Informasi

13.3: Mutagen dan Karsinogen - Biologi

13.3: Mutagen dan Karsinogen - Biologi



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 karsinogen adalah setiap agen yang secara langsung meningkatkan kejadian kanker. Karsinogen yang bertindak sebagai mutagen dapat bersifat biologis, fisik, atau kimia, meskipun istilah ini paling sering digunakan dalam kaitannya dengan zat kimia.

Virus Papiloma Manusia (HPV, Gambar (PageIndex{4})) adalah contoh karsinogen biologis. Hampir semua kanker serviks dimulai dengan infeksi HPV, yang mengandung gen yang mengganggu pola normal pembelahan sel di dalam sel inang. Setiap gen yang menyebabkan peningkatan pembelahan sel yang tidak terkendali disebut onkogen. Gen HPV E6 dan E7 dianggap sebagai onkogen karena mereka menghambat protein penekan tumor alami sel inang (termasuk p53, dijelaskan di bawah). Produk gen E5 meniru sinyal inang sendiri untuk pembelahan sel, dan produk ini dan produk gen virus lainnya dapat menyebabkan displasia, yang terdeteksi selama Pap smear (Gambar (PageIndex{5})). Deteksi morfologi sel abnormal pada Pap smear belum tentu merupakan bukti kanker. Harus ditekankan lagi bahwa sel memiliki banyak mekanisme pengaturan untuk membatasi pembelahan dan pertumbuhan, dan agar kanker terjadi, masing-masing mekanisme ini harus diganggu. Ini adalah salah satu alasan mengapa hanya sebagian kecil individu dengan infeksi HPV yang akhirnya berkembang menjadi kanker. Meskipun sebagian besar kanker terkait HPV adalah serviks, infeksi HPV juga dapat menyebabkan kanker di jaringan lain, baik pada wanita maupun pria.

Gambar (PageIndex{4}): Mikrograf elektron HPV. (Wikipedia-Unknown-PD)

Gambar (PageIndex{5}): Sel displastik (kiri) dan normal (kanan) dari Pap smear.(Flickr-Ed Uthman-CC:AS)

Radiasi adalah karsinogen fisik yang terkenal, karena potensinya untuk menginduksi kerusakan DNA di dalam tubuh. Jenis radiasi yang paling merusak adalah Ionisasi, yang berarti gelombang atau partikel dengan energi yang cukup untuk melepaskan elektron dari molekul yang mereka temui, termasuk DNA atau molekul yang selanjutnya dapat bereaksi dengan DNA. Radiasi pengion, yang meliputi sinar-x, sinar gamma, dan beberapa panjang gelombang sinar ultraviolet, berbeda dari radiasi non-pengion dari oven microwave, telepon seluler, dan radio. Seperti karsinogen lainnya, mutasi beberapa gen independen yang biasanya mengatur pembelahan sel diperlukan sebelum kanker berkembang.

Karsinogen kimia (Tabel (PageIndex{2})) dapat berupa senyawa alami atau sintetik yang, berdasarkan percobaan pemberian makan hewan atau epidemiologi (yaitu populasi manusia) studi, meningkatkan kejadian kanker. Definisi bahan kimia sebagai karsinogen bermasalah karena beberapa alasan. Beberapa bahan kimia menjadi karsinogenik hanya setelah mereka dimetabolisme menjadi senyawa lain di dalam tubuh; tidak semua spesies atau individu dapat memetabolisme bahan kimia dengan cara yang sama. Juga, sifat karsinogenik suatu senyawa biasanya tergantung pada dosisnya. Mungkin sulit untuk menentukan dosis yang relevan untuk hewan laboratorium dan manusia. Namun demikian, ketika korelasi antara kejadian kanker dan paparan bahan kimia diamati, biasanya mungkin untuk menemukan cara untuk mengurangi paparan bahan kimia tersebut.

Tabel (PageIndex{2}): Beberapa kelas karsinogen kimia (Pecorino 2008)

1. PAH (hidrokarbon aromatik polisiklik)

misalnya benzo[a]pyrene dan beberapa komponen lain dari asap rokok, kayu, dan bahan bakar fosil

2. Amina aromatik

misalnya terbentuk dalam makanan saat daging (termasuk ikan, unggas) dimasak pada suhu tinggi

3. Nitrosamin dan nitrosamid

misalnya ditemukan dalam tembakau dan beberapa daging asap dan ikan

4. Pewarna azo

misalnya berbagai pewarna dan pigmen yang digunakan dalam tekstil, kulit, cat.

5. Karbamat

misalnya etil karbamat (uretan) ditemukan di beberapa minuman suling dan makanan fermentasi

6. Senyawa terhalogenasi

misalnya pentachlorophenol digunakan dalam beberapa pengawet kayu dan pestisida.

