Mutajenik ajanlar nasıl etki eder, çeşitleri ve örnekleri



mutajenik ajanlar, Mutajenler olarak da bilinir, DNA zincirlerinin bir parçası olan bazlarda değişikliklere neden olan farklı yapıdaki moleküllerdir. Bu şekilde, bu ajanların varlığı genetik materyaldeki mutasyon oranını arttırır. Fiziksel, kimyasal ve biyolojik mutajenler olarak sınıflandırılırlar..

Mutajenez biyolojik varlıklardaki her yerde bulunan bir olaydır ve mutlaka negatif değişikliklere dönüşmez. Aslında, evrimsel değişime izin veren varyasyonun kaynağıdır..

indeks

  • 1 Mutasyon nedir?
    • 1.1 Mutasyonlar her zaman öldürücü mü??
    • 1.2 Mutasyonlar nasıl ortaya çıkar??
  • 2 Mutajenik ajan türleri
    • 2.1 Kimyasal mutajenler
    • 2.2 Fiziksel mutajenler
    • 2.3 Biyolojik mutajenler
  • 3 Nasıl çalışırlar: mutajenik ajanların neden olduğu mutasyon türleri
    • Bazların Tatomerleştirilmesi
    • 3.2 Analog bazların kullanılması
    • Bazlar üzerinde 3.3 Doğrudan eylem
    • 3.4 Bazların eklenmesi veya silinmesi
  • 4 Kaynakça

Mutasyon nedir?

Mutajenler konusuna girmeden önce, bir mutasyonun ne olduğunu açıklamak gerekir. Genetikte bir mutasyon, genetik materyal molekülündeki nükleotitlerin sırasındaki kalıcı ve kalıtsal bir değişikliktir: DNA.

Bir organizmanın gelişimi ve kontrolü için gerekli olan tüm bilgiler, fiziksel olarak kromozomlarda bulunan genlerinde bulunur. Kromozomlar uzun bir DNA molekülünden oluşur.

Genellikle, mutasyonlar bir genin fonksiyonunu etkiler ve fonksiyonunu kaybedebilir veya değiştirebilir.

DNA dizisindeki bir değişiklik proteinlerin tüm kopyalarını etkilediğinden, bazı mutasyonlar genel olarak hücre veya vücut için aşırı toksik olabilir..

Organizmalarda farklı ölçeklerde mutasyonlar oluşabilir. Nokta mutasyonları DNA'daki tek bir tabanı etkiler, oysa daha büyük ölçekli mutasyonlar bir kromozomun tüm bölgelerini etkileyebilir.

Mutasyonlar her zaman öldürücü mü??

Mutasyonun her zaman onu taşıyan organizma için hastalıkların veya patolojik koşulların oluşmasına yol açtığını düşünmek yanlıştır. Aslında, proteinlerin dizilimini değiştirmeyen mutasyonlar vardır. Okuyucu bu gerçeğin nedenini daha iyi anlamak isterse, genetik kodun yozlaşması hakkında bilgi alabilir..

Aslında, biyolojik evrim ışığında, koşul olmazsa olmazlar Popülasyonlardaki değişimin gerçekleşmesi, varyasyonun varlığıdır. Bu değişim iki ana mekanizmadan kaynaklanır: mutasyon ve rekombinasyon.

Bu nedenle, Darwinist evrim bağlamında, popülasyonda varyantların olması gerekmektedir - ve bu varyantların daha büyük bir biyolojik adaptasyona neden olması gerekir..

Mutasyonlar nasıl ortaya çıkar?

Mutasyonlar kendiliğinden ortaya çıkabilir veya indüklenebilir. Azotlu bazların içsel kimyasal kararsızlığı, mutasyonlara çevrilebilir, fakat çok düşük bir frekansta.

Spontan nokta mutasyonlarının sık görülen bir nedeni, DNA çift sarmalında sitozinin urasile deaminlenmesidir. Bu sarmalın çoğaltma işlemi, orijinal GC çiftinin bir AT çifti ile değiştirildiği mutant bir kıza yol açar..

DNA replikasyonu şaşırtıcı hassasiyetle ortaya çıkan bir olay olmasına rağmen, bütünüyle mükemmel değildir. DNA replikasyonundaki hatalar da spontan mutasyonların ortaya çıkmasına neden olur.

