Hemijski mutageni
Hemijski mutageni su hemijski agensi koji su u stanju da povećaju stopu mutacija gena i hromozoma. Hemijski mutageni često mogu da budu i kancerogeni i teratogeni, to jest mogu da izazovu rak (kancer) ili anomalije.
Prvi hemijski mutageni otkriveni su nekoliko godina pre Drugog svetskog rata. Međutim, oni su počeli u većoj meri da se koriste nešto kasnije. Mutageno dejstvo mnogih hemijskih supstanci sastoji se u uspostavljanju hemijskih reakcija sa molekulima DNK. Nasledne promene su naročito velike kad se hemijskim mutagenima deluje u toku replikacije DNK i ćelijske deobe. Čovek na Zemlji koristi oko dva miliona hemijskih jedinjenja i taj broj je svake godine veći za oko 200.000. Mnoga od tih jedinjenja mogu da imaju toksično, mutageno, kancerogeno i teratogeno dejstvo. Smatra se da je oko 10% ljudi na Zemlji izloženo njihovom dejstvu. Ona dospevaju u organizam preko vazduha, vode, hrane i lekova. [1]
Vrste hemijskih mutagena[uredi | uredi izvor]
U hemijske mutagene spadaju:
- jaki oksidanti ili redukcioni agensi (na primer nitrati, nitriti, reaktivne vrste kiseonika); [2]
- sredstva za alkilaciju (npr. jodoacetamid);
- pesticidi
- insekticidi ( DDT insekticid)
- herbicidi
- proizvodi prerade nafte[2]
- hemijski dodaci hrani i piću (konzervansi, aditivi, zaslađivači i dr.)[3]
*npr. aspartam- veštački zaslađivač koji se koristi kao zamena šećera u pićima i hrani. Nalazi se u većim količinama u Orbit i Huba Buba žvakama, kao i u Koka Koli i nekim vrstama gumenih bonbona i zaslađivača, a smatra se za glavnim uzrokom za masovno razviće tumora na mozgu.
- hemijski zagađivači vazduha: SO2, CO2, CO, NO2
- neki kozmetički preparati (benzol-peroksid u produktima protiv akni)
*npr. formalin (sastojak keratina, deo lakova za kosu i nokte) i paraben ( nalazi se u šamponima, losionima, regeneratorima za kosu, dezodoransima.)[3]
- neki lekovi i antibiotici (npr. citostatici, lekovi koji sadrže živu, imunosupresivi) [3]
- organski rastvarači [2]
Načini na koji hemijski mutageni agensi deluju na molekul DNK[uredi | uredi izvor]
Hemijski mutageni deluju na molekul DNK na različite načine. Mogu da promene hemijsku prirodu azotnih baza u DNK pa da u toku replikacije dolazi do pogrešnog sparivanja baza. Tako npr. guanin može biti promenjen usled čega se ne sparuje sa citozinom već sa timinom.
U sledećoj replikaciji prethodni GC par biće zamenjen AT parom baza. Hemijski mutageni mogu da dovedu i do pojave duplikacija i delecija čime se menja okvir čitanja genetičkog koda za određeni protein.[4]
Hemijski mutageni deluju na tri načina:
- reaguju sa DNK i transformišu baze
- deluju samo pri replikaciji npr. analozi baza kao što je 5-(brom-uracil), koji se uključuje u molekul DNK umesto uobičajenih baza
- treći tip hemijskih mutagena su akridinske boje. Mogu da se umetnu u molekul DNK i da izazovu inserciju ili deleciju.[1]
Antimutageni[uredi | uredi izvor]
Nasuprot hemijskim mutagenima postoje antimutageni. To su hemijske supstance koje mogu da umanje štetno dejstvo mutagena. Purinski nukleozidi (adenozin, guanozin, inozin) koriste se kao antimutageni. Oni mogu da se ugrade na mestima u molekulu DNK koja su oštećena dejstvom hemijskih mutagena i da na taj način uspostave približno normalnu građu i funkciju molekula DNK.[1]
Najčešći hemijski mutageni agensi[uredi | uredi izvor]
U genetičkim istraživanjima najčešće se kao hemijski mutageni koriste analozi purinskih i pirimidinskih baza, azotasta kiselina, hidroksilamin (NH2OH), alkilirajući agensi i akridini. Od hemijskih mutagena značajna je azotasta kiselina (NHO2), koja je vrlo snažan mutagen jer deluje direktno na DNK, odnosno transformiše baze iz amino-forme u keto-oblik.[1]
Analozi purinskih i pirimidinskih baza[uredi | uredi izvor]
Analozi purinskih i pirimidinskih baza mogu da zamene normalne baze u toku replikacije DNK i na taj način da deluju kao mutageni. Najčešće se koriste 5-bromouracil (5-BU ili BU) kao analog timina (metilna grupa timina na mestu 5 zamenjena je atomom broma) i 2-aminopurin (2-AR) kao analog adenina (NH2 grupa adenina sa mesta 6 odlazi na mesto 2). Timidinov analog 5- bromodeoksiuridin (5-BUdR) jači je mutagen od 5-bromouracila jer za njegovo delovanje nije potrebno inhibitorno delovanje folne kiseline.
