Agen mutagenik bagaimana mereka bertindak, jenis dan contoh



itu agen mutagenik, juga disebut mutagen, adalah molekul dari sifat yang berbeda yang menyebabkan perubahan pada basa yang merupakan bagian dari rantai DNA. Dengan cara ini, keberadaan agen-agen ini memperkuat laju mutasi pada materi genetik. Mereka diklasifikasikan sebagai mutagen fisik, kimia dan biologis.

Mutagenesis adalah peristiwa di mana-mana dalam entitas biologis, dan tidak harus diterjemahkan ke dalam perubahan negatif. Faktanya, itu adalah sumber variasi yang memungkinkan perubahan evolusioner.

Indeks

  • 1 Apa itu mutasi?
    • 1.1 Apakah mutasi selalu mematikan??
    • 1.2 Bagaimana mutasi muncul?
  • 2 Jenis agen mutagenik
    • 2.1 Mutagen kimia
    • 2.2 Mutagen fisik
    • 2.3 Mutagen biologis
  • 3 Bagaimana cara kerjanya?: Jenis mutasi yang disebabkan oleh agen mutagenik
    • 3.1 Tautomisasi basis
    • 3.2 Pendirian basis analog
    • 3.3 Aksi langsung di pangkalan
    • 3.4 Penambahan atau penghapusan basis
  • 4 Referensi

Apa itu mutasi??

Sebelum memasuki topik mutagen, perlu dijelaskan apa itu mutasi. Dalam genetika, mutasi adalah perubahan permanen dan inheren dalam urutan nukleotida dalam molekul materi genetik: DNA.

Semua informasi yang diperlukan untuk pengembangan dan kontrol suatu organisme berada dalam gennya - yang secara fisik terletak di dalam kromosom. Kromosom terdiri dari molekul DNA yang panjang.

Secara umum, mutasi mempengaruhi fungsi gen dan dapat kehilangan atau memodifikasi fungsinya.

Karena perubahan dalam urutan DNA mempengaruhi semua salinan protein, mutasi tertentu bisa sangat beracun bagi sel atau tubuh secara umum..

Mutasi dapat terjadi pada skala yang berbeda pada organisme. Mutasi titik memengaruhi basis tunggal dalam DNA, sedangkan mutasi skala lebih besar dapat memengaruhi seluruh wilayah kromosom.

Apakah mutasi selalu mematikan??

Tidaklah benar untuk berpikir bahwa mutasi selalu mengarah pada generasi penyakit atau kondisi patologis bagi organisme yang membawanya. Bahkan, ada mutasi yang tidak mengubah urutan protein. Jika pembaca ingin lebih memahami alasan fakta ini, ia dapat membaca tentang kemunduran kode genetik.

Padahal, di bawah cahaya evolusi biologis, kondisinya sine qua non agar perubahan populasi terjadi adalah adanya variasi. Variasi ini muncul dari dua mekanisme utama: mutasi dan rekombinasi.

Jadi, dalam konteks evolusi Darwin, perlu ada varian dalam populasi - dan bahwa varian ini telah mengasosiasikan adaptasi biologis yang lebih besar..

Bagaimana mutasi muncul?

Mutasi dapat muncul secara spontan atau dapat diinduksi. Ketidakstabilan kimia intrinsik dari basa nitrogen dapat diterjemahkan ke dalam mutasi, tetapi pada frekuensi yang sangat rendah.

Penyebab umum mutasi titik spontan adalah deaminasi sitosin menjadi urasil dalam heliks ganda DNA. Proses replikasi untai ini mengarah ke anak perempuan mutan, di mana pasangan GC asli telah digantikan oleh pasangan AT..

Meskipun replikasi DNA adalah peristiwa yang terjadi dengan presisi mengejutkan, itu tidak sempurna secara keseluruhan. Kesalahan dalam replikasi DNA juga menyebabkan munculnya mutasi spontan.

