Mutagénne agenti Čo je, ako konajú, typy, príklady

Ten Mutagénne činidlá, Tiež sa nazývajú Mutans, sú to molekuly inej povahy, ktoré spôsobujú zmeny v bázách, ktoré sú súčasťou DNA reťazcov. Týmto spôsobom prítomnosť týchto látok zosilňuje rýchlosť mutácie v genetickom materiáli. Sú klasifikované ako fyzikálne, chemické a biologické mutagény.

Mutagenéza je všadeprítomná udalosť v biologických entitách a nemusí sa nevyhnutne premietať do negatívnych zmien. V skutočnosti je to zdroj variácie, ktorý umožňuje evolučnú zmenu.

Všeobecne platí, že mutácie ovplyvňujú funkciu génu, čo môže stratiť alebo modifikovať jeho funkciu. Ako zmena v sekvencii DNA ovplyvňuje všetky kópie proteínov, niektoré mutácie môžu byť pre bunku alebo pre organizmus všeobecne mimoriadne toxické.

Typy mutagénnych látok

Agenti, ktoré spôsobujú mutácie v genetickom materiáli, sú svojou povahou veľmi rôznorodé. Najprv preskúmame klasifikáciu mutagénov a uvádzame príklady každého typu, potom vysvetlíme rôzne spôsoby, akými môže mutagén spôsobiť zmeny v molekule DNA.

Chemický mutagenos

Mutagenos chemickej povahy zahŕňajú okrem iného tieto druhy chemikálií: akridíny, nitrozamín, epoxidy,. Pre týchto agentov existuje podradenie v:

Analogické základy

Molekuly, ktoré majú štrukturálnu podobnosť s dusíkavými bázami, majú schopnosť indukovať mutácie; Medzi najbežnejšie patrí L 5-Bromouracil a 2-aminopurine.

Agenti, ktorí reagujú s genetickým materiálom

Kyselina dusná, hydroxylamín a séria prenajatých látok reaguje priamo v základoch, ktoré tvoria DNA a môžu sa meniť z purínu na pyrimidín a naopak.

Interkačný agent

Existuje niekoľko molekúl, ako sú akridíny, etídiumbromid (široko používaný v laboratóriách molekulárnej biológie) a proflavín, ktoré majú plochú molekulárnu štruktúru a dokážu vstúpiť do vlákna DNA.

Oxidačné reakcie

Normálny bunkový metabolizmus má ako sekundárny produkt sériu reaktívnych druhov kyslíka, ktoré poškodzujú bunkové štruktúry a tiež genetický materiál.

Fyzikálny mutan

Druhý typ mutagénnych látok je fyzický. V tejto kategórii nájdeme rôzne typy žiarenia, ktoré ovplyvňujú DNA.

Biologické mutagény

Nakoniec máme biologické mutanty. Sú to organizmy, ktoré môžu vyvolať mutácie (vrátane anomálií v chromozómoch) v vírusoch a iných mikroorganizmoch.

Typy mutácií mutagénnych látok

Prítomnosť mutagénnych činidiel spôsobuje zmeny v bázách DNA. Ak výsledok zahŕňa zmenu politickej alebo pyrimidínovej základne pre jednu z rovnakých chemickej povahy, hovoríme o prechode.

Na rozdiel od toho, ak k zmene dôjde medzi základňami rôznych typov (purín pyrimidínom alebo naopak), nazývame proces priechodom. Prechody sa môžu vyskytnúť pri nasledujúcich udalostiach:

Základná tautomerizácia

V chémii sa termín izomér používa na opis vlastnosti molekúl s rovnakým molekulárnym vzorcom prezentácie rôznych chemických štruktúr. Tautoméry sú izoméry, ktoré sa líšia iba od ich páru v polohe funkčnej skupiny a medzi týmito dvoma formami je chemická rovnováha.

