Mutagene agentia hoe ze handelen, typen en voorbeelden

de mutagene agentia, ook wel mutagenen genoemd, zijn moleculen van verschillende aard die veranderingen veroorzaken in de basen die deel uitmaken van de DNA-ketens. Op deze manier versterkt de aanwezigheid van deze middelen de snelheid van mutatie in het genetische materiaal. Ze zijn geclassificeerd als fysische, chemische en biologische mutagenen.

Mutagenese is een alomtegenwoordige gebeurtenis in biologische entiteiten en vertaalt zich niet noodzakelijk in negatieve veranderingen. In feite is het de bron van variatie die evolutionaire verandering mogelijk maakt.

index

• 1 Wat is een mutatie?
  • 1.1 Zijn mutaties altijd dodelijk??
  • 1.2 Hoe mutaties ontstaan?
• 2 soorten mutagene agentia
  • 2.1 Chemische mutagene stoffen
  • 2.2 Fysische mutagene stoffen
  • 2.3 Biologische mutagene stoffen
• 3 Hoe werken ze?: Soorten mutaties veroorzaakt door mutagene agentia
  • 3.1 Tautomerisatie van basen
  • 3.2 Opname van analoge bases
  • 3.3 Directe actie op de honken
  • 3.4 Toevoegen of verwijderen van bases
• 4 Referenties

Wat is een mutatie?

Voordat we ingaan op het onderwerp mutagene stoffen, is het noodzakelijk om uit te leggen wat een mutatie is. In de genetica is een mutatie een permanente en erfelijke verandering in de sequentie van nucleotiden in het molecuul van het genetisch materiaal: DNA.

Alle informatie die nodig is voor de ontwikkeling en controle van een organisme zit in zijn genen - die zich fysiek in de chromosomen bevinden. Chromosomen zijn samengesteld uit een lange DNA-molecule.

In het algemeen beïnvloeden mutaties de functie van een gen en het kan zijn functie verliezen of wijzigen.

Omdat een verandering in de DNA-sequentie invloed heeft op alle kopieën van de eiwitten, kunnen bepaalde mutaties uiterst toxisch zijn voor de cel of voor het lichaam in het algemeen.

Mutaties kunnen op verschillende schaalniveaus in organismen voorkomen. Puntmutaties beïnvloeden een enkele base in DNA, terwijl mutaties op grotere schaal hele regio's van een chromosoom kunnen beïnvloeden.

Zijn de mutaties altijd dodelijk??

Het is onjuist om te denken dat de mutatie altijd leidt tot het genereren van ziekten of pathologische aandoeningen voor het organisme dat het draagt. In feite zijn er mutaties die de volgorde van de eiwitten niet veranderen. Als de lezer de reden voor dit feit beter wil begrijpen, kan hij lezen over de degeneratie van de genetische code.

In feite, onder het licht van de biologische evolutie, de toestand sine qua non want de verandering in populaties die optreedt, is het bestaan ​​van variatie. Deze variatie komt voort uit twee hoofdmechanismen: mutatie en recombinatie.

Dus, in de context van Darwinistische evolutie, is het noodzakelijk dat er varianten zijn in de populatie - en dat deze varianten een grotere biologische aanpassing hebben geassocieerd.

Hoe mutaties ontstaan?

Mutaties kunnen spontaan ontstaan ​​of ze kunnen worden geïnduceerd. De intrinsieke chemische instabiliteit van stikstofhoudende basen kan worden vertaald in mutaties, maar op een zeer lage frequentie.

Een veel voorkomende oorzaak van spontane puntmutaties is de deaminatie van cytosine tot uracil in de dubbele DNA-helix. Het replicatieproces van deze streng leidt tot een mutante dochter, waarbij het oorspronkelijke GC-paar is vervangen door een AT-paar..

Hoewel DNA-replicatie een gebeurtenis is die met verrassende precisie plaatsvindt, is deze niet perfect in zijn geheel. Fouten in DNA-replicatie leiden ook tot het verschijnen van spontane mutaties.

