Tác nhân gây đột biến cách họ hành động, loại và ví dụ



các tác nhân gây đột biến, còn được gọi là mutagens, là các phân tử có bản chất khác nhau gây ra những thay đổi trong các bazơ là một phần của chuỗi DNA. Theo cách này, sự hiện diện của các tác nhân này khuếch đại tốc độ đột biến trong vật liệu di truyền. Chúng được phân loại là đột biến vật lý, hóa học và sinh học.

Mutagenesis là một sự kiện có mặt khắp nơi trong các thực thể sinh học, và không nhất thiết phải chuyển thành những thay đổi tiêu cực. Trên thực tế, nó là nguồn gốc của sự biến đổi cho phép thay đổi tiến hóa.

Chỉ số

  • 1 đột biến là gì?
    • 1.1 Đột biến luôn gây chết người??
    • 1.2 Làm thế nào đột biến phát sinh?
  • 2 loại tác nhân gây đột biến
    • 2.1 Chất gây đột biến hóa học
    • 2.2 Đột biến vật lý
    • 2.3 Đột biến sinh học
  • 3 Chúng hoạt động như thế nào ?: Các loại đột biến gây ra bởi các tác nhân gây đột biến
    • 3.1 Tautome hóa các bazơ
    • 3.2 Kết hợp các cơ sở tương tự
    • 3.3 Hành động trực tiếp trên các căn cứ
    • 3.4 Bổ sung hoặc xóa căn cứ
  • 4 tài liệu tham khảo

Đột biến là gì?

Trước khi đi vào chủ đề về đột biến, cần phải giải thích đột biến là gì. Trong di truyền học, đột biến là sự thay đổi vĩnh viễn và di truyền trong chuỗi nucleotide trong phân tử vật liệu di truyền: DNA.

Tất cả các thông tin cần thiết cho sự phát triển và kiểm soát của một sinh vật nằm trong gen của nó - được định vị vật lý trong nhiễm sắc thể. Nhiễm sắc thể bao gồm một phân tử DNA dài.

Nói chung, đột biến ảnh hưởng đến chức năng của gen và nó có thể mất hoặc sửa đổi chức năng của gen.

Vì sự thay đổi trình tự DNA ảnh hưởng đến tất cả các bản sao của protein, một số đột biến nhất định có thể cực kỳ độc hại đối với tế bào hoặc cơ thể nói chung.

Đột biến có thể xảy ra ở quy mô khác nhau trong sinh vật. Đột biến điểm ảnh hưởng đến một cơ sở duy nhất trong DNA, trong khi đột biến quy mô lớn hơn có thể ảnh hưởng đến toàn bộ các vùng của nhiễm sắc thể.

Là đột biến luôn gây chết người??

Thật không đúng khi nghĩ rằng đột biến luôn dẫn đến việc tạo ra các bệnh hoặc điều kiện bệnh lý cho sinh vật mang nó. Trong thực tế, có những đột biến không làm thay đổi trình tự của protein. Nếu người đọc muốn hiểu rõ hơn lý do của sự thật này, anh ta có thể đọc về sự thoái hóa của mã di truyền.

Trong thực tế, dưới ánh sáng của sự tiến hóa sinh học, điều kiện sin qua không cho sự thay đổi trong quần thể xảy ra là sự tồn tại của biến thể. Sự biến đổi này phát sinh từ hai cơ chế chính: đột biến và tái tổ hợp.

Do đó, trong bối cảnh tiến hóa của Darwin, cần có những biến thể trong quần thể - và những biến thể này có liên quan đến sự thích nghi sinh học lớn hơn.

Làm thế nào đột biến phát sinh?

Đột biến có thể phát sinh một cách tự nhiên hoặc chúng có thể được gây ra. Sự mất ổn định hóa học nội tại của các bazơ nitơ có thể được chuyển thành đột biến, nhưng với tần suất rất thấp.

Một nguyên nhân phổ biến của đột biến điểm tự phát là sự khử amin của cytosine thành uracil trong chuỗi xoắn kép DNA. Quá trình sao chép của chuỗi này dẫn đến một đứa con gái đột biến, trong đó cặp GC gốc đã được thay thế bằng cặp AT..

Mặc dù sao chép DNA là một sự kiện xảy ra với độ chính xác đáng ngạc nhiên, nhưng nó không hoàn hảo. Lỗi sao chép DNA cũng dẫn đến sự xuất hiện của các đột biến tự phát.