7. Senyawa anorganik

misalnya asbes; dapat menyebabkan peradangan kronis dan spesies oksigen reaktif

8. Senyawa lain-lain

misalnya agen alkilasi, fenolat


Mutagen dan karsinogen

Mutagen adalah zat atau agen yang menginduksi perubahan yang diwariskan dalam sel atau organisme. Karsinogen adalah zat yang menginduksi proses pertumbuhan yang tidak diatur dalam sel atau jaringan hewan multiseluler, yang menyebabkan kanker. Meskipun mutagen dan karsinogen bukanlah istilah yang identik, kemampuan suatu zat untuk menginduksi mutasi dan kemampuannya untuk menginduksi kanker sangat berkorelasi. Mutagenesis mengacu pada proses yang menghasilkan perubahan genetik, dan karsinogenesis (proses perkembangan tumor) dapat dihasilkan dari peristiwa mutagenik. Lihat Mutasi, biologi Radiasi

Mutasi adalah setiap perubahan dalam sel atau organisme yang diturunkan ke generasi berikutnya. Mutasi dapat terjadi secara spontan atau diinduksi oleh agen kimia atau fisik. Penyebab mutasi biasanya berupa beberapa bentuk kerusakan DNA atau kromosom yang mengakibatkan beberapa perubahan yang dapat dilihat atau diukur. Namun, kerusakan dapat terjadi pada segmen DNA yang merupakan daerah nonkode dan dengan demikian tidak akan mengakibatkan mutasi. Mutasi mungkin berbahaya atau tidak, tergantung pada fungsi mana yang terpengaruh. Mereka dapat terjadi di sel somatik atau sel germinal. Mutasi yang terjadi pada sel germinal dapat ditransmisikan ke generasi berikutnya, sedangkan mutasi pada sel somatik umumnya hanya berdampak pada individu yang terkena.

Tidak semua perubahan yang dapat diwariskan dihasilkan dari kerusakan DNA. Misalnya, dalam pertumbuhan dan diferensiasi sel normal, perubahan besar dalam ekspresi gen terjadi dan ditransmisikan ke sel keturunan melalui perubahan sinyal yang mengontrol gen yang ditranskripsi menjadi asam ribonukleat (RNA). Ada kemungkinan bahwa bahan kimia dan radiasi mengubah proses ini juga. Ketika efek seperti itu terlihat pada bayi baru lahir, itu disebut teratogenik dan menghasilkan cacat lahir yang tidak diturunkan ke generasi berikutnya. Namun, jika perubahan tersebut dapat diturunkan ke keturunannya, itu adalah mutasi, meskipun mungkin timbul dari efek pada cara gen diekspresikan. Dengan demikian, bahan kimia dapat memiliki efek somatik yang melibatkan gen yang mengatur pertumbuhan sel yang dapat menyebabkan perkembangan kanker, tanpa merusak DNA.

Kanker muncul karena hilangnya kontrol pertumbuhan oleh pengaturan sinyal regulasi yang salah. Termasuk dalam konsekuensi fenotipik dari mutasi adalah perubahan dalam regulasi gen yang disebabkan oleh perubahan baik di wilayah regulasi atau protein yang terlibat dengan fungsi seluler terkoordinasi. Protein yang diubah dapat menunjukkan interaksi baru dengan substrat target dan dengan demikian kehilangan kemampuan untuk menyediakan fungsi pengaturan untuk sel atau memaksakan fungsi yang diubah pada molekul terkait. Melalui serangkaian interaksi molekuler yang sedemikian kompleks, perubahan terjadi pada sifat pertumbuhan sel normal yang mengarah ke sel kanker yang tidak responsif terhadap kontrol regulasi normal dan pada akhirnya dapat menimbulkan neoplasma atau tumor yang terlihat. Sementara mutagen dapat menimbulkan neoplasma dengan proses yang mirip dengan yang dijelaskan di atas, tidak semua mutagen menginduksi kanker dan tidak semua peristiwa mutasi menghasilkan tumor.

Identifikasi jenis gen tertentu, yang disebut onkogen, yang tampaknya terlibat secara kausal dalam proses neoplastik telah membantu memfokuskan studi mekanistik pada karsinogenesis. Onkogen dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kelompok fungsional yang berbeda, dan mutasi spesifik pada beberapa gen telah diidentifikasi dan diyakini penting dalam tumorigenesis. Gen supresor tumor atau antikogen memberikan fungsi pengaturan normal melalui mutasi atau peristiwa lain, hilangnya fungsi gen ini dapat melepaskan sel dari proses kontrol pertumbuhan normal, memungkinkan mereka untuk memulai proses neoplastik.

Ada sejumlah metode dan sistem untuk mengidentifikasi mutagen kimia. Mutasi dapat dideteksi pada berbagai lokus genetik pada organisme yang sangat beragam, termasuk bakteri, serangga, sel mamalia yang dibudidayakan, hewan pengerat, dan manusia. Mutasi spontan dan terinduksi sangat jarang terjadi, perkiraan angkanya kurang dari 1 dalam 10.000 per gen per generasi sel. Tingkat mutasi yang rendah ini mungkin merupakan hasil dari kombinasi faktor-faktor yang mencakup relatif tidak dapat diaksesnya DNA terhadap agen perusak dan kemampuan proses seluler untuk memperbaiki kerusakan DNA.

Faktor-faktor yang berkontribusi terhadap kesulitan dalam mengenali zat-zat yang mungkin karsinogenik bagi manusia termasuk prevalensi kanker, keragaman jenis kanker, onset kanker yang umumnya terlambat, dan sifat multifaktorial dari proses penyakit. Sekitar 50 zat telah diidentifikasi sebagai penyebab kanker pada manusia, tetapi mungkin hanya sebagian kecil dari kejadian penyakit. Lihat Kanker (kedokteran), Genetika manusia, Mutasi, Radiasi biologi


Apa itu Mutagen?

