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mutaciones geneticas
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Mutaciones
Una de las características del material hereditario, el ADN, es la gran f con la que se transmite de generación en generación; sin embargo, en ocasione sufrir cambios que se pueden transmitir a la descendencia. Estos cambios re nombre de mutaciones. Las Las
muta mutaci cion ones es
son son
alte altera raci cion ones es
al
azar az ar
del del
mate ma teri rial al
ge
Normalmente suponen deficiencias (los cambios en el material genético se trad cambios en las proteínas) y pueden llegar a ser letales. Por lo general son rece permanecen ocultas. Las hay que son perjudiciales para el organismo, lleg causar la muerte del mismo; otras son beneficiosas, pues aumentan la prob de supe supervi rvive venc ncia ia del del orga organi nism smo; o; tambi también én pued pueden en ser ser neutras, si no beneficios, pero tampoco perjuicios significativos. Sus efectos son variados: de mani ma nife fesstars arse feno fenotí típi piccam amen entte has hasta prov provo oca carr enor enorme mess alter lterac acio ione ness funcionamiento del organismo e, incluso, la muerte. Pese a ser normalmente negativas para el individuo, comportan un a positivo para la especie, ya que aportan variabilidad a la población. Ello permite se produce un cambio en el ambiente y las nuevas condiciones son muy advers los individuos normales, la existencia de individuos mutantes hace que pued algunos que soporten esas condiciones y que, a través de ellos, la especie exting extinga. a. Este Este proces proceso o se denomi denomina na selecc selección ión natura natural. l. Las mutaci mutacione oness per evolución evolución de las especies, especies, y con ella la continuidad continuidad de la vida a lo largo de mill años.
Tipos de mutaciones
Las mutaciones se pueden clasificar:
Según las células afectadas: • Germinales. Son las que afectan a los gametos o bien a las células ma
•
darán origen a los gametos, es decir, a las células de la línea germina mutaciones mutaciones se transmitirá transmitirán n a la descendencia descendencia y sobre ellas actuará la natural. Somáticas. Aquellas que sufren las células somáticas y, por tanto, proceden de ellas por mitosis. Afectan al individuo, pudiendo causar en algunas ocasiones enfermedades graves, pero no son son hered heredab able les, s, por por lo que que no jue juegan gan un pape papell importante importante en la evolución. evolución. Sign up to vote on this title Salvo que se conviertan en Useful Not useful células cancerosas, carecen de impo import rtan anci cia a ya que que si las células no son viables,
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Mutaciones recesivas. Solo se manifiestan con la presencia de los do
mutados.
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Según la extensión del material genético afectado: • Génicas. Prov Provoc ocan an cam ambi bio os en la secu secuen enci cia a de nuc nucleót leótid idos os de
determinado.
•
•
Afecta tan n a la disp dispos osic ició ión n de los los gene geness (alt (alter erac ació ió Cromosómicas. Afec
secuencia de genes) de un cromosoma, pero no afectan a la secue nucleótidos del gen. Genómicas. Son aquellas que alteran, aumentando o disminuyendo, el de cromosomas típico de la especie.
