Informacja

13.3: Mutageny i czynniki rakotwórcze – biologia

13.3: Mutageny i czynniki rakotwórcze – biologia



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

A czynnik rakotwórczy to jakikolwiek środek, który bezpośrednio zwiększa zachorowalność na raka. Substancje rakotwórcze działające jako mutageny mogą mieć charakter biologiczny, fizyczny lub chemiczny, chociaż termin ten jest najczęściej używany w odniesieniu do substancji chemicznych.

Wirus brodawczaka ludzkiego (HPV, Rysunek (PageIndex{4})) jest przykładem biologicznego czynnika rakotwórczego. Prawie wszystkie nowotwory szyjki macicy zaczynają się od zakażenia wirusem HPV, który zawiera geny, które zakłócają normalny wzorzec podziału komórek w komórce gospodarza. Każdy gen, który prowadzi do niekontrolowanego wzrostu podziału komórek, nazywa się an onkogen. Geny HPV E6 i E7 są uważane za onkogeny, ponieważ hamują naturalne białka hamujące nowotwór komórki gospodarza (w tym p53, opisane poniżej). Produkt genu E5 naśladuje własne sygnały podziału komórkowego gospodarza, a te i inne produkty genów wirusowych mogą przyczyniać się do dysplazji, która jest wykrywana podczas wymazu Pap (Rysunek (PageIndex{5})). Wykrycie nieprawidłowej morfologii komórek w rozmazie Pap niekoniecznie jest dowodem na raka. Należy jeszcze raz podkreślić, że komórki posiadają wiele mechanizmów regulacyjnych ograniczających podział i wzrost, a aby wystąpił nowotwór, każdy z tych mechanizmów musi zostać zakłócony. Jest to jeden z powodów, dla których tylko niewielka część osób z zakażeniem HPV ostatecznie zachoruje na raka. Chociaż większość nowotworów związanych z HPV dotyczy szyjki macicy, zakażenie HPV może również prowadzić do raka w innych tkankach, zarówno u kobiet, jak iu mężczyzn.

Rysunek (PageIndex{4}): Mikrograf elektronowy HPV.(Wikipedia-Unknown-PD)

Rysunek (PageIndex{5}): Dysplastyczne (po lewej) i normalne (po prawej) komórki z rozmazu Pap. (Flickr-Ed Uthman-CC:AS)

Promieniowanie jest dobrze znanym fizycznym czynnikiem rakotwórczym ze względu na jego potencjał do wywoływania uszkodzeń DNA w organizmie. Najbardziej szkodliwym rodzajem promieniowania jest jonizujący, co oznacza fale lub cząstki o energii wystarczającej do oderwania elektronów od napotykanych molekuł, w tym DNA lub molekuł, które mogą następnie reagować z DNA. Promieniowanie jonizujące, które obejmuje promienie rentgenowskie, promienie gamma i niektóre długości fal promieni ultrafioletowych, różni się od promieniowania niejonizującego kuchenek mikrofalowych, telefonów komórkowych i radia. Podobnie jak w przypadku innych czynników rakotwórczych, zanim rozwinie się nowotwór, wymagana jest mutacja wielu niezależnych genów, które normalnie regulują podział komórek.

Chemiczne czynniki rakotwórcze (Tabela (PageIndex{2})) mogą być związkami naturalnymi lub syntetycznymi, które na podstawie badań żywienia zwierząt lub epidemiologiczny (tj. populacja ludzka) badania, zwiększają zachorowalność na raka. Definicja substancji chemicznej jako substancji rakotwórczej jest problematyczna z kilku powodów. Niektóre substancje chemiczne stają się rakotwórcze dopiero po przekształceniu ich w inny związek w organizmie; nie wszystkie gatunki lub osobniki mogą metabolizować chemikalia w ten sam sposób. Również rakotwórcze właściwości związku są zwykle zależne od jego dawki. Określenie odpowiedniej dawki zarówno dla zwierząt laboratoryjnych, jak i dla ludzi może być trudne. Niemniej jednak, gdy obserwuje się korelację między zachorowalnością na raka a narażeniem na chemikalia, zwykle można znaleźć sposoby na zmniejszenie narażenia na tę substancję chemiczną.

Tabela (PageIndex{2}): Niektóre klasy chemicznych czynników rakotwórczych (Pecorino 2008)

1. WWA (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne)

np. benzo[a]piren i kilka innych składników dymu papierosowego, drewna i paliw kopalnych

2. Aminy aromatyczne

np. powstają w żywności podczas gotowania mięsa (w tym ryb, drobiu) w wysokiej temperaturze

3. Nitrozoaminy i nitrozoamidy

np. znaleźć w tytoniu oraz w niektórych wędzonych mięsie i rybach

4. Barwniki azowe

np. różne barwniki i pigmenty stosowane w tekstyliach, skórze, farbach.

5. Karbaminiany

np. karbaminian etylu (uretan) występujący w niektórych napojach destylowanych i sfermentowanej żywności

6. Związki halogenowane

np. pentachlorofenol stosowany w niektórych środkach do konserwacji drewna i pestycydach.

7. Związki nieorganiczne

np. azbest; może wywoływać przewlekłe stany zapalne i reaktywne formy tlenu

8. Różne związki

np. środki alkilujące, fenole


Mutageny i czynniki rakotwórcze

Mutagen to substancja lub czynnik, który wywołuje dziedziczne zmiany w komórkach lub organizmach. Karcynogen to substancja, która indukuje nieregulowane procesy wzrostu w komórkach lub tkankach zwierząt wielokomórkowych, prowadząc do raka. Chociaż mutagen i rakotwórczość nie są terminami równoznacznymi, zdolność substancji do wywoływania mutacji i jej zdolność do wywoływania raka są silnie skorelowane. Mutageneza odnosi się do procesów, które prowadzą do zmiany genetycznej, a karcynogeneza (procesy rozwoju nowotworu) może wynikać ze zdarzeń mutagennych. Widzieć Mutacja, biologia radiacyjna

Mutacja to każda zmiana w komórce lub organizmie przekazywana kolejnym pokoleniom. Mutacje mogą wystąpić spontanicznie lub być wywołane czynnikami chemicznymi lub fizycznymi. Przyczyną mutacji jest zwykle jakaś forma uszkodzenia DNA lub chromosomów, która powoduje pewne zmiany, które można zobaczyć lub zmierzyć. Jednak uszkodzenie może wystąpić w segmencie DNA, który jest regionem niekodującym, a zatem nie spowoduje mutacji. Mutacje mogą być szkodliwe lub nie, w zależności od tego, na którą funkcję mają wpływ. Mogą występować w komórkach somatycznych lub zarodkowych. Mutacje występujące w komórkach rozrodczych mogą być przenoszone na kolejne pokolenia, podczas gdy mutacje w komórkach somatycznych mają na ogół konsekwencje tylko dla chorego osobnika.

Nie wszystkie dziedziczne zmiany wynikają z uszkodzenia DNA. Na przykład we wzroście i różnicowaniu normalnych komórek zachodzą poważne zmiany w ekspresji genów, które są przekazywane komórkom potomnym poprzez zmiany w sygnałach kontrolujących geny, które są transkrybowane do kwasu rybonukleinowego (RNA). Możliwe, że chemikalia i promieniowanie zmieniają również te procesy. Gdy taki efekt obserwuje się u noworodków, nazywa się to teratogennym i powoduje wady wrodzone, które nie są przenoszone na następne pokolenie. Jeśli jednak zmiana jest przenoszona na potomstwo, jest to mutacja, nawet jeśli może wynikać z wpływu na sposób ekspresji genu. Tak więc chemikalia mogą mieć działanie somatyczne obejmujące geny regulujące wzrost komórek, które mogą prowadzić do rozwoju raka, bez uszkadzania DNA.