Typ tautomeía je keto-enol, kde dochádza k migrácii vodíka a striedal sa medzi oboma formami. Existujú tiež zmeny medzi imino a amino. Vďaka svojmu chemickému zloženiu zažívajú DNA Bases tento jav.

Napríklad, normálne sa adenín nachádza ako amino a vyzerá normálne - s Timinou. Keď sa však nachádza v izoméri Imino (veľmi nezvyčajný), vyzerá s nesprávnou základňou: cytozín.

Začlenenie analogických báz

Začlenenie molekúl, ktoré sa podobajú základom, môže brániť vzoru základného párenia. Napríklad začlenenie 5-brómouracilu (namiesto Timina) sa správa ako cytozín a nesie náhradu AT páru s párom CG.

Priama akcia na základniach

Priamy pôsobenie určitého mutagénu môže priamo ovplyvniť bázy DNA. Napríklad kyselina dusná premení adenín na podobnú molekulu, hypoxantín, pomocou oxidačnej disaminačnej reakcie. Táto nová molekula vyzerá s cytozínom (a nie s Timinou, ako by to normálne robil adenín).

Zmena sa môže vyskytnúť aj na cytozíne a ako produkt srdca sa získa Uracil. Nahradenie jednej bázy v DNA má priame dôsledky na transkripčné a translačné procesy peptidovej sekvencie.

Vopred sa môže objaviť kodón s ukončením.

Pridanie alebo vymazanie základov

Niektoré mutagény, ako sú interkalačné látky (okrem iného, ​​a ultrafialové žiarenie, majú schopnosť modifikovať nukleotidový reťaz.

Interkačnými agentmi

Ako sme už spomenuli, interkaliarske činidlá sú ploché molekuly a majú schopnosť to interkalát (Odtiaľ jeho názov) medzi základňami vlákna, skresľuje ho.

V čase replikácie vedie táto deformácia v molekule k delécii (tj k strate) alebo základnému vloženiu. Keď DNA stratí základne alebo je ovplyvnený nový čítací rámec.

Pripomeňme, že genetický kód zahŕňa čítanie troch nukleotidov, ktoré kódujú aminokyselinu. Ak pridáme alebo odstránime nukleotidy (v čísle, ktoré nie je 3), bude ovplyvnené všetky čítanie DNA a proteín bude úplne iný.

Tento typ mutácií sa volá Posunutie rámu o Zmeny v zložení trojíc.

Ultrafialové žiarenie

Ultrafialové žiarenie je mutagénne činidlo a je normálnou neonizačnou zložkou bežného slnečného svetla. Zložka s najvyššou mutagénnou rýchlosťou je však zachytená ozónovou vrstvou zemskej atmosféry.

Molekula DNA absorbuje žiarenie a dochádza k tvorbe pyrimidínových priemerov. To znamená, že pyrimidínové bázy sa viažu prostredníctvom kovalentných väzieb.

Susedné timy v reťazci DNA sa môžu spojiť s dimérmi Timinas. Tieto štruktúry tiež ovplyvňujú proces replikácie.

V niektorých organizmoch, ako sú napríklad baktérie, môžu byť tieto diméry opravené vďaka prítomnosti opravného enzýmu nazývaného fotoliasáza. Tento enzým používa viditeľné svetlo na premenu dimérov na dve samostatné základne.

Oprava rozdelenia nukleotidov však nie je obmedzená na chyby spôsobené svetlom. Mechanizmus opravy je široký a môže opraviť poškodenie spôsobené rôznymi faktormi.

Keď nás ľudia nadmerne vystavujú slnku, naše bunky dostávajú nadmerné množstvo ultrafialového žiarenia. Dôsledkom je generácia Timina Dímeros a môže spôsobiť rakovinu kože.

Odkazy

1. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2015). Základná bunková biológia. Girlandská veda.
2. Cooper, G. M., & Hausman, R. A. (2000). Bunka: Priblížte sa molekulárne. Sinaueroví spolupracovníci.