Bazni analozi mogu da dovedu do tautomernih promena u molekulu DNK, pri čemu pirimidini prelaze iz keto-oblika u enolni oblik, a purin iz amino-oblika u imini-oblik. Te promene u građi DNK pripadaju tipu tranzicija, kod kojih jedan purin prelazi u drugi purin, a pirimidin u drugi pirimidin.[1]
Jedinjenja azota[uredi | uredi izvor]
Azotasta kiselina[uredi | uredi izvor]
Azotasta kiselina (HNO2) sposobna je da obavi dezaminaciju (izdvajanje amino-grupe) purinskih i pirimidinskih baza u molekulu DNK. Adenin dezaminacijom prelazi u hipoksantin, citozin u uracil, a guanin se pretvara u ksantin. Hipoksantin se sparuje sa citozinom (a ne sa timinom), uracil se sparuje s adeninom (a ne sa guaninom), a ksantin se sparuje sa citozinom.
Azotasta kiselina može da se dobije u vodenom rastvoru nitrata (NaNO2 ili KNO2) pri niskoj pH vrednosti. Pošto nitrati u kiselim zemljištima delom prelaze u azotastu kiselinu, može se očekivati njihovo mutageno delovanje na biljke.[1]
Nitrati[uredi | uredi izvor]
Velike količine nitrata (soli azotne kiseline) unose se u zemljište pri đubrenju biljaka. Pošto radom denitrifikacionih bakterija nitrati mogu preći u nitrite, jasno je da đubrenje nitratima može dovesti do zagađenja zemljišta i vode.[1]
Hidroksilamin[uredi | uredi izvor]
Hidroksilamin (NH2OH) reaguje na specifičan način sa nekim pirimidinima u molekulu DNK, a naročito sa citozinom i uracilom . Preko niza prelaznih nestabilnih jedinjenja par baza GC prelazi u AT (tranzicija), što u stvari predstavlja gensku mutaciju. Hidroksilamin je jak mutagen. Koristi se u farmaciji i u sintezi najlona.[1]
Alkilirajući agensi[uredi | uredi izvor]
Alkilirajući agensi su supstance s jednom ili više reaktivnih alkilnih grupa (metil, etil, propil itd.), koje mogu da se prenesu na biološki značajne makromolekule. Na taj način ovi agensi mogu da indukuju genske i hromozomske mutacije.
Alkilirajući agensi reaguju sa molekulom DNK i pri tom alkiliraju njegove fosfatne grupe, kao i purinske i pirimidinske baze. Najčešće se obavlja alkiliranje (metilacija) guanina, a zatim adenina. Alkilirani purin (guanin ili adenin) iz DNK se pomoću hidrolize lako oslobađa veze između purina i šećera dezoksiriboze. Usled toga može da dođe do gubitka ili zamene jednog ili više parova baza i do različitih tipova mutacija: tranzicije, transverzije, vanfazne mutacije i hromozomske mutacije.