Bovendien leidt de natuurlijke blootstelling van een organisme aan bepaalde omgevingsfactoren tot het verschijnen van mutaties. Onder deze factoren hebben we onder meer ultraviolette straling, ioniserende straling, verschillende chemicaliën.

Deze factoren zijn mutageen. Vervolgens zullen we de classificatie van deze middelen beschrijven, hoe ze handelen en hun gevolgen in de cel.

Soorten mutagene agentia

De agentia die mutaties in het genetisch materiaal veroorzaken, zijn zeer divers van aard. Eerst zullen we de classificatie van mutagenen onderzoeken en voorbeelden van elk type geven, daarna zullen we de verschillende manieren uitleggen waarop mutagenen veranderingen in het DNA-molecuul kunnen produceren.

Chemische mutagenen

Chemische mutagenen omvatten de volgende klassen chemicaliën: acridines, nitrosamines, epoxides, onder andere. Er is een subclassificatie voor deze agenten in:

Analoge bases

Moleculen met structurele gelijkenis met stikstofhoudende basen hebben het vermogen om mutaties te induceren; l 5-bromouracil en 2-aminopurine komen het meest voor.

Agenten die reageren met het genetische materiaal

Salpeterzuur, hydroxylamine en een reeks alkyleringsmiddelen reageren direct in de basen waaruit het DNA bestaat en kunnen van purine in pyrimidine veranderen en omgekeerd.

Interstitiële middelen

Er zijn een aantal moleculen zoals acridines, ethidiumbromide (veel gebruikt in moleculaire biologielaboratoria) en proflavine, die een platte moleculaire structuur hebben en erin slagen om de DNA-streng binnen te dringen.

Oxidatieve reacties

Het normale metabolisme van de cel heeft als een secundair product een reeks reactieve zuurstofspecies die celstructuren en ook genetisch materiaal beschadigen.

Fysische mutagenen

Het tweede type mutagene agentia is fysiek. In deze categorie vinden we de verschillende soorten straling die het DNA beïnvloeden.

Biologische mutagenen

Eindelijk hebben we de biologische mutanten. Het zijn organismen die mutaties (inclusief anomalieën op het niveau van chromosomen) in virussen en andere micro-organismen kunnen induceren..

Hoe handelen ze?: Soorten mutaties veroorzaakt door mutagene agentia

De aanwezigheid van mutagene middelen veroorzaakt veranderingen in de DNA-basen. Als het resultaat de verandering van een pyrimidine- of pyrimidinebase naar een van dezelfde chemische aard betreft, hebben we het over een overgang.

Als de verandering daarentegen plaatsvindt tussen basen van verschillende typen (een purine door een pyrimidine of anderszins) noemen we het proces een transversie. Overgangen kunnen optreden als gevolg van de volgende gebeurtenissen:

Tautomerisatie van basen

In de chemie wordt de term isomeer gebruikt om de eigenschap van moleculen te beschrijven met dezelfde molecuulformule van het presenteren van verschillende chemische structuren. Tautomeren zijn isomeren die alleen verschillen van hun paar in de positie van een functionele groep, en tussen de twee vormen is er een chemisch evenwicht.

Een type tautomería is keto-enol, waar de migratie van waterstof plaatsvindt en tussen beide vormen afwisselend plaatsvindt. Er zijn ook veranderingen tussen de imino-naar-amino-vorm. Dankzij de chemische samenstelling ervaren de basissen van DNA dit fenomeen.

Adenine wordt bijvoorbeeld gewoonlijk als een amino aangetroffen en paren - normaal - met thymine. Wanneer het echter wordt gevonden in zijn imino-isomeer (zeer zeldzaam), koppelt het met een onjuiste base: cytosine.

