The mutagenní látky, Také se jim říká mutageny, jsou to molekuly jiné povahy, které způsobují změny v bázích, které jsou součástí řetězců DNA. Tímto způsobem přítomnost těchto látek zesiluje rychlost mutace v genetickém materiálu. Jsou rozděleny na fyzikální, chemické a biologické mutageny.
Mutageneze je v biologických entitách všudypřítomná událost a nemusí se nutně promítnout do negativních změn. Ve skutečnosti je to zdroj variací, který umožňuje evoluční změnu..
Zdroj: odvozená práce: Mouagip (diskuse) DNA_UV_mutation.gif: NASA / David Herring Tento vektorový obrázek nespecifikovaný W3C byl vytvořen pomocí aplikace Adobe Illustrator. [Veřejná doména]
Rejstřík článků
Než se pustíme do předmětu mutagenů, je nutné vysvětlit, co je to mutace. V genetice je mutace trvalou a dědičnou změnou v sekvenci nukleotidů v molekule genetického materiálu: DNA.
Veškeré informace potřebné pro vývoj a kontrolu organismu spočívají v jeho genech - které jsou fyzicky umístěny na chromozomech. Chromozomy jsou tvořeny dlouhou molekulou DNA.
Mutace obecně ovlivňují funkci genu a ten může svoji funkci ztratit nebo upravit.
Protože změna v sekvenci DNA ovlivňuje všechny kopie proteinů, mohou být určité mutace extrémně toxické pro buňku nebo pro tělo obecně..
Mutace se mohou vyskytovat v různých měřítcích v organismech. Bodové mutace ovlivňují jednu bázi v DNA, zatímco větší mutace mohou ovlivnit celé oblasti chromozomu.
Je nesprávné si myslet, že mutace vždy vede ke vzniku nemocí nebo patologických stavů pro organismus, který je nositelem. Ve skutečnosti existují mutace, které nemění sekvenci proteinů. Pokud chce čtenář lépe pochopit důvod této skutečnosti, může číst o degeneraci genetického kódu.
Ve skutečnosti, ve světle biologické evoluce, stavu sine qua non pro změnu populací nastane existence variace. Tato variace vzniká dvěma hlavními mechanismy: mutací a rekombinací..
V kontextu darwinovské evoluce je tedy nutné, aby v populaci existovaly varianty - a aby tyto varianty měly s sebou spojenou větší biologickou přiměřenost..
Mutace mohou vznikat spontánně nebo mohou být vyvolány. Vnitřní chemická nestabilita dusíkatých bází může vést k mutacím, ale s velmi nízkou frekvencí.
Běžnou příčinou spontánních bodových mutací je deaminace cytosinu na uracil v dvojité šroubovici DNA. Proces replikace tohoto řetězce vede k mutantní dceři, kde byl původní pár GC nahrazen párem AT.
Ačkoli replikace DNA je událost, ke které dochází s překvapivou přesností, není zcela dokonalá. Chyby v replikaci DNA také vedou k spontánním mutacím.
Přirozené vystavení organismu určitým faktorům prostředí navíc vede k výskytu mutací. Mezi tyto faktory patří mimo jiné ultrafialové záření, ionizující záření, různé chemikálie..
Tyto faktory jsou mutageny. Dále popíšeme klasifikaci těchto agentů, jejich působení v buňce a jejich důsledky..
Agenti, kteří způsobují mutace v genetickém materiálu, mají velmi různorodou povahu. Nejprve prozkoumáme klasifikaci mutagenů a uvedeme příklady každého typu, poté vysvětlíme různé způsoby, jak mohou mutageny vyvolat změny v molekule DNA..
Mutageny chemické povahy zahrnují následující třídy chemických látek: akridiny, nitrosaminy, epoxidy, mimo jiné. U těchto agentů existuje subklasifikace v:
Molekuly, které vykazují strukturní podobnost s dusíkatými bázemi, mají schopnost indukovat mutace; mezi nejběžnější patří 1 5-bromuracil a 2-aminopurin.
Kyselina dusitá, hydroxylamin a řada alkylačních činidel reagují přímo na bázích, které tvoří DNA, a mohou se měnit z purinu na pyrimidin a naopak..
Existuje řada molekul, jako jsou akridiny, ethidiumbromid (široce používaný v laboratořích molekulární biologie) a proflavin, které mají plochou molekulární strukturu a dokáží vstoupit do řetězce DNA.
