Mutageniški veiksniai, kaip jie veikia, tipai ir pavyzdžiai



The mutageninių medžiagų, taip pat vadinamos mutagenais, yra skirtingo pobūdžio molekulės, kurios sukelia pokyčius bazėse, kurios yra DNR grandinių dalis. Tokiu būdu šių agentų buvimas sustiprina genetinės medžiagos mutacijos greitį. Jie klasifikuojami kaip fiziniai, cheminiai ir biologiniai mutagenai.

Mutagenezė yra visuotinis biologinių subjektų įvykis ir nebūtinai reiškia neigiamus pokyčius. Tiesą sakant, tai yra variacijos šaltinis, leidžiantis keisti evoliuciją.

Indeksas

  • 1 Kas yra mutacija?
    • 1.1 Ar mutacijos visada mirtinos??
    • 1.2 Kaip atsiranda mutacijos?
  • 2 Mutageninių medžiagų tipai
    • 2.1 Cheminiai mutagenai
    • 2.2 Fiziniai mutagenai
    • 2.3 Biologiniai mutagenai
  • 3 Kaip jie veikia: mutageninių medžiagų sukeltų mutacijų tipai
    • 3.1 Bazių tautomerizacija
    • 3.2 Analoginių bazių įtraukimas
    • 3.3 Tiesioginiai veiksmai ant pagrindų
    • 3.4 bazių papildymas ar ištrynimas
  • 4 Nuorodos

Kas yra mutacija?

Prieš patekdamas į mutagenų temą, būtina paaiškinti, kas yra mutacija. Genų srityje mutacija yra nuolatinis ir paveldimas nukleotidų sekos genetinės medžiagos molekulėje: DNR..

Visa informacija, reikalinga organizmo vystymui ir kontrolei, yra jos genuose, kurie fiziškai yra chromosomose. Chromosomos sudaro ilgos DNR molekulės.

Apskritai mutacijos veikia geno funkciją ir gali prarasti arba pakeisti savo funkciją.

Kadangi DNR sekos pasikeitimas veikia visas baltymų kopijas, tam tikros mutacijos gali būti labai toksiškos ląstelei arba bendrai organizmui..

Mutacijos gali įvykti skirtingose ​​organizmo skalėse. Taškinės mutacijos veikia vieną DNR bazę, o didesnės apimties mutacijos gali paveikti visus chromosomos regionus.

Ar mutacijos visada mirtinos??

Neteisinga manyti, kad mutacija visada sukelia ligų ar patologinių sąlygų organizmui, kuris jį perneša, generavimą. Iš tiesų yra mutacijų, kurios nekeičia baltymų sekos. Jei skaitytojas nori geriau suprasti šio fakto priežastis, jis gali skaityti apie genetinio kodo degeneraciją.

Iš tiesų, atsižvelgiant į biologinę evoliuciją, būklė sine qua non kad populiacijų pokyčiai būtų pokyčiai. Šis variantas kyla iš dviejų pagrindinių mechanizmų: mutacijos ir rekombinacijos.

Taigi, Darvino evoliucijos kontekste būtina, kad gyventojai turėtų variantų - ir kad šie variantai susieti su didesniu biologiniu prisitaikymu.

Kaip atsiranda mutacijos?

Mutacijos gali atsirasti savaime arba jas galima sukelti. Vidinį azoto bazių cheminį nestabilumą galima paversti mutacijomis, bet labai mažu dažniu.

Dažniausia spontaninių taškų mutacijų priežastis yra citozino deaminacija į uracilą DNR dvigubame spirale. Šios grandinės replikacijos procesas sukelia mutantinę dukrą, kur pirminė GC pora buvo pakeista AT pora..

Nors DNR replikacija yra įvykis, kuris vyksta stebėtinai tiksliai, jis nėra tobulas. DNR replikacijos klaidos taip pat lemia spontaniškų mutacijų atsiradimą.

