Os mutagênicos são fatores externos que causam mutações alterando o material genético nas células. Aqui explicamos como isso funciona e quais são os diferentes mutagênicos.
Mutagênicos são substâncias que podem desencadear mutações no genoma dos organismos. Estas substâncias incluem i.a. uma variedade de produtos químicos (por exemplo, formaldeído, gás mostarda) e agentes físicos.
As influências físicas são, e. B. Luz UV e radiação radioativa.
A extensão em que as influências ambientais (por exemplo, fatores climáticos, emissões industriais) também podem desencadear mudanças no genoma depende principalmente do aumento da taxa de mutação em relação à taxa natural, que não pode ser medida com precisão.
A maioria das mutações não são causadas por erros de leitura durante a replicação do DNA, mas são causadas por influências externas. Estes incluem mutagênicos . São substâncias que podem desencadear mutações no genoma dos organismos. Eles incluem i.a. uma variedade de produtos químicos (por exemplo, formaldeído, gás mostarda), bem como agentes físicos , tais como e. B. Luz UV e radiação radioativa . A extensão em que as influências ambientais (por exemplo , fatores climáticos , emissões industriais ) podem desencadear mudanças no genoma depende principalmente do aumento da taxa de mutação em relação à taxa natural, que não pode ser medida com precisão.
Visão geral dos mutagênicos e seus efeitos
As substâncias químicas que podem desencadear alterações no material genético incluem, e. B. alcatrões , análogos de bases , ácido nitroso , corantes de acridina .
As substâncias do alcatrão nos produtos do tabaco têm um efeito cancerígeno. Eles possuem uma molécula com sistema de anéis e se inserem entre os nucleotídeos. Eles falsificam uma base a mais. Quando o DNA é replicado , qualquer outra base é adicionada a essa base falsa. Como resultado, essa fita de DNA é um nucleotídeo a mais.
Bromuracil é um dos chamados análogos de base. Em sua estrutura química, essas substâncias apresentam certa semelhança com as bases normais do DNA e, portanto, podem substituí-las e até formar um par de bases. O bromuracil é estruturalmente semelhante às bases purinas e pirimídicas.
Durante a replicação do DNA, a timina é substituída por bromouracil, resultando no pareamento de bases adenina-bromouracil.
No entanto, o bromouracil é uma base instável. Como resultado, o rearranjo de um átomo de hidrogênio pode levar ao emparelhamento do bromouracil com a guanina em vez da adenina complementar. O par de bases AT do DNA torna-se um par de bases GC após a replicação. Se o DNA for replicado após tal mudança, pode ocorrer uma mutação.
O ácido nitroso altera a citosina no DNA dormente (desaminação). Isso converte a citosina em uracila. Este uracila não é mais complementar à guanina, mas à adenina. Se houver uma replicação do DNA, o par de bases CG é posteriormente substituído pelo par de bases UA na fita dupla. Isso resulta em erros de replicação. Podem ocorrer erros durante o processo de leitura. Isso torna uma proteína ineficaz.
Os corantes de acridina podem se inserir entre os nucleotídeos do DNA e, assim, alterar sua sequência de bases.
As influências físicas que podem desencadear alterações no material genético incluem radiação de alta energia , por exemplo. B. Raios UV, radiação radioativa e raios X.
Bases de timina adjacentes de uma fita de DNA são ligadas (dímeros de timina) por raios UV de ondas curtas (por exemplo, radiação solar e radiação cósmica). Estes então não podem emparelhar com as bases complementares adenina. A informação genética não pode mais ser lida com precisão nesses pontos.
A radiação radioativa e os raios X não afetam diretamente o DNA. No entanto, eles formam radicais muito reativos nas células, que então entram em reações químicas com o DNA. Isso pode levar a quebras na fita simples ou dupla do DNA. A consequência pode ser uma troca de bases ou a falha de um nucleotídeo dentro do DNA.
É muito perigoso para o organismo se substâncias radioativas entrarem no corpo através dos alimentos e ficarem lá por muito tempo.
Os mutagênicos são influências externas que desencadeiam mutações ou aberrações cromossômicas, ou seja, alteram o material genético de um organismo. É feita uma distinção entre mutagénicos físicos tais como radiação e altas temperaturas e mutagénicos químicos tais como e. B. nitrosaminas e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos .
