उत्परिवर्ती एजेंट: वे कैसे काम करते हैं, प्रकार और उदाहरण - जीवविज्ञान - 2025

Mutagenic एजेंटों, भी जाना जाता उत्परिवर्तजन, के अणु होते हैं एक अलग प्रकृति कि कारण अड्डों में आने वाले बदलाव है कि डीएनए strands का हिस्सा हैं। इस तरह, इन एजेंटों की उपस्थिति आनुवंशिक सामग्री में उत्परिवर्तन की दर को बढ़ाती है। उन्हें भौतिक, रासायनिक और जैविक उत्परिवर्तनों में वर्गीकृत किया गया है।

उत्परिवर्तन जैविक संस्थाओं में एक सर्वव्यापी घटना है, और यह जरूरी नहीं कि नकारात्मक परिवर्तनों में तब्दील हो। वास्तव में, यह भिन्नता का स्रोत है जो विकासवादी परिवर्तन को सक्षम बनाता है।

यूवी लाइट से डीएनए को नुकसान हो सकता है।

स्रोत: व्युत्पन्न कार्य: Mouagip (talk) DNA_UV_mutation.gif: NASA / David HerringThis W3C-unspecified वेक्टर छवि एडोब इलस्ट्रेटर के साथ बनाई गई थी।

एक उत्परिवर्तन क्या है?

उत्परिवर्तन के विषय में जाने से पहले, यह समझाना आवश्यक है कि उत्परिवर्तन क्या है। आनुवांशिकी में, उत्परिवर्तन आनुवंशिक सामग्री के अणु में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम में एक स्थायी और आनुवांशिक परिवर्तन है: डीएनए।

एक जीव के विकास और नियंत्रण के लिए आवश्यक सभी जानकारी उसके जीन में रहती हैं - जो शारीरिक रूप से गुणसूत्रों पर स्थित हैं। क्रोमोसोम डीएनए के एक लंबे अणु से बने होते हैं।

उत्परिवर्तन आम तौर पर एक जीन के कार्य को प्रभावित करते हैं और यह अपने कार्य को खो या बदल सकता है।

चूंकि डीएनए अनुक्रम में बदलाव प्रोटीन की सभी प्रतियों को प्रभावित करता है, इसलिए कुछ उत्परिवर्तन कोशिका के लिए या सामान्य रूप से शरीर के लिए बेहद विषैले हो सकते हैं।

जीवों में विभिन्न पैमानों पर उत्परिवर्तन हो सकता है। बिंदु म्यूटेशन डीएनए में एकल आधार को प्रभावित करते हैं, जबकि बड़े पैमाने पर उत्परिवर्तन एक गुणसूत्र के पूरे क्षेत्रों को प्रभावित कर सकते हैं।

क्या उत्परिवर्तन हमेशा घातक होते हैं?

यह सोचना गलत है कि उत्परिवर्तन हमेशा उस जीव के लिए बीमारियों या रोग संबंधी परिस्थितियों की पीढ़ी की ओर जाता है जो इसे वहन करती है। वास्तव में, ऐसे म्यूटेशन हैं जो प्रोटीन के अनुक्रम को नहीं बदलते हैं। यदि पाठक इस तथ्य के कारण को बेहतर ढंग से समझना चाहते हैं, तो वह आनुवंशिक कोड की विकृति के बारे में पढ़ सकते हैं।

वास्तव में, जैविक विकास के प्रकाश में, होने वाली आबादी में परिवर्तन के लिए साइन क्वालिफिकेशन नॉन कंडीशन है, जो भिन्नता का अस्तित्व है। यह भिन्नता दो मुख्य तंत्रों द्वारा उत्पन्न होती है: उत्परिवर्तन और पुनर्संयोजन।

इस प्रकार, डार्विनियन विकासवाद के संदर्भ में, यह आवश्यक है कि जनसंख्या में भिन्नताएँ हों - और यह कि इन प्रकारों के साथ अधिक जैविक पर्याप्तता जुड़ी हुई है।

उत्परिवर्तन कैसे उत्पन्न होते हैं?

