agenți mutageni, De asemenea, numiți mutageni, sunt molecule de altă natură care provoacă modificări ale bazelor care fac parte din lanțurile ADN. În acest fel, prezența acestor agenți amplifică rata mutației în materialul genetic. Acestea sunt clasificate în mutageni fizici, chimici și biologici.
Mutageneza este un eveniment omniprezent în entitățile biologice și nu se traduce neapărat în modificări negative. De fapt, sursa variației este cea care permite schimbarea evoluției..
Sursă: lucrare derivată: Mouagip (discuție) DNA_UV_mutation.gif: NASA / David Herring Această imagine vectorială W3C nespecificată a fost creată cu Adobe Illustrator. [Domeniu public]
Indice articol
Înainte de a intra în subiectul mutagenilor, este necesar să se explice ce este o mutație. În genetică, o mutație este o schimbare permanentă și ereditară în secvența nucleotidelor din molecula materialului genetic: ADN.
Toate informațiile necesare dezvoltării și controlului unui organism se află în genele sale - care sunt localizate fizic pe cromozomi. Cromozomii sunt compuși dintr-o moleculă lungă de ADN.
Mutațiile afectează în general funcția unei gene și aceasta își poate pierde sau modifica funcția.
Deoarece o modificare a secvenței ADN afectează toate copiile proteinelor, anumite mutații pot fi extrem de toxice pentru celulă sau pentru corp în general..
Mutațiile pot apărea la diferite scări în organisme. Mutațiile punctuale afectează o singură bază din ADN, în timp ce mutațiile la scară mai mare pot afecta regiuni întregi ale unui cromozom.
Este incorect să credem că mutația duce întotdeauna la generarea de boli sau condiții patologice pentru organismul care o poartă. De fapt, există mutații care nu modifică secvența proteinelor. Dacă cititorul dorește să înțeleagă mai bine motivul acestui fapt, poate citi despre degenerarea codului genetic.
De fapt, în lumina evoluției biologice, starea sine qua non pentru ca schimbarea populațiilor să aibă loc este existența variației. Această variație apare prin două mecanisme principale: mutația și recombinarea..
Astfel, în contextul evoluției darwiniene, este necesar să existe variante în populație - și ca aceste variante să aibă o adecvare biologică mai mare asociată cu acestea..
Mutațiile pot apărea spontan sau pot fi induse. Instabilitatea chimică intrinsecă a bazelor azotate poate duce la mutații, dar la o frecvență foarte mică.
O cauză frecventă a mutațiilor punctuale spontane este dezaminarea citozinei la uracil în dubla helix a ADN-ului. Procesul de replicare a acestui fir conduce la o fiică mutantă, unde perechea GC originală a fost înlocuită de o pereche AT.
Deși replicarea ADN-ului este un eveniment care are loc cu o precizie surprinzătoare, nu este cu totul perfectă. Erorile în replicarea ADN conduc, de asemenea, la mutații spontane.
Mai mult, expunerea naturală a unui organism la anumiți factori de mediu duce la apariția mutațiilor. Printre acești factori avem radiații ultraviolete, radiații ionizante, diverse substanțe chimice, printre altele..
Acești factori sunt mutageni. În continuare vom descrie clasificarea acestor agenți, modul în care aceștia acționează și consecințele lor în celulă..
Agenții care provoacă mutații în materialul genetic sunt de natură foarte diversă. În primul rând, vom explora clasificarea mutagenilor și vom da exemple de fiecare tip, apoi vom explica diferitele moduri în care mutagenii pot produce modificări ale moleculei de ADN..
Mutagenii de natură chimică includ următoarele clase de substanțe chimice: acridine, nitrosamine, epoxizi, printre altele. Există o subclasificare pentru acești agenți în:
Moleculele care prezintă similaritate structurală cu bazele azotate au capacitatea de a induce mutații; printre cele mai frecvente se numără l 5-bromouracil și 2-aminopurină.
Acidul azotat, hidroxilamina și un număr de agenți alchilanți reacționează direct pe bazele care alcătuiesc ADN-ul și se pot schimba de la purină la pirimidină și invers..
Există o serie de molecule precum acridine, bromură de etidiu (utilizate pe scară largă în laboratoarele de biologie moleculară) și proflavină, care au o structură moleculară plană și reușesc să pătrundă în catena ADN.
Metabolismul normal al celulei are ca produs secundar o serie de specii reactive de oxigen care deteriorează structurile celulare și, de asemenea, materialul genetic.