Ngoài ra, sự tiếp xúc tự nhiên của một sinh vật với các yếu tố môi trường nhất định dẫn đến sự xuất hiện của các đột biến. Trong số các yếu tố này, chúng ta có bức xạ cực tím, bức xạ ion hóa, các hóa chất khác nhau, trong số các yếu tố khác.

Những yếu tố này là đột biến. Tiếp theo chúng tôi sẽ mô tả phân loại của các tác nhân này, cách chúng hoạt động và hậu quả của chúng trong tế bào.

Các loại tác nhân gây đột biến

Các tác nhân gây đột biến trong vật liệu di truyền rất đa dạng trong tự nhiên. Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu việc phân loại mutagens và đưa ra ví dụ về từng loại, sau đó chúng ta sẽ giải thích các cách khác nhau để mutagens có thể tạo ra những thay đổi trong phân tử DNA.

Hóa chất đột biến

Mutagens có bản chất hóa học bao gồm các nhóm hóa chất sau: acridines, nitrosamine, epoxit, trong số những loại khác. Có một phân loại phụ cho các tác nhân này trong:

Cơ sở tương tự

Các phân tử có cấu trúc tương tự như các bazơ nitơ có khả năng gây đột biến; l 5-bromouracil và 2-aminopurine là phổ biến nhất.

Tác nhân phản ứng với vật liệu di truyền

Axit nitơ, hydroxylamine và một loạt các tác nhân kiềm hóa phản ứng trực tiếp trong các bazơ tạo nên DNA và có thể thay đổi từ purine thành pyrimidine và ngược lại.

Đại lý kẽ

Có một số phân tử như acridines, ethidium bromide (được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử) và proflavine, có cấu trúc phân tử phẳng và quản lý để xâm nhập vào chuỗi DNA.

Phản ứng oxy hóa

Sự trao đổi chất bình thường của tế bào là một sản phẩm thứ cấp, một loạt các loại oxy phản ứng phá hủy cấu trúc tế bào và cả vật liệu di truyền.

Thể đột biến

Loại tác nhân gây đột biến thứ hai là vật lý. Trong danh mục này, chúng tôi tìm thấy các loại bức xạ khác nhau ảnh hưởng đến DNA.

Đột biến sinh học

Cuối cùng, chúng ta có các đột biến sinh học. Chúng là những sinh vật có thể gây đột biến (bao gồm dị thường ở mức độ nhiễm sắc thể) ở virus và các vi sinh vật khác.

Làm thế nào để họ hành động ?: Các loại đột biến gây ra bởi các tác nhân gây đột biến

Sự hiện diện của các tác nhân gây đột biến gây ra những thay đổi trong các cơ sở DNA. Nếu kết quả liên quan đến sự thay đổi của một cơ sở pyrimidine hoặc pyrimidine thành một trong những bản chất hóa học tương tự, chúng ta nói về một sự chuyển đổi.

Ngược lại, nếu sự thay đổi xảy ra giữa các cơ sở thuộc các loại khác nhau (một purine bởi pyrimidine hoặc theo cách khác), chúng tôi gọi quá trình này là một quá trình chuyển đổi. Quá trình chuyển đổi có thể xảy ra do các sự kiện sau:

Tautome hóa cơ sở

Trong hóa học, thuật ngữ đồng phân được sử dụng để mô tả tính chất của các phân tử có cùng công thức phân tử trình bày các cấu trúc hóa học khác nhau. Tautome là các đồng phân chỉ khác với cặp của chúng ở vị trí của một nhóm chức và giữa hai dạng có trạng thái cân bằng hóa học.

Một loại tautomeía là keto-enol, trong đó sự di chuyển của hydro xảy ra và xen kẽ giữa cả hai dạng. Cũng có những thay đổi giữa hình thức imino thành amino. Nhờ thành phần hóa học của nó, các cơ sở của DNA trải nghiệm hiện tượng này.

Ví dụ, adenine thường được tìm thấy dưới dạng một amino và các cặp - thông thường - với thymine. Tuy nhiên, khi nó được tìm thấy trong đồng phân imino của nó (rất hiếm), nó kết hợp với một bazơ không chính xác: cytosine.

Kết hợp các cơ sở tương tự

Sự kết hợp của các phân tử giống với các cơ sở có thể can thiệp vào mô hình ghép cặp cơ sở. Ví dụ, sự kết hợp của 5-bromouracil (thay vì thymine) hoạt động như cytosine và dẫn đến việc thay thế một cặp AT bằng cặp CG.

