Mutasies is 'n belangrike voorwerp van studie vir sitogenetici en biochemici. Dit is mutasies, geen of chromosomaal, wat meestal die oorsaak van oorerflike siektes is. Onder natuurlike toestande vind chromosomale herrangskikkings baie selde plaas. Mutasies wat veroorsaak word deur chemikalieë, biologiese mutagene of fisiese faktore soos ioniserende bestraling is dikwels die oorsaak van aangebore misvormings en kwaadaardighede.
Algemene inligting oor mutasies
Hugh de Vries het 'n mutasie gedefinieer as 'n skielike verandering in 'n oorerflike eienskap. Hierdie verskynsel kom voor in die genoom van alle lewende organismes, van bakterieë tot mense. Onder normale toestande kom mutasies in nukleïensure baie selde voor, met 'n frekwensie van ongeveer 1 10–4 – 1 10–10.
Afhangende van die hoeveelheid genetiese materiaal wat deur die veranderinge geraak word, word mutasies in genomies, chromosomaal en geen verdeel. Genomiese word geassosieer met 'n verandering in die aantal chromosome (monosomie, trisomie, tetrasomie); chromosomale word geassosieer met 'n verandering in die struktuur van individuchromosome (delesies, dupliserings, translokasies); geenmutasies beïnvloed 'n enkele geen. As die mutasie slegs een paar nukleotiede beïnvloed het, is dit 'n puntmutasie.
Afhangende van die oorsake wat dit veroorsaak het, word spontane en geïnduseerde mutasies onderskei.
Spontane mutasies
Spontane mutasies kom in die liggaam voor onder die invloed van interne faktore. Spontane mutasies word as normaal beskou, dit lei selde tot ernstige gevolge vir die liggaam. Dikwels vind sulke herrangskikkings binne dieselfde geen plaas, wat verband hou met die vervanging van basisse - purien vir 'n ander purien (oorgang), of purien vir pirimidien (transversie).
Aansienlik minder dikwels kom spontane mutasies in chromosome voor. Chromosomale spontane mutasies word gewoonlik voorgestel deur translokasies (die oordrag van een of meer gene van een chromosoom na 'n ander) en inversies (veranderinge in die volgorde van gene in 'n chromosoom).
Geïnduseerde herrangskikkings
Geïnduseerde mutasies vind plaas in die selle van die liggaam onder die invloed van chemikalieë, bestraling of die replikasiemateriaal van virusse. Sulke mutasies verskyn meer dikwels as spontane mutasies en het ernstiger gevolge. Hulle beïnvloed individuele gene en groepe gene, wat die sintese van individuele proteïene blokkeer. Geïnduseerde mutasies beïnvloed dikwels die genoom wêreldwyd, dit is onder die invloed van mutagene dat abnormale chromosome in die sel voorkom: isochromosome, ringchromosome, disentriese.
Mutagene veroorsaak, benewens chromosomale herrangskikkings, DNA-skade: dubbelstring-breuke,die vorming van DNS-kruisbindings.
Voorbeelde van chemiese mutagene
Chemiese mutagene sluit nitrate, nitriete, stikstofbasisanaloë, salpetersuur, plaagdoders, hidroksielamien, sommige voedselbymiddels in.
Salpetersuur veroorsaak dat die aminogroep van stikstofbasisse afgesplit en deur 'n ander groep vervang word. Dit lei tot puntmutasies. Hydroxylamine veroorsaak ook chemies geïnduseerde mutasies.
Nitrate en nitriete in hoë dosisse verhoog die risiko van kanker. Sommige voedingsaanvullings veroorsaak arileringsreaksies van nukleïensure, wat lei tot ontwrigting van transkripsie- en translasieprosesse.
Chemiese mutagene is baie uiteenlopend. Dikwels is dit hierdie stowwe wat geïnduseerde mutasies in chromosome veroorsaak.
Fisiese mutagene
Fisiese mutagene sluit ioniserende straling in, hoofsaaklik kortgolf, en ultraviolet. Ultraviolet begin die proses van lipiedperoksidasie in membrane, veroorsaak die vorming van verskeie defekte in DNA.
X-straal- en gammastraling veroorsaak mutasies op die vlak van chromosome. Sulke selle is nie in staat om te verdeel nie, hulle sterf tydens apoptose. Geïnduseerde mutasies kan ook individuele gene beïnvloed. Byvoorbeeld, die blokkering van tumoronderdrukkergene lei tot gewasse.
Voorbeelde van geïnduseerde herrangskikkings
Voorbeelde van geïnduseerde mutasies is verskeie genetiese siektes, wat meer dikwels gemanifesteer word in gebiede wat geneig is totblootstelling aan 'n fisiese of chemiese mutageniese faktor. Dit is veral bekend dat in die Indiese deelstaat Kerala, waar die jaarlikse effektiewe dosis ioniserende straling die norm met 10 keer oorskry, die geboortefrekwensie van kinders met Down-sindroom (trisomie op die 21ste chromosoom) verhoog word. In die Chinese distrik Yangjiang is 'n groot hoeveelheid radioaktiewe monasiet in die grond gevind. Onstabiele elemente in sy samestelling (serium, torium, uraan) verval met die vrystelling van gamma kwanta. Blootstelling aan kortgolfbestraling in die land het gelei tot 'n groot aantal geboortes van kinders met huilkat-sindroom (uitwissing van 'n groot gedeelte van die 8ste chromosoom), sowel as 'n verhoogde voorkoms van kanker. Nog 'n voorbeeld: in Januarie 1987 is 'n rekordgetal geboortes van kinders met Down-sindroom in die Oekraïne geregistreer, wat verband hou met die Tsjernobil-ongeluk. In die eerste trimester van swangerskap is die fetus die sensitiefste vir die uitwerking van fisiese en chemiese mutagene, so 'n kolossale dosis bestraling het gelei tot 'n toename in die frekwensie van chromosoomafwykings.
Een van die mees berugte chemiese mutagene in die geskiedenis is die kalmeermiddel Thalidomied, wat in die 1950's in Duitsland vervaardig is. Die gebruik van hierdie middel het gelei tot die geboorte van baie kinders met 'n wye verskeidenheid genetiese abnormaliteite.
Die geïnduseerde mutasiemetode word algemeen deur wetenskaplikes gebruik om die beste manier te vind om outo-immuunsiektes en genetiese abnormaliteite wat met proteïenhiperafskeiding geassosieer word, te beveg.