Mutagen adalah agen, baik zat kimia atau radiasi, yang dapat menyebabkan mutasi. Itu berarti mutasi menyebabkan perubahan informasi genetik suatu organisme. Mutasi juga dapat timbul karena kesalahan dalam replikasi DNA. Jenis mutasi ini disebut mutasi spontan. Banyak mutasi yang merusak sel, menyebabkan penyakit dan kanker. Karena mutagen memodifikasi urutan DNA, mereka dapat menyebabkan substitusi nukleotida, penyisipan, penghapusan serta ketidakstabilan kromosom seperti translokasi dan inversi. Mutagen yang menyebabkan ketidakstabilan kromosom disebut klastogen. Beberapa mutagen dapat mengubah jumlah kromosom dalam sel.

Gambar 1: Mutasi

Zat fisik seperti unsur radioaktif, sinar-X, dan radiasi ultraviolet dapat menyebabkan mutasi. Bahan kimia yang berinteraksi dengan DNA seperti spesies oksigen reaktif, agen deaminasi, natrium azida, dan benzena juga menyebabkan mutasi. Agen interkalasi seperti etidium bromida dan logam seperti nikel, arsenik, kadmium, dan kromium juga bersifat mutagenik. Agen biologis seperti transposon, virus, dan bakteri juga menyebabkan mutasi. Mutasi yang disebabkan oleh UV ditunjukkan pada Gambar 1.


Tentang AccessScience

AccessScience menyediakan informasi ilmiah yang paling akurat dan dapat dipercaya yang tersedia.

Diakui sebagai pintu gerbang pemenang penghargaan untuk pengetahuan ilmiah, AccessScience adalah sumber online luar biasa yang berisi materi referensi berkualitas tinggi yang ditulis khusus untuk siswa. Kontributor mencakup lebih dari 10.000 ilmuwan berkualifikasi tinggi dan 46 pemenang Hadiah Nobel.

LEBIH DARI 8700 artikel yang mencakup semua disiplin ilmu utama dan mencakup McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology dan Buku Tahunan Sains & Teknologi McGraw-Hill

115.000-PLUS definisi dari Kamus Istilah Ilmiah dan Teknis McGraw-Hill

3000 biografi tokoh-tokoh ilmiah terkenal

LEBIH DARI 19.000 gambar dan animasi yang dapat diunduh yang mengilustrasikan topik utama

VIDEO YANG MENARIK menyoroti kehidupan dan karya ilmuwan pemenang penghargaan

SARAN UNTUK STUDI LEBIH LANJUT dan bacaan tambahan untuk membimbing siswa ke pemahaman dan penelitian yang lebih dalam

LINK KE PUSTAKA CITABLE membantu siswa memperluas pengetahuan mereka menggunakan sumber informasi utama


Mutagen dan Karsinogen

Unduh video dari iTunes U atau Internet Archive.

Jadi, kami memiliki jenis kursus lain yang sangat menarik sekarang. Kita akan terus berbicara tentang genetika, kecuali sekarang kita akan berbicara tentang genetika organisme diploid, yang selain bakteri, sebagian besar organisme termasuk kita adalah diploid. Mereka memiliki lebih dari satu salinan setiap kromosom, jadi kita akan membahas segmen ini, dan juga berbicara tentang mitosis dan meiosis, proses sentral pembelahan sel dan pemisahan materi genetik yang mendasari kehidupan seperti yang kita kenal.

Dan kemudian, akan mengisi sesi DNA rekombinan, dan beberapa teknologi ini, PCR dan berbagai hal yang Anda lihat di koran sepanjang waktu. Dan kemudian, saya akan mengakhiri sesi tentang sistem kekebalan, yang menurut beberapa dari Anda mengejutkan bahwa bakteri bergabung kembali. Saya akan memberi tahu Anda dalam sistem itu bahwa itu akan terasa seperti fiksi ilmiah dibandingkan dengan apa yang telah saya katakan kepada Anda sampai sekarang. Ini adalah sistem yang benar-benar menakjubkan.

Jadi, kita akan mulai hari ini dengan genetika organisme diploid.

Jadi saya akan kembali ke bagaimana ini pertama kali dipahami.

Dan sebagian besar dari Anda mungkin pernah mendengar tentang Gregor Mendel, yang menemukan ini, dan pasti sebagian dari Anda pernah mengalami paparan topik ini sebelumnya. Tapi sesuai dengan apa yang saya coba lakukan dalam kursus ini, bisakah kalian berhati-hati di sana?

Saya pikir saya hanya akan mencabut, ya, tidak apa-apa. Saya pikir saya hanya akan mencabutnya sebentar di sini. Anda mungkin pernah mendengar tentang Mendel. Beberapa dari Anda telah melihat kotak yang berbeda ini.

Anda mungkin telah menghafalnya dari buku teks atau semacamnya.

Saya akan mencoba dan melihat apakah kita dapat membahas materi ini ke tingkat kecanggihan lain karena, sekali lagi, dan saya katakan, sains tidak hanya turun dari atas dan berakhir dengan fakta di buku teks. Apa yang ada di buku teks adalah upaya seseorang untuk mengambil pemahaman saat ini yang didasarkan pada eksperimen dan menghasilkan model. Dan apa yang Anda lihat di buku teks adalah model seperti saat buku teks itu diserahkan untuk diterbitkan. Kadang-kadang mereka berubah bahkan sebelum buku pelajaran keluar. Tapi bagaimanapun, itu adalah proses.

