ตัวแทนการก่อกลายพันธุ์วิธีที่พวกเขากระทำประเภทและตัวอย่าง

สารก่อกลายพันธุ์, เรียกอีกอย่างว่า mutagens เป็นโมเลกุลของธรรมชาติที่แตกต่างกันซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในฐานที่เป็นส่วนหนึ่งของ DNA chain ด้วยวิธีนี้การปรากฏตัวของสารเหล่านี้ขยายอัตราการกลายพันธุ์ในสารพันธุกรรม พวกมันถูกจัดประเภทเป็นสารก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพเคมีและชีวภาพ.

การก่อกลายพันธุ์เป็นเหตุการณ์ที่แพร่หลายในเอนทิตีทางชีวภาพและไม่จำเป็นต้องแปลเป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงลบ ในความเป็นจริงมันเป็นที่มาของการเปลี่ยนแปลงที่ช่วยให้การเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการ.

ดัชนี

• 1 การกลายพันธุ์คืออะไร?
  • 1.1 การกลายพันธุ์นั้นทำให้ตายได้หรือไม่??
  • 1.2 การกลายพันธุ์เกิดขึ้นได้อย่างไร?
• สารก่อกลายพันธุ์ 2 ชนิด
  • 2.1 สารก่อกลายพันธุ์ทางเคมี
  • 2.2 การกลายพันธุ์ทางกายภาพ
  • 2.3 สารก่อกลายพันธุ์ทางชีวภาพ
• 3 พวกมันทำงานอย่างไร: ประเภทของการกลายพันธุ์ที่เกิดจากสารก่อกลายพันธุ์
  • 3.1 การทำให้เสถียรฐาน
  • 3.2 การรวมฐานที่คล้ายคลึงกัน
  • 3.3 การดำเนินการโดยตรงบนฐาน
  • 3.4 การเพิ่มหรือลบฐาน
• 4 อ้างอิง

การกลายพันธุ์คืออะไร?

ก่อนที่จะเข้าสู่หัวข้อของ mutagens จำเป็นต้องอธิบายว่าการกลายพันธุ์คืออะไร ในพันธุศาสตร์การกลายพันธุ์เป็นการเปลี่ยนแปลงแบบถาวรและสืบทอดได้ในลำดับของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของสารพันธุกรรม: DNA.

ข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาและการควบคุมของสิ่งมีชีวิตอยู่ในยีนของมัน - ซึ่งตั้งอยู่ในร่างกายของโครโมโซม โครโมโซมประกอบด้วยโมเลกุลดีเอ็นเอยาว.

โดยทั่วไปการกลายพันธุ์ส่งผลกระทบต่อการทำงานของยีนและอาจสูญเสียหรือปรับเปลี่ยนการทำงานของมัน.

เมื่อการเปลี่ยนแปลงลำดับของ DNA มีผลต่อสำเนาทั้งหมดของโปรตีนการกลายพันธุ์บางอย่างอาจเป็นพิษอย่างยิ่งต่อเซลล์หรือต่อร่างกายโดยทั่วไป.

การกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นได้ในระดับที่แตกต่างกันในสิ่งมีชีวิต จุดกลายพันธุ์ส่งผลกระทบต่อฐานเดียวใน DNA ในขณะที่การกลายพันธุ์ขนาดใหญ่สามารถส่งผลกระทบต่อทั้งภูมิภาคของโครโมโซม.

การกลายพันธุ์นั้นทำให้ตายได้หรือไม่??

มันไม่ถูกต้องที่จะคิดว่าการกลายพันธุ์จะนำไปสู่การสร้างโรคหรือเงื่อนไขทางพยาธิวิทยาสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ดำเนินการอยู่ ในความเป็นจริงมีการกลายพันธุ์ที่ไม่เปลี่ยนลำดับของโปรตีน หากผู้อ่านต้องการเข้าใจเหตุผลของความจริงนี้มากขึ้นเขาสามารถอ่านเกี่ยวกับความเสื่อมของรหัสพันธุกรรม.

ในความเป็นจริงภายใต้แสงของวิวัฒนาการทางชีวภาพสภาพ ไซน์ใฐานะที่ไม่ใช่ สำหรับการเปลี่ยนแปลงของประชากรที่จะเกิดขึ้นคือการมีอยู่ของการเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นจากสองกลไกหลัก: การกลายพันธุ์และการรวมตัวกันอีกครั้ง.