Ek olarak, bir organizmanın belirli çevresel faktörlere doğal olarak maruz kalması, mutasyonların ortaya çıkmasına neden olur. Bu faktörlerin arasında ultraviyole radyasyon, iyonlaştırıcı radyasyon, diğerleri arasında çeşitli kimyasallar bulunur..

Bu faktörler mutajeniktir. Daha sonra bu ajanların sınıflandırılmasını, nasıl etki ettiklerini ve hücredeki sonuçlarını tanımlayacağız..

Mutajenik ajan tipleri

Genetik materyalde mutasyonlara neden olan ajanlar doğada çok çeşitlidir. İlk önce mutajenlerin sınıflandırmasını inceleyeceğiz ve her tipten örnekler vereceğiz, daha sonra mutajenlerin DNA molekülünde değişiklik üretebileceği farklı yolları açıklayacağız..

Kimyasal mutajenler

Kimyasal nitelikteki mutajenler, aşağıdaki kimyasal sınıflarını içerir: diğerlerinin yanı sıra akridinler, nitrozaminler, epoksitler. Bu ajanlar için aşağıdaki alt sınıflandırma vardır:

Analog bazlar

Azotlu bazlarla yapısal benzerliği olan moleküller, mutasyonları indükleme kabiliyetine sahiptir; 5-bromouracil ve 2-aminopurin en yaygın olanlarıdır.

Genetik materyal ile reaksiyona giren ajanlar

Nitröz asit, hidroksilamin ve bir dizi alkilasyon maddesi, DNA'yı oluşturan bazlarda doğrudan reaksiyona girer ve pürinden pirimidine değişebilir ve tam tersi.

Interstitial ajanlar

Düz moleküler bir yapıya sahip olan ve DNA zincirine girmeyi başaran akridinler, etidyum bromür (moleküler biyoloji laboratuarlarında yaygın olarak kullanılan) ve proflavin gibi birkaç molekül vardır..

Oksidatif reaksiyonlar

Hücrenin normal metabolizması ikincil bir ürün olarak hücre yapılarına ve ayrıca genetik materyale zarar veren bir dizi reaktif oksijen türüne sahiptir..

Fiziksel mutajenler

İkinci tip mutajenik ajanlar fizikseldir. Bu kategoride DNA'yı etkileyen farklı radyasyon türlerini buluyoruz.

Biyolojik mutajenler

Sonunda biyolojik mutantlara sahibiz. Virüslerde ve diğer mikroorganizmalarda mutasyonlara (kromozom seviyesinde anomaliler dahil) neden olabilecek organizmalardır..

Nasıl davranırlar: mutajenik ajanların neden olduğu mutasyon türleri

Mutajenik ajanların varlığı, DNA bazlarında değişikliklere neden olmaktadır. Sonuç, bir pirimidin veya pirimidin bazının aynı kimyasal yapıya dönüştürülmesini içeriyorsa, bir geçiş hakkında konuşuruz..

Buna karşılık, değişiklik farklı tipteki bazlar arasında meydana gelirse (bir pirimidin ile pürin veya başka şekilde) işlemi bir transversiyon olarak adlandırırız. Aşağıdaki olaylar nedeniyle geçişler oluşabilir:

Bazların totomerleştirilmesi

Kimyada, izomer terimi, farklı kimyasal yapıların sunumu için aynı moleküler formüle sahip moleküllerin özelliklerini tanımlamak için kullanılır. Tatomerler, sadece fonksiyonel bir grup pozisyonunda çiftlerinden farklılık gösteren izomerlerdir ve iki form arasında kimyasal bir denge vardır..

Bir tür tautomeri, bir hidrojenin göçünün meydana geldiği ve her iki form arasında değiştiği keto-enoldur. Ayrıca iminodan amino formuna kadar değişiklikler de var. Kimyasal bileşimi sayesinde, DNA'nın temelleri bu olayı tecrübe eder..

Örneğin, adenin normal olarak bir amino olarak bulunur ve çiftler - normalde timin ile birlikte. Bununla birlikte, imino izomerinde bulunduğunda (çok nadir) yanlış bir bazla eşleşir: sitozin.

Analog bazların birleştirilmesi

Bazlara benzeyen moleküllerin dahil edilmesi, baz eşleştirme düzenini engelleyebilir. Örneğin, 5-bromouracil (timin yerine) dahil edilmesi sitozin gibi davranır ve bir AT çiftinin bir CG çifti ile değiştirilmesine yol açar.

