- 突然変異とは何ですか?
- 突然変異は常に致命的ですか?
- 突然変異はどのように発生しますか?
- 変異原性物質の種類
- 化学変異原
- 類似のベース
- 遺伝物質と反応する薬剤
- 中間加熱剤
- 酸化反応
- 物理的変異原
- 生物学的変異原
- それらはどのように機能しますか?:変異原性物質によって引き起こされる突然変異の種類
- 塩基互変異性
- 類似ベースの組み込み
- 基地への直接行動
- 塩基の追加または削除
- エージェントを挿入することにより
- 紫外線
- 参考文献
突然変異誘発剤は、また、既知の変異原は、分子である原因は、塩基の変化に、異なる性質DNA鎖の一部を形成しています。このようにして、これらの薬剤の存在は遺伝物質の突然変異率を増幅させます。それらは物理的、化学的および生物学的変異原に分類されます。
突然変異誘発は生物学的実体の至る所に存在するイベントであり、必ずしもマイナスの変化につながるわけではありません。実際、進化の変化を可能にするのは変動の源です。
DNAは紫外線によって損傷を受ける可能性があります。
ソース:派生作品:Mouagip(トーク)DNA_UV_mutation.gif:NASA / David HerringこのW3C未指定のベクター画像は、Adobe Illustratorで作成されました。
突然変異とは何ですか?
突然変異原の主題に入る前に、突然変異とは何かを説明する必要があります。遺伝学では、突然変異は遺伝物質であるDNAの分子のヌクレオチド配列の永続的で遺伝性の変化です。
生物の発達と制御に必要なすべての情報は、その遺伝子にあります-遺伝子は染色体上に物理的に配置されています。染色体はDNAの1つの長い分子で構成されています。
突然変異は一般に遺伝子の機能に影響を与え、それはその機能を失うか、または変えることができます。
DNA配列の変化はタンパク質のすべてのコピーに影響を与えるため、特定の変異は、細胞または一般的に身体に対して非常に有毒である可能性があります。
突然変異は、生物のさまざまなスケールで発生する可能性があります。点突然変異はDNAの単一の塩基に影響を及ぼしますが、大規模な突然変異は染色体の領域全体に影響を与える可能性があります。
突然変異は常に致命的ですか?
突然変異は常にそれを運ぶ生物の病気や病的状態の発生につながると考えるのは誤りです。実際、タンパク質の配列を変えない変異があります。読者がこの事実の理由をよりよく理解したい場合は、遺伝暗号の縮退について読むことができます。
実際、生物進化の観点から、個体数の変化が発生するための不必要な条件は変動の存在です。この変異は、突然変異と組換えという2つの主要なメカニズムによって発生します。
したがって、ダーウィンの進化の文脈では、個体群に変異体が存在すること、およびこれらの変異体がそれらに関連する生物学的妥当性が高いことが必要です。
突然変異はどのように発生しますか?
突然変異は自然発生するか、または誘発されます。窒素含有塩基の固有の化学的不安定性は突然変異を引き起こす可能性がありますが、非常に低い頻度です。
自然発生的な点突然変異の一般的な原因は、DNA二重らせんにおけるシトシンのウラシルへの脱アミノ化です。この鎖の複製プロセスにより、元のGCペアがATペアに置き換えられた変異娘が生まれます。
DNA複製は驚くべき精度で発生するイベントですが、完全ではありません。DNA複製のエラーは、自然突然変異も引き起こします。
さらに、生物が特定の環境要因に自然にさらされると、突然変異が発生します。これらの要因の中には、紫外線、電離放射線、さまざまな化学物質などがあります。
これらの要因は変異原です。以下では、これらの薬剤の分類、それらがどのように作用するか、および細胞内でのそれらの結果について説明します。
変異原性物質の種類
遺伝物質に変異を引き起こす因子は、非常に多様です。最初に、変異原の分類を探り、各タイプの例を示し、次に変異原がDNA分子に変化をもたらすさまざまな方法を説明します。
化学変異原
化学的性質の変異原物質には、化学物質の次のクラスが含まれます:とりわけ、アクリジン、ニトロソアミン、エポキシド。これらのエージェントには、次のサブ分類があります。
類似のベース
窒素含有塩基と構造的類似性を示す分子は、突然変異を誘発する能力を持っています。最も一般的なのは、5-ブロモウラシルと2-アミノプリンです。
遺伝物質と反応する薬剤
亜硝酸、ヒドロキシルアミン、および多くのアルキル化剤は、DNAを構成する塩基に直接反応し、プリンからピリミジンに、またはその逆に変化する可能性があります。
中間加熱剤