ดังนั้นในบริบทของวิวัฒนาการของดาร์วินจำเป็นต้องมีตัวแปรในประชากร - และตัวแปรเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการปรับตัวทางชีวภาพมากขึ้น.

เกิดการกลายพันธุ์อย่างไร?

การกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นเองได้หรืออาจเกิดขึ้นได้ ความไม่แน่นอนทางเคมีที่แท้จริงของฐานไนโตรเจนสามารถแปลเป็นการกลายพันธุ์ แต่ที่ความถี่ต่ำมาก.

สาเหตุที่พบบ่อยของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติคือการปนเปื้อนของ cytosine ต่อ uracil ใน DNA double helix กระบวนการจำลองแบบของสาระนี้นำไปสู่การกลายพันธุ์ของลูกสาวซึ่งคู่ GC เดิมถูกแทนที่ด้วยคู่ AT.

แม้ว่าการจำลองดีเอ็นเอเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นด้วยความแม่นยำที่น่าประหลาดใจ แต่ก็ไม่ได้สมบูรณ์แบบทั้งหมด ข้อผิดพลาดในการจำลองดีเอ็นเอยังนำไปสู่การปรากฏตัวของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง.

นอกจากนี้การสัมผัสตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตต่อปัจจัยสิ่งแวดล้อมบางอย่างทำให้เกิดการกลายพันธุ์ ในบรรดาปัจจัยเหล่านี้เรามีรังสีอุลตร้าไวโอเล็ตรังสีไอออนิกสารเคมีต่าง ๆ.

ปัจจัยเหล่านี้ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ ต่อไปเราจะอธิบายการจำแนกประเภทของสารเหล่านี้วิธีที่พวกเขากระทำและผลที่ตามมาในเซลล์.

ประเภทของสารก่อกลายพันธุ์

สารที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในสารพันธุกรรมนั้นมีความหลากหลายในธรรมชาติ อันดับแรกเราจะสำรวจการจำแนกประเภทของสารก่อกลายพันธุ์และยกตัวอย่างของแต่ละประเภทจากนั้นเราจะอธิบายถึงวิธีการต่าง ๆ ที่สารก่อกลายพันธุ์สามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงในโมเลกุล DNA.

สารเคมีก่อกลายพันธุ์

สารก่อกลายพันธุ์ของสารเคมีนั้นรวมถึงสารเคมีประเภทต่อไปนี้: acridines, nitrosamines, epoxides และอื่น ๆ มีการจำแนกประเภทย่อยสำหรับตัวแทนเหล่านี้ใน:

ฐานอะนาล็อก

โมเลกุลที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับฐานไนโตรเจนมีความสามารถในการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์; l 5-bromouracil และ 2-aminopurine เป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุด.

สารที่ทำปฏิกิริยากับสารพันธุกรรม

กรดไนตรัส, ไฮดรอกซิลามีนและสารกลุ่มอัลคิลเรตติ้งทำปฏิกิริยาโดยตรงกับเบสที่ประกอบเป็น DNA และสามารถเปลี่ยนจาก purine เป็น pyrimidine และกลับกัน.

ตัวแทนคั่นระหว่างหน้า

มีโมเลกุลจำนวนมากเช่น acridines, ethidium bromide (ใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการชีววิทยาโมเลกุล) และ proflavine ซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลแบน ๆ และจัดการเพื่อเข้าสู่ DNA strand.

ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น

เมตาบอลิซึมปกติของเซลล์นั้นเป็นผลิตภัณฑ์รองซึ่งเป็นชุดของออกซิเจนชนิดปฏิกิริยาซึ่งทำลายโครงสร้างของเซลล์และสารพันธุกรรม.

สารก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพ

สารก่อกลายพันธุ์ชนิดที่สองนั้นมีอยู่จริง ในหมวดหมู่นี้เราพบรังสีชนิดต่าง ๆ ที่มีผลต่อ DNA.

