Causas de mutación y daño del ADN: irradiación

Mutaciones

Este pequeño es un mutante.

La mutación es causada por cambios en el ADN.

Eso significa que su ADN ha sido cambiado de tal manera que, bueno, ya no es normal. Pero, ¿cómo ha ocurrido esto?

Las mutaciones o cambios en el ADN pueden ocurrir de dos formas diferentes. Dos causas principales de mutaciones son la irradiación y los mutágenos químicos. La irradiación es la exposición a la radiación y los mutágenos químicos son sustancias químicas que provocan cambios en las secuencias de ADN. En esta lección, aprenderemos cómo la exposición a la radiación puede causar mutaciones e incluso cáncer.

Radiación

La radiactividad y la radiación son palabras aterradoras; probablemente las asocie con accidentes que pueden ocurrir en plantas de energía nuclear y un tipo de tratamiento del cáncer bastante severo. ¿Pero sabías que incluso en nuestra vida cotidiana normal, experimentamos radiación constantemente?

La radiación proviene de muchas fuentes diferentes, incluido el sol, otros rayos cósmicos del espacio exterior, rayos X en el consultorio del médico y en el área de control de seguridad del aeropuerto, e incluso teléfonos celulares, microondas y televisores. Es posible que también le hayan hecho pruebas en su hogar para detectar radón, una fuente natural de radiación que proviene del uranio en el suelo y es la segunda causa principal de cáncer de pulmón después de fumar cigarrillos.

¡Guau! ¿Cómo nos mantenemos vivos frente a toda esta radiación? Bueno, antes que nada, no toda la radiación es dañina. Y por lo general, solo estamos expuestos a tipos de radiación dañinos en dosis muy bajas.

Veamos los diferentes tipos de radiación. Hay radiación ionizante y radiación no ionizante. La radiación ionizante , como puede imaginar, es un tipo de radiación de alta energía que hace que se formen iones y radicales libres. La radiación tiene una energía tan alta que puede sacar los electrones de un átomo de su órbita normal.

Ese átomo estaba sentado, ocupándose de sus propios asuntos, pero ahora es un ión o un radical libre, y puede causar muchos problemas, como romper enlaces covalentes en otras moléculas. Volveremos a eso en un minuto. Ejemplos de radiación ionizante son los rayos X, los rayos gamma y la radiación alfa, que es el tipo de radiación que proviene de la desintegración de elementos radiactivos.

La radiación no ionizante , por otro lado, es mucho menos dañina porque los rayos transportan mucha menos energía. Las ondas de radio, la luz e incluso el calor son ejemplos de radiación no ionizante. En su mayor parte, este tipo de radiación no causa ningún daño. Sin embargo, la luz ultravioleta es un tipo de radiación no ionizante que puede ser dañina; puede causar mutaciones en el ADN.

Mutaciones por radiación ionizante

Muy bien, veamos cómo la radiación ionizante puede causar mutaciones en el ADN. Como acabamos de mencionar, la radiación ionizante hace que los átomos normales se conviertan en iones y radicales libres, que son partículas cargadas que pueden romper enlaces covalentes en otras moléculas. ¿Qué son los enlaces covalentes de nuevo? Son enlaces químicos que mantienen unidas las moléculas. Los enlaces covalentes se encuentran por todas partes; mantienen los H y los O juntos en agua, H2O, por ejemplo.

Los enlaces covalentes también mantienen unido al ADN. La columna vertebral de las dos cadenas de ADN están formadas por nucleótidos unidos por enlaces covalentes. Entonces, si la radiación ionizante llega y rompe estos enlaces, tenemos un gran problema: ¡el ADN se cortará en pequeños pedazos! La célula intentará reparar estas roturas de ADN, pero al igual que Humpty Dumpty, quien se rompió en un millón de pequeños pedazos cuando se cayó de una pared, es muy difícil para la célula volver a unir correctamente todos esos pedazos de ADN.

Inevitablemente, se pueden cometer algunos errores, y estos errores son mutaciones porque cambian la secuencia del ADN. Esto significa que la radiación ionizante puede causar mutaciones en las células que están en lo más profundo de nosotros, no solo en las células de la superficie de nuestro cuerpo. Estas mutaciones pueden eventualmente conducir al cáncer; Se sabe que la radiación ionizante causa leucemia y cáncer de tiroides, solo por nombrar algunos.

¡Pero la radiación ionizante no solo es mala! A veces podemos usarlo para nuestro beneficio. Por ejemplo, es posible que haya oído hablar del tratamiento del cáncer con radioterapia. El objetivo de la radioterapia es provocar tantas mutaciones en el ADN de las células cancerosas que las células tumorales mueran debido al daño. Por supuesto, la radiación también daña las células sanas, por lo que los médicos deben tener cuidado de limitar la exposición de las células normales de un paciente a la radiación.

