العوامل المسببة للطفرات كيف يتصرفون ، أنواع وأمثلة

ال العوامل المسببة للطفرات, وتسمى أيضًا المغير ، وهي جزيئات ذات طبيعة مختلفة تسبب تغيرات في القواعد التي تشكل جزءًا من سلاسل الحمض النووي. وبهذه الطريقة ، يزيد وجود هذه العوامل من معدل الطفرة في المادة الوراثية. يتم تصنيفها على أنها طفرات فيزيائية وكيميائية وبيولوجية.

الطفرات هي حدث في كل مكان في الكيانات البيولوجية ، ولا يترجم بالضرورة إلى تغييرات سلبية. في الواقع ، هو مصدر الاختلاف الذي يسمح بالتطور التطوري.

مؤشر

• 1 ما هو طفرة?
  • 1.1 هل الطفرات دائمًا قاتلة؟?
  • 1.2 كيف تنشأ الطفرات?
• 2 أنواع من العوامل المسببة للطفرات
  • 2.1 الطفرات الكيميائية
  • 2.2 الطفرات الجسدية
  • 2.3 الطفرات البيولوجية
• 3 كيف تعمل؟ أنواع الطفرات الناتجة عن العوامل المسببة للطفرات
  • 3.1 تسمر القواعد
  • 3.2 دمج قواعد مماثلة
  • 3.3 العمل المباشر على القواعد
  • 3.4 إضافة أو حذف القواعد
• 4 المراجع

ما هو طفرة?

قبل الدخول في موضوع المغير ، من الضروري توضيح ماهية الطفرة. في علم الوراثة ، الطفرة هي تغيير دائم وراثي في ​​تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء المادة الوراثية: DNA.

جميع المعلومات اللازمة لتطوير ومراقبة الكائن الحي موجودة في جيناته - الموجودة فعليًا في الكروموسومات. تتكون الكروموسومات من جزيء الحمض النووي الطويل.

بشكل عام ، تؤثر الطفرات على وظيفة الجين ويمكن أن تفقد وظيفتها أو تعدلها.

نظرًا لأن التغيير في تسلسل الحمض النووي يؤثر على جميع نسخ البروتينات ، يمكن أن تكون بعض الطفرات شديدة السمية للخلية أو للجسم بشكل عام.

يمكن أن تحدث الطفرات على مستويات مختلفة في الكائنات الحية. تؤثر الطفرات النقطية على قاعدة واحدة في الحمض النووي ، في حين يمكن أن تؤثر الطفرات واسعة النطاق على مناطق كاملة من الكروموسوم.

هي الطفرات دائما قاتلة؟?

من الخطأ الاعتقاد بأن الطفرة تؤدي دائمًا إلى توليد أمراض أو حالات مرضية للكائن الحي الذي يحملها. في الواقع ، هناك طفرات لا تغير تسلسل البروتينات. إذا كان القارئ يرغب في فهم سبب هذه الحقيقة بشكل أفضل ، فيمكنه أن يقرأ عن انحطاط الشفرة الوراثية.

في الواقع ، تحت ضوء التطور البيولوجي ، والشرط شرط لا غنى عنه التغيير في السكان يحدث هو وجود الاختلاف. ينشأ هذا الاختلاف من آليتين رئيسيتين: الطفرة وإعادة التركيب.

وبالتالي ، في سياق التطور الدارويني ، من الضروري وجود متغيرات في السكان - وأن هذه المتغيرات قد ربطت تكيفًا بيولوجيًا أكبر.

كيف تنشأ الطفرات?

يمكن أن تنشأ الطفرات عفوية أو يمكن أن تحدث. يمكن ترجمة عدم الاستقرار الكيميائي الداخلي للقواعد النيتروجينية إلى طفرات ، ولكن بتردد منخفض للغاية.

أحد الأسباب الشائعة لطفرات النقطة العفوية هي تبليل السيتوزين إلى اليوراسيل في حلزون الدنا المزدوج. تؤدي عملية النسخ المتماثل لهذا الشريط إلى ابنة متحولة ، حيث تم استبدال زوج GC الأصلي بزوج AT..

على الرغم من أن تكرار الحمض النووي هو حدث يحدث بدقة مدهشة ، إلا أنه ليس مثاليًا بالكامل. أخطاء في تكرار الحمض النووي تؤدي أيضا إلى ظهور طفرات عفوية.

بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي التعرض الطبيعي للكائن إلى بعض العوامل البيئية إلى ظهور طفرات. من بين هذه العوامل لدينا الأشعة فوق البنفسجية ، والإشعاع المؤين ، والمواد الكيميائية المختلفة ، وغيرها.

