interkalering

De interkalering är införlivandet av partiklar såsom molekyler eller joner i vissa kemiska föreningar såsom kristallgitter. I biokemi förknippas termen med inblandning av partiklar mellan angränsande baspar av DNA, vilket kan resultera i rutmutationer. Ämnet talidomid har till exempel interkalativa egenskaper, vilket orsakade en missbildningsskandal.

Vad är interkalationen?

I kemi förstås interkalering att vara inblandning av molekyler, joner eller atomer i kemiska föreningar. Strukturen hos partiklarna förblir väsentligen konstant under lagringsprocessen. I oorganisk kemi avser interkalkationen huvudsakligen inblandning av partiklar mellan kristallgitterplanen i skiktkristallerna. I detta sammanhang bör till exempel nämnda interkalering av en alkalimetall i grafit, vilket skapar nya föreningar i form av interkalkationskomplex. Interkalationsföreningar av kristaller kräver stora växelverkan i de involverade skikten och minimala krafter mellan angränsande skikt

I biokemi avser termen igen DNA. I processen sätter vissa molekyler sig in i den dubbla spiralen av DNA genom att skjuta sig mellan angränsande baspar.

Processen med biokemisk intercalation är inte en fysiologisk process. Det är en patofysiologisk process som stör störande replikering och transkription av DNA.

Interkalkationen är kausalt associerad med genetiska mutationer som huvudsakligen är relevanta i replikationsprocessen. Missbildningar av individuella vävnader är resultatet. Förutom de mutagena egenskaperna sägs interkalering i biokemisk mening också vara cancerframkallande, dvs cancerframkallande.

Föreningar med interkalativ potential inkluderar till exempel cytostatika som används i cancerterapi. Under behandlingen används interkalativa ämnen för att orsaka skada på DNA, vilket får tumören att dö.

Funktion & uppgift

Under biokemisk intercalation glider molekyler inom DNA in i den dubbla spiralen hos angränsande baspar och stör störande replikering och transkription av det genetiska materialet. I replikationsprocessen orsakar interkalering huvudsakligen rastermutationer, som också är kända som läsrammutationer, läsramförskjutningar eller ramskiftmutationer.

Under interkalering införs (3n + 1) baspar, vilket förfalskar mRNA-rutnätet i DNA. Som en konsekvens bildas muterade proteiner vars aminosyrasekvens förändras i alla positioner från mutationens position. Ett stoppkodon införs i ett tidigt skede, som avslutar proteinsyntes i termer av translation. Skärmmutationer mot slutet av läsramen förlänger ibland polypeptiden eftersom de gör det svårt att känna igen det fysiologiska stoppkodonet.

Människor drar nytta av processer för intercalation främst genom cytostatika som används för att behandla cancer. Trots den medicinska utvecklingen under de senaste decennierna anses cytostatika fortfarande vara den mest effektiva behandlingsmetoden för malign cancer på grund av deras intercalativa egenskaper. De giftiga kemiska ämnena används vid kemoterapi och stör, försenar eller förhindrar tumörcells cellcykel så att de maligna cellerna inte längre sprids eller sprids.

DNA-skador orsakade av intercalation orsakar kromosomavvikelser eller stör utvecklingen av spindelapparaten. På detta sätt bromsas upp eller stängs upp delningen av målcellerna.

I gruppen cytostatika ingår olika ämnen med kemiskt mycket olika strukturer. Kända interkalativa ämnen av denna typ är aktinomycin, antracykliner eller daunorubicin. Människor drar också nytta av principen om intercalation i samband med andra droger. Till exempel tillskrivs den kemoterapeutiska effekten av antibiotika också till interkalationsförbindelsen.

Du hittar din medicin här

Sjukdomar och sjukdomar

Talidomid motsvarar ett glutaminsyraderivat som har en dämpande effekt på det centrala nervsystemet och, utöver immunosuppressiva effekter, också har antiinflammatoriska effekter. Ämnet anses vara interkalativt.

Eftersom talidomid har en lugnande, sömnfrämjande, inflammation, tumörtillväxt och blodkärlsbildande hämmande effekt, gjordes den tillgänglig för nästan varje hushåll som Contergan® i slutet av 1950-talet. På grund av dess interkalativa egenskaper leder det att ta ämnet under de första tre månaderna av graviditeten till interkalationsprocesserna som beskrivs ovan, vilket har dramatiska effekter på embryonal utveckling. De nyfödda föddes med allvarliga missbildningar i lemmarna eller inre organ.

På grund av dess interkalativa egenskaper blockerar substansen tillväxtfaktorn VEGF, så att bildningen av blodkärl i embryonisk utveckling hämmas. Eftersom embryot reagerar särskilt känsligt på skadliga influenser under de första tre månaderna av utvecklingen, utöver missbildningarna, kan detta till och med leda till förlust.

Bortsett från sådana förödande konsekvenser, är interkalativa substanser associerade med en cancerframkallande, dvs cancerframkallande effekt. Detta gäller till exempel för vissa färgämnen. Dessa inkluderar etidiumbromid eller EtBr, som i molekylär genetik färgar nukleinsyror. Etidiumbromid har den empiriska formeln C21H20BrN3 och interkalerar mellan de två DNA-strängarna, så att färgning uppstår.

Eftersom färgämnet absorberar UV-ljus i våglängder från 254 till 366 nm och avger orange-rött ljus med våglängder på 590 nm, kan det inte ersättas som färgämne i molekylär genetik. Etidiumbromid färgar DNA-prover som tidigare har separerats med en agarosgel. Färgämnet sättes omedelbart till gelén. På detta sätt binder färgämnet till DNA: t, vilket gör DNA synligt på ett specifikt sätt. Eftersom etidiumbromid är potentiellt cancerframkallande, måste lämpliga säkerhetsåtgärder vidtas vid användning för att förhindra direkt kontakt med slemhinnor eller hud. Detsamma gäller alla andra interkalativa ämnen med cancerframkallande effekter.