A taxa de mutação normal (frequência com que um ou mais genes mudam) é 10 -5 – 10 -9 por gene e geração em organismos superiores. Os mutagênicos causam um aumento nesta taxa de mutação natural.
O que são mutagênicos?
O termo mutagênico vem da palavra latina mutare (“mudar”) e da palavra grega gennan (“produzir”). Os mutagênicos são fatores que produzem alterações no material genético ( DNA ) das células. Você chama essas mudanças permanentes de mutações . Dependendo de qual seção do genoma é afetada por uma mutação, isso pode ter sérias consequências para o metabolismo celular e para a aparência externa da pessoa afetada.
Você distingue entre mutagênicos biológicos (por exemplo, vírus), químicos (por exemplo, substâncias que alteram as bases do DNA) e físicos (por exemplo , raios X ou radiação UV).Definição Mutagênica
Mutógenos (adj: mutagênico) são fatores influenciadores que causam danos permanentes ao DNA (mutação) nas células. Exemplos de mutagênicos são vírus, compostos químicos ou radiação.
mutagênicos
Exemplos bem conhecidos são mencionados aqui:
- Nitrosaminas: são formadas quando a carne gordurosa é grelhada, causam alterações químicas nas bases do DNA .
- Análogos de bases: Substâncias semelhantes a bases são erroneamente incorporadas ao DNA durante a replicação e, assim, causam uma mudança na sequência original.
- Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos: inserem-se entre as bases e levam a mutações de quadro como uma variante de mutações genéticas. O processo de armazenamento no DNA é chamado de intercalação. Um exemplo típico é o brometo de etídio , que é usado em tecnologia de laboratório de biologia molecular para a detecção específica de ácidos nucléicos, entre outras coisas. As moléculas de brometo de etídio são armazenadas na sequência de bases com a formação de interações de empilhamento π, o que pode causar um deslocamento no quadro de leitura.
- Radiação: Raios- X , ionizantes e radiação UV causam mutações e aberrações cromossômicas.
O teste de Ames é um dos testes mais simples e comuns usados para identificar um produto químico como mutagênico.
Categorias de acordo com a Portaria sobre Substâncias Perigosas
A classificação de acordo com § 1.4.2.3 GefStoffV Anexo 1 corresponde à diretriz 67/548/EWG e, portanto, é uma especificação européia. Isso significa:
categoria 1
As substâncias da categoria 1 são conhecidas por terem um efeito mutagénico em humanos. Existem provas suficientes de uma relação causal entre a exposição humana à substância e os danos hereditários. Classificação e rotulagem com símbolo de perigo T e R46: “Pode causar danos hereditários. (muta. cat. 1)”
categoria 2
As substâncias da categoria 2 devem ser consideradas mutagênicas para humanos. Há evidências suficientes para justificar a suposição de que a exposição humana à substância pode levar a danos hereditários. Essa suposição geralmente é baseada em testes de longo prazo e/ou outras informações relevantes. Classificação e rotulagem com símbolo de perigo T e R46: “Pode causar danos hereditários. (muta. cat. 2)”
categoria 3
As substâncias da categoria 3 são motivo de preocupação devido aos possíveis efeitos mutagénicos em humanos. No entanto, não há informações suficientes para uma avaliação satisfatória. Existem algumas indicações de testes de mutagenicidade adequados, mas não são suficientes para classificar a substância na categoria 2. Classificação e rotulagem apenas com R68: “Possível risco de efeitos irreversíveis”.
Mutágenos e mutações _
Mutações ( mutações genéticas ou aberrações cromossômicas ) resultam de danos permanentes no DNA. Ela pode surgir espontaneamente , por exemplo, durante a replicação do DNA , ou ser desencadeada por um fator fora da célula (= mutação induzida ). Substâncias mutagênicas causam tal mutação induzida. Isso é o que você chama de mutagenicidade . Eles garantem um aumento na taxa de mutação natural. Uma taxa de mutação é a frequência de mutações em uma fase específica da divisão celular.
Mutações ocorrem todos os dias em todos os organismos. Nosso genoma humano , por exemplo, é composto por cerca de 2,3 bilhões de pares de bases. Estima-se que 16.000 lesões de DNA ocorram todos os dias . No entanto, 80% dos danos podem ser reparados pelos próprios mecanismos de reparo do DNA da célula.
