TÁC NHÂN GÂY ĐỘT BIẾN: CÁCH CHÚNG HOẠT ĐỘNG, LOẠI VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC

Các tác nhân gây đột biến, còn được gọi là đột biến, là các phân tử có bản chất khác gây ra những thay đổi trong các cơ sở hình thành một phần của sợi DNA. Bằng cách này, sự hiện diện của các tác nhân này làm tăng tốc độ đột biến trong vật liệu di truyền. Chúng được phân loại thành đột biến vật lý, hóa học và sinh học.

Sự phát sinh đột biến là một sự kiện phổ biến trong các thực thể sinh học, và nó không nhất thiết chuyển thành những thay đổi tiêu cực. Trên thực tế, nó là nguồn gốc của sự biến đổi cho phép thay đổi tiến hóa.

DNA có thể bị hư hại bởi tia UV.
Nguồn: tác phẩm phái sinh: Mouagip (talk) DNA_UV_mutation.gif: NASA / David HerringHình ảnh vectơ không xác định W3C này được tạo bằng Adobe Illustrator.

Đột biến là gì?

Trước khi đi vào chủ đề đột biến, cần phải giải thích đột biến là gì. Trong di truyền học, đột biến là sự thay đổi vĩnh viễn và có tính di truyền trong trình tự các nuclêôtit trong phân tử vật chất di truyền: ADN.

Tất cả thông tin cần thiết cho sự phát triển và kiểm soát của một sinh vật đều nằm trong các gen của nó - những gen này nằm trên nhiễm sắc thể. Nhiễm sắc thể được tạo thành từ một phân tử DNA dài.

Các đột biến nói chung ảnh hưởng đến chức năng của một gen và nó có thể mất hoặc thay đổi chức năng của nó.

Vì sự thay đổi trong 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 đối với cơ thể nói chung.

Các đột biến có thể xảy ra ở các quy mô khác nhau ở các 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.

Đột biến luôn gây chết người?

Không đúng khi nghĩ rằng đột biến luôn dẫn đến phát sinh bệnh tật hoặc tình trạng bệnh lý cho sinh vật mang nó. Trên thực tế, có những đột biến không làm thay đổi trình tự của protein. Nếu người đọc muốn hiểu rõ hơn lý do của thực tế này, anh ta có thể đọc về sự thoái hóa của mã di truyền.

Trên thực tế, dưới ánh sáng của tiến hóa sinh học, điều kiện không xảy ra để xảy ra sự thay đổi trong quần thể là sự tồn tại của biến dị. Sự biến dị này phát sinh theo hai cơ chế chính là đột biến và tái tổ hợp.

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

Làm thế nào để phát sinh đột biến?

Các đột biến có thể phát sinh một cách tự phát hoặc có thể được gây ra. Tính không ổn định hóa học nội tại của bazơ nitơ có thể dẫn đến đột biến, nhưng với tần suất rất thấp.

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 sợi này dẫn đến một con gái đột biến, ở đó cặp GC ban đầu đã được thay thế bằng cặp AT.

Mặc dù sự sao chép DNA là một sự kiện xảy ra với độ chính xác đáng ngạc nhiên, nhưng nó không hoàn toàn hoàn hảo. Các lỗi trong quá trình sao chép DNA cũng dẫn đến đột biến tự phát.

Hơn nữa, 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 chất hóa học khác nhau, trong số những yếu tố khác.

Những yếu tố này là đột biến. Dưới đây chúng tôi sẽ mô tả sự 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

Tác nhân gây đột biến vật chất di truyền có bản chất rất đa dạng. Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu sự phân loại của thể đột biến và đưa ra ví dụ về từng loại, sau đó chúng ta sẽ giải thích những cách khác nhau mà thể đột biến có thể tạo ra những thay đổi trong phân tử DNA.

Đột biến hóa học

Các đột biến có bản chất hóa học bao gồm các loại hóa chất sau: acridin, nitrosamine, epoxit, trong số các loại khác. Có một phân loại phụ cho các tác nhân này trong:

Các cơ sở tương tự

Các phân tử có cấu trúc giống với bazơ nitơ có khả năng gây đột biến; trong số những chất phổ biến nhất là l 5-bromouracil và 2-aminopurine.

Tác nhân phản ứng với vật liệu di truyền

Axit nitơ, hydroxylamine và một số tác nhân alkyl hóa phản ứng trực tiếp trên các bazơ tạo nên DNA và có thể chuyển từ purine thành pyrimidine và ngược lại.

Tác nhân làm nóng

Có một loạt các phân tử như acridines, ethidium bromide (được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử) và proflavin, có cấu trúc phân tử phẳng và cố gắng xâm nhập vào sợi DNA.

Phản ứng oxy hóa

Quá trình trao đổi chất bình thường của tế bào có sản phẩm thứ cấp là một loạt các loại oxy phản ứng làm hỏng cấu trúc tế bào và cả vật chất di truyền.

