MGA AHENTE NG MUTAGENIC: KUNG PAANO SILA GUMAGANA, URI AT HALIMBAWA - BIOLOGY - 2025

Ang mga mutagenic agents, na kilala rin na mutagens, ay mga molekula ng ibang kalikasan na nagdudulot ng mga pagbabago sa mga batayang bumubuo ng bahagi ng mga strand ng DNA. Sa ganitong paraan, ang pagkakaroon ng mga ahente na ito ay nagpapalaki ng rate ng mutation sa genetic material. Ang mga ito ay naiuri sa pisikal, kemikal at biological mutagens.

Ang Mutagenesis ay isang kamangha-manghang kaganapan sa mga biological entity, at hindi kinakailangan na isalin sa mga negatibong pagbabago. Sa katunayan, ito ang mapagkukunan ng pagkakaiba-iba na nagbibigay-daan sa pagbabago ng ebolusyon.

Ang DNA ay maaaring masira ng ilaw ng UV.
Pinagmulan: gawaing nagmula: Mouagip (makipag-usap) DNA_UV_mutation.gif: NASA / David HerringThis W3C-hindi natukoy na vector na imahe ay nilikha gamit ang Adobe Illustrator.

Ano ang isang mutation?

Bago pumasok sa paksa ng mutagens, kinakailangan na ipaliwanag kung ano ang isang mutation. Sa genetika, ang isang mutation ay isang permanenteng at mapanlikhang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa molekula ng genetic material: DNA.

Ang lahat ng impormasyong kinakailangan para sa pag-unlad at kontrol ng isang organismo ay naninirahan sa mga gene nito - na kung saan ay pisikal na matatagpuan sa mga kromosoma. Ang mga Chromosome ay binubuo ng isang mahabang molekula ng DNA.

Ang mga pagkakaiba-iba sa pangkalahatan ay nakakaapekto sa pag-andar ng isang gene at maaari itong mawala o baguhin ang pagpapaandar nito.

Dahil ang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng DNA ay nakakaapekto sa lahat ng mga kopya ng mga protina, ang ilang mga mutasyon ay maaaring maging labis na nakakalason sa cell o sa katawan sa pangkalahatan.

Maaaring mangyari ang mga pagkakaiba-iba sa iba't ibang mga kaliskis sa mga organismo. Ang mga mutation ng point ay nakakaapekto sa isang solong base sa DNA, habang ang mas malaking sukat na mutasyon ay maaaring makaapekto sa buong mga rehiyon ng isang kromosoma.

Ang mga mutasyon ba ay laging nakamamatay?

Mali na isipin na ang mutation ay palaging humahantong sa henerasyon ng mga sakit o mga pathological na kondisyon para sa organismo na nagdadala nito. Sa katunayan, may mga mutasyon na hindi nagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga protina. Kung nais ng mambabasa na mas mahusay na maunawaan ang dahilan para sa katotohanang ito, maaari niyang basahin ang tungkol sa pagkabulok ng genetic code.

Sa katunayan, sa ilalim ng ilaw ng ebolusyon ng biyolohikal, ang kondisyon ng sine qua na walang kondisyon para sa pagbabago sa mga populasyon na magaganap ay ang pagkakaroon ng pagkakaiba-iba. Ang pagkakaiba-iba na ito ay lumitaw sa pamamagitan ng dalawang pangunahing mekanismo: mutation at recombination.

Kaya, sa konteksto ng ebolusyon ng Darwinian, kinakailangan na mayroong mga pagkakaiba-iba sa populasyon - at ang mga variant na ito ay may mas malaking biological adequacy na nauugnay sa kanila.

Paano lumitaw ang mutations?

Ang mga mutasyon ay maaaring lumitaw nang kusang o maaaring maapektuhan. Ang intrinsic chemical instability ng mga nitrogenous base ay maaaring magresulta sa mga mutasyon, ngunit sa isang napakababang dalas.

Ang isang karaniwang sanhi ng kusang punto mutations ay pag-aalis ng cytosine sa uracil sa DNA dobleng helix. Ang proseso ng pagtitiklop ng strand na ito ay humahantong sa isang anak na babae ng mutant, kung saan ang orihinal na pares ng GC ay pinalitan ng isang pares ng AT.

Bagaman ang pagtitiklop ng DNA ay isang kaganapan na nangyayari sa nakakagulat na katumpakan, hindi ito ganap na perpekto. Ang mga pagkakamali sa pagtitiklop ng DNA ay humahantong din sa kusang mutasyon.

Bukod dito, ang likas na pagkakalantad ng isang organismo sa ilang mga kadahilanan sa kapaligiran ay humahantong sa hitsura ng mga mutasyon. Kabilang sa mga kadahilanang ito ay mayroon kaming radiation ng ultraviolet, radiation ng radiation, iba't ibang mga kemikal, bukod sa iba pa.