Mendel adalah salah satu orang yang memulai proses ini, benar-benar seorang tokoh kunci, dan seorang pria dengan kecerdasan yang luar biasa.

Tapi sebelum kita mulai, saya hanya ingin menunjukkan beberapa gambar karena ini membuat saya tercengang ketika saya melihatnya.

Saya tidak tahu gambaran seperti apa yang Anda miliki tentang Mendel.

Anda mungkin tahu dia adalah seorang biarawan, dan dia melakukan sesuatu dengan kacang polong, dan dia menemukan hal ini tentang genetika. Dan kebanyakan orang mungkin membawa gambar yang mungkin agak mirip dengan gambar romantis semacam ini. Dia memang seorang biarawan, tapi di biara Agustinus di Bruno di Austria itulah pusat intelektual yang sangat besar. Mereka bahkan menerbitkan jurnal ilmiah. Mereka mengirim Mendel ke Wina untuk kuliah.

Selama di sana, dia belajar fisika, matematika, dan juga botani. Jadi dia memiliki, dalam banyak hal, latar belakang yang sangat mirip dengan kalian, sangat berat pada ilmu fisika kuantitatif, semacam latar belakang matematika.

Dan kemudian dia melakukan beberapa eksperimen dalam biologi.

Dan saya pikir Anda mungkin bisa merasakan hal ini.

Anda dapat melihat gambar seperti apa Mendel sebenarnya.

Ini salah satu fotonya. Tapi satu yang benar-benar membuat saya terpesona, saya memiliki foto para biarawan. Pikirkan saja gambaran apa yang pernah Anda miliki tentang para biarawan tempat Mendel berada.

Nah ada foto mereka. Bagi saya, mereka tidak terlihat seperti sekelompok rektor universitas atau sesuatu yang duduk-duduk untuk potret. Dan dia bepergian sangat luas.

Di sini dia sedang dalam perjalanan ke London di sini. Ini adalah fotonya dengan sekelompok orang dalam perjalanannya, saya pikir dia berada di Paris dalam perjalanannya ke London. Jadi ini bukan biksu kecil yang terisolasi di taman yang menemukan banyak hal. Dia adalah pria yang agak canggih yang mengejar beberapa masalah menarik.

Dan ini adalah taman tempat dia melakukan eksperimen.

Berikut gambarnya. Jadi ini adalah pengaturan eksperimental langsung untuk hal-hal luar biasa yang dia lakukan.

Nah, dengan latar belakang seperti itu, Mendel tertarik dengan masalah pewarisan. Dan orang-orang telah menyadari bahwa sifat-sifat itu diwariskan. Itulah seluruh prinsip menjinakkan hewan dan menjinakkan tanaman, bahwa jika Anda mengambil orang tua dengan karakteristik tertentu dan menyilangkannya bersama-sama, keturunannya kemudian memiliki sifat yang terkait dengan orang tua. Jadi orang bisa mendapatkan hewan peliharaan yang lebih baik atau tanaman peliharaan yang lebih baik.

Tapi sampai saat itu, pencampuran ini dianggap seperti mencampur cairan, mengaduk beberapa warna hijau dan merah, dan sedikit ini dan itu. Dan semuanya diaduk bersama.

Dan seperti yang akan Anda lihat, salah satu wawasan hebat Mendel adalah bahwa itu tidak seperti mencampur cairan. Dan untuk mempelajari masalah ini, dia memilih sebuah sistem. Bukan karena dia hanya mengutak-atik kacang polong. Dia adalah pria yang cukup canggih, dan dia memilih kacang polong sebagai organisme eksperimental karena tiga alasan. Jadi, mengapa kacang polong?

Yah satu, mereka mudah tumbuh, dan itu masih menjadi pertimbangan utama dari sistem model apa pun yang ingin Anda gunakan dan sains saat ini. Sangat sulit untuk tumbuh, sangat sulit untuk bekerja dengannya. Penyerbukan mudah dilakukan dengan cara yang terkendali.

Hanya struktur bunga kacang polong membuatnya sangat mudah untuk memastikan apakah serbuk sari diletakkan tepat di pistol bunga yang sama, yang merupakan sejenis pembuahan sendiri, atau untuk memastikan bahwa serbuk sari berpindah dari satu bunga ke bunga lainnya, yang pada dasarnya adalah penyerbukan silang. Dan hal ketiga, dan ini adalah hal yang sangat penting, adalah sistem telah bekerja sebelumnya. Dan ada beberapa yang disebut garis pembiakan murni. Jika dia baru saja mengambil kacang polong dari alam, itu akan seperti saya mulai melakukan genetika dengan menyilangkan beberapa dari kalian. Kami akan mendapatkan keturunan, baiklah, dan kami akan menyilangkan keturunan itu, kami akan terus mendapatkan hal-hal, orang-orang yang terlihat berbeda dan berbeda, mungkin sesuatu seperti orang tuanya, tetapi apa yang terjadi dengan kacang polong adalah orang-orang telah mengambil kacang polong, dan kemudian mereka terus-menerus mengawinkannya sampai akhirnya menetap. Itu selalu memiliki bunga putih.

