up
Search      menu
پزشکی و دامپزشکی :: مقاله گسيختگي زنجيره در DNA PDF
QR code - گسيختگي زنجيره در DNA

گسيختگي زنجيره در DNA

شيمي تابش

اطلاعات اوليه
فوتوني پرانرژي که به يک سيستم جذب کننده وارد مي‌شود، در يک تک مرحله به مولکولهاي زيستي مهم ، آسيب ناشي از يونش وارد نمي‌آورد. در هر حالت ، فوتون ، دستخوش رويدادهاي پراکندگي قرار مي‌گيرد که به توليد الکترونهاي پرانرژي مي‌انجامد که سرانجام در گونه‌هاي مولکولي انرژي را رسوب مي‌دهد. انرژي جنبشي اين الکترونها عموما در گستره کيلو و مگا الکترون ولت است و براي اينکه آسيب ناشي از يونش در مولکولهاي زيستي مهم موثر باشد، اين الکترونها بايد از رويدادهاي انتقال انرژي ، حدود دهها الکترون ولت متاثر شوند.
برهمکنش تابش با مولکولها در محيط جذب کننده از طريق فوتون اوليه صورت نمي‌گيرد، بلکه بيشتر از طريق انتقال از ذرات باردار با انرژي جنبشي زياد است که بر اثر فرآيندهاي پراکندگي بوجود آمده‌اند. انرژي جذب شده در مولکول محيط ، مي‌تواند به پرتاب يک يا چند الکترون از مولکول بيانجامد که به ايجاد يک زوج يون يا يونش مولکول هدف منجر شود. انرژي جذب شده ممکن است به بالا بردن الکترونها از حالت پايه به حالت برانگيخته بيانجامد، فرآيندي که برانگيزش نام دارد. مولکولها در حالت برانگيخته بسيار ناپايدارند.
فرآورده‌هاي اوليه راديوليز آب
آب ، بخش بزرگي از محيط موجودات زنده را تشکيل مي‌دهد و عجيب نيست که براي موجودات زنده ، مقدار چشمگيري از انتقال انرژي با اين مولکول انجام مي‌شود. اثر مستقيم برانگيزشها و يونشهاي ناشي از الکترون ثانويه ، واکنش غالب در موجودات زنده براي تابش با LET (انتقال خطي انرژي) پايين به شمار مي‌آيد. نتيجه نهايي اين شيمي تابش اوليه برانگيزش و يونش در يک آبدار که در يک مقياس زماني12-10 _ 16-10 ثانيه روي مي‌دهد، عبارتند از: فرآورده‌هاي شامل H2O و فرآورده‌هاي ناشي از تجزيه آن02O و 0OH و الکترون.
واکنش راديکالهاي آب با گيرنده آن
واکنش راديکالهاي آب يا آب ، به خودي خود ، فرآيند جالبي است، اما براي بدست آوردن يک نتيجه زيست شناختي ناشي از رويداد تابش ، بايد يک برهمکنش شيميايي از گونه واکنشي يا مولکولهاي زيستي موجود باشد تا سرانجام به تداخلي در عملکرد ياخته‌اي طبيعي منجر شود. شيميدانهاي تابش ، عبارت رباينده را براي انواع مواد شيميايي بکار مي‌برند که با راديکالها و ساير صورتهاي فعال موجود در آب پرتو گرفته ، بر همکنش برقرار کنند.
رباينده که مي‌تواند هر نوع مولکول قادر به بر همکنش باشد، با راديکالها واکنش انجام مي‌دهد تا شيمي آب را به سرانجامي برساند. نکته جالب اين است که براي غلظتهاي پايين هر مولکول رباينده ، کسري از راديکالها که با رباينده برهمکنش انجام مي‌دهد. تقريبا در گستره وسيعي از غلظت رباينده‌ها ، ثابت است.
کنش مستقيم و غير مستقيم
آب با آثار ممکن بر سيستمهاي زيستي ، رابطه دارد. علاوه بر واکنش پذيري فرآورده‌هاي راديوليز آب که سبب مي‌شود با مولکولهاي زيستي مهم موجود در ياخته برهمکنش انجام دهند، اين امکان هم وجود دارد که انرژي ذخيره شده توسط الکترون با انرژي جنبشي بالا مستقيما در مولکول زيستي مورد نظر ، ذخيره شود. در آن مورد واکنشهاي فيزيکي - شيميايي بيشتر در مولکولهاي اجزاي تشکيل دهنده مهم مانند DNA صورت مي‌گيرد تا در آب ، نتيجه يونش و يا برانگيزش در اتمهاي اين مولکولها و تشکيل راديکال از اين مولکول زيستي حائز اهميت است.