Normální metabolismus buňky má jako sekundární produkt řadu reaktivních forem kyslíku, které poškozují buněčné struktury a také genetický materiál.
Druhý typ mutagenních látek je fyzikální. V této kategorii najdeme různé typy záření, které ovlivňují DNA.
A konečně máme biologické mutanty. Jsou to organismy, které mohou vyvolat mutace (včetně abnormalit na úrovni chromozomů) ve virech a jiných mikroorganismech.
Přítomnost mutagenních látek způsobuje změny v bázích DNA. Pokud výsledek zahrnuje změnu purické nebo pyrimidinové báze za jednu se stejnou chemickou povahou, mluvíme o přechodu.
Naproti tomu, pokud dojde ke změně mezi bázemi různých typů (purin pro pyrimidin nebo opak), nazýváme proces transverzí. K přechodům může dojít u následujících událostí:
V chemii se termín isomer používá k popisu vlastnosti molekul se stejným molekulárním vzorcem mít různé chemické struktury. Tautomery jsou izomery, které se od svých vrstevníků liší pouze v poloze funkční skupiny a mezi těmito dvěma formami existuje chemická rovnováha.
Jedním typem tautomerismu je keto-enol, kde dochází k migraci vodíku a střídá se mezi oběma formami. Existují také změny mezi imino formou na amino. Díky svému chemickému složení zažívají základy DNA tento jev.
Například adenin se obvykle vyskytuje jako amino a páry - obvykle - s thyminem. Pokud se však ve svém iminoisomeru (velmi vzácném) páruje se špatnou bází: cytosinem..
Začlenění molekul podobných bázím může narušit vzor párování bází. Například začlenění 5-bromouracilu (místo thyminu) se chová jako cytosin a vede k nahrazení páru AT párem CG..
Přímé působení určitých mutagenů může přímo ovlivnit základy DNA. Například kyselina dusitá převádí adenin na podobnou molekulu, hypoxantin, prostřednictvím oxidační deaminační reakce. Tato nová molekula se páruje s cytosinem (a ne s thyminem, jak by to normálně měl adenin)..
Ke změně může dojít také u cytosinu a uracil se získá jako produkt deaminace. Substituce jedné báze v DNA má přímé důsledky na transkripční a translační procesy peptidové sekvence.
Stop kodon se může objevit brzy a translace se předčasně zastaví, což ovlivní protein.
Některé mutageny, jako jsou interkalační činidla (mimo jiné akridin) a ultrafialové záření, mají schopnost modifikovat nukleotidový řetězec.
Jak jsme již zmínili, přehřívací činidla jsou ploché molekuly, které mají schopnost proložené (odtud jeho název) mezi základnami pramene a narušuje jej.
V době replikace vede tato deformace v molekule k deleci (tj. Ke ztrátě) nebo vložení bází. Když DNA ztratí báze nebo se přidají nové, ovlivní to otevřený čtecí rámec.
Pamatujte, že genetický kód zahrnuje čtení tří nukleotidů, které kódují aminokyselinu. Pokud přidáme nebo odstraníme nukleotidy (v počtu, který není 3), bude ovlivněno veškeré čtení DNA a protein bude zcela odlišný.
Tyto typy mutací se nazývají posun rámu nebo změny ve složení tripletů.
Ultrafialové záření je mutagenní látka a je to běžná neionizující složka běžného slunečního záření. Složka s nejvyšší mutagenní rychlostí je však zachycena ozonovou vrstvou zemské atmosféry..
Molekula DNA absorbuje záření a dochází ke tvorbě dimerů pyrimidinu. To znamená, že pyrimidinové báze jsou spojeny pomocí kovalentních vazeb..
Sousedící tyminy na řetězci DNA se mohou spojit a vytvořit dimery thyminu. Tyto struktury také ovlivňují proces replikace.
V některých organismech, jako jsou bakterie, lze tyto dimery opravit díky přítomnosti opravného enzymu zvaného fotolyáza. Tento enzym využívá viditelné světlo k přeměně dimerů na dvě samostatné báze..
Oprava nukleotidové excize však není omezena na chyby způsobené světlem. Mechanismus opravy je rozsáhlý a může opravit poškození způsobená různými faktory.
Když nás lidé nadměrně vystavují slunci, dostávají naše buňky nadměrné množství ultrafialového záření. Důsledkem je tvorba dimerů tyminu a může způsobit rakovinu kůže.
Zatím žádné komentáře