Itu selalu memiliki biji yang keriput. Itu selalu memiliki apa pun sifat khusus itu. Jadi, saya pikir saya menunjukkan slide sebelumnya. Ini menunjukkan dua hal.

Anda bisa melihat ada biji yang halus dan kemudian biji yang keriput.

Dan mungkin agak sulit untuk membedakannya dalam hal ini, tetapi ada dua warna di sini. Ada yang kehijauan dan ada yang kekuning-kuningan. Jadi di sana, Anda melihat dua sifat di sana. Ada juga warna bunga, dan tinggi, dan hal-hal lain yang memiliki ciri khas.

Mereka adalah pembiakan murni. Setiap kali Anda mengambil garis itu dan jika Anda melewatinya sendiri dan mengeluarkan keturunannya, Anda akan melihat karakteristik yang sama setiap kali. Nah, sistem inilah yang mulai dipelajari Mendel untuk masalah pewarisan ini. Dan bagaimana pencampuran terjadi ketika dua organisme membawa serbuk sari?

Atau, jika hewan lain seperti kita, itu adalah sperma dan sel telur.

Tapi entah bagaimana, Anda melakukan sesuatu yang akhirnya memberi Anda sel telur yang dibuahi. Dan dari itu lahirlah keturunan. Jadi, apa yang Mendel lakukan, istilah yang digunakan, mereka mengatakan dia melakukan salib. Ini adalah pembicaraan genetik di sini sekarang. Jadi dia mengambil serbuk sari dari satu tanaman.

Dan menggunakannya untuk menyuburkan tanaman lain, mengumpulkan benih yang keluar dari ini, dan dia memeriksa keturunannya. Dan saya pikir cara berpikir yang menarik tentang ini adalah proyek UROP.

Anda datang ke lab Mendel dan ingin melakukan proyek UROP, itu cukup mudah. Saya mungkin bisa menunjukkan kepada Anda semua teknik yang perlu Anda ketahui, dan ini dia. Anda akan menunjukkan bagaimana Anda menyerbuki, mengumpulkan benih, dan kemudian kami akan melihat karakteristiknya. Jadi, itu hanya beberapa manipulasi yang cukup sederhana dan beberapa hal pengamatan. Jadi, misalkan Anda melakukan hal Mendel sebagai proyek UROP, dan mari kita lihat ke mana itu akan membawa kita. Jadi, apa yang Mendel lakukan untuk memulai, dia mengambil salah satu dari garis keturunan murni yang halus ini atau semuanya disingkat menjadi huruf S. Dan dia menyerbukinya dengan sesuatu yang berkerut. Saya akan melakukannya sebagai S kecil.

Dan kemudian dia mengumpulkan benih dari apa yang dikenal sebagai generasi pertama, dimulai dengan sesuatu seperti ini.

Dan ahli genetika menggunakan istilah F1 untuk generasi pertama ini dalam persilangan seperti ini, dan apa yang dia temukan adalah segalanya, semua benih, halus. Jadi, sifat keriput itu, jika Anda mau, menghilang.

Itu percobaan UROP pertama Anda.

[Waktu tidak?] tunduk pada alam, atau sains, atau sesuatu, dan bacalah makalah kecil seperti Watson dan Craig yang mengubah dunia pada akhirnya. Apa yang akan Anda lakukan selanjutnya? Tidak ada gel, tidak ada Fasilitas Pengurutan Whitehead. Ada yang punya ide? Saya telah menunjukkan kepada Anda semua teknik yang dia ketahui. Maaf? Menyeberangi lagi?

Apa yang Anda pikirkan? Apakah menurut Anda sifat-sifat itu hilang, atau apakah Anda pikir itu bersembunyi? Mungkin bersembunyi, kan?

Saya tidak tahu apa yang dia pikirkan, tetapi saya pikir itu masuk akal untuk memikirkannya karena dia mungkin mencoba mencari tahu, apakah sifat keriput ini hilang begitu saja dari muka bumi, atau bersembunyi di benih generasi pertama itu? ?

Jadi, mari kita taruh itu di sini. Jadi, itulah yang dia lakukan.

Jadi, dia mengambil benih ini, sekarang, itu adalah F1 yang mulus.

Ini tidak sama mulusnya dengan orang tua di sini.

Hanya untuk memperjelas, kalian mengerti ini adalah pembiakan murni.

Ini adalah yang telah dibiakkan orang untuk waktu yang lama, yang ini dan yang ini. Dalam hal ini, meskipun saya mencobanya dalam lingkaran, ini adalah F1 yang mulus, F1 yang mulus. Dan, kali ini ketika dia melakukan eksperimen dia melihat generasi kedua, atau generasi F2 begitu ahli genetika menyebutnya. Apa yang dia temukan, dia menjadi halus dan dia memiliki kerutan.

Jadi, sifat keriput muncul kembali di F2. Jadi itu tidak benar-benar hilang.

Itu bersembunyi. OK, saatnya untuk tunduk pada sel ilmu alam. Mengerti? Dia tidak mencoba dan mempublikasikannya pada saat itu. Dia melakukan sesuatu yang lain. Dia memiliki latar belakang yang sama dengan kalian. Bisakah dia memikirkan apa yang mungkin telah dia lakukan?