Incorporatie van analoge bases

De incorporatie van moleculen die lijken op basen kan interfereren met het basenpaarpatroon. De opname van 5-bromouracil (in plaats van thymine) gedraagt ​​zich bijvoorbeeld als cytosine en leidt tot de vervanging van een AT-paar door een CG-paar.

Directe actie op de honken

De directe werking van bepaalde mutagenen kan de DNA-bases direct beïnvloeden. Bijvoorbeeld, salpeterigzuur zet adenine om in een vergelijkbaar molecuul, hypoxanthine, door middel van een oxidatieve deamineringsreactie. Dit nieuwe molecuul paren met cytosine (en niet met thymine, zoals normaal adenine).

De verandering kan ook op het cytosine optreden en als resultaat van deaminatie wordt uracil verkregen. De substitutie van een enkele base in DNA heeft directe consequenties voor de processen van transcriptie en translatie van de peptidesequentie.

Een stopcodon kan van tevoren verschijnen en de translatie stopt vroegtijdig en beïnvloedt het eiwit.

Toevoeging of verwijdering van bases

Sommige mutagenen zoals intercalatiemiddelen (oa acridine) en ultraviolette straling hebben het vermogen om de nucleotide-keten te modificeren.

Door agents te intercaleren

Zoals vermeld, zijn de intercalatiemiddelen vlakke moleculen en hebben ze de mogelijkheid om ingelaste (vandaar de naam) tussen de basis van de streng, waardoor deze wordt vervormd.

Op het moment van replicatie leidt deze vervorming in het molecuul tot deletie (dwz verlies) of insertie van basen. Wanneer het DNA bases verliest of nieuwe worden toegevoegd, wordt het open leeskader beïnvloed.

Bedenk dat de genetische code bestaat uit het lezen van drie nucleotiden die coderen voor een aminozuur. Als we nucleotiden toevoegen of verwijderen (in een getal dat geen 3 is), zal alle DNA-waarde beïnvloed worden en zal het eiwit totaal anders zijn.

Dit soort mutaties wordt genoemd kaderverschuiving of veranderingen in de samenstelling van de triplets.

Ultraviolette straling

Ultraviolette straling is een mutageen agens en is een normale niet-ioniserende component van gewoon zonlicht. De component met de hoogste mutagene snelheid zit echter gevangen in de ozonlaag van de atmosfeer van de aarde.

Het DNA-molecuul absorbeert straling en de vorming van pyrimidine-dimeren vindt plaats. Dat wil zeggen, pyrimidinebasen worden gebonden door covalente bindingen.

Aangrenzende thymines in de DNA-streng kunnen worden samengevoegd om thyminedimeren te vormen. Deze structuren beïnvloeden ook het replicatieproces.

In sommige organismen, zoals bacteriën, kunnen deze dimeren worden gerepareerd dankzij de aanwezigheid van een reparatief enzym genaamd fotoliase. Dit enzym gebruikt zichtbaar licht om de dimeren om te zetten in twee afzonderlijke basen.

Herstel van nucleotide-excisie is echter niet beperkt tot fouten veroorzaakt door licht. Het reparatiemechanisme is uitgebreid en kan schade herstellen die door verschillende factoren wordt veroorzaakt.

Wanneer mensen ons buitensporig blootstellen aan de zon, ontvangen onze cellen overmatige hoeveelheden ultraviolette straling. Het gevolg is de vorming van thyminedimeren en kan huidkanker veroorzaken.

referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K. Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Essentiële celbiologie. Garland Science.
2. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). De cel: moleculaire benadering. Sinauer Associates.
3. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Uitnodiging voor biologie. Macmillan.
4. Karp, G. (2009). Cel- en moleculaire biologie: concepten en experimenten. John Wiley & Sons.
5. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Moleculaire celbiologie. Macmillan.
6. Singer, B., & Kusmierek, J. T. (1982). Chemische mutagenese. Jaaroverzicht van biochemie, 51(1), 655-691.
7. Voet, D., & Voet, J.G. (2006). biochemie. Ed. Panamericana Medical.