Rak powstaje z powodu utraty kontroli wzrostu w wyniku rozmieszczenia sygnałów regulacyjnych. W fenotypowych konsekwencjach mutacji uwzględniono zmiany w regulacji genów spowodowane zmianami w regionie regulatorowym lub w białkach zaangażowanych w skoordynowane funkcje komórkowe. Zmienione białka mogą wykazywać nowe interakcje z docelowymi substratami, a tym samym tracić zdolność zapewniania funkcji regulacyjnej dla komórki lub narzucania zmienionych funkcji powiązanym cząsteczkom. Dzięki tak złożonej serii interakcji molekularnych zachodzą zmiany we właściwościach wzrostu normalnych komórek, co prowadzi do komórek rakowych, które nie reagują na normalne kontrole regulacyjne i mogą ostatecznie doprowadzić do powstania widocznego nowotworu lub guza. Chociaż mutageny mogą powodować powstawanie nowotworów w procesie podobnym do opisanego powyżej, nie wszystkie mutageny wywołują raka i nie wszystkie zdarzenia mutacyjne powodują nowotwory.

Identyfikacja pewnych określonych typów genów, zwanych onkogenami, które wydają się być przyczynowo zaangażowane w proces nowotworowy, pomogła skoncentrować badania mechanistyczne na karcynogenezie. Onkogeny można podzielić na kilka funkcjonalnie różnych grup, a określone mutacje w niektórych genach zostały zidentyfikowane i uważa się, że mają kluczowe znaczenie dla nowotworzenia. Geny supresorowe guza lub antykogeny zapewniają normalną funkcję regulacyjną przez mutację lub inne zdarzenia, utrata funkcji tych genów może uwolnić komórki z normalnych procesów kontroli wzrostu, umożliwiając im rozpoczęcie procesu nowotworowego.

Istnieje wiele metod i systemów identyfikacji mutagenów chemicznych. Mutacje można wykryć w różnych loci genetycznych w bardzo różnych organizmach, w tym bakteriach, owadach, hodowanych komórkach ssaków, gryzoniach i ludziach. Spontaniczne i indukowane mutacje występują bardzo rzadko, a szacowany wskaźnik wynosi mniej niż 1 na 10 000 na gen na pokolenie komórki. Ten niski wskaźnik mutacji jest prawdopodobnie wynikiem kombinacji czynników, które obejmują względną niedostępność DNA dla czynników uszkadzających oraz zdolność procesów komórkowych do naprawy uszkodzeń DNA.

Czynniki, które przyczyniają się do trudności w rozpoznaniu substancji, które mogą być rakotwórcze dla ludzi, obejmują częstość występowania raka, różnorodność typów raka, ogólnie początek większości nowotworów w późnym okresie życia oraz wieloczynnikowy charakter procesu chorobowego. Około 50 substancji zostało zidentyfikowanych jako przyczyny raka u ludzi, ale prawdopodobnie stanowią one tylko niewielką część zachorowań. Widzieć Rak (medycyna), genetyka człowieka, mutacje, biologia radiacyjna


Co to jest Mutagen

Mutagen to czynnik, substancja chemiczna lub promieniowanie, który może powodować mutacje. Oznacza to, że mutacje powodują zmiany w informacji genetycznej organizmu. Mutacje mogą również powstać w wyniku błędów w replikacji DNA. Tego typu mutacje nazywane są mutacjami spontanicznymi. Wiele mutacji uszkadza komórki, powodując choroby i nowotwory. Ponieważ mutageny modyfikują sekwencję DNA, mogą powodować substytucje, insercje, delecje nukleotydów, a także niestabilność chromosomów, taką jak translokacje i inwersje. Mutageny, które powodują niestabilność chromosomów, nazywane są klastogeny. Niektóre mutageny mogą zmieniać liczbę chromosomów w komórce.

Rysunek 1: Mutacja

Substancje fizyczne, takie jak pierwiastki promieniotwórcze, promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie ultrafioletowe, mogą powodować mutacje. Substancje chemiczne, które oddziałują z DNA, takie jak reaktywne formy tlenu, środki deaminujące, azydek sodu i benzen również powodują mutacje. Substancje interkalujące, takie jak bromek etydyny i metale, takie jak nikiel, arsen, kadm i chrom, są również mutagenne. Czynniki biologiczne, takie jak transpozon, wirus i bakterie, również powodują mutacje. Mutacja spowodowana przez UV jest pokazana na rysunek 1.


O AccessScience

AccessScience zapewnia najdokładniejsze i najbardziej wiarygodne dostępne informacje naukowe.

AccessScience, uznawany za nagradzaną bramę do wiedzy naukowej, jest niesamowitym zasobem internetowym, który zawiera wysokiej jakości materiały referencyjne napisane specjalnie dla studentów. Współtwórcami jest ponad 10 000 wysoko wykwalifikowanych naukowców i 46 laureatów Nagrody Nobla.

WIĘCEJ NIŻ 8700 artykuły obejmujące wszystkie główne dyscypliny naukowe i obejmujące m.in Encyklopedia nauki i technologii McGraw-Hill oraz Rocznik nauki i technologii McGraw-Hill

115 000-PLUS definicje z Słownik terminów naukowych i technicznych McGraw-Hill

3000 biografie wybitnych postaci naukowych

WIĘCEJ NIŻ 19 000 obrazy i animacje do pobrania ilustrujące kluczowe tematy

WCIĄGAJĄCE FILMY podkreślenie życia i pracy nagradzanych naukowców

PROPOZYCJE DO DALSZYCH BADAŃ oraz dodatkowe lektury, które poprowadzą uczniów do głębszego zrozumienia i badań

LINKI DO LITERATURY CYTATYWNEJ pomagać uczniom w poszerzaniu wiedzy z wykorzystaniem podstawowych źródeł informacji


Mutageny i czynniki rakotwórcze

Pobierz wideo z iTunes U lub archiwum internetowego.

Tak więc mamy teraz inny rodzaj bardzo interesującego fragmentu kursu. Będziemy dalej rozmawiać o genetyce, ale teraz porozmawiamy o genetyce organizmów diploidalnych, które poza bakteriami, większość organizmów, w tym my, jest diploidalna. Mają więcej niż jedną kopię każdego chromosomu, więc przejdziemy przez ten segment, a także porozmawiamy o mitozie i mejozie, centralnych procesach podziału komórek i segregacji materiału genetycznego, które leżą u podstaw życia, jakie znamy.

A potem zamierzaliśmy zaatakować sesję rekombinowanego DNA i niektóre z tych technologii, PCR i różne rzeczy, które cały czas widuje się w gazetach. A potem zakończę sesją na temat układu odpornościowego, która według niektórych z was była zaskakująca, że ​​bakterie się rekombinują. Powiem ci, że w tym systemie będzie to jak science fiction w porównaniu z tym, co powiedziałem do tej pory. To absolutnie niesamowity system.

Zaczniemy więc dzisiaj od genetyki organizmów diploidalnych.

Więc wrócę do tego, jak to było rozumiane po raz pierwszy.

Większość z was prawdopodobnie słyszała o Gregorze Mendle, który to odkrył, i na pewno część z was miała już kontakt z tym tematem. Ale zgodnie z tym, co próbuję zrobić na tym kursie, czy możecie tam uważać?

Myślę, że po prostu odłączę, tak, jest OK. Myślę, że po prostu odłączę go na chwilę tutaj. Prawdopodobnie słyszałeś o Mendle. Niektórzy z was widzieli te różne kwadraty.

Być może zapamiętałeś to z podręcznika lub czegoś takiego.

Zamierzam spróbować i zobaczyć, czy możemy przejść przez ten materiał na wyższy poziom wyrafinowania, ponieważ znowu, mówię, nauka nie zeszła z góry i skończyła z faktami w podręczniku. To, co znajduje się w podręczniku, to czyjś wysiłek, aby przyjąć aktualny stan zrozumienia, który jest oparty na eksperymentach i wymyślić modele. A to, co widzisz w podręcznikach, to modele takie, jakie były w chwili, gdy podręcznik został zgłoszony do publikacji. Czasem zmieniają się jeszcze przed wydaniem podręczników. Ale tak czy inaczej, to proces.