Otro uso de la radiación ionizante es la esterilización de alimentos y equipos médicos. Los rayos gamma y los rayos X se utilizan comúnmente para eliminar cualquier contaminante microbiano. Por supuesto, solo podemos usar tipos de radiación que desaparecen rápidamente, no formas de radiación de mayor duración que harían que nuestros alimentos sean radiactivos.

Mutaciones por luz ultravioleta

¿Recuerda cuando dijimos que la radiación no ionizante es mucho menos dañina que la radiación ionizante? Eso es cierto, pero un tipo de radiación no ionizante aún puede causar mutaciones y es la luz ultravioleta (UV) . Usted sabe que se supone que debe usar protector solar cuando sale al sol para evitar quemaduras solares y cáncer de piel, ¿verdad?

¿Sabías que la razón por la que tu piel se descama después de una quemadura solar es porque todas esas células de la piel tienen tantas mutaciones que murieron? ¡Vaya! Y el cáncer de piel es causado por las células de la piel que sufren tantas mutaciones con el tiempo que, finalmente, las células comienzan a dividirse sin control. No está bien.

Veamos cómo la luz ultravioleta causa mutaciones en el ADN en primer lugar. Las pirimidinas, que son un tipo de base de nucleótidos en el ADN, son realmente buenas para absorber la luz ultravioleta. Cuando esto sucede, dos pirimidinas que se encuentran una al lado de la otra, como dos timinas o dos citosinas, o incluso una de cada una, pueden formar un dímero. Eso significa que las bases cambian de estructura para que se peguen covalentemente. Este no es un comportamiento normal para estos nucleótidos.

Los dímeros de pirimidina evitan que las bases de ADN se emparejen normalmente entre sí y crean un bulto en la columna vertebral del ADN. Este abultamiento hace que la replicación del ADN no pueda ocurrir normalmente. Cuando la ADN polimerasa llegue al bulto, simplemente se detendrá y no podrá continuar más. Entonces, si quiere sobrevivir y seguir dividiéndose, la célula tiene que hacer algo para sortear este bloqueo en la replicación del ADN.

Desafortunadamente, las estrategias que usan las células para hacer esto causan muchos errores en el ADN. Por ejemplo, pueden comenzar a usar una ADN polimerasa especial que puede agregar nucleótidos aleatorios cuando ni siquiera hay una hebra de ADN de la plantilla para leer. O la polimerasa podría simplemente asumir que el dímero de pirimidina era un TT y poner un AA frente a él.

Pero tal vez no fue un TT y la polimerasa solo causó una mutación. ¡Ups! Es como si alguien estuviera escribiendo un ensayo escrito a mano pero cometiendo muchos errores tipográficos en el camino, por lo que la copia mecanografiada tiene tantos errores que es realmente difícil de leer. Por suerte para nosotros, la radiación UV no puede penetrar muy bien en nuestro cuerpo, por lo que solo debemos preocuparnos de que las células de nuestra piel se dañen con los rayos UV. ¡Así que use protector solar!

Resumen de la lección

Hoy aprendimos cómo la irradiación puede causar mutaciones en el ADN. Aprendimos que hay dos tipos principales de radiación: radiación ionizante y radiación no ionizante . La radiación ionizante, como los rayos X y los rayos gamma, es un tipo de radiación de alta energía que hace que se formen iones y radicales libres. Estos iones y radicales libres pueden romper enlaces covalentes en otras moléculas, como el ADN. Cuando una molécula de ADN se rompe en pedazos, los mejores esfuerzos de la célula para reparar el daño pueden no ser lo suficientemente buenos y lo más probable es que ocurran mutaciones.

Aprendimos que la radiación no ionizante, como las ondas de radio, el calor y la luz, es mucho menos dañina porque los rayos transportan mucha menos energía. Sin embargo, un tipo de radiación no ionizante, la luz ultravioleta (UV) del sol, puede provocar mutaciones en el ADN. Lo hace provocando la formación de dímeros de pirimidina. Los dímeros de pirimidina ocurren cuando dos pirimidinas, timinas o citosinas, que están ubicadas una al lado de la otra, se unen covalentemente. Esto altera la estructura de la molécula de ADN y detiene la replicación del ADN. Desafortunadamente, algunas de las estrategias de la célula para sortear este problema conducen a errores en la replicación del ADN y, por lo tanto, a mutaciones.

Los resultados del aprendizaje

Al final de esta lección, debería poder:

• Compare las radiaciones ionizantes y no ionizantes y dé ejemplos
• Explicar el proceso celular que resulta en mutaciones.
• Dar ejemplos de radiación beneficiosa

Rodrigo Ricardo Editor y fundador