สารก่อกลายพันธุ์ทางชีวภาพ

ในที่สุดเรามีการกลายพันธุ์ทางชีวภาพ พวกมันคือสิ่งมีชีวิตที่สามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ (รวมถึงความผิดปกติที่ระดับโครโมโซม) ในไวรัสและจุลินทรีย์อื่น ๆ.

พวกมันทำงานอย่างไร: ประเภทของการกลายพันธุ์ที่เกิดจากสารก่อกลายพันธุ์

การปรากฏตัวของสารก่อกลายพันธุ์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในฐานดีเอ็นเอ หากผลลัพธ์เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของ pyrimidine หรือ pyrimidine base เป็นหนึ่งในลักษณะทางเคมีเดียวกันเราพูดคุยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง.

ในทางตรงกันข้ามหากการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นระหว่างฐานของประเภทที่แตกต่างกัน (purine โดย pyrimidine หรืออื่น ๆ ) เราเรียกกระบวนการแปรสภาพ การเปลี่ยนสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากเหตุการณ์ต่อไปนี้:

Tautomerization ของฐาน

ในทางเคมีคำว่า isomer ใช้เพื่ออธิบายคุณสมบัติของโมเลกุลที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกันในการนำเสนอโครงสร้างทางเคมีที่แตกต่างกัน Tautomers เป็น isomers ที่แตกต่างจากคู่ของพวกเขาในตำแหน่งของกลุ่มการทำงานและระหว่างสองรูปแบบที่มีความสมดุลทางเคมี.

ชนิดของtautomeríaคือ keto-enol ซึ่งการเคลื่อนย้ายของไฮโดรเจนเกิดขึ้นและสลับกันระหว่างทั้งสองรูปแบบ นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงระหว่างแบบฟอร์ม imino เป็นแบบอะมิโน ต้องขอบคุณองค์ประกอบทางเคมีที่ทำให้ฐานของ DNA ได้สัมผัสกับปรากฏการณ์นี้.

ตัวอย่างเช่นอะดีนีนมักพบว่าเป็นอะมิโนและคู่ - ปกติ - ด้วยไทมีน อย่างไรก็ตามเมื่อพบใน imino isomer (หายากมาก) มันจับคู่กับฐานที่ไม่ถูกต้อง: cytosine.

การรวมกันของฐานที่คล้ายคลึงกัน

การรวมตัวกันของโมเลกุลที่มีลักษณะคล้ายกับฐานสามารถรบกวนรูปแบบการจับคู่ฐาน ตัวอย่างเช่นการรวมตัวของ 5-bromouracil (แทนที่จะเป็นไทมีน) จะทำงานเหมือนไซโตซีนและนำไปสู่การแทนที่คู่ AT ด้วย CG คู่.

การกระทำโดยตรงบนฐาน

การกระทำโดยตรงของการกลายพันธุ์บางอย่างสามารถส่งผลโดยตรงต่อฐานดีเอ็นเอ ตัวอย่างเช่นกรดไนตรัสจะเปลี่ยน adenine ไปเป็นโมเลกุลที่คล้ายกันคือ hypoxanthine โดยใช้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของการปนเปื้อน โมเลกุลใหม่นี้จับคู่กับไซโตซีน (และไม่ใช่ไทมีน, ตามปกติจะเป็นอะดีน).

การเปลี่ยนแปลงยังสามารถเกิดขึ้นได้ในไซโตซินและเนื่องจากการปนเปื้อนจะได้รับ uracil การแทนที่ฐานเดี่ยวใน DNA มีผลโดยตรงต่อกระบวนการถอดรหัสและการแปลลำดับของเปปไทด์.

หยุด codon อาจปรากฏขึ้นล่วงหน้าและการแปลหยุดก่อนกำหนดส่งผลกระทบต่อโปรตีน.

การเพิ่มหรือลบฐาน

สารก่อกลายพันธุ์บางชนิดเช่น intercalating agent (acridine, หมู่อื่น ๆ ) และรังสีอัลตราไวโอเลตมีความสามารถในการปรับเปลี่ยนนิวคลีโอไทด์โซ่.

โดยตัวแทน intercalating

ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว intercalating agent เป็นโมเลกุลแบนและมีความสามารถในการ อธิกมาส (ด้วยเหตุนี้ชื่อของมัน) ระหว่างฐานของกลุ่มสาระบิดเบือนมัน.