उत्परिवर्तन अनायास उत्पन्न हो सकते हैं या प्रेरित हो सकते हैं। नाइट्रोजनस आधारों की आंतरिक रासायनिक अस्थिरता के परिणामस्वरूप उत्परिवर्तन हो सकता है, लेकिन बहुत कम आवृत्ति पर।

सहज बिंदु म्यूटेशन का एक सामान्य कारण डीएनए डबल हेलिक्स में यूरैसिल के लिए साइटोसिन का क्षरण है। इस स्ट्रैंड की प्रतिकृति प्रक्रिया एक उत्परिवर्ती बेटी की ओर ले जाती है, जहां मूल जीसी जोड़ी को एटी जोड़ी द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

हालांकि डीएनए प्रतिकृति एक ऐसी घटना है जो आश्चर्यजनक परिशुद्धता के साथ होती है, यह पूरी तरह से सही नहीं है। डीएनए प्रतिकृति में त्रुटियां भी सहज परिवर्तन की ओर ले जाती हैं।

इसके अलावा, कुछ पर्यावरणीय कारकों के लिए एक जीव के प्राकृतिक जोखिम उत्परिवर्तन की उपस्थिति की ओर जाता है। इन कारकों में हम पराबैंगनी विकिरण, आयनकारी विकिरण, विभिन्न रसायन, दूसरों के बीच में हैं।

ये कारक उत्परिवर्तजन हैं। नीचे हम इन एजेंटों के वर्गीकरण का वर्णन करेंगे कि वे सेल में कैसे कार्य करते हैं और उनके परिणाम क्या हैं।

उत्परिवर्तजन एजेंटों के प्रकार

आनुवंशिक सामग्री में उत्परिवर्तन का कारण बनने वाले एजेंट प्रकृति में बहुत विविध हैं। सबसे पहले, हम उत्परिवर्तनों के वर्गीकरण का पता लगाएंगे और प्रत्येक प्रकार के उदाहरण देंगे, फिर हम उन विभिन्न तरीकों के बारे में बताएंगे, जो उत्परिवर्तन डीएनए अणु में परिवर्तन का कारण बन सकते हैं।

रासायनिक उत्परिवर्तन

एक रासायनिक प्रकृति के मुटागन्स में रसायनों के निम्नलिखित वर्ग शामिल हैं: एकरडाइन्स, नाइट्रोसामाइन, एपॉक्साइड, अन्य। इन एजेंटों के लिए एक उप-वर्गीकरण है:

अनुरूप आधार

आणविक आधारों को संरचनात्मक समानता दिखाने वाले अणु उत्परिवर्तन को प्रेरित करने की क्षमता रखते हैं; सबसे आम एल 5-ब्रोमोक्रिल और 2-एमिनोपुरिन हैं।

एजेंट जो आनुवंशिक सामग्री के साथ प्रतिक्रिया करते हैं

नाइट्रस एसिड, हाइड्रॉक्सिलमाइन और कई अल्काइलेटिंग एजेंट सीधे उन ठिकानों पर प्रतिक्रिया करते हैं जो डीएनए बनाते हैं और प्यूरीन से पाइरीमिडीन और इसके विपरीत बदल सकते हैं।

एजेंटों को दखल देना

अक्रिडीन, एथिडियम ब्रोमाइड (आणविक जीव विज्ञान प्रयोगशालाओं में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है) और प्रोफेल्विन जैसे अणुओं की एक श्रृंखला होती है, जिनमें एक फ्लैट आणविक संरचना होती है और डीएनए स्ट्रैंड में प्रवेश करने का प्रबंधन करती है।

ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएं

कोशिका के सामान्य चयापचय में एक माध्यमिक उत्पाद के रूप में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों की एक श्रृंखला होती है जो सेलुलर संरचनाओं और आनुवंशिक सामग्री को नुकसान पहुंचाती है।