Hành động trực tiếp trên căn cứ

Hành động trực tiếp của một số đột biến nhất định có thể ảnh hưởng trực tiếp đến các cơ sở DNA. Ví dụ, axit nitpy chuyển đổi adenine thành một phân tử tương tự, hypoxanthine, bằng phương pháp phản ứng khử oxy hóa. Phân tử mới này kết hợp với cytosine (chứ không phải với thymine, như thường là adenine).

Sự thay đổi cũng có thể xảy ra trên cytosine, và là kết quả của quá trình khử amin, uracil thu được. Sự thay thế của một cơ sở duy nhất trong DNA có hậu quả trực tiếp đến quá trình phiên mã và dịch mã của chuỗi peptide.

Một codon dừng có thể xuất hiện trước và bản dịch dừng sớm, ảnh hưởng đến protein.

Bổ sung hoặc xóa căn cứ

Một số chất gây đột biến như tác nhân xen kẽ (acridine, trong số những chất khác) và bức xạ cực tím có khả năng sửa đổi chuỗi nucleotide.

Bằng các tác nhân xen kẽ

Như đã đề cập, các tác nhân xen kẽ là các phân tử phẳng và có khả năng xen kẽ (do đó tên của nó) giữa các cơ sở của sợi, làm biến dạng nó.

Tại thời điểm sao chép, biến dạng này trong phân tử dẫn đến xóa (nghĩa là mất) hoặc chèn các bazơ. Khi DNA mất cơ sở hoặc những cái mới được thêm vào, khung đọc mở bị ảnh hưởng.

Hãy nhớ lại rằng mã di truyền liên quan đến việc đọc ba nucleotide mã hóa cho một axit amin. Nếu chúng ta thêm hoặc loại bỏ nucleotide (với số lượng không phải là 3) thì tất cả việc đọc DNA sẽ bị ảnh hưởng và protein sẽ hoàn toàn khác.

Những loại đột biến được gọi là dịch chuyển khung hoặc thay đổi thành phần của bộ ba.

Tia cực tím

Bức xạ cực tím là một tác nhân gây đột biến, và là thành phần không ion hóa bình thường của ánh sáng mặt trời thông thường. Tuy nhiên, thành phần có tỷ lệ gây đột biến cao nhất bị giữ lại bởi tầng ozone của khí quyển Trái đất.

Các phân tử DNA hấp thụ bức xạ và sự hình thành các dimers pyrimidine xảy ra. Đó là, các cơ sở pyrimidine bị ràng buộc bởi liên kết cộng hóa trị.

Các thymine liền kề trong chuỗi DNA có thể tham gia để tạo thành các dimer thymine. Những cấu trúc này cũng ảnh hưởng đến quá trình sao chép.

Ở một số sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn, những chất làm mờ này có thể được sửa chữa nhờ sự hiện diện của một enzyme sửa chữa gọi là fotoliase. Enzim này sử dụng ánh sáng khả kiến ​​để chuyển đổi các bộ điều chỉnh độ sáng thành hai cơ sở riêng biệt.

Tuy nhiên, sửa chữa cắt bỏ nucleotide không bị hạn chế đối với các lỗi gây ra bởi ánh sáng. Cơ chế sửa chữa rất rộng, và có thể sửa chữa thiệt hại gây ra bởi các yếu tố khác nhau.

Khi con người tiếp xúc với chúng ta quá nhiều với ánh nắng mặt trời, các tế bào của chúng ta nhận được lượng bức xạ cực tím quá mức. Hậu quả là sự phát sinh của thymine làm mờ và có thể gây ung thư da.

Tài liệu tham khảo

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Sinh học tế bào thiết yếu. Khoa học vòng hoa.
  2. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Tế bào: Cách tiếp cận phân tử. Cộng sự.
  3. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Mời sinh học. Máy xay sinh tố.
  4. Karp, G. (2009). Sinh học tế bào và phân tử: khái niệm và thí nghiệm. John Wiley & Sons.
  5. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Sinh học tế bào phân tử. Máy xay sinh tố.
  6. Ca sĩ, B., & Kusmierek, J. T. (1982). Đột biến hóa học. Đánh giá hàng năm của hóa sinh, 51(1), 655-691.
  7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Hóa sinh. Ed. Panamericana Y tế.