Intercalação

o Intercalação é a incorporação de partículas como moléculas ou íons em certos compostos químicos, como redes cristalinas. Em bioquímica, o termo está associado à intercalação de partículas entre pares de bases vizinhas do DNA, o que pode resultar em mutações na grade. A substância talidomida, por exemplo, tem propriedades intercalativas, o que causou um escândalo de malformações.

Qual é a intercalação?

Em química, a intercalação é entendida como a intercalação de moléculas, íons ou átomos em compostos químicos. A estrutura das partículas permanece essencialmente constante durante o processo de armazenamento. Na química inorgânica, a intercalação refere-se principalmente à intercalação de partículas entre os planos da estrutura cristalina da camada de cristais. Nesse contexto, deve-se citar a intercalação de um metal alcalino na grafite, por exemplo, que cria novos compostos na forma de complexos de intercalação. Os compostos de intercalação de cristais requerem grandes forças de interação nas camadas envolvidas e forças mínimas entre as camadas adjacentes.

Em bioquímica, o termo novamente se refere ao DNA. Durante o processo, certas moléculas se inserem na dupla hélice do DNA comprimindo-se entre os pares de bases vizinhos.

O processo de intercalação bioquímica não é um processo fisiológico. É um processo fisiopatológico que interrompe a replicação e a transcrição do DNA.

A intercalação está causalmente associada a mutações genéticas que são predominantemente relevantes no processo de replicação. O resultado são malformações de tecidos individuais. Além das propriedades mutagênicas, a intercalação no sentido bioquímico também é considerada carcinogênica, isto é, carcinogênica.

Os compostos com potencial intercalativo incluem, por exemplo, citostáticos que são usados ​​na terapia do câncer. Usando substâncias intercalativas, danos ao DNA são causados ​​durante o tratamento, o que faz com que o tumor morra.

Função e tarefa

Durante a intercalação bioquímica, as moléculas dentro do DNA se inserem na dupla hélice de pares de bases vizinhas e interrompem a replicação e a transcrição do material genético. No processo de replicação, a intercalação causa principalmente mutações raster, que também são conhecidas como mutações de quadro de leitura, mudança de quadro de leitura ou mutações de mudança de quadro.

Durante a intercalação, (3n + 1) pares de bases são inseridos, o que falsifica a grade de mRNA no DNA. Como consequência, são formadas proteínas mutadas cuja sequência de aminoácidos é alterada em todas as posições a partir da posição da mutação. Um códon de parada é introduzido em um estágio inicial, que termina a síntese de proteínas em termos de tradução. As mutações de tela no final da fase de leitura às vezes alongam o polipeptídeo porque tornam difícil reconhecer o códon de parada fisiológica.

Os seres humanos se beneficiam de processos de intercalação principalmente por meio de citostáticos usados ​​no tratamento do câncer. Apesar do progresso médico das últimas décadas, os citostáticos ainda são considerados o método de tratamento mais eficaz para o câncer maligno devido às suas propriedades intercalativas. As substâncias químicas tóxicas são usadas na quimioterapia e interrompem, atrasam ou previnem o ciclo celular das células tumorais de forma que as células malignas não mais se propaguem ou se espalhem.

O dano ao DNA causado pela intercalação causa aberrações cromossômicas ou interrompe o desenvolvimento do aparelho do fuso. A divisão das células-alvo é então desacelerada ou desligada.

O grupo dos citostáticos inclui várias substâncias com estruturas quimicamente muito diferentes. Substâncias intercalativas conhecidas deste tipo são actinomicina, antraciclinas ou daunorrubicina. Os humanos também se beneficiam do princípio da intercalação em conexão com outras drogas. Por exemplo, o efeito quimioterápico dos antibióticos é atribuído à conexão de intercalação.

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Doenças e enfermidades

A talidomida corresponde a um derivado do ácido glutâmico que tem efeito amortecedor do sistema nervoso central e, além de imunossupressor, também possui ação antiinflamatória. A substância é considerada intercalativa.

Como a talidomida tem um efeito calmante, promotor do sono, inflamação, crescimento tumoral e inibidor da formação de vasos sanguíneos, ela foi disponibilizada para quase todas as famílias como Contergan® no final da década de 1950. Devido às suas propriedades intercalativas, a ingestão da substância nos primeiros três meses de gravidez leva aos processos de intercalação descritos acima, que têm efeitos dramáticos no desenvolvimento embrionário. Os recém-nascidos nasceram com graves malformações dos membros ou órgãos internos.

Devido às suas propriedades intercalativas, a substância bloqueia o fator de crescimento VEGF, de forma que a formação de vasos sanguíneos no desenvolvimento embrionário é inibida. Uma vez que o embrião reage de maneira particularmente sensível às influências nocivas nos primeiros três meses de desenvolvimento, além das malformações durante este período, pode até mesmo se perder.

Além de tais consequências devastadoras, as substâncias intercalativas estão associadas a um efeito cancerígeno, isto é, cancerígeno. Isso se aplica, por exemplo, a certos corantes. Estes incluem o brometo de etídio ou EtBr, que na genética molecular cora os ácidos nucleicos. O brometo de etídio possui a fórmula empírica C21H20BrN3 e intercala-se entre as duas fitas de DNA, para que ocorra a coloração.

Como o corante absorve luz ultravioleta em comprimentos de onda de 254 a 366 nm e emite luz laranja-vermelha com comprimentos de onda de 590 nm, ele é insubstituível como corante em genética molecular. O brometo de etídio cora amostras de DNA que foram previamente separadas com um gel de agarose. O corante é adicionado ao gel imediatamente. Dessa forma, o corante se liga ao DNA, tornando o DNA visível de uma maneira específica. Uma vez que o brometo de etídio é potencialmente cancerígeno, devem ser tomadas medidas de segurança adequadas ao usá-lo para evitar o contato direto com as membranas mucosas ou pele. O mesmo se aplica a todas as outras substâncias intercalativas com efeitos cancerígenos.