ในช่วงเวลาของการจำลองแบบความผิดปกติในโมเลกุลนี้จะนำไปสู่การลบ (เช่นการสูญเสีย) หรือการแทรกของฐาน เมื่อ DNA สูญเสียฐานหรือเพิ่มใหม่เฟรมการอ่านที่เปิดจะได้รับผลกระทบ.

จำได้ว่ารหัสพันธุกรรมเกี่ยวข้องกับการอ่านนิวคลีโอไทด์สามรหัสนั้นสำหรับกรดอะมิโน ถ้าเราเพิ่มหรือลบนิวคลีโอไทด์ (ในจำนวนที่ไม่ใช่ 3) การอ่าน DNA ทั้งหมดจะได้รับผลกระทบและโปรตีนจะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง.

การกลายพันธุ์ประเภทนี้เรียกว่า กะกรอบ หรือการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของแฝดสาม.

รังสีอัลตราไวโอเลต

รังสีอุลตร้าไวโอเล็ตเป็นสารก่อกลายพันธุ์และเป็นส่วนประกอบที่ไม่มีอิออนในแสงแดดปกติ อย่างไรก็ตามส่วนประกอบที่มีอัตราการก่อกลายพันธุ์สูงที่สุดนั้นถูกดักจับโดยชั้นโอโซนของชั้นบรรยากาศโลก.

โมเลกุลดีเอ็นเอดูดซับรังสีและการก่อตัวของ pyrimidine dimers เกิดขึ้น นั่นคือฐาน pyrimidine ถูกผูกมัดด้วยพันธะโควาเลนต์.

ไทมีนที่อยู่ติดกันในเกลียวดีเอ็นเอสามารถเข้าร่วมเพื่อสร้างไดอะมินหรี่ได้ โครงสร้างเหล่านี้ยังส่งผลกระทบต่อกระบวนการจำลองแบบ.

ในบางสิ่งมีชีวิตเช่นแบคทีเรียตัวหรี่แสงเหล่านี้สามารถซ่อมแซมได้เนื่องจากมีเอนไซม์ซ่อมแซมที่เรียกว่าโฟโตเลส เอ็นไซม์นี้ใช้แสงที่มองเห็นได้เพื่อแปลงหรี่แสงเป็นฐานสองฐานแยกกัน.

อย่างไรก็ตามการซ่อมแซมนิวคลีโอไทด์ไม่ได้ จำกัด เฉพาะข้อผิดพลาดที่เกิดจากแสง กลไกการซ่อมแซมนั้นกว้างขวางและสามารถซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดจากปัจจัยต่าง ๆ ได้.

เมื่อมนุษย์สัมผัสกับแสงอาทิตย์มากเกินไปเซลล์ของเราได้รับรังสีอุลตร้าไวโอเลตในปริมาณที่มากเกินไป ผลที่ตามมาคือการสร้าง thymine dimers และอาจทำให้เกิดมะเร็งผิวหนัง.

การอ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, A.D. , Lewis, J. , Raff, M. , ... & Walter, P. (2015). ชีววิทยาของเซลล์ที่สำคัญ. วิทยาศาสตร์พวงมาลัย.
2. Cooper, G. M. , & Hausman, R. E. (2000). เซลล์: วิธีโมเลกุล. ผู้ร่วมงาน Sinauer.
3. Curtis, H. , & Barnes, N. S. (1994). ขอเชิญทางชีววิทยา. Macmillan.
4. Karp, G. (2009). เซลล์และอณูชีววิทยา: แนวคิดและการทดลอง. John Wiley & Sons.
5. Lodish, H. , Berk, A. , Darnell, J.E. , ไกเซอร์, C.A. , Krieger, M. , Scott, M.P. , ... & Matsudaira, P. (2008). ชีววิทยาของเซลล์ระดับโมเลกุล. Macmillan.
6. นักร้อง, B. , & Kusmierek, J. T. (1982) การกลายพันธุ์ทางเคมี. ทบทวนทางชีวเคมีประจำปี, 51(1), 655-691.
7. Voet, D. , & Voet, J. G. (2006). ชีวเคมี. Ed. Panamericana การแพทย์.