вмъкване

Най- вмъкване е включването на частици като молекули или йони в определени химически съединения като кристални решетки. В биохимията терминът се свързва с интеркалирането на частици между съседните двойки основи на ДНК, което може да доведе до мрежови мутации. Веществото талидомид например има интеркалативни свойства, което предизвика скандал с малформация.

Каква е интеркалацията?

В химията под интеркалация се разбира интеркалация на молекули, йони или атоми в химични съединения. Структурата на частиците остава по същество постоянна по време на процеса на съхранение. В неорганичната химия интеркалирането се отнася преди всичко до интеркалирането на частици между равнините на кристалната решетка на кристалните слоеве. В този контекст трябва да се спомене интеркалацията на алкален метал в графит, който създава нови съединения под формата на интеркалиращи комплекси. Интеркалационните съединения на кристалите изискват големи сили на взаимодействие в участващите слоеве и минимални сили между съседни слоеве.

В биохимията терминът отново се отнася до ДНК. По време на процеса определени молекули се вмъкват в двойната спирала на ДНК чрез притискане между съседни двойки основи.

Процесът на биохимична интеркалация не е физиологичен процес. Това е патофизиологичен процес, който нарушава репликацията и транскрипцията на ДНК.

Интеркалацията е причинно свързана с генетични мутации, които са предимно релевантни в процеса на репликация. Резултатът е малформации на отделните тъкани. В допълнение към мутагенните свойства, интеркалацията в биохимичния смисъл също се казва канцерогенна, т.е. канцерогенна.

Съединенията с интеркалативен потенциал включват например цитостатици, които се използват в терапията на рака. Използвайки интеркалативни вещества, по време на лечението се причинява увреждане на ДНК, което кара тумора да умре.

Функция и задача

По време на биохимичната интеркалация молекулите в ДНК се вмъкват в двойната спирала на съседни двойки основи и нарушават репликацията и транскрипцията на генетичния материал. В процеса на репликация интеркалирането причинява предимно растерни мутации, които са известни също като мутации на четене на рамки, смяна на рамката за четене или мутация на смяна на рамката.

По време на интеркалиране се въвеждат (3n + 1) базови двойки, което фалшифицира тРНК решетката в ДНК. В резултат на това се образуват мутирали протеини, чиято аминокиселинна последователност се променя във всички позиции от позицията на мутацията. На ранен етап се въвежда стоп кодон, който завършва синтеза на протеини по отношение на транслацията. Екранните мутации към края на рамката за четене понякога удължават полипептида, защото затрудняват разпознаването на физиологичния стоп кодон.

Хората се възползват от процесите на интеркалация предимно чрез цитостатици, които се използват за лечение на рак. Въпреки напредъка на медицината през последните десетилетия, цитостатиците все още се считат за най-ефективният метод за лечение на злокачествен рак поради техните интеркалативни свойства. Токсичните химични вещества се използват в химиотерапията и нарушават, забавят или предотвратяват клетъчния цикъл на туморните клетки, така че злокачествените клетки да не се разпространяват или разпространяват.

Увреждането на ДНК, причинено от интеркалация, предизвиква хромозомни аберации или нарушава развитието на апарата на шпиндела. По този начин деленето на целевите клетки се забавя или изключва.

Групата на цитостатиците включва различни вещества с химически много различни структури. Известни интеркалативни вещества от този тип са актиномицин, антрациклини или даунорубицин. Хората също се възползват от принципа на интеркалиране във връзка с други лекарства. Например химиотерапевтичният ефект на антибиотиците се приписва на интеркалационната връзка.

Можете да намерите лекарствата си тук

Болести и неразположения

Талидомидът съответства на производно на глутаминова киселина, което има овлажняващ ефект върху централната нервна система и освен имуносупресивно, има и противовъзпалителни ефекти. Веществото се счита за интеркалативно.

Тъй като талидомид има успокояващ, стимулиращ съня, възпаление, растеж на тумори и инхибиращ образуването на кръвоносните съдове, той е бил предоставен на почти всяко домакинство като Contergan® в края на 50-те години. Поради своите интеркалативни свойства приемането на веществото през първите три месеца на бременността води до описаните по-горе процеси на интеркалиране, които имат драматично въздействие върху ембрионалното развитие. Новородените са родени с тежки малформации на крайниците или вътрешните органи.

Поради своите интеркалативни свойства, веществото блокира растежния фактор VEGF, така че образуването на кръвоносните съдове при ембрионалното развитие се инхибира. Тъй като ембрионът реагира особено чувствително на вредните влияния през първите три месеца на развитие, в допълнение към малформациите, през това време може дори да доведе до загуба.

Освен такива пагубни последици, интеркалативните вещества се свързват с канцерогенен, т.е. канцерогенен ефект. Това се отнася например за някои багрила. Те включват етидиев бромид или EtBr, който в молекулярната генетика оцветява нуклеинови киселини. Етидиевият бромид има емпиричната формула C21H20BrN3 и интеркалира между двете нишки на ДНК, така че да се получи оцветяване.

Тъй като багрилото абсорбира UV светлина с дължина на вълната от 254 до 366 nm и излъчва оранжево-червена светлина с дължина на вълната от 590 nm, тя е незаменима като оцветител в молекулярната генетика. Етидиевият бромид оцветява ДНК проби, които преди това са били отделени с помощта на агарозен гел. Багрилото се добавя към гела веднага. По този начин багрилото се свързва с ДНК, като прави ДНК видима по специфичен начин. Тъй като етидиевият бромид е потенциално канцерогенен, трябва да се вземат подходящи мерки за безопасност при използването му, за да се предотврати директен контакт с лигавиците или кожата. Същото се отнася за всички други, интеркалативни вещества с канцерогенни ефекти.