Al doilea tip de agenți mutageni sunt fizici. În această categorie găsim diferitele tipuri de radiații care afectează ADN-ul.
În cele din urmă, avem mutanții biologici. Sunt organisme care pot induce mutații (inclusiv anomalii la nivel cromozomial) la viruși și alte microorganisme.
Prezența agenților mutageni determină modificări ale bazelor ADN-ului. Dacă rezultatul implică schimbarea unei baze purice sau pirimidinice pentru una de aceeași natură chimică, vorbim despre o tranziție.
În schimb, dacă schimbarea are loc între baze de diferite tipuri (o purină pentru o pirimidină sau opusul), numim procesul o transversie. Tranzițiile pot avea loc pentru următoarele evenimente:
În chimie, termenul izomer este folosit pentru a descrie proprietatea moleculelor cu aceeași formulă moleculară de a avea structuri chimice diferite. Tautomerii sunt izomeri care diferă doar de colegii lor în poziția unui grup funcțional și între cele două forme există un echilibru chimic.
Un tip de tautomerism este ceto-enolul, unde se produce migrarea unui hidrogen și alternează între ambele forme. Există, de asemenea, schimbări între forma imino la amino. Datorită compoziției sale chimice, bazele ADN-ului experimentează acest fenomen.
De exemplu, adenina se găsește în mod normal ca amino și perechi - în mod normal - cu timină. Cu toate acestea, când în izomerul său imino (foarte rar) se împerechează cu baza greșită: citozina..
Încorporarea unor molecule asemănătoare bazelor poate perturba modelul de asociere a bazelor. De exemplu, încorporarea 5-bromouracilului (în locul timinei) se comportă ca citozina și duce la substituirea unei perechi AT cu o pereche CG..
Acțiunea directă a anumitor mutageni poate afecta direct bazele ADN-ului. De exemplu, acidul azotos transformă adenina într-o moleculă similară, hipoxantina, printr-o reacție oxidativă de dezaminare. Această nouă moleculă se împerechează cu citozină (și nu cu timină, așa cum ar fi adenina în mod normal).
Modificarea poate apărea și la citozină, iar uracilul este obținut ca produs al dezaminării. Înlocuirea unei singure baze în ADN are consecințe directe asupra proceselor de transcripție și translare a secvenței peptidice.
Un codon stop poate apărea devreme, iar translația se oprește prematur, afectând proteina.
Unii mutageni, cum ar fi agenții de intercalare (acridină, printre altele) și radiațiile ultraviolete au capacitatea de a modifica lanțul nucleotidic.
După cum am menționat, agenții de încălzire sunt molecule plate și au capacitatea de a intercalat (de aici și numele său) între bazele firului, distorsionându-l.
În momentul replicării, această deformare în moleculă duce la ștergerea (adică la o pierdere) sau la inserarea bazelor. Când ADN-ul pierde baze sau se adaugă altele noi, cadrul de citire deschis este afectat.
Amintiți-vă că codul genetic implică citirea a trei nucleotide care codifică un aminoacid. Dacă adăugăm sau eliminăm nucleotide (într-un număr care nu este 3) toată citirea ADN-ului va fi afectată, iar proteina va fi total diferită.
Aceste tipuri de mutații sunt numite schimbarea cadrului sau modificări ale compoziției tripletelor.
Radiația ultravioletă este un agent mutagen și este o componentă normală neionizantă a soarelui obișnuit. Cu toate acestea, componenta cu cea mai mare rată de mutagen este prinsă de stratul de ozon al atmosferei terestre..
Molecula de ADN absoarbe radiațiile și are loc formarea dimerilor pirimidinici. Adică bazele pirimidinei sunt unite prin intermediul legăturilor covalente..
Timinele adiacente de pe catena ADN se pot uni pentru a forma dimeri timina. Aceste structuri afectează și procesul de replicare.
În unele organisme, cum ar fi bacteriile, acești dimeri pot fi reparați datorită prezenței unei enzime reparatoare numită fotolază. Această enzimă folosește lumina vizibilă pentru a reconverti dimerii în două baze separate..
Cu toate acestea, repararea exciziei de nucleotide nu este limitată la erorile cauzate de lumină. Mecanismul de reparare este extins și poate repara daunele cauzate de diverși factori.
Când oamenii ne expun excesiv la soare, celulele noastre primesc cantități excesive de radiații ultraviolete. Consecința este generarea de dimeri timină și poate provoca cancer de piele.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.