прибавление представляет собой включение частиц, таких как молекулы или ионы, в определенные химические соединения, такие как кристаллические решетки. В биохимии этот термин связан с интеркаляцией частиц между соседними парами оснований ДНК, что может привести к мутациям сетки. Вещество талидомид, например, обладает интеркаляционными свойствами, что вызвало скандал с пороками развития.
Что такое интеркаляция?
В химии под интеркаляцией понимается интеркаляция молекул, ионов или атомов в химические соединения. Структура частиц остается практически постоянной в процессе хранения. В неорганической химии интеркаляция в первую очередь относится к интеркалированию частиц между плоскостями кристаллической решетки слоистых кристаллов. В этом контексте следует упомянуть, например, интеркалирование щелочного металла в графите, которое создает новые соединения в виде комплексов интеркалирования. Интеркаляционные соединения кристаллов требуют больших сил взаимодействия в задействованных слоях и минимальных сил между соседними слоями.
В биохимии этот термин снова относится к ДНК. Во время этого процесса определенные молекулы вставляют себя в двойную спираль ДНК, протискиваясь между соседними парами оснований.
Процесс биохимической интеркаляции не является физиологическим процессом. Это патофизиологический процесс, нарушающий репликацию и транскрипцию ДНК.
Интеркаляция причинно связана с генетическими мутациями, которые преимущественно имеют отношение к процессу репликации. Результат - пороки развития отдельных тканей. В дополнение к мутагенным свойствам интеркаляция в биохимическом смысле также считается канцерогенной, то есть канцерогенной.
Соединения с интеркаляционным потенциалом включают, например, цитостатики, которые используются в терапии рака. Использование интеркаляционных веществ приводит к повреждению ДНК во время лечения, что приводит к гибели опухоли.
Функция и задача
Во время биохимической интеркаляции молекулы внутри ДНК встраиваются в двойную спираль соседних пар оснований и нарушают репликацию и транскрипцию генетического материала. В процессе репликации интеркаляция вызывает в первую очередь мутации растра, которые также известны как мутации рамки считывания, сдвиги рамки считывания или мутации сдвига рамки.
Во время интеркаляции вставляются (3n + 1) пары оснований, что искажает сетку мРНК в ДНК. Как следствие, образуются мутировавшие белки, аминокислотная последовательность которых изменена во всех положениях от положения мутации. Стоп-кодон вводится на ранней стадии, что прекращает синтез белка с точки зрения трансляции. Скрининговые мутации ближе к концу рамки считывания иногда удлиняют полипептид, потому что они затрудняют распознавание физиологического стоп-кодона.
Люди извлекают выгоду из процессов интеркаляции в основном за счет цитостатиков, которые используются для лечения рака. Несмотря на медицинский прогресс последних десятилетий, цитостатики по-прежнему считаются наиболее эффективным методом лечения злокачественного рака из-за их интеркаляционных свойств. Токсичные химические вещества используются в химиотерапии и нарушают, задерживают или предотвращают клеточный цикл опухолевых клеток, так что злокачественные клетки больше не распространяются или распространяются.
Повреждение ДНК, вызванное интеркаляцией, вызывает хромосомные аберрации или нарушает развитие веретенообразного аппарата. Таким образом, деление клеток-мишеней замедляется или выключается.
В группу цитостатиков входят различные вещества с очень разными химическими структурами. Известными интеркаляционными веществами этого типа являются актиномицин, антрациклины или даунорубицин. Людям также выгоден принцип интеркаляции в связи с другими лекарствами. Например, химиотерапевтический эффект антибиотиков объясняется интеркаляционным соединением.
Здесь вы можете найти свое лекарство
➔ Лекарства успокаивающие и укрепляющие нервыБолезни и недуги
Талидомид соответствует производному глутаминовой кислоты, которое оказывает успокаивающее действие на центральную нервную систему и, помимо иммунодепрессивного, также оказывает противовоспалительное действие. Вещество считается интеркалятивным.
Поскольку талидомид оказывает успокаивающее, стимулирующее сон, воспаление, рост опухолей и эффект ингибирования образования кровеносных сосудов, в конце 1950-х годов он стал доступным почти для каждого домохозяйства как Contergan®. Из-за его интеркаляционных свойств прием вещества в первые три месяца беременности приводит к процессам интеркаляции, описанным выше, которые оказывают драматическое влияние на эмбриональное развитие. Новорожденные родились с тяжелыми пороками развития конечностей или внутренних органов.
Благодаря своим интеркаляционным свойствам, вещество блокирует фактор роста VEGF, так что образование кровеносных сосудов в эмбриональном развитии подавляется. Поскольку эмбрион особенно чутко реагирует на вредные воздействия в первые три месяца развития, помимо пороков развития, он может даже привести к гибели в это время.
Помимо таких разрушительных последствий, интеркаляционные вещества связаны с канцерогенным, то есть канцерогенным, действием. Это касается, например, некоторых красителей. К ним относятся бромид этидия или EtBr, который в молекулярной генетике окрашивает нуклеиновые кислоты. Бромид этидия имеет эмпирическую формулу C21H20BrN3 и внедряется между двумя цепями ДНК, так что происходит окрашивание.
Поскольку краситель поглощает УФ-свет с длинами волн от 254 до 366 нм и излучает оранжево-красный свет с длинами волн 590 нм, он незаменим как краситель в молекулярной генетике. Бромид этидия окрашивает образцы ДНК, которые ранее были разделены с помощью агарозного геля. Краситель сразу же добавляется в гель. Таким образом, краситель связывается с ДНК, делая ее видимой особым образом. Поскольку бромистый этидий потенциально канцерогенный, при его использовании необходимо принимать соответствующие меры безопасности, чтобы предотвратить прямой контакт со слизистыми оболочками или кожей. То же самое относится ко всем другим интеркаляционным веществам с канцерогенным действием.