هذه العوامل هي الطفرات. بعد ذلك سوف نصف تصنيف هذه العوامل ، وكيف تتصرف ونتائجها في الخلية.

أنواع العوامل المسببة للطفرات

العوامل التي تسبب طفرات في المادة الوراثية متنوعة للغاية في الطبيعة. أولاً ، سوف نستكشف تصنيف المطفرات ونقدم أمثلة على كل نوع ، ثم سنشرح الطرق المختلفة التي يمكن بها للمطفرات إحداث تغييرات في جزيء الحمض النووي.

طفرات كيميائية

تشمل الطفرات ذات الطبيعة الكيميائية الفئات التالية من المواد الكيميائية: أكريدين ، نيتروسامين ، إيبوكسيد ، وغيرها. يوجد تصنيف فرعي لهذه العوامل في:

قواعد مماثلة

الجزيئات التي لها تشابه بنيوي مع القواعد النيتروجينية لديها القدرة على تحفيز الطفرات ؛ ل 5 بروموراسيل وأمينوبورين هما الأكثر شيوعا.

العوامل التي تتفاعل مع المادة الوراثية

يتفاعل حمض النيتروز وهيدروكسيل أمين وسلسلة من العوامل المؤلكلة مباشرة في القواعد التي تشكل الحمض النووي ويمكن أن تتغير من البيورين إلى البيريميدين والعكس بالعكس.

وكلاء الخلالي

هناك عدد من الجزيئات مثل الأكريدين وبروميد الإيثيديوم (يستخدم على نطاق واسع في مختبرات البيولوجيا الجزيئية) والبروفلافين ، اللذان لهما بنية جزيئية مسطحة وتمكنا من الدخول إلى شريط DNA.

ردود الأكسدة

يحتوي الأيض الطبيعي للخلية كمنتج ثانوي على سلسلة من أنواع الأكسجين التفاعلي التي تضر بنيات الخلية وكذلك المواد الوراثية.

الطفرات الجسدية

النوع الثاني من العوامل المسببة للطفرات جسدية. في هذه الفئة ، نجد أنواع الإشعاع المختلفة التي تؤثر على الحمض النووي.

طفرات بيولوجية

وأخيرا ، لدينا المسوخ البيولوجي. إنها كائنات حية يمكنها إحداث طفرات (بما في ذلك الحالات الشاذة على مستوى الكروموسومات) في الفيروسات والكائنات الحية الدقيقة الأخرى.

كيف تتصرف؟ أنواع الطفرات الناجمة عن العوامل المسببة للطفرات

وجود عوامل طفرات تسبب تغييرات في قواعد الحمض النووي. إذا كانت النتيجة تنطوي على تغيير قاعدة بيريميدين أو بيريميدين إلى واحدة من نفس الطبيعة الكيميائية ، فإننا نتحدث عن الانتقال.

في المقابل ، إذا حدث التغيير بين قواعد من أنواع مختلفة (البيورين بواسطة بيريميدين أو غير ذلك) نسميها العملية بالعرضية. يمكن أن تحدث الانتقالات بسبب الأحداث التالية:

توتوميريز من القواعد

في الكيمياء ، يستخدم المصطلح isomer لوصف خاصية الجزيئات التي لها نفس الصيغة الجزيئية لإظهار التركيبات الكيميائية المختلفة. Tautomers هي الايزومرات التي تختلف فقط عن زوجها في موقف مجموعة وظيفية ، وبين الشكلين هناك توازن كيميائي.

وهناك نوع من التوتوميريا هو كيتو - إينول ، حيث يحدث هيدروجين الهيدروجين ويتناوب بين الشكلين. هناك أيضا تغييرات بين إمينو إلى شكل أميني. بفضل التركيب الكيميائي ، فإن قواعد الحمض النووي تواجه هذه الظاهرة.

على سبيل المثال ، يوجد الأدينين عادةً كأمينية وأزواج - عادة - مع ثيمين. ومع ذلك ، عندما يتم العثور عليه في أيزومير إيمينو (نادر للغاية) فإنه يتزاوج مع قاعدة غير صحيحة: السيتوزين.

دمج قواعد مماثلة

يمكن أن يتداخل دمج الجزيئات التي تشبه القواعد مع نمط الاقتران الأساسي. على سبيل المثال ، يتكامل دمج 5 بروموراسيل (بدلاً من الثيمين) مثل السيتوزين ويؤدي إلى استبدال زوج AT بزوج CG.