Be to, natūralus organizmo poveikis tam tikriems aplinkos veiksniams lemia mutacijų atsiradimą. Tarp šių veiksnių yra, be kita ko, ultravioletinė spinduliuotė, jonizuojanti spinduliuotė, įvairios cheminės medžiagos.

Šie veiksniai yra mutageniniai. Toliau aprašysime šių agentų klasifikaciją, kaip jie veikia, ir jų pasekmes ląstelėje.

Mutageninių medžiagų tipai

Medžiagos, sukeliančios mutacijas genetinėje medžiagoje, yra labai įvairios. Pirmiausia, mes ištirsime mutagenų klasifikaciją ir pateikiame kiekvieno tipo pavyzdžius, tada paaiškinsime skirtingus būdus, kuriais mutagenai gali sukelti DNR molekulės pokyčius.

Cheminiai mutagenai

Cheminio pobūdžio mutagenai, be kita ko, apima šias chemikalų klases: akridinus, nitrozaminus, epoksidus. Šiems agentams yra sub-klasifikacija:

Analogiški pagrindai

Molekulės, turinčios struktūrinį panašumą į azoto bazes, gali sukelti mutacijas; 5-bromouracilas ir 2-aminopurinas yra labiausiai paplitę.

Medžiagos, kurios reaguoja su genetine medžiaga

Azoto rūgštis, hidroksilaminas ir keletas alkilinimo agentų tiesiogiai reaguoja į bazes, sudarančias DNR ir gali keistis iš purino į pirimidiną ir atvirkščiai..

Tarpiniai preparatai

Yra daug molekulių, tokių kaip akridinai, etidžio bromidas (plačiai naudojamas molekulinės biologijos laboratorijose) ir proflavinas, kurie turi plokščią molekulinę struktūrą ir sugeba patekti į DNR grandinę.

Oksidacinės reakcijos

Normalus ląstelės metabolizmas yra antrinis produktas reaktyviųjų deguonies rūšių, kurios kenkia ląstelių struktūroms ir genetinei medžiagai, serija.

Fiziniai mutagenai

Antrasis mutageninių medžiagų tipas yra fizinis. Šioje kategorijoje randame įvairių tipų spinduliuotę, kuri veikia DNR.

Biologiniai mutagenai

Galiausiai turime biologinius mutantus. Jie yra organizmai, galintys sukelti virusų ir kitų mikroorganizmų mutacijas (įskaitant chromosomų anomalijas)..

Kaip jie veikia: mutacijų sukeltų mutacijų tipai

Mutageninių medžiagų buvimas sukelia DNR bazių pokyčius. Jei rezultatas yra pirimidino arba pirimidino bazės keitimas į tą patį cheminį pobūdį, mes kalbame apie perėjimą.

Priešingai, jei pokytis vyksta tarp skirtingų tipų bazių (purino pirimidinu ar kitu būdu), mes vadiname procesą transversion. Perėjimai gali įvykti dėl šių įvykių:

Bazių tautomerizacija

Chemijoje terminas „izomeras“ naudojamas apibūdinti molekulių, turinčių tą pačią molekulinę formulę, savybę, pateikiant skirtingas chemines struktūras. Tautomerai yra izomerai, kurie skiriasi tik nuo jų poros funkcinės grupės padėtyje, ir tarp dviejų formų yra cheminė pusiausvyra.

Tautomerijos tipas yra keto-enolis, kur vyksta vandenilio migracija ir abiejų formų pakaitalas. Taip pat yra pokyčių tarp imino ir amino formos. Dėl savo cheminės sudėties DNR pagrindai susiduria su šiuo reiškiniu.

Pavyzdžiui, adeninas paprastai randamas amino ir porų - paprastai - su timinu. Tačiau, kai jis randamas jo imino izomere (labai retai), jis poras su neteisinga baze: citozinas.

Analoginių bazių įtraukimas

Į bazę panašių molekulių įtraukimas gali trukdyti bazinio poravimo modeliui. Pavyzdžiui, 5-bromouracilo (vietoj timino) įterpimas veikia kaip citozinas, todėl AT pora pakeičiama CG pora.