Dia bisa menyeberang lagi. Namun, ada hal lain yang dia lakukan dengan eksperimen ini. Nah, Anda sedang memikirkan eksperimen baru. Dia punya sedikit pemrosesan data yang bisa dia lakukan di sini. Apa katamu? Saya tidak bisa mendengar, maaf.

Statistik, oke. Saya akan menyederhanakannya sedikit sebelum itu. Aku punya beberapa dari masing-masing. Hitung mereka, benar, persis. Jadi itulah yang dia lakukan, dan saya pikir jumlahnya, jika saya ingat, lima, empat, tujuh, empat pada tahun 1850.

Jadi, apa yang harus saya lakukan sekarang? Rasio: benar-benar. Kita bisa menghitung satu juta lagi, tapi itu mungkin tidak akan terlalu produktif. Dan apa yang dia temukan adalah ketika dia melakukan itu, dia menemukan bahwa dia mendapatkan rasio yang cukup dekat dengan 3:1. Dan, jadi itulah yang dia temukan dari ini dengan melakukan hal semacam ini lagi adalah sebuah pola. Sebuah sifat menghilang di F1. Sifat itu muncul kembali di F2, dan kedua sifat itu memilikinya. Rasio dari dua sifat akan menjadi sekitar 3:1. Jika Anda tidak berpikir ini semacam proyek UROP atau semacamnya, itu adalah halaman dari beberapa catatan aktual Mendel saat dia melakukan salibnya. Dan apa yang dia lakukan selanjutnya adalah mengambil beberapa sifat lain. Ya? Maaf? Permisi?

Muncul kembali di F2. Jadi, dia mengambil beberapa ciri lain, bunga putih dan ungu, tinggi, pendek, saya menemukan bahwa setidaknya ada ciri-ciri tertentu lainnya. Itu tidak berhasil untuk semua yang dia pelajari, tetapi beberapa dari mereka dia bisa melihat pola yang sama.

Salah satu sifat menghilang. Itu muncul kembali di F2, dan ketika dia menghitungnya, dia akan menemukan bahwa sifat yang muncul kembali adalah satu, dan yang lainnya ada tiga kali lebih banyak.

Jadi, dia telah melihat sebuah pola. Dan yang dia lakukan saat ini adalah menyilangkan bunga dan menghitung keturunannya. Maka, saat itu Mendel mencoba menjelaskan datanya. Jadi, dia harus, sekarang, mengambil bagian selanjutnya dari proses ilmiah. Dan apa bagusnya memikirkan Mendel, dalam hal ini, kita tidak kewalahan dengan teknik yang rumit.

Anda dapat melihat, saya pikir, proses ilmiahnya.

Dan itu adalah hal yang sangat sederhana yang berbaris.

Jadi sekarang dia punya beberapa data. Dia menghitung barang-barangnya.

Dia didirikan direproduksi. Tidak hanya untuk benih.

Tampaknya menjadi beberapa fitur umum. Dan hal tentang ini, saya kira, saya tidak tahu apa yang dia pikirkan tetapi sepertinya dia bisa melihat bahwa ini tidak cocok dengan ide pencampuran.

Seperti, Anda akan menuangkan bersama dua cairan, dan Anda akan mengaduk semuanya. Sebaliknya, dia benar-benar membuat lompatan monumental ini dengan berpikir bahwa informasi genetik harus datang dalam bentuk tertentu, datang dalam partikel, atau unit, atau kuanta jika Anda ingin memikirkannya jika Anda seorang fisikawan.

Kita tahu unit-unit itu sebagai gen sekarang. Kami tumbuh dengan itu sekarang, tetapi untuk beralih dari gagasan bahwa informasi genetik seperti dua cairan yang bercampur menjadi gagasan bahwa itu adalah partikel kecil, jadi itu hampir sama dengan lompatan berpikir bahwa energi datang dalam partikel. bukannya semacam terus menerus hal.

Nah, wawasan seperti itulah yang dimiliki Mendel.

Jadi info genetik datang dalam partikel, unit.

Saya akan mengatakan, kita sekarang menyebut gen-gen ini, dan jika memang begitu, maka dia mulai berpikir tentang sifat-sifat ini sebagai partikel yang memiliki karakter berbeda yang terkait dengan masing-masingnya. Itu berarti akan ada satu partikel yang berukuran S besar, dan itu halus. Ada beberapa partikel lain yang ditentukan.

Karakter keriput, yang akan disebut s kecil.

Jadi, apa yang terjadi di persilangan ini, lalu, dia sekarang mencampur partikel, bukan cairan. Sekali lagi, saya tidak tahu bagaimana dia bisa, berapa banyak partikel yang harus ada dari masing-masing organisme. Itu bisa saja dari dua ke atas. Dia harus memiliki dua untuk menjelaskan jenis hal yang dia kerjakan. Tidak ada alasan dia tidak bisa memikirkan 12 atau sesuatu. Tetapi saya berasumsi Anda mulai dengan hal yang paling sederhana, angka yang dapat Anda pikirkan, dan lihat apakah Anda dapat membuatnya berhasil. Jadi, apa yang dia hipotesiskan adalah bahwa setiap organisme memiliki dua salinan dari masing-masing partikel ini.

Jadi, dua salinan dari setiap partikel, jadi ini berarti ada dua jenis partikel. Jadi, akan ada S dan mulus. Jadi, dia bisa mendapatkan tiga jenis hal. Dia bisa mendapatkan satu yang S besar atau halus. Atau Anda dapat memiliki yang merupakan dua huruf S kecil. Dan ini akan berkerut.