Ang mga salik na ito ay mutagens. Sa ibaba ay ilalarawan namin ang pag-uuri ng mga ahente na ito, kung paano sila kumilos at ang kanilang mga kahihinatnan sa cell.

Mga uri ng mga ahente ng mutagenic

Ang mga ahente na nagdudulot ng mga mutation sa genetic material ay sobrang magkakaibang sa kalikasan. Una, susuriin namin ang pag-uuri ng mga mutagens at bibigyan ng mga halimbawa ng bawat uri, pagkatapos ay ipapaliwanag namin ang iba't ibang mga paraan na ang mga mutagens ay maaaring makagawa ng mga pagbabago sa molekula ng DNA.

Mga mutagensang kemikal

Kabilang sa mga mutagens ng isang likas na kemikal ang mga sumusunod na klase ng mga kemikal: acridines, nitrosamines, epoxides, bukod sa iba pa. Mayroong isang sub-pag-uuri para sa mga ahente na ito sa:

Mga analogous na batayan

Ang mga molekula na nagpapakita ng pagkakapareho ng istruktura sa mga base sa nitrogenous ay may kakayahang mag-udyok ng mga mutasyon; kabilang sa mga pinaka-karaniwang ay l 5-bromouracil at 2-aminopurine.

Ang mga ahente na gumanti sa genetic material

Nitrous acid, hydroxylamine, at isang bilang ng mga ahente ng alkylating ay direktang tumugon sa mga batayang bumubuo sa DNA at maaaring magbago mula sa purine hanggang pyrimidine at kabaligtaran.

Mga ahente ng init

Mayroong isang serye ng mga molekula tulad ng mga acridines, etidium bromide (malawakang ginagamit sa mga laboratoryo ng biology molekular) at proflavin, na mayroong isang flat na istruktura ng molekular at pinamamahalaan upang makapasok sa strand ng DNA.

Mga reaksyon ng Oxidative

Ang normal na metabolismo ng cell ay may bilang pangalawang produkto ng isang serye ng mga reaktibo na species ng oxygen na pumipinsala sa mga istruktura ng cellular at mayroon ding materyal na genetic.

Mga pang-pisikal na mutagens

Ang pangalawang uri ng mga ahente ng mutagenic ay pisikal. Sa kategoryang ito matatagpuan namin ang iba't ibang uri ng radiation na nakakaapekto sa DNA.

Mga biyolohikal na mutagens

Panghuli, mayroon kaming mga biological mutants. Ang mga ito ay mga organismo na maaaring makapukaw ng mga mutasyon (kabilang ang mga abnormalidad sa antas ng chromosome) sa mga virus at iba pang mga microorganism.

Paano sila gumagana?: Mga uri ng mutations na dulot ng mutagenic agents

Ang pagkakaroon ng mga ahente ng mutagenic ay nagdudulot ng mga pagbabago sa mga batayan ng DNA. Kung ang resulta ay nagsasangkot ng pagbabago ng isang puric o pyrimidine base para sa isa sa parehong likas na kemikal, nagsasalita kami ng isang paglipat.

Sa kaibahan, kung ang pagbabago ay nangyayari sa pagitan ng mga batayan ng iba't ibang uri (isang purine para sa isang pyrimidine o kabaligtaran) tinatawag namin ang proseso ng isang pagbabagong-anyo. Maaaring maganap ang mga paglilipat para sa mga sumusunod na kaganapan:

Batayang tautomerization

Sa kimika, ang term na isomer ay ginagamit upang ilarawan ang pag-aari ng mga molekula na may parehong formula ng molekula upang magkaroon ng iba't ibang mga istrukturang kemikal. Ang mga oromer ay mga isomer na naiiba lamang sa kanilang mga kapantay sa posisyon ng isang functional na pangkat, at sa pagitan ng dalawang anyo ay mayroong isang balanse ng kemikal.

Ang isang uri ng tautomerism ay keto-enol, kung saan nangyayari ang paglipat ng isang hydrogen at kahalili sa pagitan ng parehong mga pormula. Mayroon ding mga pagbabago sa pagitan ng imino hanggang amino form. Salamat sa kemikal na komposisyon nito, ang mga batayan ng DNA ay nakakaranas ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Halimbawa, ang adenine ay karaniwang matatagpuan bilang amino at mga pares - normal - kasama ang thymine. Gayunpaman, kapag ito ay nasa imino isomer (napakabihirang) ito ay pares sa maling base: cytosine.

Pagsasama ng mga analogous base

Ang pagsasama ng mga molekula na kahawig ng mga base ay maaaring makagambala sa pattern ng pagpapares ng base. Halimbawa, ang pagsasama ng 5-bromouracil (sa halip na thymine) ay kumikilos tulad ng cytosine at humahantong sa kapalit ng isang AT na pares ng isang pares CG.