Selain itu, paparan alami suatu organisme terhadap faktor-faktor lingkungan tertentu menyebabkan munculnya mutasi. Di antara faktor-faktor ini kami memiliki radiasi ultraviolet, radiasi pengion, berbagai bahan kimia, antara lain.

Faktor-faktor ini bersifat mutagenik. Selanjutnya kita akan menggambarkan klasifikasi agen-agen ini, bagaimana mereka bertindak dan konsekuensinya dalam sel.

Jenis agen mutagenik

Agen yang menyebabkan mutasi pada materi genetik sangat beragam di alam. Pertama, kita akan mengeksplorasi klasifikasi mutagen dan memberikan contoh masing-masing jenis, kemudian kita akan menjelaskan berbagai cara di mana mutagen dapat menghasilkan perubahan dalam molekul DNA..

Mutagen kimia

Mutagen yang bersifat kimia meliputi kelas-kelas bahan kimia berikut: acridine, nitrosamine, epoxides, dan lainnya. Ada sub-klasifikasi untuk agen-agen ini di:

Basis analog

Molekul yang memiliki kemiripan struktural dengan basa nitrogen memiliki kemampuan untuk menginduksi mutasi; 5 5-bromourasil dan 2-aminopurin adalah yang paling umum.

Agen yang bereaksi dengan materi genetik

Asam nitrat, hidroksilamin dan serangkaian zat alkilasi bereaksi langsung dalam basa yang menyusun DNA dan dapat berubah dari purin menjadi pirimidin dan sebaliknya.

Agen pengantara

Ada sejumlah molekul seperti acridine, ethidium bromide (banyak digunakan di laboratorium biologi molekuler) dan proflavine, yang memiliki struktur molekul datar dan berhasil memasuki untai DNA.

Reaksi oksidatif

Metabolisme normal sel memiliki produk sekunder serangkaian spesies oksigen reaktif yang merusak struktur sel dan juga bahan genetik.

Mutagens fisik

Tipe kedua dari agen mutagenik adalah fisik. Dalam kategori ini kami menemukan berbagai jenis radiasi yang mempengaruhi DNA.

Mutagen biologis

Akhirnya, kita memiliki mutan biologis. Mereka adalah organisme yang dapat menyebabkan mutasi (termasuk anomali pada tingkat kromosom) pada virus dan mikroorganisme lainnya..

Bagaimana mereka bertindak?: Jenis mutasi yang disebabkan oleh agen mutagenik

Kehadiran agen mutagenik menyebabkan perubahan basis DNA. Jika hasilnya melibatkan perubahan basis pirimidin atau pirimidin menjadi salah satu dari sifat kimia yang sama, kita berbicara tentang transisi.

Sebaliknya, jika perubahan terjadi antara pangkalan dari jenis yang berbeda (purin oleh pirimidin atau yang lain), kami menyebut proses tersebut sebagai transversi. Transisi dapat terjadi karena peristiwa berikut:

Tautomerisasi basis

Dalam kimia, istilah isomer digunakan untuk menggambarkan sifat molekul dengan rumus molekul yang sama untuk menyajikan struktur kimia yang berbeda. Tautomer adalah isomer yang hanya berbeda dari pasangannya pada posisi gugus fungsional, dan di antara kedua bentuk tersebut terdapat kesetimbangan kimia..

Jenis tautomería adalah keto-enol, tempat migrasi hidrogen terjadi dan berganti-ganti antara kedua bentuk. Ada juga perubahan antara imino ke bentuk amino. Berkat komposisi kimianya, pangkalan DNA mengalami fenomena ini.

Misalnya, adenin biasanya ditemukan sebagai amino dan berpasangan - biasanya - dengan timin. Namun, ketika ditemukan dalam isomer imino (sangat jarang) ia berpasangan dengan basis yang salah: cytosine.