Atau, jika Anda memiliki kombinasi lain, apa yang dia temukan, yang cocok dengan model ini adalah ini harus mulus.

Itu berarti bahwa salah satu dari mereka dominan atas yang lain ketika Anda menggabungkannya. Jadi, dalam hal ini, S besar akan dikatakan dominan. Dan s kecil akan dikatakan resesif. Ada istilah kecil lain di sini yang akan saya perkenalkan karena itu akan membantu kita membicarakan hal ini selama beberapa hari ke depan, istilah yang digunakan ahli genetika sepanjang waktu. Karena keduanya memiliki dua yang sama, mereka dikatakan homozigot, lakukan hal yang sama.

Dan yang ini, dengan masing-masing satu, dikatakan heterozigot.

Oke, saya rasa ada semacam pengaturan untuk model Mendel. Namun, dia harus menghadapi satu masalah lain, dan itu adalah jika setiap organisme memiliki dua, dan dua orang tua berkumpul dan masing-masing menyumbangkan sesuatu, kecuali jika Anda melakukan sesuatu, keturunannya akan memiliki empat.

Ketika keturunan itu berkumpul, yang berikutnya akan memiliki dua kali lebih banyak, dan seterusnya. Jadi, dari mungkin, saya tidak tahu apakah itu hanya dari prinsip pertama, tetapi saya akan membayangkan dia mengetahui bahwa jika organisme berhubungan seks dengan serbuk sari dan apa pun, atau telur dan sperma, sesuatu harus dilakukan untuk menyiasatinya. masalah jumlah partikel yang terus meningkat. Jadi, dia membayangkan bahwa ketika ada sel khusus untuk seks, dan mereka memiliki jumlah sehingga sel kelamin akan memiliki setengah jumlah partikel sehingga ketika setiap orang tua menyumbangkan satu, Anda akan kembali ke dua.

Ini cukup sederhana, pemikiran langsung setelah Anda mendapatkan gagasan bahwa hal-hal ini datang dalam bentuk tertentu.

Jadi, dengan ini, bisakah dia menjelaskan hasilnya sekarang?

Mari kita lakukan di sini. Jadi, apa yang terjadi pada salib pertama? Dia memiliki garis keturunan yang halus dan murni disilangkan, jadi sel kelamin dari ini, masing-masing akan menjadi S besar, dan sel kelamin dari masing-masing ini akan menjadi s kecil.

Dan seperti yang Anda ingat, apa yang dia dapatkan semuanya lancar, bukan? Ingat?

Jadi, jika kita mencoba dan mencari tahu apa yang terjadi di sini, cara untuk menggambarkannya adalah dengan memikirkan apa yang terjadi jika semua kombinasi yang Anda dapatkan, jadi jika kita memasangkannya dengan semua cara yang mungkin, maka setiap kombinasi akan identik dari persilangan pertama itu, satu dari satu orang tua, satu dari yang lain.

Dan, jika yang satu dominan atas yang lain, itu akan terlihat seperti ini.

Ini benar-benar kata yang saya perkenalkan kepada Anda.

Itulah genotipe. Itulah yang terjadi di tingkat genetik. Apa yang Anda lihat di sini adalah karakteristik organisme yang dapat diamati.

Itu akan menjadi fenotipe. Jadi, lalu apa yang akan terjadi dengan ini jika dia melintasi F1? Yah, seperti yang Anda ingat, mereka halus, tetapi dia sekarang melihat mereka seperti ini.

Jadi itu berarti sel kelamin yang dihasilkan dari ini, masing-masing akan menghasilkan satu S besar, dan satu S kecil.

Dan kemudian, jika Anda menggabungkannya untuk melihat bagaimana ini akan berhasil, nah, ini adalah dua S besar. Ini adalah S besar dan s kecil, S besar dan s kecil, dan dua s kecil. Jadi, yang dia dapatkan di sini adalah SS, SS, dan rasio 1:2:1.

Tetapi ketika Anda melihat fenotipe, apa yang kita harapkan? Nah, ini akan mulus, S besar dan S kecil.

Itu mulus. S besar, s kecil, halus lagi, dan dua s kecil, itu berkerut. Ada rasio nya 3:1.

Apakah dia telah membuktikan sesuatu? Berhasil. Cantik. Modelnya harus benar?

Bagaimana menurutmu? Apakah Anda siap untuk menerbitkan?

Mengapa demikian? Mengapa model itu berhasil?

Apakah model sudah memprediksi sesuatu? Tidak, ini berfungsi karena menggambarkan data. Sampai batas tertentu, ini seperti membentur tikungan.

Anda mengatakannya, tetapi Anda belum benar-benar tahu. Tentu saja itu akan berhasil, karena jika Anda mendapatkan data yang berbeda, itu akan memiliki model yang berbeda. Jadi, Anda meletakkan jari Anda pada poin yang sangat penting, dan itu adalah Anda dapat melakukan percobaan. Anda bisa mendapatkan datanya.

Itu tidak harus melibatkan pengurutan DNA atau teknik mewah.

Anda mendapatkan data dari sistem biologis.

Anda telah menemukan hipotesis yang menjelaskannya.