العمل المباشر على القواعد

يمكن للعمل المباشر لبعض المطفرات أن يؤثر بشكل مباشر على قواعد الحمض النووي. على سبيل المثال ، يحول حمض النيتروز الأدينين إلى جزيء مشابه ، هيبوكسانثين ، عن طريق تفاعل تآكلي مؤكسد. يتزاوج هذا الجزيء الجديد مع السيتوزين (وليس مع الثيمين ، كما يحدث عادة في الأدينين).

يمكن أن يحدث التغيير أيضًا على السيتوزين ، ونتيجة للتخميد ، يتم الحصول على اليوراسيل. استبدال قاعدة واحدة في الحمض النووي له عواقب مباشرة على عمليات النسخ وترجمة تسلسل الببتيد.

قد يظهر كود الإيقاف مقدماً ، وتتوقف الترجمة قبل الأوان ، مما يؤثر على البروتين.

إضافة أو حذف القواعد

بعض الطفرات مثل العوامل المقربة (أكريدين وغيرها) والإشعاع فوق البنفسجي لديها القدرة على تعديل سلسلة النوكليوتيدات.

بواسطة intercalating وكلاء

كما ذكرنا ، العوامل المقربة هي جزيئات مسطحة ، ولديها القدرة على ذلك مقحم (ومن هنا جاءت تسميته) بين قواعد الشريط وتشويهه.

في وقت النسخ المتماثل ، يؤدي هذا التشوه في الجزيء إلى الحذف (أي ، الخسارة) أو إدخال القواعد. عندما يفقد الحمض النووي قواعد أو يتم إضافة قواعد جديدة ، يتأثر إطار القراءة المفتوحة.

تذكر أن الكود الوراثي يتضمن قراءة ثلاثة نيوكليوتيدات التي تحتوي على كود للحمض الأميني. إذا أضفنا أو أزلنا النيوكليوتيدات (في رقم ليس 3) ، فسوف تتأثر كل قراءة DNA ، وسيكون البروتين مختلفًا تمامًا.

وتسمى هذه الأنواع من الطفرات تحول الإطار أو تغييرات في تكوين ثلاثة توائم.

الأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية هي عامل طفرات ، وهي مكون طبيعي غير مؤين من أشعة الشمس العادية. ومع ذلك ، فإن المكون ذو أعلى معدل للطفرات محاصر بطبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض.

يمتص جزيء الدنا الإشعاع ويحدث تشكيل ثنائيات بيريميدين. وهذا هو ، قواعد بيريميدين ملزمة روابط تساهمية.

يمكن أن يتحد الثيمين المجاور في شرائط الحمض النووي لتشكيل خافضات الثيمين. تؤثر هذه الهياكل أيضًا على عملية النسخ المتماثل.

في بعض الكائنات الحية ، مثل البكتيريا ، يمكن إصلاح هذه الثنائيات بفضل وجود إنزيم تعويضي يسمى fotoliase. يستخدم هذا الإنزيم ضوءًا مرئيًا لتحويل dimers إلى قاعدتين منفصلتين.

ومع ذلك ، لا يقتصر إصلاح الختان النوكليوتيدات على الأخطاء الناجمة عن الضوء. آلية الإصلاح واسعة ، ويمكن إصلاح الأضرار الناجمة عن عوامل مختلفة.

عندما يعرضنا البشر لأشعة الشمس بشكل مفرط ، تتلقى خلايانا كميات زائدة من الأشعة فوق البنفسجية. والنتيجة هي توليد ثنائيات الثايمين ويمكن أن تسبب سرطان الجلد.

مراجع

1. Alberts، B.، Bray، D.، Hopkin، K.، Johnson، A.D، Lewis، J.، Raff، M.، ... & Walter، P. (2015). بيولوجيا الخلية الأساسية. علوم الطوق.
2. Cooper، G. M.، & Hausman، R. E. (2000). الخلية: النهج الجزيئي. شركاء سيناور.
3. Curtis، H.، & Barnes، N. S. (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
4. كارب ، ج. (2009). البيولوجيا الخلوية والجزيئية: المفاهيم والتجارب. جون وايلي وأولاده.
5. Lodish، H.، Berk، A.، Darnell، J.E، Kaiser، C.A.، Krieger، M.، Scott، M.P.، ... & Matsudaira، P. (2008). بيولوجيا الخلية الجزيئية. ماكميلان.
6. Singer، B.، & Kusmierek، J. T. (1982). الطفرات الكيميائية. الاستعراض السنوي للكيمياء الحيوية, 51(1) ، 655-691.
7. Voet، D.، & Voet، J. G. (2006). كيمياء حيوية. Ed. Panamericana Medical.