Mendel był jednym z pierwszych ludzi, którzy rozpoczęli ten proces, naprawdę kluczową postacią i facetem o niesamowitym intelekcie.

Ale zanim zaczniemy, chcę pokazać wam tylko kilka zdjęć, ponieważ takie mnie przewróciły, kiedy je zobaczyłem.

Nie wiem, jaki masz obraz Mendla.

Pewnie wiesz, że był mnichem i zrobił coś z groszkiem, i wymyślił te rzeczy na temat genetyki. A większość ludzi prawdopodobnie nosi ze sobą obraz, który prawdopodobnie przypomina ten romantyczny rysunek. Był wprawdzie mnichem, ale to w klasztorze Augustynów w Bruno w Austrii był bardzo ważnym ośrodkiem intelektualnym. Wydali nawet czasopismo naukowe. Wysłali Mendla do Wiednia na studia.

Tam studiował fizykę, matematykę, a także botanikę. Miał więc, pod wieloma względami, wykształcenie bardzo podobne do was, bardzo ciężkie w ilościowej fizyce, w rodzaju matematyki.

A potem wykonał kilka eksperymentów w biologii.

I myślę, że możesz to zrozumieć.

Możesz zobaczyć zdjęcie tego, jak naprawdę wyglądał Mendel.

Oto jedno jego zdjęcie. Ale ten, który naprawdę mnie powalił, mam zdjęcie mnichów. Pomyśl tylko, jaki kiedykolwiek miałeś obraz mnichów, u których przebywał Mendel.

Cóż, jest ich zdjęcie. Dla mnie w niczym nie przypominają grupy rektorów uniwersytetów lub kogoś siedzącego do portretu. I bardzo dużo podróżował.

Tutaj był w drodze do Londynu. Oto jego zdjęcie z grupą ludzi w drodze do, myślę, że był w Paryżu w drodze do Londynu. Więc to nie był mały samotny mnich w ogrodzie, który natknął się na różne rzeczy. Był dość wyrafinowanym facetem, który zajmował się interesującymi problemami.

I to był ogród, w którym przeprowadzał swoje eksperymenty.

Oto jego zdjęcie. Więc to była prosta eksperymentalna konfiguracja dla tych naprawdę niesamowitych rzeczy, które zrobił.

Tak więc na takim tle Mendel interesował się problemem dziedziczenia. A ludzie byli świadomi, że cechy są dziedziczone. Taka była cała zasada udomowienia zwierząt i udomowienia upraw, że jeśli weźmie się rodziców o pewnych cechach i skrzyżowa się ich razem, potomstwo będzie miało cechy, które były kojarzone z rodzicami. W ten sposób ludzie mogą zdobyć lepiej udomowione zwierzęta lub lepiej udomowione uprawy.

Ale do tego czasu to mieszanie było traktowane jak mieszanie płynów, mieszanie ze sobą trochę zieleni i czerwieni oraz trochę tego i tamtego. I to wszystko pomieszało się razem.

Jak zobaczycie, jednym z wielkich spostrzeżeń Mendla było to, że nie przypominało to mieszania płynów. Aby zbadać ten problem, wybrał system. Nie chodziło o to, że tylko bawił się groszkiem. Był dość wyrafinowanym facetem i wybrał groszek jako organizm eksperymentalny z trzech powodów. A więc dlaczego groszek?

Cóż, po pierwsze, były łatwe w uprawie, a to nadal jest główną kwestią do rozważenia w każdym systemie modelowym, którego chcesz użyć, i dzisiejszej nauce. Bardzo trudno się z nim rozwija, bardzo ciężko się z nim pracuje. Łatwo było zapylić w kontrolowany sposób.

Już sama struktura kwiatu grochu sprawia, że ​​bardzo łatwo jest upewnić się, że albo umieścić pyłek bezpośrednio na pistolecie tego samego kwiatu, co jest rodzajem samozapłodnienia, albo upewnić się, że pyłek przechodzi z jednego kwiatu na drugi, co jest w zasadzie zapyleniem krzyżowym. A trzecią rzeczą, i to było naprawdę ważne, był system, nad którym pracował wcześniej. I było wiele tak zwanych czystych linii hodowlanych. Gdyby po prostu złapał groszek na wolności, to byłoby tak, jakbym zaczął uprawiać genetykę, krzyżując kilku z was. Dostaliśmy potomstwo, w porządku, i krzyżowaliśmy je, ciągle dostawaliśmy rzeczy, ludzi, którzy wyglądali inaczej i inaczej, może coś takiego jak rodzice, ale co się stało z groszkiem, ludzie wzięli groch, a potem nieustannie je chowali, aż w końcu się uspokoiło. Zawsze miała białe kwiaty.

Zawsze miał pomarszczone nasiona. Zawsze miał jakąkolwiek szczególną cechę. Myślę więc, że wcześniej pokazałem wam ten slajd. To pokazuje dwie rzeczy.

Widać, że są gładkie nasiona, a następnie pomarszczone.

I może to być trochę trudne do określenia w tym świetle, ale są tu dwa kolory. Jest trochę zielonkawy i trochę żółtawy. Więc tam, widzisz dwie cechy. Były też kolory kwiatów, wzrost i inne rzeczy, które miały charakterystyczną cechę.

Byli czystą hodowlą. Za każdym razem, gdy wziąłeś tę linię i jeśli sam ją przekroczyłeś i wypuściłeś jej potomstwo, za każdym razem widziałbyś tę samą cechę. Więc to był system, w którym Mendel zaczął badać problem dziedziczenia. A jak łączy się mieszanie, gdy dwa organizmy przynoszą pyłek?

Albo gdyby to były inne zwierzęta, takie jak my, plemniki i jajeczka.

Ale jakoś zrobiłeś coś, co skończyło się na zapłodnieniu jajeczka. I z tego wyszło potomstwo. Więc to, co zrobił Mendel, termin, którego się używa, mówią, że dokonał krzyża. To jest teraz mowa genetyczna. Więc wziął pyłek z jednej rośliny.

I użył go do zapłodnienia innej rośliny, zebrał nasiona, które z tego wyszły, i zbadał potomstwo. I myślę, że ciekawym sposobem myślenia o tym jest projekt UROP.

Przyszedłeś do laboratorium Mendla i chciałeś zrobić projekt UROP, to było całkiem proste. Prawdopodobnie mógłbym pokazać ci wszystkie techniki, które musiałeś znać i to jest to. Pokazałeś, jak zapylasz, zbierasz nasiona, a potem przyjrzymy się cechom. Więc to tylko kilka prostych manipulacji i trochę obserwacji. Załóżmy więc, że robisz coś dla Mendla jako projekt UROP i zobaczmy, dokąd nas to zaprowadzi. Więc to, co Mendel zrobił na początku, wziął jedną z tych czystych linii hodowlanych, która była gładka lub skrócona przez duże S. I zapylał ją czymś, co było pomarszczone. Zrobię to jako mała S.

A potem zebrał nasiona z tak zwanego pierwszego pokolenia, zaczynając od czegoś takiego.

Genetycy używają terminu F1 w odniesieniu do pierwszego pokolenia w krzyżówce takiej jak ta i odkrył, że wszystko, wszystkie nasiona, były gładkie. Tak więc pomarszczona cecha, jeśli wolisz, zniknęła.

To twój pierwszy eksperyment UROP.

[Czas nie?] poddaje się naturze, nauce, czy coś i przeczytaj mały artykuł, taki jak Watson i Craig, który obraca świat do końca. Co byś zrobił dalej? Bez żeli, bez narzędzia do sekwencjonowania Whitehead. Czy ktoś ma jakieś pomysły? Pokazałem ci wszystkie techniki, o których wiedział. Pardon? Znowu go przekroczyć?

Co myślisz? Czy uważasz, że cechy znikają, czy myślisz, że się chowają? Może się ukrywać, prawda?