Đột biến vật lý

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 những đột biến sinh học. Chúng là những sinh vật có thể gây ra đột biến (bao gồm cả những bất thường ở cấp độ nhiễm sắc thể) ở vi rút và vi sinh vật khác.

Cơ chế hoạt động của chúng như thế nào ?: các dạng đột biến do tác nhân gây đột biến

Sự hiện diện của các tác nhân gây đột biến gây ra những thay đổi trong các base của DNA. Nếu kết quả liên quan đến sự thay đổi bazơ puric hoặc pyrimidine cho một trong những bản chất hóa học giống nhau, chúng ta nói về sự chuyển đổi.

Ngược lại, nếu sự thay đổi xảy ra giữa các bazơ của các loại khác nhau (một purine cho một pyrimidine hoặc ngược lại), chúng tôi gọi quá trình này là một quá trình chuyển đổi. Quá trình chuyển đổi có thể xảy ra cho các sự kiện sau:

Cơ sở giả định

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 có cấu trúc hóa học khác nhau. Tautomers là những đồng phân chỉ khác các đồng đẳng của chúng ở vị trí của một nhóm chức và giữa hai dạng có trạng thái cân bằng hóa học.

Một loại thuyết phản phục là keto-enol, nơi xảy ra sự di chuyển của hydro và xen kẽ giữa cả hai dạng. Cũng có những thay đổi giữa dạng imino thành amino. Nhờ thành phần hóa học của nó, các cơ sở của DNA có hiện tượng này.

Ví dụ, adenine thường được tìm thấy dưới dạng amino và các cặp - thông thường - với thymine. Tuy nhiên, khi nó ở dạng đồng phân imino (rất hiếm), nó bắt cặp với bazơ sai: cytosine.

Sự kết hợp của các cơ sở tương tự

Việc kết hợp các phân tử giống với bazơ có thể phá vỡ mô hình kết cặp bazơ. Ví dụ, sự kết hợp của 5-bromouracil (thay vì thymine) hoạt động giống như cytosine và dẫn đến việc thay thế một cặp AT bằng một cặp CG.

Hành động trực tiếp trên các căn cứ

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

Sự thay đổi cũng có thể xảy ra trên cytosine, và uracil thu được dưới dạng sản phẩm của quá trình khử amin. Sự thay thế bazơ đơn trong ADN có hậu quả trực tiếp đến quá trình phiên mã và dịch mã của trình tự peptit.

Một codon dừng có thể xuất hiện sớm và quá trình dịch mã ngừng sớm, ảnh hưởng đến protein.

Thêm hoặc xóa cơ sở

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

Bằng cách xen kẽ các tác nhân

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

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

Nhớ lại rằng mã di truyền liên quan đến việc đọc ba nucleotide mã cho một axit amin. Nếu chúng ta thêm hoặc bớt 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 dạng đột biến này được gọi là sự chuyển dịch khung hoặc thay đổi thành phần của các thể ba.

Tia cực tím

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

Phân tử DNA hấp thụ bức xạ và xảy ra sự hình thành các chất dimer pyrimidine. Nghĩa là, các gốc pyrimidine được liên kết bằng liên kết cộng hóa trị.

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

Ở một số sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn, những vết mờ này có thể được sửa chữa nhờ sự hiện diện của một loại enzyme sửa chữa được gọi là photolyase. Enzyme này sử dụng ánh sáng khả kiến để chuyển đổi các chất dimer thành hai base riêng biệt.

Tuy nhiên, việc sửa chữa cắt bỏ nucleotide không bị giới hạn bởi các lỗi do ánh sáng gây ra. Cơ chế sửa chữa rộng rãi và có thể sửa chữa các hư hỏng do các yếu tố khác nhau gây ra.

Khi con người tiếp xúc với ánh nắng mặt trời quá mức, các tế bào của chúng ta nhận được quá nhiều bức xạ tia cực tím. Hậu quả là tạo ra chất dimer thymine và chúng có thể gây ung thư da.

Người giới thiệu

Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Sinh học tế bào cần thiết. Khoa học Garland.
Cooper, GM và Hausman, RE (2000). Tế bào: Cách tiếp cận phân tử. Sinauer Associates.
Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Lời mời đến sinh học. Macmillan.
Karp, G. (2009). Sinh học tế bào và phân tử: khái niệm và thí nghiệm. John Wiley và các con trai.
Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Sinh học phân tử tế bào. Macmillan.
Ca sĩ, B., & Kusmierek, JT (1982). Gây đột biến hóa học. Đánh giá hàng năm về hóa sinh, 51 (1), 655-691.
Voet, D., & Voet, JG (2006). Hóa sinh. Panamerican Medical Ed.

TÁC NHÂN GÂY ĐỘT BIẾN: CÁCH CHÚNG HOẠT ĐỘNG, LOẠI VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026