Penggabungan basis analog

Penggabungan molekul yang menyerupai basa dapat mengganggu pola pasangan basa. Sebagai contoh, penggabungan 5-bromouracil (bukan timin) berperilaku seperti sitosin dan mengarah pada penggantian pasangan AT dengan pasangan CG.

Aksi langsung di pangkalan

Tindakan langsung dari mutagen tertentu dapat secara langsung mempengaruhi basis DNA. Sebagai contoh, asam nitrat mengubah adenin menjadi molekul serupa, hipoksantin, melalui reaksi deaminasi oksidatif. Molekul baru ini berpasangan dengan sitosin (dan bukan dengan timin, seperti yang biasanya adenin).

Perubahan juga dapat terjadi pada sitosin, dan sebagai hasil deaminasi, urasil diperoleh. Substitusi basa tunggal dalam DNA memiliki konsekuensi langsung pada proses transkripsi dan terjemahan urutan peptida.

Codon berhenti mungkin muncul di muka, dan terjemahan berhenti sebelum waktunya, memengaruhi protein.

Penambahan atau penghapusan basis

Beberapa mutagen seperti agen interkalasi (acridine, antara lain) dan radiasi ultraviolet memiliki kemampuan untuk memodifikasi rantai nukleotida.

Oleh agen interkalasi

Seperti disebutkan, zat pengalih adalah molekul datar, dan memiliki kemampuan untuk diselingi (karena itu namanya) antara pangkal untai, mendistorsi itu.

Pada saat replikasi, deformasi dalam molekul ini menyebabkan penghapusan (yaitu, kehilangan) atau penyisipan basa. Ketika DNA kehilangan basis atau yang baru ditambahkan, bingkai bacaan terbuka terpengaruh.

Ingat bahwa kode genetik melibatkan pembacaan tiga nukleotida yang mengkode asam amino. Jika kita menambah atau menghapus nukleotida (dalam jumlah yang bukan 3) semua pembacaan DNA akan terpengaruh, dan protein akan sama sekali berbeda.

Jenis-jenis mutasi ini disebut pergeseran bingkai atau perubahan komposisi si kembar tiga.

Radiasi ultraviolet

Radiasi ultraviolet adalah agen mutagenik, dan merupakan komponen normal dari sinar matahari biasa. Namun, komponen dengan laju mutagenik tertinggi terperangkap oleh lapisan ozon atmosfer Bumi.

Molekul DNA menyerap radiasi dan pembentukan dimer pirimidin terjadi. Artinya, pangkalan pirimidin terikat oleh ikatan kovalen.

Timin yang berdekatan di untai DNA dapat bergabung untuk membentuk dimer timin. Struktur ini juga mempengaruhi proses replikasi.

Pada beberapa organisme, seperti bakteri, dimer ini dapat diperbaiki berkat kehadiran enzim reparatif yang disebut fotoliase. Enzim ini menggunakan cahaya tampak untuk mengubah dimer menjadi dua basa terpisah.

Namun, perbaikan eksisi nukleotida tidak terbatas pada kesalahan yang disebabkan oleh cahaya. Mekanisme perbaikannya luas, dan dapat memperbaiki kerusakan yang disebabkan oleh berbagai faktor.

Ketika manusia mengekspos kita secara berlebihan ke matahari, sel-sel kita menerima radiasi ultraviolet dalam jumlah yang berlebihan. Konsekuensinya adalah generasi dimer timin dan dapat menyebabkan kanker kulit.

Referensi

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
  2. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Sel: Pendekatan molekuler. Sinauer Associates.
  3. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Undangan untuk biologi. Macmillan.
  4. Karp, G. (2009). Biologi sel dan molekuler: konsep dan eksperimen. John Wiley & Sons.
  5. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekuler. Macmillan.
  6. Singer, B., & Kusmierek, J. T. (1982). Mutagenesis kimia. Ulasan tahunan biokimia, 51(1), 655-691.
  7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokimia. Ed. Panamericana Medical.