Na pesquisa , no entanto, as mutações são uma “ferramenta” popular para descobrir como certos genes funcionam. Isso pode ser feito, por exemplo, desligando os genes a serem examinados com mutagênicos específicos. Isso permite que os pesquisadores descubram o significado que o gene desligado tem no organismo. Então agora você sabe quais processos não ocorrem mais. Gostaria de aprofundar seus conhecimentos sobre mutações e seus efeitos no organismo?
Você também está convidado a dar uma olhada em nossos artigos sobre os tipos básicos de mutações – mutação genética , mutação cromossômica e mutação genômica .
Mutagênico biológico
Como você já aprendeu, você pode classificar os mutagênicos em mutagênicos biológicos, químicos e físicos. Os mutagênicos biológicos incluem, por exemplo, certos vírus , como vírus HP, vírus Epstein-Barr ou vírus HI (HIV). Eles podem desencadear mutações inserindo seu próprio material genético no material genético do organismo afetado.
A infecção pelo HIV pode levar a um sistema imunológico enfraquecido nas pessoas afetadas. Se não for tratada, pode levar a doenças com risco de vida, como pneumonia.
Mutágeno Químico
Vamos continuar com os mutagênicos químicos . Eles causam uma mudança na estrutura da base, se assemelham à estrutura das bases ou se movem entre duas bases adjacentes. Como a informação genética para a produção de proteínas é determinada na sequência de bases, isso pode levar a uma produção de proteína defeituosa .
Mutantes Modificadores de Base
Certos compostos químicos são capazes de alterar (modificar) as bases do DNA . Um exemplo disso é o ácido nitroso (HNO 2 ), que leva ao que se conhece como desaminação da base citosina. Com isso você quer dizer que o grupo amino (-NH 2 ) da citosina é convertido em um grupo carbonila (-C=O). A molécula resultante é a base uracila. Se esse erro não for corrigido, a DNA polimerase incorporará a base adenina em vez de guanina durante a replicação do DNA.
Outros mutagênicos químicos que mudam de base incluem nitritos, que são usados para preservar a carne. Eles são convertidos em nosso corpo em nitrosaminas, que têm o efeito mutagênico real. Substâncias de alcatrão na fumaça do tabaco ( por exemplo , benzopireno) ou micotoxinas (venenos de mofo) estão entre os mutagênicos químicos que mudam de base.
Poolanalogue
Os chamados análogos de base também são mutagênicos químicos. Com isso, você quer dizer substâncias semelhantes a bases que são muito semelhantes à estrutura das bases do DNA. Um exemplo de um análogo de base é o 5 – bromouracil , que pode ser incorporado no lugar da base timina durante a replicação.
No entanto, o bromuracil pode se reorganizar ( tautomerismo ceto-enol ). Isso significa que a forma rearranjada (= forma enol) não se emparelha mais com adenina, mas com guanina. O par de bases (CG) é formado a partir do par de bases original (AT) em outras replicações. Você chama essa mudança em uma única base (ou par de bases) de mutação pontual .
Mutagene Intercalante
Mutágenos intercalados, como brometo de etídio ou corantes de acridina, são capazes de se inserir entre duas bases de DNA adjacentes. Isso é o que você chama de intercalação . As intercalações podem mudar a sequência de base. Você também chama isso de mutação raster , que é uma das mutações genéticas.
mutagênicos físicos
Entre os mutagênicos físicos você conta, por exemplo, altas temperaturas ou radiação . A radiação ionizante ( raios X ou radiação radioativa ) forma certos compostos químicos reativos ( radicais ) no corpo. Eles podem levar a quebras no próprio DNA ou a mudanças químicas nas bases.
A radiação ultravioleta (radiação UV), por exemplo, da luz solar, pode garantir que as bases de timina adjacentes em uma fita de DNA se conectem. Essa dimerização causa então uma deformação da dupla hélice do DNA.
Por isso, tomar sol por muito tempo sem protetor solar ou ir a um solário é muito perigoso para o nosso corpo. Isso ocorre porque as células mutantes da pele podem se desenvolver, o que pode levar ao câncer de pele.