Nie wiem, co myślał, ale myślę, że rozsądnie jest myśleć o tym, że prawdopodobnie próbuje rozgryźć, czy ta pomarszczona cecha właśnie zniknęła z powierzchni Ziemi, czy ukrywa się w tych nasionach pierwszego pokolenia ?

Więc połóżmy to tutaj. Więc dokładnie to zrobił.

Więc wziął te nasiona, teraz były to gładkie F1.

To nie są tak gładkie jak rodzicielskie tutaj.

Żeby było jasne, rozumiecie, że to czysta hodowla.

To te, które ludzie hodowali od dawna, ten i ten. W tym przypadku, mimo że próbuję w kółko, jest to gładki F1, gładki F1. I tym razem, kiedy przeprowadzał eksperyment, spojrzał na drugie pokolenie, lub pokolenie F2, jak nazwałby to genetyk. To, co znalazł, trochę się wygładził i trochę się pomarszczył.

Tak więc pomarszczona cecha pojawiła się ponownie w F2. Więc tak naprawdę nie zniknął.

Ukrywał się. OK, czas poddać się naukowej komórce natury. Rozumiem? W tym momencie nie próbował go opublikować. Zrobił coś innego. Miał takie samo pochodzenie jak ty. Czy może pomyśleć, co mógł zrobić?

Znowu mógł przejść. Jest jednak coś jeszcze, co zrobił w tym eksperymencie. Cóż, myślisz o nowych eksperymentach. Ma trochę przetwarzania danych, które może tutaj zrobić. Co powiedziałeś? Nie słyszę, przepraszam.

Statystyki, OK. Uprości to jeszcze trochę wcześniej. Mam trochę każdego z nich. Policz je, prawda, dokładnie. Tak właśnie zrobił i myślę, że liczby były, jeśli dobrze pamiętam, pięć, cztery, siedem, cztery w 1850 roku.

Więc co powinienem teraz zrobić? Stosunek: absolutnie. Moglibyśmy doliczyć ich kolejny milion, ale to prawdopodobnie nie byłoby zbyt produktywne. Odkrył, że kiedy to zrobił, okazało się, że uzyskał stosunek bliski 3:1. A więc to było coś, czego dowiedział się z tego, robiąc tego rodzaju rzeczy ponownie, był wzorcem. Cecha zniknęła w F1. Cecha pojawiła się ponownie w F2 i dwie cechy to miały. Stosunek tych dwóch cech wynosiłby około 3:1. Jeśli nie sądzisz, że to coś w rodzaju projektu UROP czy coś takiego, to jest strona z niektórych notatek Mendla, kiedy robił krzyże. A następnie, co zrobił, to przybrać inne cechy. Tak? Przepraszam? Przepraszam?

Pojawił się ponownie w F2. Wziął więc kilka innych cech, białe i fioletowe kwiaty, wysokie, niskie, odkryłem, że były przynajmniej pewne inne cechy. Nie działało to na wszystko, co studiował, ale niektóre z nich widział ten sam wzór.

Jedna z cech zniknęła. Pojawił się ponownie w F2, a kiedy je policzył, odkrył, że cecha, która się pojawiła, była na jednym, a druga była trzy razy większa.

Więc widział wzór. W tym momencie wszystko, co zrobił, to skrzyżowanie kwiatów i policzenie potomstwa. W tym momencie Mendel próbował wyjaśnić swoje dane. Musiał więc teraz podjąć kolejną część procesu naukowego. A co jest miłe w myśleniu o Mendle w tym sensie, to że nie jesteśmy przytłoczeni skomplikowanymi technikami.

Myślę, że widzicie proces naukowy.

I maszerowanie z bardzo gołymi kośćmi.

Więc teraz ma trochę danych. Wyliczył swoje rzeczy.

Jest odtwarzalny. To nie tylko nasiona.

Wydaje się, że to jakaś ogólna cecha. A jeśli chodzi o to, myślę, że nie wiem, co myślał, ale wydaje się prawdopodobne, że widział, że to nie pasowało zbyt dobrze do pomysłu mieszania.

Na przykład nalewałbyś razem dwa płyny i wymieszał je wszystkie. Zamiast tego, naprawdę dokonał tego monumentalnego skoku, myśląc, że informacja genetyczna musi mieć jakąś szczególną formę, być cząstkami, jednostkami lub kwantami, jeśli chcesz o tym myśleć, jeśli jesteś fizykiem.

Teraz znamy te jednostki jako geny. Dorastamy z tym teraz, ale aby przejść od pomysłu, że informacja genetyczna była jak dwie ciecze mieszające się do idei, że jest to mała cząsteczka, więc był to prawie ten sam rodzaj skoku, co myślenie, że energia pochodzi z cząstek zamiast ciągłego rodzaju rzeczy.

A więc był to rodzaj wglądu, jaki miał Mendel.

I tak informacje genetyczne są podawane w cząstkach, jednostkach.

Chciałem powiedzieć, że teraz nazywamy te geny, a jeśli tak właśnie było, to zaczął myśleć o tych cechach jako o cząstkach, które mają inny charakter związany z każdym z nich. Oznaczałoby to, że jedna cząstka byłaby dużym S i była gładka. Została określona jakaś inna cząstka.

Pomarszczony charakter, który można by nazwać małym s.

Więc to, co działo się w tych krzyżach, teraz mieszał cząstki zamiast płynów. Znowu nie wiem, jak to się stało, ile cząstek musiało być w każdym organizmie. Mogło to być od dwóch wzwyż. Musiał mieć dwa, żeby wyjaśnić, nad czym pracował. Nie ma powodu, dla którego nie mógł pomyśleć o 12 czy coś takiego. Ale zakładam, że zaczynasz od najprostszej rzeczy, liczby, o której możesz pomyśleć, i sprawdź, czy możesz to zrobić. Postawił więc hipotezę, że każdy organizm ma dwie kopie każdej z tych cząstek.

A więc dwie kopie każdej cząstki, co oznaczałoby, że istnieją dwa rodzaje cząstek. Tak więc byłoby S i gładkie. Więc może dostać trzy rodzaje rzeczy. Mógł dostać taką, która byłaby zarówno duża, jak i gładka. Albo możesz mieć te, które były dwoma małymi „S”. A te byłyby pomarszczone.

Lub, gdybyś miał inną kombinację, co on wymyślił, co pasuje do tego modelu, te musiałyby być gładkie.

To musiałoby oznaczać, że jeden z nich dominuje nad drugim, gdy je połączysz. Tak więc w tym przypadku można by powiedzieć, że duże „S” jest dominujące. A małe s Można by powiedzieć, że są recesywne. Jest tu jeszcze jeden krótki termin, który zamierzam wprowadzić, ponieważ pomoże nam rozmawiać o tym przez kilka następnych dni, terminy, których genetycy używają cały czas. Ponieważ oba mają dwa takie same, mówi się, że są homozygotyczne, zrób to samo.

A ten, z jednym z każdego, jest podobno heterozygotą.

OK, więc myślę, że jest coś w rodzaju konfiguracji modelu Mendla. Musiał jednak zmagać się z jeszcze jedną kwestią, a mianowicie, gdyby każdy organizm miał dwa, a dwoje rodziców zbierało się razem i każdy coś oddawał, chyba że coś zrobiłeś, potomstwo miałoby czworo.

Kiedy te potomstwo się zebrało, następne miałoby ich dwa razy więcej i tak dalej. Więc chyba nie wiem, czy to tylko z pierwszej zasady, ale wyobrażam sobie, że zorientował się, że skoro organizmy uprawiały seks z pyłkiem i czymkolwiek, albo jajkiem i nasieniem, to trzeba coś zrobić, żeby to obejść problem coraz większej liczby cząstek. Wyobraził sobie więc, że kiedy istnieją wyspecjalizowane komórki płciowe, i że mają taką liczbę, że komórki płciowe będą miały o połowę mniej cząsteczek, więc gdy każdy rodzic odda jedną, będzie z powrotem do dwóch.

