جهش ها موضوع مهمی برای سیتوژنتیک و بیوشیمیست ها هستند. این جهش ها، ژنی یا کروموزومی هستند که اغلب علت بیماری های ارثی هستند. در شرایط طبیعی، بازآرایی های کروموزومی بسیار نادر اتفاق می افتد. جهش های ناشی از مواد شیمیایی، جهش زاهای بیولوژیکی یا عوامل فیزیکی مانند پرتوهای یونیزان اغلب علت ناهنجاری ها و بدخیمی های مادرزادی هستند.
اطلاعات عمومی در مورد جهش
هیو دی وریز جهش را به عنوان تغییر ناگهانی در یک ویژگی ارثی تعریف کرد. این پدیده در ژنوم همه موجودات زنده از باکتری گرفته تا انسان وجود دارد. در شرایط عادی، جهش در اسیدهای نوکلئیک بسیار به ندرت اتفاق می افتد، با فراوانی تقریباً 1 10–4 – 1 10-10..
بسته به میزان ماده ژنتیکی تحت تأثیر تغییرات، جهش ها به ژنومی، کروموزومی و ژنی تقسیم می شوند. ژنومی ها با تغییر در تعداد کروموزوم ها (مونوسومی، تریزومی، تترازومی) همراه است. کروموزومی با تغییر در ساختار فرد همراه استکروموزوم ها (حذف، تکرار، جابجایی)؛ جهش های ژنی بر یک ژن تأثیر می گذارد. اگر جهش فقط یک جفت نوکلئوتید را تحت تأثیر قرار دهد، آن جهش نقطه ای است.
بسته به عللی که باعث آنها شده است، جهش های خود به خود و القایی تشخیص داده می شوند.
جهش خود به خود
جهش های خودبه خودی در بدن تحت تأثیر عوامل داخلی رخ می دهد. جهش های خود به خودی طبیعی در نظر گرفته می شوند، آنها به ندرت منجر به عواقب جدی برای بدن می شوند. اغلب، چنین بازآرایی‌هایی در همان ژن اتفاق می‌افتد که با جایگزینی بازها مرتبط است - پورین به جای پورین دیگر (انتقال)، یا پورین برای پیریمیدین (تغییر).
جهش های خودبه خودی به میزان قابل توجهی کمتر در کروموزوم ها رخ می دهد. جهش‌های خودبخودی کروموزومی معمولاً با جابه‌جایی (انتقال یک یا چند ژن از یک کروموزوم به کروموزوم دیگر) و وارونگی (تغییر در توالی ژن‌ها در یک کروموزوم) نشان داده می‌شوند.
بازآرایی های ناشی از
جهش های القا شده در سلول های بدن تحت تأثیر مواد شیمیایی، تشعشع یا مواد تکثیر ویروس ها رخ می دهد. چنین جهش هایی بیشتر از جهش های خود به خود ظاهر می شوند و عواقب جدی تری دارند. آنها بر روی ژن ها و گروه های ژنی تأثیر می گذارند و سنتز پروتئین های فردی را مسدود می کنند. جهش های القایی اغلب به صورت سراسری بر ژنوم تأثیر می گذارند، تحت تأثیر جهش زاها است که کروموزوم های غیر طبیعی در سلول ظاهر می شوند: ایزوکروموزوم ها، کروموزوم های حلقه ای، دی مرکزی.
موتاژن ها، علاوه بر بازآرایی های کروموزومی، باعث آسیب DNA می شوند: شکستگی های دو رشته ای،تشکیل پیوندهای متقابل DNA.
نمونه هایی از جهش زاهای شیمیایی
موتاژن های شیمیایی شامل نیترات ها، نیتریت ها، آنالوگ های پایه نیتروژن، اسید نیتروژن، آفت کش ها، هیدروکسیل آمین، برخی از افزودنی های غذایی است.
اسید نیتروژن باعث می شود گروه آمینه از بازهای نیتروژنی جدا شده و گروه دیگری جایگزین شود. این منجر به جهش نقطه ای می شود. هیدروکسی آمین همچنین باعث جهش های شیمیایی می شود.
نیترات ها و نیتریت ها در دوزهای بالا خطر ابتلا به سرطان را افزایش می دهند. برخی از مکمل های غذایی باعث واکنش آریلاسیون اسیدهای نوکلئیک می شوند که منجر به اختلال در فرآیند رونویسی و ترجمه می شود.
موتاژن های شیمیایی بسیار متنوع هستند. اغلب این مواد هستند که باعث جهش های القایی در کروموزوم ها می شوند.
موتاژن های فیزیکی
موتاژن های فیزیکی شامل پرتوهای یونیزان، عمدتاً موج کوتاه و فرابنفش هستند. اشعه ماوراء بنفش فرآیند پراکسیداسیون لیپیدی را در غشاها آغاز می کند و باعث ایجاد نقص های مختلف در DNA می شود.
اشعه ایکس و پرتوهای گاما باعث ایجاد جهش در سطح کروموزوم ها می شوند. چنین سلول هایی قادر به تقسیم نیستند، آنها در طول آپوپتوز می میرند. جهش های القا شده همچنین می توانند بر ژن های فردی تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، مسدود کردن ژن های سرکوبگر تومور منجر به تومور می شود.
نمونه‌هایی از بازآرایی‌های القایی
نمونه‌هایی از جهش‌های ناشی از بیماری‌های ژنتیکی مختلف هستند که بیشتر در مناطق مستعد بروز می‌کنند.قرار گرفتن در معرض یک عامل جهش زا فیزیکی یا شیمیایی. مشخص است، به ویژه، در ایالت کرالا هند، که در آن دوز موثر سالانه پرتوهای یونیزان 10 برابر از حد معمول فراتر می رود، فراوانی تولد کودکان مبتلا به سندرم داون (تریزومی در کروموزوم 21) افزایش می یابد. در منطقه چینی یانگجیانگ، مقدار زیادی مونازیت رادیواکتیو در خاک پیدا شد. عناصر ناپایدار در ترکیب آن (سریم، توریم، اورانیوم) با آزاد شدن کوانتوم گاما تجزیه می شوند. قرار گرفتن در معرض تابش امواج کوتاه در شهرستان منجر به تولد تعداد زیادی از کودکان مبتلا به سندرم گربه گریه (حذف بخش بزرگی از کروموزوم 8) و همچنین افزایش بروز سرطان شده است. مثال دیگر: در ژانویه 1987، رکورد تعداد تولد کودکان مبتلا به سندرم داون در اوکراین به ثبت رسید که مربوط به حادثه چرنوبیل بود. در سه ماهه اول بارداری، جنین بیشترین حساسیت را نسبت به اثرات جهش‌زاهای فیزیکی و شیمیایی دارد، بنابراین دوز عظیم تابش منجر به افزایش فراوانی ناهنجاری‌های کروموزومی شده است.
یکی از بدنام ترین جهش زاهای شیمیایی در تاریخ، آرامبخش تالیدومید است که در دهه 1950 در آلمان تولید شد. مصرف این دارو منجر به تولد کودکان زیادی با طیف گسترده ای از ناهنجاری های ژنتیکی شده است.
روش جهش القایی معمولاً توسط دانشمندان برای یافتن بهترین راه برای مبارزه با بیماری‌های خودایمنی و ناهنجاری‌های ژنتیکی مرتبط با ترشح بیش از حد پروتئین استفاده می‌شود.
