Intercalare: funcție, sarcini, rol și boli

Intercalarea este intercalarea particulelor precum molecule sau ioni în anumiți compuși chimici, cum ar fi rețelele cristaline. În biochimie, termenul este asociat cu intercalația de particule între perechile de baze adiacente de ADN, ceea ce poate duce la mutații în rețea. Proprietățile intercalare sunt posedate, de exemplu, de substanța talidomidă, care a generat un scandal de malformație.

Ce este intercalarea?

Intercalarea este încorporarea particulelor precum molecule sau ioni în anumiți compuși chimici, cum ar fi rețelele cristaline. În chimie, intercalația este intercalația molecule, ioni sau atomi în compuși chimici. Structura particulelor rămâne esențial constantă în timpul procesului de intercalație. În chimia anorganică, intercalația se referă în primul rând la intercalația particulelor între planurile de rețea cristalină ale cristalelor stratificate. În acest context, de exemplu, intercalația unui metal alcalin în grafit dă naștere la noi compuși sub formă de complexe de intercalație. Compușii de intercalare ai cristalelor necesită forțe de interacțiune mari în straturile implicate și minime între straturile adiacente. În biochimie, termenul se referă din nou la ADN. În acest proces, anumite molecule se inserează în dubla helix a ADN-ului prin intercalare între perechi de vecini Baze de. Procesul intercalației biochimice nu este un proces fiziologic. Este un proces fiziopatologic care perturbă replicarea și transcrierea ADN-ului. Intercalarea este asociată cauzal cu mutații genetice care sunt predominante relevante în procesul de replicare. Rezultatul este malformațiile țesuturilor individuale. În plus față de proprietățile mutagene, intercalația în sens biochimic se spune că are și cancerigen, adică cancer-cauzante, proprietăți. Compușii cu potențial intercalativ includ, de exemplu, citostaticelor, care sunt utilizate în cancer terapie. Prin intermediul substanțelor intercalative, deteriorarea ADN-ului este indusă ca parte a tratamentului, determinând moartea tumorii.

Funcția și sarcina

În intercalația biochimică, moleculele din ADN se inserează în dubla helix a perechilor de baze adiacente și interferează cu replicarea și transcrierea materialului genetic. În procesul de replicare, intercalația provoacă în primul rând mutații de încadrare, cunoscute și sub denumirea de mutații de cadru de citire, schimbări de cadru de citire sau mutații de cadru de cadru. Intercalarea are ca rezultat inserarea perechilor de baze (3n +1), ceea ce distorsionează grila mARN-ului din ADN. În consecință, mutați proteine se formează a căror secvență de aminoacizi este modificată în toate pozițiile din poziția mutației. Astfel, este introdus de timpuriu un codon stop, care termină sinteza proteinelor în ceea ce privește traducerea. Mutațiile raster spre sfârșitul cadrului de citire alungesc uneori polipeptida, deoarece îngreunează recunoașterea codonului de oprire fiziologic. Oamenii beneficiază de procese de intercalație în primul rând prin citostatice medicamente folosit pentru a trata cancer. În ciuda progreselor medicale din ultimele decenii, citostaticelor, datorită proprietăților lor intercalative, sunt încă considerate uneori cel mai eficient tratament pentru cancerul malign. Substanțele chimice toxice sunt utilizate în chimioterapie și perturbă, întârzie sau previne ciclul celular al celulelor tumorale, astfel încât celulele maligne să nu se mai răspândească sau să se disperseze. Deteriorarea ADN-ului cauzată de intercalație are ca rezultat aberații cromozomiale sau perturbă formarea aparatului fusului. În acest fel, împărțirea celulelor țintă este încetinită sau oprită. Grupul de citostatice medicamente include diverse substanțe cu structuri chimic foarte diferite. Substanțele intercalative cunoscute de acest tip sunt actinomicina, antraciclinele sau daunorubicină. Omul beneficiază, de asemenea, de principiul intercalației în legătură cu celălalt medicamente. De exemplu, efectul chimioterapeutic al antibiotice se atribuie și conexiunii de intercalație.

Boli și afecțiuni

Talidomida corespunde unui derivat al acidului glutamic care are un efect depresiv asupra centralului sistem nervos și prezintă efecte antiinflamatorii pe lângă efectele imunosupresoare. Substanța este considerată intercalativă, deoarece talidomida are sedativ, promovarea somnului, creșterea antiinflamatoare, anti-tumorală și sânge efectele inhibitoare ale formării vaselor, a fost pus la dispoziția aproape tuturor gospodăriilor ca talidomidă la sfârșitul anilor 1950. Cu toate acestea, datorită proprietăților sale intercalative, ingestia substanței în primele trei luni de sarcină duce la procesele de intercalație descrise mai sus, care arată efecte dramatice asupra dezvoltării embrionare. Nou-născuții s-au născut cu malformații severe ale membrelor sau organe interne. Datorită proprietăților sale intercalative, substanța blochează factorul de creștere VEGF, astfel încât formarea de sânge nave în dezvoltarea embrionară este inhibată. Din moment ce embrion este deosebit de sensibil la influențe dăunătoare în primele trei luni de dezvoltare, pe lângă malformații, avort poate apărea chiar în această perioadă. În afară de astfel de consecințe devastatoare, substanțele intercalative sunt asociate cu un efect cancerigen. Acest lucru se aplică, de exemplu, anumitor coloranți. Acestea includ bromură de etidiu sau EtBr, care colorează acidul nucleic în molecule genetică. Bromura de etidiu are formula moleculară C21H20BrN3 și se intercalează între cele două fire ADN, rezultând colorarea. Deoarece vopseaua absoarbe lumina UV în lungimi de undă de la 254 la 366 nm și emite lumină roșie portocalie cu lungimi de undă de 590 nm, este de neînlocuit ca agent de colorare în molecule genetică. Bromura de etidiu colorează probe de ADN care au fost separate anterior folosind un gel de agaroză. Vopseaua se adaugă direct în gel. Acest lucru are ca rezultat legarea colorantului de ADN, făcând ADN-ul vizibil într-un mod specific. Deoarece bromura de etidiu este potențial cancerigenă, siguranță adecvată măsuri trebuie luat în timpul utilizării pentru a preveni contactul direct cu membranei mucoase or piele. Același lucru se aplică tuturor celorlalte substanțe intercalative cu efecte cancerigene.