El origen de las mutaciones
Gran parte de las mutaciones se producen de manera espontánea, es de causas causas naturales, como errores que pueden ocurrir en la replicación replicación o en la me por cambios químicos espontáneos en el ADN. Otras mutaciones son causadas por la presencia en el medio de agentes f quím químic icos os que que pued pueden en afec afecta tarr a la estr estruc uctu tura ra del del ADN. ADN. Esta Estass son son muta inducidas, y los agentes que las desencadenan son agentes mutágenos. Las mutaciones génicas
Las mutaciones génicas son alteraciones en la secuencia de nucleótido gen. Por ello también también se llaman puntuales. puntuales. Según el tipo de alteración alteración se clasi mutaciones por sustitución de bases, y en mutaciones por pérdida o inser nucleótidos (corrimiento de la pauta de lectura). Mutaciones por sustitución de bases. Son cambios de una base por otra. Co dos tipos de bases, las púricas (A y G), y las pirimídicas (T y C), se distinguen d de sustitución de bases: • Transiciones. Sustituciones de una purina por otra, o de una pirimidina po • Transversiones. Sustituciones de una purina por una pirimidina, o vicevers Las sustituciones provocan la alteración de un único triplete y, por tanto, sa indiquen un triplete de parada, o un aminoácido del centro activo de una enz suelen ser perjudiciales. Constituyen solamente el 20% de las mutaciones espontáneas. En algún caso se puede producir una proteína que mejore a la original, y ento portador tendrá una ventaja que podrá transmitir a sus descendientes. Mutacione Mutaciones s de sentido sentido erróneo erróneo: si al ca camb mbia iarr la base base del del trip triple lete te pertenece, se origina un triplete que codifica un aminoácido diferente. Mutaciones sin sentido : al cambiar la base se origina un triplete “sin sent decir, que indica el fin de la traducción (síntesis de proteínas). Si la mutación codón de terminación antes del lugar apropiado, se formará una proteína más co del Mutaciones silenciosas : si al cambiar la base, normalmente la tercera Sign up to vote on this title éste sigue codificando codificando el mismo aminoácido. aminoácido. Como el código genético es dege Not useful el triplete puede sustituirse por otro que codifique el Useful mismo aminoácido.
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Mutaciones por pérdida o inserción de nucleótidos (corrimiento en la de lectura): Se denominan inserciones y deleciones de bases si consisten en la a
en la pérdida de algún nucleótido en la molécula de ADN, respectivamente. A pa punto en el que ocurre la inserción o deleción varían todos los tripletes de bas ello se dice que estas mutaciones provocan provocan un corrimiento de la pauta de l Cuando el gen afectado se traduce, se produce una proteína completamente d (pro (prote teín ínas as defe defect ctuo uosa sass y no func funcio iona nales les). ). Sus Sus co cons nsec ecuen uenci cias as suel suelen en se Constituyen el 80% de las mutaciones génicas espontáneas. Las mutaciones puntuales en algunos casos pueden ser causa de enferm muy severas (como la anemia falciforme, osteoporosis, algunos tipos de cánc otros casos suponen cambios equivalentes.
Causas de las mutaciones génicas
Las mutaciones génicas pueden producirse por tres causas: por erro lectura du dura rant nte e la repl replic icac ació ión n del del ADN ADN , por lesiones lesiones fortuitas fortuitas, co ejemplo, la rotura del enlace que une una base nitrogenada a la desoxirribos transposiciones (cambios de posición) de ciertos segmentos del gen. Errores de lectura: Los errores de lectura que pueden aparecer durante la rep del ADN pueden deberse a dos causas: causas: a los cambios tautomérico tautoméricoss y a los cam Sign up to vote on this title fase. Not useful Usefuladapuede nitrogen presentarse presentarse 1. Los cambios tautoméricos . Cada base nitrogenada formas diferentes diferentes denominadas denominadas formas tautoméricas o tautómeros la normal y la otra la rara. Ambas formas están en equilibrio, y espontáne
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Lesiones fortuitas: Las lesiones fortuitas son alteraciones de la estructura d son: de varios nucleótidos, que aparecen de forma natural. Las másonfrecuentes Sign up to vote this title • Despurinización. Pérdida de purinas por rotura del Useful Not useful enlace entre éstas y las desoxirribosas. • Desaminación. Pérdida de grupos amino en las
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timina que no pueden aparearse con adenina en la replicación, y provo delec deleció ión. n. Bloqu Bloquea ean n la sínt síntes esis is de ADN ADN (int (inter erru rupc pció ión n de la repl replic icac ac provocaría la muerte de la célula si no se produjera una inserción de promovida por un mecanismo de reparación de emergencia: el sistema problema es que este modo de inserción supone la aparición de mutacion Transposiciones: Son cambios de lugar espontáneos de determinados segmentos de ADN, los denominados elementos genéticos transponibles . Éstos pueden ser menores de un gen (como las llamadas secuencias de inserción ), un gen, o un grupo de genes (como los denominados transposones). En el sitio itio que que ocupa cupaba ba la sec ecue uenc ncia ia se orig origin ina a una delec deleción ión,, mien mientr tras as que que en el luga lugarr que que se inse insert rta a produce una adición que puede provocar la pérdida de función de este gen. Las transposicio icion nes pueden producir mutacion iones géni énicas si el ele element ento genétic ético o transpuesto se sitúa dentro de un gen, o mutaciones cromosómicas si pasa a un lugar donde no hay un gen, ya sea dentro del mismo cromosoma o incluso a otro cromosoma.
