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Eva Stiller
LK Biologie
K12/ 1
Mutagene
Die meisten Mutationen entstehen nicht durch Ablesefehler bei der
Replikation der DNA, sondern durch Umwelteinflüsse, also durch Einwirkung
von Chemikalien oder Strahlen auf den Organismus.
Mutationen können entstehen durch:
a) chemische Substanzen (z.B. Teerstoffe, Basenanaloga (Bsp. Bromuracil),
Salpetersäure, Akridinfarbstoffe)
-Teerstoffe:
Teerstoffe in Tabakwaren wirken kanzerogen ( oder karzinogen),
d.h. sie lösen Krebs aus. Sie besitzen eine Molekül mit Ringsystem
und schieben sich zwischen die Nukleotide. Dabei täuschen sie eine
Base zuviel vor. Bei der Replikation der DNA wird an diese vorgetäuschte
Base ein beliebige andere angelagert. Dieser DNA-Strang ist nun um ein
Nukleotid länger. (=Rastermutation)
-Bromuracil:
Bromuracil gehört zu den sogenannten Basenanaloga, d.h.,
dass Bromuracil eine basenähnliche Substanz ist, die in ihrer Struktur
den Purin,-und Pyrimidinbasen ähnelt.
Bei der Replikation der DNA werden diese Basenanaloga in die DNA
miteingebaut. In diesem Fall wird das Thymin durch das Bromuracil ersetzt,
so dass nun die Basenpaarung Adenin-Bromuracil vorliegt.
Da das Bromuracil eine instabile Base ist, kann es durch Umlagerung
eines Wasserstoffatoms zu einer Paarung des Bromuracil mit Guanin statt
mit dem dazu komplementären Adenin kommen. Aus dem A-T- Basenpaar
der DNA wird nach der Replikation ein G-C- Basenpaar. Kommt es nach einer
solchen Veränderung zu einer Replikation der DNA, so kann eine Mutation
Folge sein.
- salpetrige Säure:
Sie führt in der ruhenden DNA zur Desaminierung von Cytosin;
d.h., dass Cytosin in Uracil umgewandelt wird. Dieses Uracil ist nicht
komplementär zu Guanin sondern zu Adenin.
Später, bei einer möglichen Replikation, wird dann im Doppelstrang
das Basenpaar C-G durch das Basenpaar U-A ersetzt. Daraus entstehen Replikationsfehler.Während
des Ablesevorgangs kann es zu Fehlern kommen, so dass ein Protein untüchtig
wird.
-Akridinfarbstoffe:
Akridinfarbstoffe können sich zwischen die Nukleotide der DNA
schieben und dadurch ihre Basensequenz verändern.
b) energiereiche Strahlen (z.B. UV-Strahlen, Radioaktive Strahlungen
und Röntgenstrahlen)
-UV-Strahlen:
Durch kurzwellige ultraviolette Strahlen (z.B. Sonnen- und Höhenstrahlung)
werden benachbarte Thyminbasen eines DNA-Strangs zu Thymindimeren verknüpft
(=Dimerisierung von Thyminbasen). Die Thymindimere können
sich somit nicht mit den komplementären Basen Adenin paaren.
An diesen Stellen kann die genetische Information nicht mehr genau
abgelesen werden.
-Radioaktive Strahlung und Röntgenstrahlen:
Sie wirken nicht unmittelbar auf die DNA ein, sondern bilden in den
Zellen sehr reaktionsfreudige Radikale, die mit der DNA nun chemische Reaktionen
eingehen. Dadurch kann es zu Einzelstrangbrüchen oder zu Doppelstrangbrüchen
der DNA kommen. Die Folge dieser Brüche in der DNA kann
ein Basenaustausch oder ein Ausfall einer Nukleotids innerhalb der DNA
sein.
Besonders gefährlich ist es für den Organismus, wenn diese
radioaktiven Stoffe über die Nahrung in den Körper gelangen und
dort längere Zeit verweilen.
Röntgenstrahlen besitzen eine große Reichweite im Organismus
und können nur durch Knochenmaterial aufgehalten werden.
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