Najvažniji alkilirajući agensi koji služe kao poznati mutageni jesu: sumporni iperit (bihlor-etilsulfid), azotni iperit (bihlor-etilamin), etilen-oksid, etilenimin, etil- metansulfonat, metil-metansulfonat, dimetilsulfat, dietilsulfat itd. Neki alkilirajući agensi sa više reaktivnih grupa delotvorni su kao karcinostatici, pa se koriste radi lečenja kancera.[1]
Akridini[uredi | uredi izvor]
Akridini (proflavin, akridin oranž, etilpironin i 5-aminoakridin) jesu policiklična bojena jedinjenja. Oni mogu da se, u prisustvu svetlosti (energije), ugrade između dve susedne purinske baze u jedan od lanaca molekula DNK. Ovi umeci mogu da izazovu dodatak (inserciju) ili gubitak (deleciju) više azotnih baza odnosno nukleotida u molekulu DNK pri čemu dolazi do promene čitavog genetičkog koda. Promene u broju azotnih baza odnosno nukleotida u molekulima DNK koje nisu deljive sa tri izazivaju takozvane vanfazne mutacije (eng. frameshift mutations) koje mogu biti smrtonosne.[1]
Pesticidi[uredi | uredi izvor]
Pesticidi su hemijske supstance koje se koriste radi suzbijanja prouzrokovača gljivičnih bolesti (fungicidi npr. kaptan), bakterija (baktericidi), štetnih insekata (insekticidi npr. DDT insekticid, lindan i sevin), glodara (rodencidi) i korova (berbicidi). Mnogi pesticidi su štetni i za čovečji organizam. [1]
Dodaci hrani[uredi | uredi izvor]
Dodaci hrani kao što su kofein, ciklamat, natrijum-nitrit i natrijum-bisulfit jesu mutageni. Smatra se da kofein i srodni purini (na primer teobromin) deluju mutageno na taj način da sprečavaju rad enzima DNK- polimeraza, koji omogućavaju obnovu (sjedinjavanje) prekinutih hromozoma. Kofein se dobija iz semena kafe, kole, kakaoa, paulinije i lišća čaja. [1]
Lekovi i antibiotici[uredi | uredi izvor]
Mnogi lekovi mogu da sadrže toksične, mutagene, karcinogene i teratogene supstance. Sulfanilamidi, proizvodi tiazina, nitrofurani, sredstva za umirenje (librijum, meprobamat) i droge (marihuana, LSD) deluju mutageno. Antibiotici hloramfenikol i cikloheksamid sprečavaju sintezu belančevina i izazivaju hromozomske mutacije. Antibiotik streptomicin je mutagen, a patulin kancerogen.[1]
Industrijski mutageni[uredi | uredi izvor]
Sporedni proizvodi industrije mogu da budu značajni mutageni. Poznati su pod nazivom ipdustrijski mutageni. To su jedinjenja različitog hemijskog sastava, kao što su alkilirajući agensi, formaldehid, acetaldehid, tepa, akrolein, hidroksilamin, hidrazin, uretan i mnogi drugi. Među njima alkilirajući agensi predstavljaju najopasnije mutagene. Automobili, kamioni i druga saobraćajna sredstva ispuštaju izduvne gasove u kojima se nalaze oksidi ugljenika, oksidi azota, ugljovodonici i olovo. To su najveći zagađivači sredine u gradovima i sastojci sa toksičnim i mutagenim dejstvom. Neorganske supstance kao sto su živa, olovo, kadmijum, arsen i mangan mogu da se ponšaju kao mutageni, kancerogeni ili teratogeni. Oni predstavljaju industrijske otpatke koji preko vazduha, vode i hrane ulaze u ekosredinu i organizam čoveka. [1]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ a b v g d đ e ž z i j k l lj Mišić, Petar (1999). GENETIKA. PARTENON.
- ^ a b v Melisa Kadric (2018-03-29). „Mutageni faktori okoline”.
- ^ a b v „Mutageni faktori /tipovi i vrste - Docsity”. www.docsity.com (na jeziku: srpski). Pristupljeno 2020-03-24.
- ^ „Mutageni”.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Biology discussion - Tipovi mutagena: Hemijski i fizički mutageni agensi
- NCBI - Mutageni u hrani
- Bionet škola - Mutageni