کنش مستقيم
براي اين فرآيند ، انرژي مستقيما در مولکول هدف که داراي اهميت زيستي است، بدون دخالت انواع راديکالي حاصل از راديوليز آب انباشته مي‌شود. رابطه دوز - پاخ عموما لگاريتمي - خطي است، بطوري که در قالب رابطه زير بيان مي‌شود. که در آن تعداد آغازگر مولکولهاي دست نخورده بوده ، تعداد باقيمانده پس از دوز مقداري ثابت است.
اين رابطه بر اين فرض استوار است که يک تک رويداد يونش يا برانگيزش در مولکولهاي زيستي به تغييري خواهد انجاميد که منجر به اتلاف فعاليت زيستي در مولکول مي‌انجامد.
کنش غير مستقيم
کنش غير مستقيم ، عبارت است از حاصل کنش فرآورده‌هاي راديوليتي آب بر هدف که از اهميت زيستي ناشي مي‌شود. مشخصه مهم کنش مستقيم از اين قرار است که آسيب وارده از جانب اين سازوکار ، عبارت است از آسيبي که تنها وقتي مي‌تواند حادث شود که انواع راديکال توليد شده از طريق راديوليز آب به مولکولهاي مهم زيستي ، برسند و با آنها برهمکنش برقرار نمايند.
بنابراين فرآيند ، معمولا از لحاظ پخش يا انتشار محدود مي‌شود و غالبا رابطه دوز - پاسخ پيچيده خواهد بود. اثر غير مستقيم به صراحت به صورت برهمکنش مولکولهاي جسم حل شده و انواع واکنش پذير مولکولهاي حلال تعريف مي‌شود که از طريق کنش مستقيم تابش بر حلال تشکيل خواهد شد. چون آب ، حلال عمده سيستمهاي حياتي است، اکثر کنشهاي غير مستقيم نتيجه انواع واکنش پذير تشکيل شده از مولکولهاي آب خواهد بود.
بازترکيب ، استرداد و ترميم
بازگرداندن مولکولها به حالت قبل از پرتو گيري از طريق سه ساز و کار ممکن است: بازترکيب ، استرداد و ترميم.
بازترکيب
بازترکيب مي‌تواند در مراحل بسيار اوليه پس از رويداد پرتو گيري تحقق پذيرد، ضمن اينکه گونه‌هاي ناشي از راديوليز آب توليد شده هنوز بسيار به يکديگر نزديک هستند. مقياس زماني براي بازترکيب کوتاهتر از 11- 10 ثانيه است. بازترکيب به سادگي به هم نزديک شدن زوج يونها يا زوج راديکالها براي تشکيل شدن مولکولي است که از آنها ناشي شده‌اند.
استرداد
عبارت است از بازگشت شيميايي مولکول تغيير يافته به حالت اوليه‌اش بدون دخالت مراحل آنزيمي يا مراحل کاتاليستي زيستي ديگر. مقياس زماني براي استرداد ، يک چهارم ثانيه يا کمتر است. استرداد شيميايي مي‌تواند به چندين طريق پيشروي کند که بعضي از آنها به خوبي فهميده نشده است. مثالي براي فهم اين فرآيند مفيد خواهد بود.
* مثالي در مورد استرداد: فرض کنيد که در نتيجه کنش مستقيم و غير مستقيم ، DNA دستخوش يک رويداد شيميايي شده است که يک راديکال را در محلي از مولکول باقي مي‌گذارد. اين راديکال به نوبه خود مي‌تواند دستخوش واکنشي شود که آسيب را به نحوي کم و بيش دائم تثبيت کند (مثلا واکنش با اکسيژن) ، يا ممکن است با يک مولکول ديگر در واکنش مبادله راديکال ، واکنشي را برقرار کند که مولکول DNA را به حالت قبل از پرتو گيري بازگرداند و يک راديکال ديگر ، توليد شود. يک مثال نوعي از فرآيند اخير مي‌تواند برهمکنش راديکال DNA با مولکولي که داراي سولفيدريل باشد، انجام گيرد که منجر به بازگشت مولکول DNA و تبديل مولکول سولفيدريل به يک ترکيب راديکالي باشد.
ترميم
در يک مقياس زماني طولانيتر ، ممکن است ترميم آنزيمي روي دهد. مقياس زماني براي اين فر‌‌‌آيند چند دقيقه تا چند ساعت مي‌باشد.
هدف بزرگ مولکولي در ياخته