Tiesioginė veikla bazėse

Tiesioginis tam tikrų mutagenų poveikis gali tiesiogiai paveikti DNR bazes. Pavyzdžiui, azoto rūgštis oksidacinės deaminacijos reakcijos būdu paverčia adeniną į panašią hipoksantino molekulę. Ši nauja molekulė susieja su citozinu (o ne su timinu, kaip paprastai adeninas)..

Pokyčiai taip pat gali įvykti citozinui, o deaminacijos metu gaunamas uracilas. Vienos DNR bazės pakaitalas turi tiesioginių pasekmių peptidų sekos transkripcijos ir transliacijos procesams.

Stop kodonas gali pasirodyti iš anksto, ir vertimas nutraukiamas per anksti, veikiantis baltymą.

Bazių papildymas arba ištrynimas

Kai kurie mutagenai, tokie kaip interkaliaciniai agentai (be kita ko, akridinas) ir ultravioletinė spinduliuotė, gali modifikuoti nukleotidų grandinę.

Interkaluojančiais agentais

Kaip minėta, interkaliaciniai agentai yra plokščios molekulės ir turi gebėjimą supainioti (taigi ir jo pavadinimas) tarp krypties bazių, ją iškreipiant.

Replikacijos metu ši deformacija molekulėje lemia bazių ištrynimą (ty praradimą) arba įterpimą. Kai DNR praranda bazes arba prideda naujų, atviras skaitymo rėmas yra paveiktas.

Prisiminkite, kad genetinis kodas apima trijų nukleotidų, koduojančių aminorūgštis, skaitymą. Jei pridėsime arba pašalinsime nukleotidus (skaičius, kuris nėra 3), bus paveiktas visas DNR rodmuo ir baltymas bus visiškai kitoks.

Šios rūšies mutacijos vadinamos rėmo poslinkis tripletų sudėties pokyčiai.

Ultravioletinė spinduliuotė

Ultravioletinė spinduliuotė yra mutageninis agentas, kuris yra įprastas nejonizuojantis įprastos saulės šviesos komponentas. Tačiau komponentas, turintis didžiausią mutageninį greitį, yra įstrigęs Žemės atmosferos ozono sluoksniu.

DNR molekulė sugeria spinduliuotę ir susidaro pirimidino dimeriai. Tai reiškia, kad pirimidino bazės yra surištos kovalentinėmis jungtimis.

Susiję timinai DNR grandinėje gali prisijungti, kad susidarytų timino dimeriai. Šios struktūros taip pat turi įtakos replikacijos procesui.

Kai kuriuose organizmuose, tokiuose kaip bakterijos, šie dimeriai gali būti pataisyti dėl reparacinio fermento, vadinamo fotoliase. Šis fermentas naudoja matomą šviesą, kad dimerus paverstų į dvi atskiras bazes.

Tačiau nukleotidų išskyrimo remontas neapsiriboja tik šviesos sukeltomis klaidomis. Remonto mechanizmas yra platus ir gali atstatyti įvairius veiksnius.

Kai žmonės pernelyg pakelia saulę, mūsų ląstelės gauna per daug ultravioletinės spinduliuotės. Pasekmė yra timino dimerų susidarymas ir gali sukelti odos vėžį.

Nuorodos

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Esminė ląstelių biologija. Garland Science.
  2. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Ląstelė: molekulinis metodas. „Sinauer Associates“.
  3. Curtis, H., ir Barnes, N. S. (1994). Kvietimas į biologiją. Macmillan.
  4. Karp, G. (2009). Ląstelių ir molekulių biologija: sąvokos ir eksperimentai. John Wiley & Sons.
  5. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulinės ląstelės biologija. Macmillan.
  6. Singer, B., ir Kusmierek, J. T. (1982). Cheminė mutagenezė. Metinė biochemijos apžvalga, 51(1), 655-691.
  7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochemija. Red. Panamericana Medical.