भौतिक उत्परिवर्तन

दूसरे प्रकार के उत्परिवर्तजन एजेंट भौतिक हैं। इस श्रेणी में हमें विभिन्न प्रकार के विकिरण मिलते हैं जो डीएनए को प्रभावित करते हैं।

जैविक उत्परिवर्तन

अन्त में, हमारे पास जैविक म्यूटेंट हैं। वे जीव हैं जो वायरस और अन्य सूक्ष्मजीवों में उत्परिवर्तन (गुणसूत्र असामान्यताओं सहित) को प्रेरित कर सकते हैं।

वे कैसे काम करते हैं?: उत्परिवर्तजन के प्रकार उत्परिवर्तजन एजेंटों के कारण होते हैं

उत्परिवर्तजन एजेंटों की उपस्थिति डीएनए के आधारों में परिवर्तन का कारण बनती है। यदि परिणाम में एक ही रासायनिक प्रकृति के लिए एक शुद्ध या पिरिमिडीन आधार का परिवर्तन शामिल है, तो हम एक संक्रमण की बात करते हैं।

इसके विपरीत, यदि परिवर्तन विभिन्न प्रकारों के आधारों (पाइरीमिडीन या विपरीत के लिए एक प्यूरीन) के बीच होता है, तो हम प्रक्रिया को अनुप्रस्थ कहते हैं। निम्न घटनाओं के लिए संक्रमण हो सकते हैं:

बेस टॉटोमेराइजेशन

रसायन विज्ञान में, आइसोमर शब्द का उपयोग अणुओं की संपत्ति का वर्णन करने के लिए एक ही आणविक सूत्र के साथ विभिन्न रासायनिक संरचनाओं के लिए किया जाता है। टाउटॉमर्स आइसोमर्स हैं जो केवल एक कार्यात्मक समूह की स्थिति में अपने साथियों से अलग हैं, और दो रूपों के बीच एक रासायनिक संतुलन है।

एक प्रकार का टोटोमेरिज़्म कीटो-एनोल है, जहां एक हाइड्रोजन का प्रवास होता है और दोनों रूपों के बीच वैकल्पिक होता है। इमिनो के बीच अमीनो रूप में भी परिवर्तन होते हैं। इसकी रासायनिक संरचना के लिए धन्यवाद, डीएनए के आधार इस घटना का अनुभव करते हैं।

उदाहरण के लिए, एडेनिन को आमतौर पर अमीनो और जोड़े के रूप में पाया जाता है - सामान्य रूप से - थाइमिन के साथ। हालांकि, जब यह अपने इमिनो आइसोमर (बहुत दुर्लभ) में होता है तो यह गलत आधार के साथ जोड़े: साइटोसिन।

अनुरूप आधारों का समावेश

अणुओं को शामिल करना जो बेस से मिलते जुलते हैं, बेस-पेयरिंग पैटर्न को बाधित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, 5-ब्रोमोक्रिल (थाइमिन के बजाय) का समावेश साइटोसिन की तरह होता है और एक सीजी जोड़ी द्वारा एटी जोड़ी के प्रतिस्थापन की ओर जाता है।

ठिकानों पर सीधी कार्रवाई

कुछ उत्परिवर्तनों की प्रत्यक्ष क्रिया सीधे डीएनए के ठिकानों को प्रभावित कर सकती है। उदाहरण के लिए, नाइट्रस अम्ल एक समान अणु, हाइपोक्सैन्थिन के एडेनिन को एक ऑक्सीडेटिव डीमिनेशन प्रतिक्रिया के माध्यम से परिवर्तित करता है। साइटोसिन के साथ यह नया अणु जोड़े (और सामान्य रूप से एडेनिन के रूप में, थाइमिन नहीं)।