To całkiem proste, bezpośrednie myślenie, kiedy już wpadniesz na pomysł, że te rzeczy przychodzą w określonej formie.

Czy w ten sposób mógłby teraz wyjaśnić swoje wyniki?

Zróbmy to tutaj. Więc co się stało w pierwszym krzyżu? Miał gładką, czystą linię hodowlaną skrzyżowaną, więc komórki płciowe z tego, każda z nich byłaby dużym S, a komórki płciowe z każdej z nich miałyby małe s.

A jak pamiętasz, to, co dostał, było gładkie, prawda? Pamiętać?

Tak więc, jeśli spróbujemy dowiedzieć się, co się tutaj dzieje, sposobem przedstawienia tego byłoby zastanowienie się, co się stanie, jeśli wszystkie kombinacje, które można uzyskać, więc jeśli połączymy je w pary na wszystkie możliwe sposoby, każda kombinacja będzie identyczna z ten pierwszy krzyż, jeden od jednego rodzica, jeden od drugiego.

A jeśli jeden dominował nad drugim, będzie to wyglądać tak.

To jest naprawdę słowo, które cię przedstawiłem.

To jest genotyp. To właśnie dzieje się na poziomie genetycznym. To, co tu widzisz, to obserwowalne cechy organizmu.

To byłby fenotyp. Więc co by się wtedy z tym stało, gdyby przekroczył F1? Cóż, jak pamiętasz, były gładkie, ale teraz widział je jako takie.

Oznacza to, że komórki płciowe, które są z tego generowane, każda wygeneruje jedno duże S i jedno małe S.

A potem, jeśli złożysz je razem, żeby zobaczyć, jak to wyjdzie, cóż, to jest dwa duże „S”. To jest duże S i małe S, duże S i małe S i dwa małe S. Więc to, co ma tutaj, to SS, SS i stosunek 1:2:1.

Ale kiedy spojrzysz na fenotyp, czego byśmy się spodziewali? Cóż, to byłoby gładkie, duże S i małe S.

To jest gładkie. Duże „S”, małe „s”, znów gładkie i dwa małe „s”, które są pomarszczone. Jego stosunek wynosi 3:1.

Czy coś udowodnił? To działa. Piękny. Model musi się zgadzać?

Co myślisz? Czy jesteś gotowy do publikacji?

Dlaczego? Dlaczego model zadziałał?

Czy model już coś przewidział? Nie, to działa, ponieważ opisuje dane. Do pewnego stopnia to trochę jak uderzenie w zakręt.

Powiedziałeś to, ale tak naprawdę jeszcze nie wiesz. Oczywiście to zadziała, bo gdybyście mieli inne dane, miałby inny model. Wskazujesz więc na naprawdę ważny punkt, a mianowicie, że możesz przeprowadzić eksperyment. Możesz uzyskać dane.

Nie musi obejmować sekwencjonowania DNA ani wymyślnej techniki.

Pobierasz dane z systemu biologicznego.

Wysunąłeś hipotezę, która to wyjaśnia.

Ale oczywiście to wyjaśni, ponieważ nie opublikowalibyście modelu, który nie wyjaśniałby waszych własnych danych. Ale to, czego nie zrobił, to przetestowanie. Czy jego model przewidzi wynik czegoś, czego jeszcze nie zrobił? Sugerowano więc, że powinien przeprowadzić kolejny krzyż. I to właśnie zrobił Mendel ponownie. Z tym musiał pracować.

Mógł przejść, mógł liczyć, mógł trochę kalkulować i trochę myśleć. Ale to były techniki.

Naprawdę lubię o tym myśleć, ponieważ możesz postawić się na jego miejscu. Więc co chcielibyście przekroczyć?

Nie mamy wiele, prawda? Po pierwsze, zrobił. Zrobił jedną krzyżówkę, F1 z homozygotycznym rodzicem dominującym, czystymi liniami hodowlanymi.

Więc jest gładki, to jest duże „S” i małe „s”, i krzyżuje je z czymś, dwoma dużymi „S”. Więc komórki płciowe, które z tego wyjdziesz, więc jeśli ustawisz to i zobaczysz, co się stanie, są dwa. Dostaniesz się do dużego S, dużego S, małego S, dużego S, małego S. To trochę mało pouczające. Jeśli chcesz później przejrzeć swoje notatki i zachować spójność, pozwól, że po prostu trochę to odwrócę. Umieściłem tutaj dwie duże litery S, a tutaj jest nasza F1. W ten sposób będę postępować zgodnie z tym samym schematem, co wcześniej. OK, więc jesteśmy. W każdym razie wszystkie są gładkie, ale to nie jest szczególnie pomocne.

Widział ten wynik wcześniej. Tak naprawdę to się nie sprawdziło. Biorąc pod uwagę rodzaj nieoczekiwanego wyniku, który przewiduje jego model.

Ale spróbował innego, bardzo, bardzo podobnego.

W tym przypadku skrzyżował F1 z homozygotycznym recesywnym rodzicem. To naprawdę ważny proces w genetyce. I powód, ponieważ jest tak ważny, otrzymał specjalny termin, który nazywa się krzyżem testowym. Zobaczmy, co się stanie z tym, bo ten jest ciekawszy. Więc bierzemy F1. Więc to jest F1. Teraz krzyżuje go z tą homozygotyczną recesywną, więc rodzic ma dwie cząstki, które są małymi s. A więc, czy komórki płciowe będą wyglądać tak, duże litery S jak poprzednio, czy małe S tutaj? Więc jeśli ustawimy to, tak jak to zrobiliśmy, są komórki płciowe z tego F1.

Oto komórki płciowe homozygotycznego, recesywnego rodzica.

Tutaj na górze mamy duże S i małe s dla każdego z nich.

Ale tutaj mamy dwie małe litery. Tak więc, jeśli spojrzymy na fenotyp, jeśli jesteś na polu lub w ogrodzie, siedząc w kuchni, po tym, jak przyniosłeś nasiona lub gdziekolwiek on pracował, co byś przewidział, że zobaczysz krzyżyk lubię to?

Oba byłyby gładkie, ale oba byłyby pomarszczone.

Więc tutaj, na poziomie genotypowym, mamy teraz stosunek 1:1. And here as well, there's now a ratio of 1:1. So, there you have a result that you haven't seen before. And, if you do that cross and get that result, again, it doesn't prove your model.

Scientific proof is never a QED.

Somebody can always come up with an experiment tomorrow that disproves it. It tends to work more. You just keep shoveling on evidence, and finally someone says, enough, enough, I believe you.

So, this was at least a test of the model, and the model survived this task. Now, he did one other experiment. Of the things that we've got on our plate right now, is there anything else we might do you can think of? He did another cross.

Pardon? Two of the heterogeneous ones, we did the F1's against each other. That's where we got the 3:1. We've already crossed the F1's, but I like your idea. What if we took the F2's?

In this case, it's going to be pretty complicated because they've got this 2:1:1, but one of the things you can do with peas is you can self fertilize them as well as cross them with their neighbors because they've got the ability to make the eggs.

It'll become the seeds, and they have the pollen, which would be equivalent to the sperm. So it got both.

So, as long as there's some plants that you can self fertilize and some you can't, one of the really nice things about peas, they have the property that you can self fertilize them.

So, another kind of experiment that Mendel did, then, was to self fertilize another test of the model, self fertilize the F2's. Well, the model predicts, if we look back over there, that what you'll have there is a mix of things in a ratio of 1:2:1.

So, if you were to take seeds from that F2, and then cross them with themselves, you could figure out all the different outcomes, and then sum them up. You'd have a prediction for what this model would suggest. All right, so let me just take you through the pieces. Let's think about a quarter of them, according to the model, a quarter are that. So, if we self cross those, what we should get is all wrinkled because the only thing we're dealing with is the wrinkled trait.