هدف اساسي براي تبديل شيميايي ناشي از القاي تابش يونساز که اين تغييرات مي‌توانند از لحاظ زيستي براي زنده ماندن سلول مهم باشد، هم اکنون فهميده شده است که DNA است. اين مولکول اطلاعات ژنومي لازم براي خود تکثيري و نوسازي زيست شيميايي در ياخته و تقسيم ياخته‌اي را با خود حمل مي‌کند. قسمتي از آسيب القا شده توسط تابش ، نتيجه کنش غير مستقيم فرآورده‌هاي راديوليز آب است. قسمتي از آن حاصل کنش مستقيم روي مولکول DNA است. ضمن اينکه DNA هدف عمده به شمار مي‌آيد.
روشن است که مولکولهاي فعال زيستي ديگر موجود در ياخته نيز دستخوش غير فعال سازي ناشي از آسيب تابشي مستقيم و غير مستقيم مي‌شوند. ياخته مي‌تواند از دست دادنهاي بسيار بزرگ را در فعاليت زيستي اکثر بيومولکولها ، جز DNA را بدون وارد آوردن نقص جدي به کارهايش ، تحمل کند. مثلا آنزيمها پيوسته ساخته مي‌شوند و مولکولهاي آسيب ديده مرتبا جايگزين مي‌شوند.
شواهد موجود براي DNA به عنوان مولکول هدف
* براي موجودات زنده ساده‌تر مانند باکتري خوار و ويروسها ، مي‌توان يک رابطه کمي بين آسيب وارد به DNA و کارکرد زيستي برقرار کرد.
* براي موجودات زنده عاليتر ، از دست رفتن کارکرد باگمستت تک‌رشته‌اي و يا دو رشته‌اي ، همبستگي دارد.
* ترميم آسيب وارد بر DNA در بسياري از موجودات زنده رابطه تنگاتنگي با زنده ماندن ياخته دارد که از طريق توانايي ياخته براي تقسيم شدن ، سنجيده مي‌شود.
* ياخته‌هايي که فاقد توانايي ترميم DNA ناشي از تغيير ژنتيکي هستند، به مراتب نسبت به پرتو گيري حساستر از ياخته‌هاي طبيعي هستند.
* عوامل شيميايي که معلوم شده است، مانع ترميم آسيب وارد بر DNA مي‌شوند، حساسيت ياخته‌ها را نسبت به پرتو گيري ، افزايش مي‌دهند.
* کنشهاي مستقيم تابش يوننده بر DNA و ساير مولکولهاي زيستي فعال در ياخته به سهولت به صورت گسيختگي پيوند يا تشکيل راديکال در محل نهشت انرژي تجسم مي‌يابد، که به غير فعال شدن مولکول هدف مي‌انجامد. کنشهاي غير مستقيم از طريق فرآورده‌هاي تجزيه تابشي پيچيده‌تر هستند.
آسيبهاي وارده بر DNA در اثر راديکالها
* گروههاي کارکردي در پورينها ممکن است بطور برگشت ناپذيري تغيير کنند تا به حضور يک نوکلئوتيد نادرست منجر شود.
* آسيب وارد آمده به پورينها و پريميدينها ممکن است چنان زياد باشد که به از دست رفتن آنها در مولکول DNA منجر شود.
* يکي از ساز و کارهاي انتقال راديکال معلوم است که تشکيل شده در مکان بازها به ستون قند - فسفات منتقل شده و منجر به اتلاف باز و قطع زنجيره شود.
* وارد آمدن آسيب به محور اصلي دي اکسي ريبوز - فسفات DNA ممکن است سبب قطع اين محور اصي و منجر به گسست يک تک رشته شود. وارد آمدن اين آسيب بسيار مهم را گسست تک رشته‌اي (SSB) مي‌نامند.
* وارد آمدن آسيب به محور اصلي دي‌اکسي ريبوز - فسفات در دو يا چند نقطه مجاور ممکن است به گسيختگي مولکول منجر شود و اين آسيب را گسست دو رشته (DSB) مي‌نامند.
گسيختگي زنجيره در DNA
گسيختگي زنجيره تک رشته‌اي از مولکول DNA براي ياخته ، رويداد چندان خطرناکي نيست زيرا فرآيندهاي ترميم در سلولهاي بازده بالايي هستند. عقيده همگان بر اين است که گسستهاي تک رشته‌اي در يک ياخته رويداد شايع است، خواه با تابش و خواه بدون تابش و ترميم آن بسيار کارآمد است. گسستهاي دو رشته اي DSB) DNA) براي ياخته داراي عواقب جدي تري هستند. DSB ، يک فرآيند مستعد خطا هستند که اغلب به جهش در ژنوم و يا از دست رفتن ظرفيت توليد مثل ، منجر مي‌شوند.