परिवर्तन साइटोसिन पर भी हो सकता है, और यूरेसिल को डीमिनेशन के उत्पाद के रूप में प्राप्त किया जाता है। डीएनए में एकल आधार प्रतिस्थापन पेप्टाइड अनुक्रम के प्रतिलेखन और अनुवाद प्रक्रियाओं पर प्रत्यक्ष परिणाम हैं।

एक स्टॉप कोडोन जल्दी दिखाई दे सकता है, और अनुवाद समय से पहले रुक जाता है, जिससे प्रोटीन प्रभावित होता है।

आधार जोड़ना या हटाना

कुछ उत्परिवर्तन जैसे कि इंटरलाकेटिंग एजेंट (दूसरों के बीच में), और पराबैंगनी विकिरण में न्यूक्लियोडेट श्रृंखला को संशोधित करने की क्षमता है।

एजेंटों को इंटरलाकेट करके

जैसा कि हमने उल्लेख किया है, इंटरहेटिंग एजेंट फ्लैट अणु होते हैं, और वे स्ट्रैंड के ठिकानों के बीच हस्तक्षेप करने की क्षमता रखते हैं (इसलिए उनका नाम), इसे विकृत करते हैं।

प्रतिकृति के समय, अणु में यह विकृति विलोपन की ओर जाती है (जो कि नुकसान के लिए होती है) या आधारों को सम्मिलित करती है। जब डीएनए बेस खो देता है या नए जोड़े जाते हैं, तो ओपन रीडिंग फ्रेम प्रभावित होता है।

याद रखें कि आनुवंशिक कोड में तीन न्यूक्लियोटाइड का पढ़ना शामिल है जो एक अमीनो एसिड के लिए कोड है। यदि हम न्यूक्लियोटाइड जोड़ते हैं या निकालते हैं (एक संख्या में जो 3 नहीं है) तो सभी डीएनए रीडिंग प्रभावित होंगे, और प्रोटीन पूरी तरह से अलग होगा।

इस प्रकार के उत्परिवर्तन को फ्रेम शिफ्ट या ट्रिपलेट्स की संरचना में परिवर्तन कहा जाता है।

पराबैंगनी विकिरण

पराबैंगनी विकिरण एक उत्परिवर्तजन एजेंट है, और यह सामान्य सूर्य के प्रकाश का एक सामान्य गैर-आयनीकरण घटक है। हालांकि, उच्चतम उत्परिवर्तजन दर वाला घटक पृथ्वी के वायुमंडल की ओजोन परत द्वारा फंस गया है।

डीएनए अणु विकिरण को अवशोषित करता है और पिरिमिडीन डिमर का निर्माण होता है। यही है, pyrimidine कुर्सियां ​​सहसंयोजक बांड के माध्यम से जुड़ी हुई हैं।

डीएनए स्ट्रैंड पर आसन्न थाइमिन थाइमिन डिमर बनाने में शामिल हो सकता है। ये संरचनाएं प्रतिकृति प्रक्रिया को भी प्रभावित करती हैं।

कुछ जीवों में, जैसे कि बैक्टीरिया, इन डिमर को मरम्मत के एंजाइम की उपस्थिति के लिए धन्यवाद दिया जा सकता है जिसे फोटोलिज़ कहा जाता है। यह एंजाइम डिमर को दो अलग-अलग आधारों में पुन: संयोजित करने के लिए दृश्य प्रकाश का उपयोग करता है।

हालांकि, न्यूक्लियोटाइड एक्सिस की मरम्मत प्रकाश के कारण होने वाली त्रुटियों तक सीमित नहीं है। मरम्मत तंत्र व्यापक है, और विभिन्न कारकों के कारण क्षति की मरम्मत कर सकता है।

जब मनुष्य हमें सूरज के सामने ले जाता है, तो हमारी कोशिकाएं अत्यधिक मात्रा में पराबैंगनी विकिरण प्राप्त करती हैं। परिणाम थाइमिन डिमर्स की पीढ़ी है और वे त्वचा कैंसर का कारण बन सकते हैं।

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