Direktang aksyon sa mga base

Ang direktang aksyon ng ilang mga mutagens ay maaaring direktang nakakaapekto sa mga batayan ng DNA. Halimbawa, ang nitrous acid ay nag-convert ng adenine sa isang katulad na molekula, hypoxanthine, sa pamamagitan ng isang reaksyon ng oxidative deamination. Ang mga bagong pares ng molekula na may cytosine (at hindi thymine, tulad ng normal na adenine).

Ang pagbabago ay maaari ring maganap sa cytosine, at ang uracil ay nakuha bilang isang produkto ng deamination. Ang solong pamalit ng base sa DNA ay may direktang mga kahihinatnan sa mga proseso ng transkripsyon at pagsasalin ng pagkakasunud-sunod ng peptide.

Ang isang stop codon ay maaaring lumitaw nang maaga, at ang pagsasalin ay humihinto sa wala sa panahon, na nakakaapekto sa protina.

Pagdaragdag o pagtanggal ng mga base

Ang ilang mga mutagens tulad ng intercalating ahente (acridine, bukod sa iba pa) at ultraviolet radiation ay may kakayahang baguhin ang chainotide chain.

Sa pamamagitan ng intercalating ahente

Tulad ng nabanggit namin, ang mga ahente ng interheating ay mga flat molekula, at mayroon silang kakayahang mag-intercalate (samakatuwid ang kanilang pangalan) sa pagitan ng mga batayan ng strand, na pinipihit ito.

Sa oras ng pagtitiklop, ang pagpapapangit na ito sa molekula ay humahantong sa pagtanggal (iyon ay, sa isang pagkawala) o pagpasok ng mga base. Kapag ang DNA ay nawawala ang mga base o bago ay idinagdag, apektado ang bukas na frame ng pagbasa.

Matatandaan na ang genetic code ay nagsasangkot sa pagbabasa ng tatlong mga nucleotide na code para sa isang amino acid. Kung idinadagdag natin o tinanggal ang mga nucleotide (sa isang bilang na hindi 3) lahat ng pagbabasa ng DNA ay maaapektuhan, at magiging ganap na magkakaiba ang protina.

Ang mga ganitong uri ng mutasyon ay tinatawag na frame shift o mga pagbabago sa komposisyon ng mga triplets.

Ang radiation ng ultraviolet

Ang ultraviolet radiation ay isang mutagenic ahente, at ito ay isang normal na sangkap na hindi nag-a-ionizing ng ordinaryong sikat ng araw. Gayunpaman, ang sangkap na may pinakamataas na mutagenic rate ay nakulong ng ozon na layer ng Earth.

Ang molekula ng DNA ay sumisipsip ng radiation at nangyayari ang pagbuo ng mga pyrimidine dimer. Iyon ay, ang mga base ng pyrimidine ay naka-link sa pamamagitan ng mga c bonent bond.

Ang mga magkatulad na thymines sa strand ng DNA ay maaaring sumali upang mabuo ang mga thymine dimer. Ang mga istrukturang ito ay nakakaapekto sa proseso ng pagtitiklop.

Sa ilang mga organismo, tulad ng bakterya, ang mga dimer na ito ay maaaring ayusin salamat sa pagkakaroon ng isang pag-aayos ng enzyme na tinatawag na photolyase. Ang enzyme na ito ay gumagamit ng nakikitang ilaw upang mabawi muli ang mga dimer sa dalawang magkakahiwalay na mga base.

Gayunpaman, ang pag-aayos ng excision ng nucleotide ay hindi pinigilan sa mga pagkakamali na dulot ng ilaw. Malawak ang mekanismo ng pagkumpuni, at maaaring makapag-ayos ng pinsala na dulot ng iba't ibang mga kadahilanan.

Kapag pinalampas tayo ng mga tao sa araw, ang aming mga cell ay tumatanggap ng labis na dami ng radiation ng ultraviolet. Ang kinahinatnan nito ay ang henerasyon ng mga thymine dimer at maaari silang maging sanhi ng cancer sa balat.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2015). Mahalagang cell biology. Garland Science.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Ang cell: Molekular na diskarte. Mga Associate ng Sinauer.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Imbitasyon sa biyolohiya. Macmillan.
4. Karp, G. (2009). Cell at molekular na biyolohiya: mga konsepto at eksperimento. John Wiley at Mga Anak.
5. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008). Biology ng molekular na cell. Macmillan.
6. Singer, B., & Kusmierek, JT (1982). Chemical mutagenesis. Taunang pagsusuri ng biochemistry, 51 (1), 655-691.
7. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemistry. Panamerican Medical Ed.