Czynniki mutagenne dzielą się na fizyczne, chemiczne i biologiczne. Niezależnie od rodzaju, powodują one uszkodzenie materiału genetycznego komórki. W efekcie jej struktura jest nieprawidłowo odtwarzana w chwili podziału lub w trakcie wytwarzania nowych elementów budulcowych – białek.
Mutacje genowe
Mutacje genowe to najczęstsza przyczyna nowotworów i dziedzicznych wad rozwojowych. Informacja, zakodowana w genach skupionych w chromosomach, przenosi się z pokolenia na pokolenie. Zapis ten może ulegać zniekształceniu, jeśli struktura kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) zostanie zaburzona. Przyczyną tego zjawiska może być wpływ zewnętrznych czynników, które powodują utratę części tego nośnika, przeniesienie części informacji w inne miejsce albo wymianę odcinków chromosomów między sobą. Niektóre z tych nieprawidłowości są stosunkowo często spotykane i stają się przyczyną znanych i powszechnie spotykanych chorób. Część z nich może być wręcz śmiertelna dla dziedziczącego je potomstwa. Inne prowadzą do powstania zmian rozrostowych (nowotworowych), które w niektórych przypadkach całkowicie wymykają się spod fizjologicznej kontroli i stają się przyczyną powstawania guzów złośliwych.
Czy warto wykonywać badania genetyczne? Zobaczcie na filmie:
Rodzaje czynników mutagennych
Czynniki mutagenne dzieli się na trzy podstawowe grupy: biologiczne, fizyczne i chemiczne. Podział wynika ze sposobu, w jaki oddziałują na komórki organizmów żywych i ich materiał genetyczny. Czynniki mutagenne biologiczne to najczęściej wirusy, które włączają swoją informację w kwas DNA gospodarza, zaburzając jego budowę i powodując zniekształcenie produkowanych przy użyciu tak powstałego zapisu białek. Czynniki chemiczne to substancje wchodzące w reakcje z kwasem deoksyrybonukleinowym lub rybonukleinowym i w drodze przemian cząsteczkowych (np. redukcji, utleniania) powodują zmianę ich budowy, a co za tym idzie – funkcji.
Czynniki fizyczne wpływają na komórkę i jej materiał bez oddziaływania chemicznego – powodują stres lub bezpośrednie uszkodzenie struktur komórkowych poprzez działanie energii cieplnej, radiacji lub innych fal elektromagnetycznych. W efekcie może dochodzić do rozpadu, pękania i łączenia się w nietypowy sposób fragmentów materiału genetycznego, co powoduje zniekształcenie jego zapisu i mutację.
Biologiczne czynniki mutagenne
Biologiczne czynniki mutagenne pochodzą z innych organizmów środowiska naturalnego, w którym bytuje człowiek. Mogą nimi być wirusy, pierwotniaki albo toksyny niektórych grzybów. Przykładem jest tutaj działanie wirusów opryszczki i półpaśca, różyczki oraz niektórych retrowirusów.
Chemiczne czynniki mutagenne
Chemiczne czynniki mutagenne to substancje, które dostając się do organizmu i wchodząc w reakcje chemiczne, powodują zmianę budowy DNA w niektórych odcinkach. Należą do nich m.in. związki o działaniu kancerogennym, takie jak na przykład:
- anilina i inne aminy,
- węglowodory aromatyczne (np. benzen),
- pestycydy, w tym stosowane kiedyś powszechnie DDT,
- alkaloidy,
- benzopiren,
- nietrwałe związki tlenu.
Te ostatnie są bardzo aktywnym reagentem. Powodują utlenianie (oksydację) i zmianę budowy innych związków, w tym kwasu DNA. Nazywane są inaczej oksydantami albo wolnymi rodnikami. Pewna ilość substancji o takim działaniu znajduje się w organizmie w warunkach fizjologicznych, ale nadmiar wynikający z ekspozycji na szkodliwe związki chemiczne, dostarczanie ich w pożywieniu albo powstawanie zbyt dużej ilości w przemianach metabolicznych może doprowadzić do powstania licznych mutacji. Sposobem na zmniejszenie szkodliwości tych substancji jest dostarczanie antyoksydantów, które wiążą rodniki w obojętnych związkach i w ten sposób neutralizują je.
Fizyczne czynniki mutagenne
Najczęściej spotykanym fizycznym czynnikiem mutagennym jest promieniowanie elektromagnetyczne. Długotrwała ekspozycja na działanie fal radiowych może być szkodliwa dla organizmu. Efekt ten nasila się jeszcze bardziej, jeśli zwiększa się częstotliwość (i tym samym energia) tego promieniowania. W takich wypadkach chodzi głównie o promieniowanie:
- rentgenowskie – spotykane w typowych aparatach do prześwietleń i w tomografach komputerowych,
- kosmiczne – na które narażeni są w szczególności astronauci, piloci i personel pokładowy samolotów,
- przenikliwe, które może pochodzić z materiałów radioaktywnych lub być efektem wybuchów jądrowych.
Narażenie na takie promieniowanie to częsta przyczyna nowotworów złośliwych. Zwiększa ono także ryzyko wad rozwojowych u dzieci – wskutek zdeformowania materiału genetycznego w plemnikach lub jajeczkach. O ile jednak plemniki produkowane są u mężczyzn na bieżąco (i po pewnym czasie od ekspozycji szansa na zapłodnienie nieprawidłowym plemnikiem zmniejsza się), o tyle kobieta dysponuje od urodzenia pewną pulą jajeczek, które stopniowo dojrzewają i są uwalniane z jajników. W związku z tym prawdopodobieństwo wad rozwojowych płodu jest duże nawet w przypadku zapłodnienia, które miało miejsce w wiele lat po napromieniowaniu matki.
Na czym polegają badania genetyczne? Odpowiedź na filmie:
