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Die meisten Mutationen entstehen nicht durch Ablesefehler bei der Replikation der DNA, sondern durch Umwelteinflüsse, also durch Einwirkung von Chemikalien oder Strahlen auf den Organismus.
Mutationen können entstehen durch:
a) chemische Substanzen (z.B. Teerstoffe, Basenanaloga (Bsp. Bromuracil), Salpetersäure, Akridinfarbstoffe)
-Teerstoffe:
Teerstoffe in Tabakwaren wirken kanzerogen ( oder karzinogen), d.h. sie lösen Krebs aus. Sie besitzen eine Molekül mit Ringsystem und schieben sich zwischen die Nukleotide. Dabei täuschen sie eine Base zuviel vor. Bei der Replikation der DNA wird an diese vorgetäuschte Base ein beliebige andere angelagert. Dieser DNA-Strang ist nun um ein Nukleotid länger. (=Rastermutation)
-Bromuracil:
Bromuracil gehört zu den sogenannten Basenanaloga, d.h., dass Bromuracil eine basenähnliche Substanz ist, die in ihrer Struktur den Purin,-und Pyrimidinbasen ähnelt.
Bei der Replikation der DNA werden diese Basenanaloga in die DNA miteingebaut. In diesem Fall wird das Thymin durch das Bromuracil ersetzt, so dass nun die Basenpaarung Adenin-Bromuracil vorliegt.
Da das Bromuracil eine instabile Base ist, kann es durch Umlagerung eines Wasserstoffatoms zu einer Paarung des Bromuracil mit Guanin statt mit dem dazu komplementären Adenin kommen. Aus dem A-T- Basenpaar der DNA wird nach der Replikation ein G-C- Basenpaar. Kommt es nach einer solchen Veränderung zu einer Replikation der DNA, so kann eine Mutation Folge sein.
- salpetrige Säure:
Sie führt in der ruhenden DNA zur Desaminierung von Cytosin; d.h., dass Cytosin in Uracil umgewandelt wird. Dieses Uracil ist nicht komplementär zu Guanin sondern zu Adenin.
Später, bei einer möglichen Replikation, wird dann im Doppelstrang das Basenpaar C-G durch das Basenpaar U-A ersetzt. Daraus entstehen Replikationsfehler.Während des Ablesevorgangs kann es zu Fehlern kommen, so dass ein Protein untüchtig wird.
-Akridinfarbstoffe:
Akridinfarbstoffe können sich zwischen die Nukleotide der DNA schieben und dadurch ihre Basensequenz verändern.
b) energiereiche Strahlen (z.B. UV-Strahlen, Radioaktive Strahlungen und Röntgenstrahlen)
-UV-Strahlen:
Durch kurzwellige ultraviolette Strahlen (z.B. Sonnen- und Höhenstrahlung) werden benachbarte Thyminbasen eines DNA-Strangs zu Thymindimeren verknüpft (=Dimerisierung von Thyminbasen). Die Thymindimere können sich somit nicht mit den komplementären Basen Adenin paaren.
An diesen Stellen kann die genetische Information nicht mehr genau abgelesen werden.
-Radioaktive Strahlung und Röntgenstrahlen:
Sie wirken nicht unmittelbar auf die DNA ein, sondern bilden in den Zellen sehr reaktionsfreudige Radikale, die mit der DNA nun chemische Reaktionen eingehen. Dadurch kann es zu Einzelstrangbrüchen oder zu Doppelstrangbrüchen der DNA kommen. Die Folge dieser Brüche in der DNA kann ein Basenaustausch oder ein Ausfall einer Nukleotids innerhalb der DNA sein.
Besonders gefährlich ist es für den Organismus, wenn diese radioaktiven Stoffe über die Nahrung in den Körper gelangen und dort längere Zeit verweilen.
Röntgenstrahlen besitzen eine große Reichweite im Organismus und können nur durch Knochenmaterial aufgehalten werden.
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