mutagén szerek fizikai jellegűek. Ebben a kategóriában megtaláljuk a DNS-t befolyásoló különböző sugárzási típusokat.

Biológiai mutagének

Végül, vannak a biológiai mutánsok. Ezek olyan szervezetek, amelyek vírusokban és más mikroorganizmusokban mutációkat okozhatnak (beleértve a kromoszómák szintjén fellépő rendellenességeket)..

Hogyan hatnak a mutagén anyagok által okozott mutációk típusai?

A mutagén szerek jelenléte a DNS-bázisok változását okozza. Ha az eredmény egy pirimidin- vagy pirimidin-bázis változását azonos kémiai természetűvé teszi, akkor egy átmenetről beszélünk.

Ezzel ellentétben, ha a változás a különböző típusú bázisok (egy pirimidinnel vagy más módon purin) között történik, akkor a folyamatot transzversionnak nevezzük. Az átmenetek az alábbi események miatt fordulhatnak elő:

A bázisok tautomerizációja

A kémia esetében az izomer kifejezést olyan molekulák tulajdonságának leírására használják, amelyek azonos molekuláris képlettel rendelkeznek különböző kémiai szerkezetek bemutatására. A tautomerek olyan izomerek, amelyek csak egy funkcionális csoport helyzetében különböznek a párjuktól, és a két forma között kémiai egyensúly van..

Egyfajta tautomeria a keto-enol, ahol a hidrogén migrációja következik be, és a két forma között váltakozik. Az imino és az aminosav között is változások vannak. Kémiai összetételének köszönhetően a DNS-bázisok ezt a jelenséget tapasztalják.

Például az adenint általában aminocsoportként és párban - általában - timinnel találjuk. Azonban, ha az imino-izomerében (nagyon ritka) megtalálható, akkor egy hibás bázissal párosul: citozin.

Analóg bázisok beépítése

A bázisokhoz hasonló molekulák beépítése zavarhatja az alappárosítás mintáját. Például az 5-bróm-uracil (a timin helyett) beépülése citoszinként viselkedik, és az AT-párt egy CG-párral váltja fel.

Közvetlen fellépés az alapokra

Egyes mutagének közvetlen hatása közvetlenül befolyásolhatja a DNS-bázisokat. Például a nitrogénsav oxidatív dezaminációs reakcióval átalakítja az adenint egy hasonló molekulává, hipoxantinná. Ez az új molekula a citozinnal párosul (és nem a timinnel, mint általában adeninnel).

A változás a citozinon is előfordulhat, és a dezaminálás eredményeként uracilt kapunk. A DNS egyetlen bázisának szubsztitúciója közvetlen hatással van a peptidszekvencia transzkripciójára és transzlációjára.

Előfordulhat, hogy a stop kodon előfordulhat, és a fordítás idő előtt leáll, ami befolyásolja a fehérjét.

Bázisok hozzáadása vagy törlése

Néhány mutagén, például interkaláló szerek (többek között akridin) és az ultraibolya sugárzás képes módosítani a nukleotidláncot.

Interkalálószerekkel

Amint már említettük, az interkalálószerek sík molekulák, és képesek interkaiáit (tehát a neve) a szál alapjai között, torzítva.

A replikáció idején ez a deformáció a molekulában deléciót (azaz veszteséget) vagy bázisok behelyezését eredményezi. Amikor a DNS elveszíti a bázisokat, vagy újakat adnak hozzá, a nyitott olvasási keret hatással van.

Emlékezzünk rá, hogy a genetikai kód három nukleotid olvasását tartalmazza, amelyek egy aminosavat kódolnak. Ha nukleotidokat adunk hozzá vagy távolítunk el (nem 3-as számban), akkor az összes DNS-leolvasás hatással lesz, és a fehérje teljesen más lesz.

Az ilyen típusú mutációkat hívják keret eltolás vagy változások a triplettek összetételében.

Ultraibolya sugárzás

Az ultraibolya sugárzás mutagén hatású, és a normál napfény normál, nem ionizáló komponense. Azonban a legmagasabb mutagén arányú komponens a Föld légkörének ózonrétegében van.

A DNS-molekula elnyeli a sugárzást, és pirimidin-dimerek képződnek. Ez azt jelenti, hogy a pirimidin bázisokat kovalens kötések kötik.

A DNS-szálon lévő szomszédos timinek kapcsolódhatnak timin-dimerek képződéséhez. Ezek a struktúrák is befolyásolják a replikációs folyamatot.

Egyes organizmusokban, például baktériumokban, ezek a dimerek javíthatók a fotoliase nevű reparatív enzimnek köszönhetően. Ez az enzim látható fényt használ a dimerek két külön bázisként való átalakítására.

A nukleotid kivágás javítása azonban nem korlátozódik a fény által okozott hibákra. A javítási mechanizmus kiterjedt, és javíthatja a különböző tényezők által okozott károkat.

Amikor az emberek túlzottan ki vannak téve a napnak, a sejtjeink túlzott mennyiségű ultraibolya sugárzást kapnak. Ennek következménye a timin dimerek kialakulása, és bőrrákot okozhat.

referenciák

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Essential sejtbiológia. Garland tudomány.
2. Cooper, G. M. és Hausman, R. E. (2000). A sejt: Molekuláris megközelítés. Sinauer Associates.
3. Curtis, H. és Barnes, N. S. (1994). Meghívás a biológiára. Macmillan.
4. Karp, G. (2009). Sejt- és molekuláris biológia: fogalmak és kísérletek. John Wiley & Sons.
5. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J. E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekuláris sejtbiológia. Macmillan.
6. Singer, B. és Kusmierek, J. T. (1982). Kémiai mutagenezis. A biokémia éves felülvizsgálata, 51(1), 655-691.
7. Voet, D., és Voet, J. G. (2006). biokémia. Ed. Panamericana Medical.