Bazlarda doğrudan işlem

Bazı mutajenlerin doğrudan etkisi, DNA bazlarını doğrudan etkileyebilir. Örneğin, nitröz asit, adeniini oksidatif bir deaminasyon reaksiyonu vasıtasıyla benzer bir moleküle, hipoksantine dönüştürür. Bu yeni molekül, sitozinle (ve normalde adenin gibi timinle değil) eşleşir..

Değişim aynı zamanda sitozin üzerinde de ortaya çıkabilir ve deaminasyonun bir sonucu olarak uracil elde edilir. Tek bir bazın DNA'da ikame edilmesi, peptid sekansının transkripsiyon ve translasyonu süreçleri üzerinde doğrudan sonuçlara sahiptir..

Bir durdurma kodonu önceden görünebilir ve çeviri, proteini etkileyerek erken durur..

Bazların eklenmesi veya silinmesi

Birleştirici ajanlar (diğerlerinin yanı sıra akridin) ve ultraviyole ışınımı gibi bazı mutajenler nükleotit zincirini değiştirme kabiliyetine sahiptir.

Birleştiriciler tarafından

Belirtildiği gibi, araya giren maddeler düz moleküllerdir ve interkalantlı (bu nedenle adı) iplikçik tabanları arasında, onu deforme ederek.

Replikasyon sırasında, molekül içindeki bu deformasyon, silinmeye (yani kayıp) veya bazların yerleştirilmesine yol açar. DNA bazları kaybettiğinde veya yenileri eklendiğinde, açık okuma çerçevesi etkilenir.

Genetik kodun, bir amino asidi kodlayan üç nükleotidin okunmasını içerdiğini hatırlayın. Eğer nükleotidleri ekler veya çıkarırsak (3 olmayan bir sayı) tüm DNA okuması etkilenir ve protein tamamen farklı olur.

Bu tür mutasyonlar denir çerçeve kayması veya üçüzlerin bileşimindeki değişiklikler.

Ultraviyole radyasyon

Ultraviyole radyasyon mutajenik bir ajandır ve normal güneş ışığının normal iyonlaştırıcı olmayan bir bileşenidir. Bununla birlikte, en yüksek mutajenik orana sahip bileşen, Dünya atmosferinin ozon tabakası tarafından tutulur.

DNA molekülü radyasyonu emer ve pirimidin dimerlerinin oluşumu oluşur. Yani, pirimidin bazları kovalent bağlarla bağlanır.

DNA zincirindeki bitişik timinler, timin dimerleri oluşturmak için birleşebilir. Bu yapılar aynı zamanda çoğaltma işlemini de etkiler.

Bakteriler gibi bazı organizmalarda, bu dimerler, fotoliaz adı verilen bir onarıcı enzim varlığında onarılabilir. Bu enzim, dimerleri iki ayrı baza dönüştürmek için görünür ışık kullanır..

Bununla birlikte, nükleotit eksizyon onarımı ışığın neden olduğu hatalarla sınırlı değildir. Onarım mekanizması geniştir ve çeşitli faktörlerin neden olduğu hasarı onarabilir.

İnsanlar bizi güneşe aşırı derecede maruz bıraktıklarında, hücrelerimiz aşırı miktarda ultraviyole ışınımı alır. Sonuç olarak, timin üretimi azalır ve cilt kanserine neden olabilir.

referanslar

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... ve Walter, P. (2015). Temel hücre biyolojisi. Garland Bilim.
  2. Cooper, G.M., ve Hausman, R.E. (2000). Hücre: Moleküler yaklaşım. Sinauer Associates.
  3. Curtis, H. ve Barnes, N. S. (1994). Biyolojiye davet. Macmillan.
  4. Karp, G. (2009). Hücre ve moleküler biyoloji: kavramlar ve deneyler. John Wiley & Sons.
  5. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Moleküler hücre biyolojisi. Macmillan.
  6. Singer, B. ve Kusmierek, J. T. (1982). Kimyasal mutagenez. Biyokimyanın yıllık değerlendirmesi, 51(1), 655-691.
  7. Voet, D., ve Voet, J.G. (2006). biokimya. Ed. Panamericana Medical.