مقدمه کشف ماده‌اي که بعدها DNA نام گرفت در سال 1869 بوسيله فرديک ميشر انجام شد. اين دانشمند هنگام مطالعه بر روي گويچه‌هاي سفيد خون ، هسته سلولها را اس ...

DNA يا دزاکسي ريبونوکلئيک اسيد يکي از ماکرومولکولهاي سلولي است که حامل اطلاعات وراثتي بوده و طي همانند سازي ژنتيکي از يک نسل به نسل بعد منتقل مي شود. ...

انگشت نگاري DNA يا (DNA finger prining) ، روشي است براي تعيين هويت که مي تواند قويتر از هر روش تعيين هويت ديگر باشد. اين روش بر اساس روشهاي فن آوري DN ...

به ساخته شدن RNA از روي DNA با كمك آنزيم RNA پلي مراز، رونويسي گويند كه اولين قدم براي ساخت پروتئين هاست. به عبارت دقيق تر رونويسي فرايندي است كه ضمن ...

فن آوري RFID بر اساس مفهوم ساده اي پديد آمده است. اين فن آوري از دو عنصر تشکيل شده که از طريق انتقال راديويي با يکديگر در تماسند: يک برچسب و يک reader ...

مسئله اصلي در بررسي يک ژن خاص مشکل هدف گيري آن در يک ژنوم پيچيده که ممکن است بيش از صد هزار ژن داشته باشد است. بسياري از روشها در ژنتيک ملکولي به اين ...

شنوايي که فرآيند بسيار پيچيده اي است، به هماهنگي بخش هاي مختلفي از گوش و دستگاه عصبي نياز دارد. گوش ما از ۵ بخش اصلي تشکيل شده که عبارتند از: گوش بيرو ...

باکتريها گروهي از موجودات تک ياخته اي ذره بيني هستند که پوشش بيروني نسبتاً ضخيمي آنها را احاطه کرده است. اين موجودات ساختار ساده اي دارند و به گروه پر ...

دانلود نسخه PDF - گسيختگي زنجيره در DNA