So, that would be a quarter of the F2 seeds would be expected to give that outcome. So, three quarters of them are smooth, but it's tricky because there's two types of them in there, right? So, of these, one third are this, and two thirds have that.

So, what would happen if we thought about each of those individually, and thought about the outcome? Well, if we take the SS type, and we've self crossed them, what we're going to get is all smooth because all we've got in the cross are the traits for the smooth characteristic. And, if we take these guys and we've self-crossed them, we've already done that.

We know what we will get is we will get smooth to wrinkled in a ratio of 3:1. So, again, you could now sit down with that and figure out in total what you would predict in terms of smooth and wrinkled if you self crossed the F2, and if the model is correct.

So, that was basically [your? first UROP project, or the end of the first term, or the first year, or something like that. And he did publish those results that were published in 1866, which was the same year as those, about the same time as those results that Pasteur was publishing that I told you about earlier on. So, it was a very impressive in retrospect, a truly major intellectual leap.

But, it had almost no impact at all on the world. And there's a theme here that it sort of tried to hit up several times.

And we saw it, to some extent, with the early work on DNA, that someone can get evidence for an idea. But if the scientific community is ready to accept it, it can take quite awhile before that idea becomes credible even if it's correct. The data was there. The DNA was genetic material quite a bit before the general scientists thought it was, and it just seemed like it was too simple a molecule, too boring a molecule to be possibly able to encode anything.

And the same sort of thing happened here. It was some geneticists picked up on this but not until about 1900.


Somatic mutation theory of carcinogenesis: why it should be dropped and replaced

The somatic mutation theory of carcinogenesis has been the dominant force driving cancer research during the 20th century. In brief, it proposes that successive DNA mutations in a single cell cause cancer (monoclonality). This theory places carcinogenesis at the cellular and subcellular hierarchical levels of biological complexity. Its basic premises are that (1) cancer is a defect of the control of cell proliferation and (2) the default state of metazoan cells is quiescence. These two premises have recently been contradicted by evidence. Supporters of the theory have dealt with these lacks of fit by incorporating ad hoc explanations similar to the use of epicycles in pre-Copernican astronomy. We propose the adoption of an alternative theory, the tissue organization field theory of carcinogenesis and neoplasia. Its basic premises are that (1) proliferation is the default state of all cells and (2) carcinogenesis and neoplasia are defects of tissue architecture. Carcinogens would act initially by disrupting the normal interactions that take place among cells in the parenchyma and stroma of an organ (the equivalent of the "morphogenetic fields" of developing organisms). Stroma appears as the primary target of carcinogens. Carcinogenesis and neoplasia occur entirely through emergent (supracellular) phenomena. Neoplastic cells may be reprogrammed to behave like "normal" cells within normal tissues. We argue that it is necessary to abandon the somatic mutation theory. Researchers will then become free to adopt alternative reliable premises to build a theory that explains carcinogenesis as another outcome, aberrant as it may be, of biological organization.


Zawartość

The first mutagens to be identified were carcinogens, substances that were shown to be linked to cancer. Tumors were described more than 2,000 years before the discovery of chromosomes and DNA in 500 B.C., the Greek physician Hippocrates named tumors resembling a crab karkinos (from which the word "cancer" is derived via Latin), meaning crab. [1] In 1567, Swiss physician Paracelsus suggested that an unidentified substance in mined ore (identified as radon gas in modern times) caused a wasting disease in miners, [2] and in England, in 1761, John Hill made the first direct link of cancer to chemical substances by noting that excessive use of snuff may cause nasal cancer. [3] In 1775, Sir Percivall Pott wrote a paper on the high incidence of scrotal cancer in chimney sweeps, and suggested chimney soot as the cause of scrotal cancer. [4] In 1915, Yamagawa and Ichikawa showed that repeated application of coal tar to rabbit's ears produced malignant cancer. [5] Subsequently, in the 1930s the carcinogen component in coal tar was identified as a polyaromatic hydrocarbon (PAH), benzo[a]pyrene. [2] [6] Polyaromatic hydrocarbons are also present in soot, which was suggested to be a causative agent of cancer over 150 years earlier.

The association of exposure to radiation and cancer had been observed as early as 1902, six years after the discovery of X-ray by Wilhelm Röntgen and radioactivity by Henri Becquerel. [7] Georgii Nadson and German Filippov were the first who created fungi mutants under ionizing radiation in 1925. [8] [9] The mutagenic property of mutagens was first demonstrated in 1927, when Hermann Muller discovered that x-rays can cause genetic mutations in fruit flies, producing phenotypic mutants as well as observable changes to the chromosomes, [10] [11] visible due to the presence of enlarged "polytene" chromosomes in fruit fly salivary glands. [12] His collaborator Edgar Altenburg also demonstrated the mutational effect of UV radiation in 1928. [13] Muller went on to use x-rays to create Drosophila mutants that he used in his studies of genetics. [14] He also found that X-rays not only mutate genes in fruit flies, [10] but also have effects on the genetic makeup of humans. [15] [ potrzebne lepsze źródło ] Similar work by Lewis Stadler also showed the mutational effect of X-rays on barley in 1928, [16] and ultraviolet (UV) radiation on maize in 1936. [17] The effect of sunlight had previously been noted in the nineteenth century where rural outdoor workers and sailors were found to be more prone to skin cancer. [18]

Chemical mutagens were not demonstrated to cause mutation until the 1940s, when Charlotte Auerbach and J. M. Robson found that mustard gas can cause mutations in fruit flies. [19] A large number of chemical mutagens have since been identified, especially after the development of the Ames test in the 1970s by Bruce Ames that screens for mutagens and allows for preliminary identification of carcinogens. [20] [21] Early studies by Ames showed around 90% of known carcinogens can be identified in Ames test as mutagenic (later studies however gave lower figures), [22] [23] [24] and

80% of the mutagens identified through Ames test may also be carcinogens. [24] [25] Mutagens are not necessarily carcinogens, and vice versa. Sodium azide for example may be mutagenic (and highly toxic), but it has not been shown to be carcinogenic. [26]

Mutagens can cause changes to the DNA and are therefore genotoxic. They can affect the transcription and replication of the DNA, which in severe cases can lead to cell death. The mutagen produces mutations in the DNA, and deleterious mutation can result in aberrant, impaired or loss of function for a particular gene, and accumulation of mutations may lead to cancer. Mutagens may therefore be also carcinogens. However, some mutagens exert their mutagenic effect through their metabolites, and therefore whether such mutagens actually become carcinogenic may be dependent on the metabolic processes of an organism, and a compound shown to be mutagenic in one organism may not necessarily be carcinogenic in another. [27]

Different mutagens act on the DNA differently. Powerful mutagens may result in chromosomal instability, [28] causing chromosomal breakages and rearrangement of the chromosomes such as translocation, deletion, and inversion. Such mutagens are called clastogens.

Mutagens may also modify the DNA sequence the changes in nucleic acid sequences by mutations include substitution of nucleotide base-pairs and insertions and deletions of one or more nucleotides in DNA sequences. Although some of these mutations are lethal or cause serious disease, many have minor effects as they do not result in residue changes that have significant effect on the structure and function of the proteins. Many mutations are silent mutations, causing no visible effects at all, either because they occur in non-coding or non-functional sequences, or they do not change the amino-acid sequence due to the redundancy of codons.

Some mutagens can cause aneuploidy and change the number of chromosomes in the cell. They are known as aneuploidogens. [29]

In Ames test, where the varying concentrations of the chemical are used in the test, the dose response curve obtained is nearly always linear, suggesting that there may be no threshold for mutagenesis. Similar results are also obtained in studies with radiations, indicating that there may be no safe threshold for mutagens. However, the no-threshold model is disputed with some arguing for a dose rate dependent threshold for mutagenesis. [30] [10] Some have proposed that low level of some mutagens may stimulate the DNA repair processes and therefore may not necessarily be harmful. More recent approaches with sensitive analytical methods have shown that there may be non-linear or bilinear dose-responses for genotoxic effects, and that the activation of DNA repair pathways can prevent the occurrence of mutation arising from a low dose of mutagen. [31]

Mutagens may be of physical, chemical or biological origin. They may act directly on the DNA, causing direct damage to the DNA, and most often result in replication error. Some however may act on the replication mechanism and chromosomal partition. Many mutagens are not mutagenic by themselves, but can form mutagenic metabolites through cellular processes, for example through the activity of the cytochrome P450 system and other oxygenases such as cyclooxygenase. [32] Such mutagens are called promutagens.