Tapi tentu saja itu akan menjelaskannya karena Anda tidak akan mempublikasikan model yang tidak menjelaskan data Anda sendiri. Tapi apa yang belum dia lakukan adalah mengujinya. Akankah modelnya memprediksi hasil dari sesuatu yang belum dia lakukan? Jadi, sarannya adalah dia harus melakukan salib lain. Dan itulah yang kemudian dilakukan Mendel lagi. Inilah yang harus dia kerjakan.

Dia bisa menyeberang, dan dia bisa menghitung, dan dia bisa menghitung dan berpikir. Tapi, itulah tekniknya.

Saya sangat suka memikirkan hal ini, karena Anda dapat menempatkan diri Anda pada posisinya. Jadi, apa yang ingin kalian lewati?

Kita tidak punya banyak, kan? Satu, dia melakukannya. Satu persilangan dia lakukan, F1 dengan induk dominan homozigot, galur murni.

Jadi, dia halus, itu S besar dan s kecil, dan dia melewatinya dengan sesuatu, dua S besar. Jadi, sel kelamin yang akan Anda dapatkan dari ini, jadi jika Anda mengatur yang ini dan melihat apa yang terjadi, ada dua. Anda akan mendapatkan S besar, S besar, S kecil, S besar, S kecil. Ini agak tidak informatif. Jika Anda ingin melihat catatan Anda setelahnya, dan membuatnya konsisten, izinkan saya membaliknya sedikit. Saya meletakkan dua S besar di sini, dan ini F1 kami di sini. Dengan begitu saya akan mengikuti pola yang sama seperti yang saya lakukan sebelumnya. Oke, jadi begitulah kita. Bagaimanapun, semuanya mulus, tapi itu tidak terlalu membantu.

Dia telah melihat hasil itu sebelumnya. Itu belum benar-benar terbukti. Mengingat jenis hasil tak terduga yang diprediksi oleh modelnya.

Tapi dia mencoba yang lain yang sangat, sangat mirip.

Dan dalam hal ini, ia melintasi F1 dengan induk resesif homozigot. Ini adalah proses yang sangat penting dalam genetika. Dan alasannya, karena sangat penting, maka diberikan istilah khusus yang disebut uji silang. Mari kita lihat apa yang terjadi dengan yang satu ini, karena yang ini lebih menarik. Jadi, kami mengambil F1. Jadi, ini adalah F1. Dia sekarang menyilangkannya dengan resesif homozigot ini, jadi induk yang memiliki dua partikel kecil s. Jadi, apakah sel kelamin akan terlihat seperti ini, huruf S kecil seperti sebelumnya, menjadi huruf S kecil di sini? Jadi, jika kita mengatur ini, seperti yang telah kita lakukan, ada sel kelamin dari F1 ini.

Berikut adalah sel kelamin dari induk homozigot resesif.

Di sini, kita mendapatkan S besar dan s kecil untuk masing-masingnya.

Tapi di sini, kita mendapatkan dua s kecil. Jadi, jika kita melihat fenotipenya, jika Anda berada di luar di lapangan atau di taman duduk di dapur, setelah Anda membawa benih Anda ke dalam atau di mana pun dia bekerja, apa yang akan Anda prediksikan akan Anda lihat di salib? seperti ini?

Ini akan menjadi halus, tetapi keduanya akan berkerut.

Jadi, di sini pada tingkat genotip, kita mendapatkan rasio 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.


Isi

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] [ sumber yang lebih baik diperlukan ] 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(E)-nonenal, 4-hydroperoxy-2(E)-nonenal, 4-oxo-2(E)-nonenal, and cis-4,5-epoxy-2(E)-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 sistem – 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.
  • perbaikan DNAE. coli dan 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.

Ragi Sunting

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 Sunting

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 dan 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. Di dalam 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, Rontok, dan 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!, dan The Amazing Colossal Man.


Tentang AccessScience

AccessScience menyediakan informasi ilmiah yang paling akurat dan dapat dipercaya yang tersedia.

Diakui sebagai pintu gerbang pemenang penghargaan untuk pengetahuan ilmiah, AccessScience adalah sumber online luar biasa yang berisi materi referensi berkualitas tinggi yang ditulis khusus untuk siswa. Kontributor mencakup lebih dari 10.000 ilmuwan berkualifikasi tinggi dan 46 pemenang Hadiah Nobel.

LEBIH DARI 8700 artikel yang mencakup semua disiplin ilmu utama dan mencakup McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology dan Buku Tahunan Sains & Teknologi McGraw-Hill

115.000-PLUS definisi dari Kamus Istilah Ilmiah dan Teknis McGraw-Hill

3000 biografi tokoh-tokoh ilmiah terkenal

LEBIH DARI 19.000 gambar dan animasi yang dapat diunduh yang mengilustrasikan topik utama

VIDEO YANG MENARIK menyoroti kehidupan dan karya ilmuwan pemenang penghargaan

SARAN UNTUK STUDI LEBIH LANJUT dan bacaan tambahan untuk membimbing siswa ke pemahaman dan penelitian yang lebih dalam

LINK KE PUSTAKA CITABLE membantu siswa memperluas pengetahuan mereka menggunakan sumber informasi utama


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.


Tonton videonya: BIOLOGI TINGKATAN 4: TINDAKAN ANTIBODI (Agustus 2022).