アクリジン、臭化エチジウム(分子生物学の実験室で広く使用されている)、プロフラビンなどの一連の分子があり、これらはフラットな分子構造を持ち、DNA鎖に入ることができます。
酸化反応
細胞の正常な代謝には、二次産物として、細胞の構造や遺伝物質に損傷を与える一連の活性酸素種があります。
物理的変異原
第二のタイプの変異誘発剤は物理的です。このカテゴリでは、DNAに影響を与えるさまざまな種類の放射線が見つかります。
生物学的変異原
最後に、生物学的変異体があります。それらは、ウイルスや他の微生物の突然変異(染色体レベルの異常を含む)を引き起こす可能性のある生物です。
それらはどのように機能しますか?:変異原性物質によって引き起こされる突然変異の種類
変異原性物質の存在は、DNAの塩基の変化を引き起こします。結果が、同じ化学的性質の1つのためのプリンまたはピリミジン塩基の変化を含む場合、遷移について説明します。
対照的に、変化が異なるタイプの塩基(ピリミジンのプリンまたはその逆)の間で発生する場合、プロセスをトランスバージョンと呼びます。次のイベントで遷移が発生する可能性があります。
塩基互変異性
化学では、異性体という用語は、同じ化学式を持つ分子が異なる化学構造を持つ特性を表すために使用されます。互変異性体は、官能基の位置が他の異性体とのみ異なる異性体であり、2つの形態の間には化学平衡があります。
互変異性の1つのタイプはケト-エノールで、水素の移動が起こり、両方の形態が交互に起こります。イミノとアミノの間の変化もあります。その化学組成のおかげで、DNAの基礎はこの現象を経験します。
たとえば、アデニンは通常アミノとして、また通常はチミンと対になっています。ただし、イミノ異性体(非常にまれ)の場合、シトシンという間違った塩基とペアになります。
類似ベースの組み込み
塩基に似た分子を組み込むと、塩基対のパターンが乱れる可能性があります。たとえば、(チミンの代わりに)5-ブロモウラシルの取り込みはシトシンのように振る舞い、ATペアをCGペアに置き換えることになります。
基地への直接行動
特定の変異原の直接作用は、DNAの塩基に直接影響を与える可能性があります。たとえば、亜硝酸は、酸化的脱アミノ反応を通じてアデニンを類似の分子であるヒポキサンチンに変換します。この新しい分子はシトシンとペアになります(アデニンが通常そうであるように、チミンではありません)。
この変化はシトシンでも発生する可能性があり、ウラシルは脱アミノ化の産物として得られます。DNAの一塩基置換は、ペプチド配列の転写および翻訳プロセスに直接的な影響を及ぼします。
終止コドンは早く現れ、翻訳は時期尚早に止まり、タンパク質に影響を与えます。
塩基の追加または削除
インターカレート剤(とりわけアクリジン)や紫外線などの変異原物質には、ヌクレオチド鎖を修飾する能力があります。
エージェントを挿入することにより
前述したように、インターヒート剤はフラットな分子であり、ストランドのベース間にインターカレート(したがって、その名前)する機能を持ち、ストランドを変形させます。
複製時に、分子のこの変形は、塩基の削除(つまり、損失)または挿入につながります。DNAが塩基を失うか、新しい塩基が追加されると、オープンリーディングフレームが影響を受けます。
遺伝暗号には、アミノ酸をコードする3つのヌクレオチドの読み取りが含まれることを思い出してください。ヌクレオチド(3以外の数)を追加または削除すると、すべてのDNA読み取り値が影響を受け、タンパク質が完全に異なります。
これらのタイプの変異は、フレームシフトまたはトリプレットの構成の変化と呼ばれます。
紫外線
紫外線は変異原性物質であり、通常の太陽光線の通常の非電離成分です。ただし、変異原性が最も高い成分は、地球大気のオゾン層に閉じ込められます。
DNA分子は放射線を吸収し、ピリミジン二量体が形成されます。すなわち、ピリミジン塩基は共有結合により結合されている。
DNA鎖上の隣接するチミンは結合してチミン二量体を形成します。これらの構造はレプリケーションプロセスにも影響します。
バクテリアなどの一部の生物では、フォトリアーゼと呼ばれる修復酵素の存在により、これらの二量体を修復できます。この酵素は、可視光を使用して二量体を2つの別々の塩基に再変換します。
ただし、ヌクレオチド除去修復は、光によって引き起こされるエラーに限定されません。修復メカニズムは広範囲にわたり、さまざまな要因によって引き起こされた損傷を修復できます。
人間が太陽に露出しすぎると、細胞は過剰な量の紫外線を受けます。その結果、チミン二量体が生成され、皮膚癌を引き起こす可能性があります。
参考文献
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