Physical mutagens Edit

    such as X-rays, gamma rays and alpha particles cause DNA breakage and other damages. The most common lab sources include cobalt-60 and cesium-137. radiations with wavelength above 260 nm are absorbed strongly by bases, producing pyrimidine dimers, which can cause error in replication if left uncorrected. , such as 14 C in DNA which decays into nitrogen.

DNA reactive chemicals Edit

A large number of chemicals may interact directly with DNA. However, many such as PAHs, aromatic amines, benzene are not necessarily mutagenic by themselves, but through metabolic processes in cells they produce mutagenic compounds.

    (ROS) – These may be superoxide, hydroxyl radicals and hydrogen peroxide, and large number of these highly reactive species are generated by normal cellular processes, for example as a by-products of mitochondrial electron transport, or lipid peroxidation. As an example of the latter, 15-hydroperoxyicosatetraenocic acid, a natural product of cellular cyclooxygenases and lipoxygenases, breaks down to form 4-hydroxy-2(mi)-nonenal, 4-hydroperoxy-2(mi)-nonenal, 4-oxo-2(mi)-nonenal, and cis-4,5-epoxy-2(mi)-decanal these bifunctional electophils are mutagenic in mammalian cells and may contribute to the development and/or progression of human cancers (see 15-Hydroxyicosatetraenoic acid). [33] A number of mutagens may also generate these ROS. These ROS may result in the production of many base adducts, as well as DNA strand breaks and crosslinks. agents, for example nitrous acid which can cause transition mutations by converting cytosine to uracil. (PAH), when activated to diol-epoxides can bind to DNA and form adducts. agents such as ethylnitrosourea. The compounds transfer methyl or ethyl group to bases or the backbone phosphate groups. Guanine when alkylated may be mispaired with thymine. Some may cause DNA crosslinking and breakages. Nitrosamines are an important group of mutagens found in tobacco, and may also be formed in smoked meats and fish via the interaction of amines in food with nitrites added as preservatives. Other alkylating agents include mustard gas and vinyl chloride. and amides have been associated with carcinogenesis since 1895 when German physician Ludwig Rehn observed high incidence of bladder cancer among workers in German synthetic aromatic amine dye industry. 2-Acetylaminofluorene, originally used as a pesticide but may also be found in cooked meat, may cause cancer of the bladder, liver, ear, intestine, thyroid and breast. from plants, such as those from Vinca species, [34] may be converted by metabolic processes into the active mutagen or carcinogen. and some compounds that contain bromine in their chemical structure. [35] , an azide salt that is a common reagent in organic synthesis and a component in many car airbag systems combined with ultraviolet radiation causes DNA cross-linking and hence chromosome breakage. , an industrial solvent and precursor in the production of drugs, plastics, synthetic rubber and dyes.

Base analogs Edit

    , which can substitute for DNA bases during replication and cause transition mutations.some examples are 5 bromo uracil and 2 amino purine

Intercalating agents Edit

    , such as ethidium bromide and proflavine, are molecules that may insert between bases in DNA, causing frameshift mutation during replication. Some such as daunorubicin may block transcription and replication, making them highly toxic to proliferating cells.

Metals Edit

Many metals, such as arsenic, cadmium, chromium, nickel and their compounds may be mutagenic, but they may act, however, via a number of different mechanisms. [36] Arsenic, chromium, iron, and nickel may be associated with the production of ROS, and some of these may also alter the fidelity of DNA replication. Nickel may also be linked to DNA hypermethylation and histone deacetylation, while some metals such as cobalt, arsenic, nickel and cadmium may also affect DNA repair processes such as DNA mismatch repair, and base and nucleotide excision repair. [37]

Biological agents Edit

    , a section of DNA that undergoes autonomous fragment relocation/multiplication. Its insertion into chromosomal DNA disrupts functional elements of the genes. – Virus DNA may be inserted into the genome and disrupts genetic function. Infectious agents have been suggested to cause cancer as early as 1908 by Vilhelm Ellermann and Oluf Bang, [38] and 1911 by Peyton Rous who discovered the Rous sarcoma virus. [39] – some bacteria such as Helicobacter pylori cause inflammation during which oxidative species are produced, causing DNA damage and reducing efficiency of DNA repair systems, thereby increasing mutation.

Antioxidants are an important group of anticarcinogenic compounds that may help remove ROS or potentially harmful chemicals. These may be found naturally in fruits and vegetables. [40] Examples of antioxidants are vitamin A and its carotenoid precursors, vitamin C, vitamin E, polyphenols, and various other compounds. β-Carotene is the red-orange colored compounds found in vegetables like carrots and tomatoes. Vitamin C may prevent some cancers by inhibiting the formation of mutagenic N-nitroso compounds (nitrosamine). Flavonoids, such as EGCG in green tea, have also been shown to be effective antioxidants and may have anti-cancer properties. Epidemiological studies indicate that a diet rich in fruits and vegetables is associated with lower incidence of some cancers and longer life expectancy, [41] however, the effectiveness of antioxidant supplements in cancer prevention in general is still the subject of some debate. [41] [42]

Other chemicals may reduce mutagenesis or prevent cancer via other mechanisms, although for some the precise mechanism for their protective property may not be certain. Selenium, which is present as a micronutrient in vegetables, is a component of important antioxidant enzymes such as gluthathione peroxidase. Many phytonutrients may counter the effect of mutagens for example, sulforaphane in vegetables such as broccoli has been shown to be protective against prostate cancer. [43] Others that may be effective against cancer include indole-3-carbinol from cruciferous vegetables and resveratrol from red wine. [44]

An effective precautionary measure an individual can undertake to protect themselves is by limiting exposure to mutagens such as UV radiations and tobacco smoke. In Australia, where people with pale skin are often exposed to strong sunlight, melanoma is the most common cancer diagnosed in people aged 15–44 years. [45] [46]

In 1981, human epidemiological analysis by Richard Doll and Richard Peto indicated that smoking caused 30% of cancers in the US. [47] Diet is also thought to cause a significant number of cancer, and it has been estimated that around 32% of cancer deaths may be avoidable by modification to the diet. [48] Mutagens identified in food include mycotoxins from food contaminated with fungal growths, such as aflatoxins which may be present in contaminated peanuts and corn heterocyclic amines generated in meat when cooked at high temperature PAHs in charred meat and smoked fish, as well as in oils, fats, bread, and cereal [49] and nitrosamines generated from nitrites used as food preservatives in cured meat such as bacon (ascobate, which is added to cured meat, however, reduces nitrosamine formation). [40] Overly-browned starchy food such as bread, biscuits and potatoes can generate acrylamide, a chemical shown to cause cancer in animal studies. [50] [51] Excessive alcohol consumption has also been linked to cancer the possible mechanisms for its carcinogenicity include formation of the possible mutagen acetaldehyde, and the induction of the cytochrome P450 system which is known to produce mutagenic compounds from promutagens. [52]

For certain mutagens, such as dangerous chemicals and radioactive materials, as well as infectious agents known to cause cancer, government legislations and regulatory bodies are necessary for their control. [53]

Many different systems for detecting mutagen have been developed. [54] [55] Animal systems may more accurately reflect the metabolism of human, however, they are expensive and time-consuming (may take around three years to complete), they are therefore not used as a first screen for mutagenicity or carcinogenicity.

Bacterial Edit

  • Ames test – This is the most commonly used test, and Salmonella typhimurium strains deficient in histidine biosynthesis are used in this test. The test checks for mutants that can revert to wild-type. It is an easy, inexpensive and convenient initial screen for mutagens.
  • Resistance to 8-azaguanine in S. typhimurium – Similar to Ames test, but instead of reverse mutation, it checks for forward mutation that confer resistance to 8-Azaguanine in a histidine revertant strain.
  • Escherichia coli systemy – Both forward and reverse mutation detection system have been modified for use in E coli. Tryptophan-deficient mutant is used for the reverse mutation, while galactose utility or resistance to 5-methyltryptophan may be used for forward mutation.
  • Naprawa DNAE coli oraz Bacillus subtilis strains deficient in DNA repair may be used to detect mutagens by their effect on the growth of these cells through DNA damage.

Drożdże Edytuj

Systems similar to Ames test have been developed in yeast. Saccharomyces cerevisiae is generally used. These systems can check for forward and reverse mutations, as well as recombinant events.

Drosophila Edytować

Sex-Linked Recessive Lethal Test – Males from a strain with yellow bodies are used in this test. The gene for the yellow body lies on the X-chromosome. The fruit flies are fed on a diet of test chemical, and progenies are separated by sex. The surviving males are crossed with the females of the same generation, and if no males with yellow bodies are detected in the second generation, it would indicate a lethal mutation on the X-chromosome has occurred.

Plant assays Edit

Plants such as Zea mays, Arabidopsis thaliana oraz Tradescantia have been used in various test assays for mutagenecity of chemicals.

Cell culture assay Edit

Mammalian cell lines such as Chinese hamster V79 cells, Chinese hamster ovary (CHO) cells or mouse lymphoma cells may be used to test for mutagenesis. Such systems include the HPRT assay for resistance to 8-azaguanine or 6-thioguanine, and ouabain-resistance (OUA) assay.

Rat primary hepatocytes may also be used to measure DNA repair following DNA damage. Mutagens may stimulate unscheduled DNA synthesis that results in more stained nuclear material in cells following exposure to mutagens.

Chromosome check systems Edit

These systems check for large scale changes to the chromosomes and may be used with cell culture or in animal test. The chromosomes are stained and observed for any changes. Sister chromatid exchange is a symmetrical exchange of chromosome material between sister chromatids and may be correlated to the mutagenic or carcinogenic potential of a chemical. w micronucleus Test, cells are examined for micronuclei, which are fragments or chromosomes left behind at anaphase, and is therefore a test for clastogenic agents that cause chromosome breakages. Other tests may check for various chromosomal aberrations such as chromatid and chromosomal gaps and deletions, translocations, and ploidy.

Animal test systems Edit

Rodents are usually used in animal test. The chemicals under test are usually administered in the food and in the drinking water, but sometimes by dermal application, by gavage, or by inhalation, and carried out over the major part of the life span for rodents. In tests that check for carcinogens, maximum tolerated dosage is first determined, then a range of doses are given to around 50 animals throughout the notional lifespan of the animal of two years. After death the animals are examined for sign of tumours. Differences in metabolism between rat and human however means that human may not respond in exactly the same way to mutagen, and dosages that produce tumours on the animal test may also be unreasonably high for a human, i.e. the equivalent amount required to produce tumours in human may far exceed what a person might encounter in real life.

Mice with recessive mutations for a visible phenotype may also be used to check for mutagens. Females with recessive mutation crossed with wild-type males would yield the same phenotype as the wild-type, and any observable change to the phenotype would indicate that a mutation induced by the mutagen has occurred.

Mice may also be used for dominant lethal assays where early embryonic deaths are monitored. Male mice are treated with chemicals under test, mated with females, and the females are then sacrificed before parturition and early fetal deaths are counted in the uterine horns.

Transgenic mouse assay using a mouse strain infected with a viral shuttle vector is another method for testing mutagens. Animals are first treated with suspected mutagen, the mouse DNA is then isolated and the phage segment recovered and used to infect E coli. Using similar method as the blue-white screen, the plaque formed with DNA containing mutation are white, while those without are blue.

Many mutagens are highly toxic to proliferating cells, and they are often used to destroy cancer cells. Alkylating agents such as cyclophosphamide and cisplatin, as well as intercalating agent such as daunorubicin and doxorubicin may be used in chemotherapy. However, due to their effect on other cells which are also rapidly dividing, they may have side effects such as hair loss and nausea. Research on better targeted therapies may reduce such side-effects. Ionizing radiations are used in radiation therapy.

In science fiction, mutagens are often represented as substances that are capable of completely changing the form of the recipient or granting them superpowers. Powerful radiations are the agents of mutation for the superheroes in Marvel Comics's Fantastic Four, Daredevil, and Hulk, while in the Teenage Mutant Ninja Turtles franchise the mutagen is a chemical agent also called "ooze", and for Inhumans the mutagen is the Terrigen Mist. Mutagens are also featured in video games such as Cyberia, The Witcher, Metroid Prime: Trilogy, Resistance: Fall of Man, Resident Evil, Infamous, Freedom Force, Command & Conquer, Gears of War 3, StarCraft, BioShock, Opad, oraz Maneater. In the "nuclear monster" films of the 1950s, nuclear radiation mutates humans and common insects often to enormous size and aggression these films include Godzilla, Them!, Attack of the 50 Foot Woman, Tarantula!, oraz The Amazing Colossal Man.


O AccessScience

AccessScience zapewnia najdokładniejsze i najbardziej wiarygodne dostępne informacje naukowe.

AccessScience, uznawany za nagradzaną bramę do wiedzy naukowej, jest niesamowitym zasobem internetowym, który zawiera wysokiej jakości materiały referencyjne napisane specjalnie dla studentów. Współtwórcami jest ponad 10 000 wysoko wykwalifikowanych naukowców i 46 laureatów Nagrody Nobla.

WIĘCEJ NIŻ 8700 artykuły obejmujące wszystkie główne dyscypliny naukowe i obejmujące m.in Encyklopedia nauki i technologii McGraw-Hill oraz Rocznik nauki i technologii McGraw-Hill

115 000-PLUS definicje z Słownik terminów naukowych i technicznych McGraw-Hill

3000 biografie wybitnych postaci naukowych

WIĘCEJ NIŻ 19 000 obrazy i animacje do pobrania ilustrujące kluczowe tematy

WCIĄGAJĄCE FILMY podkreślenie życia i pracy nagradzanych naukowców

PROPOZYCJE DO DALSZYCH BADAŃ oraz dodatkowe lektury, które poprowadzą uczniów do głębszego zrozumienia i badań

LINKI DO LITERATURY CYTATYWNEJ pomagać uczniom w poszerzaniu wiedzy z wykorzystaniem podstawowych źródeł informacji


For use in screening for environmental mutagens and carcinogens, a highly fluorescent derivative of guanosine, 2′-deoxy-2′-(2",3"-dihydro- 2",4"-diphenyl-2"-hydroxy-3"-oxo-1"-pyrrolyl) guanosine (FG), was synthesized. When incubated with FG in aqueous solution, mutagens form adducts that can be analyzed with an HPLC-fluorescence detector-system. By this method, mutagens such as glyoxsl, methylglyoxal, 2-(2-furyl)-3-(5-nitrofuryl)acryl-amide and 4-nitroquinoline-N-oxide, used as model compounds, were detected rapidly with high sensitivity.

Reaction with isopropylideneguanosine (IPG), followed by isolation and characterization of the mutagen-IPG-adduct was found to be a useful method for identifying unknown mutagens in crude samples. This method was success fully applied in identification of the mutagens in heated glucose (200°C, 20 min) glyoxal-IPG and 8-hydroxy-IPG were identified in the reaction mixture.


Obejrzyj wideo: Sposób MYŚLENIA w zadaniach DOWODOWYCH na PODZIELNOŚĆ #ZADANKOnaSPANKO #rozszerzenie (Sierpień 2022).