Las mutaciones cromosómicas
Son Son muta mutaci cion ones es que que prov provoc ocan an ca camb mbio ioss en la estr estruc uctu tura ra inte intern rn cromosomas. Se distinguen los siguientes tipos: 1.
Alte Altera raci cion ones es por por la exis existe tenc ncia ia de un nú núme mero ro inco incorr rrec ecto to de delecione deleciones s y duplicaci duplicaciones ones.. Tienen
luga lugarr por por un fallo fallo en el apar apaream eamien iento to meiótico que pueden producir un sobrecruzamiento erróneo, quedando un cromosoma con un fragmento extra y el otro con un déficit. 2.
Alteración en el orden de los genes: inv invers ersión ión y tran trans sloc locac aciión. ón. No
ocasionan perjuicio al individuo que las padece, pero producen gametos anómalos que originan una desc descend enden enci cia a co con n défic déficit it o exce exceso so de genes. Durante la meiosis se produce la Sign up to vote on this title recombinación entre los cromosomas Useful Not useful homólogos. La recombinación no homóloga o desig desigua uall se da tamb tambié ién n entre entre crom cromos osoma omass homó homólo logo gos, s, pero pero entre entre region regiones es que que no son son
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falten. Por ejemplo, en los seres humanos, una deleción en el cromosoma 5 p el síndrome de cri du chat . Los niños afectados por este síndrome emite sonidos semejantes a los maullidos del gato, presentan microcefalia, retrase acusado y, generalmente, no llegan a adultos. Si una deleción afecta a cromosomas homólogos suele ser letal. • Duplicación: es la repetición de un segmento de un cromosoma. La réplica hallarse en el mismo cromosoma, haberse unido a un cromosoma no homó incluso haberse independizado con su propio centrómero. Apar Aparec ece e cuan cuando do en la prof profas ase e I me meió ióti tica ca,, en una una parej pareja a de crom crom homólogos se produce un apareamiento desigual y, como consecuencia del ocurre un sobrecruzamiento defectuoso. Las duplicaciones no suelen tener efectos fenotípicos deletéreos, au veces pueden provocar consecuencias graves debidas a los desequilibrio número de genes. No basta con poseer todos los genes propios de la especie sino que tien estar en número adecuado para evitar desequilibrios durante su expresión. Evolutivamente tienen muchísima importancia pues son una fuente de m genético que sirve de base para nuevos cambios. Si un individuo porta duplicado, una de las copias puede sufrir mutaciones que permitan la apar nuevos genes. • Inversión: Es el cambio de sentido de un fragmento en el cromosoma (cam el orden de los genes). Si en el segmento invertido se halla incluido el cent se denomi denomina na inversión inversión pericéntr pericéntrica ica y si no, inversión inversión paracéntri paracéntri inversiones no suelen comportar perjuicios al individuo pero sí a los descen si durante la meiosis se produce un entrecruzamiento dentro de la inversión. • Translocación: Es el cambio de posición de un segmento de cromosoma. se produce por intercambio de segmentos entre dos cromosomas no hom que es lo más frecuente, se denomina translocación recíproca . Cuando s tran transl sloc ocac ació ión n de un segm segment ento o a otro otro luga lugarr del del mism mismo o crom cromos osom oma a o cromosomas, sin reciprocidad, se denomina transposición. Las translocaci suelen perjudicar al individuo que las ha sufrido pero sí a su descendencia pueden heredar un cromosoma incompleto o con duplicaciones. Síndrome de translocación de parte del cromosoma 21 a un cromosoma grande. Las inversiones y las traslocaciones no cambian la cantidad de A importancia evolutiva se debe a que cambian las relaciones de ligamiento e genes, de modo que algunos genes que estaban muy alejados se aproximan que estaban cercanos se alejan,
Mutaciones genómicas
Son Son vari variac acio ione ness en el númer úmero o norm norma al Sign de upcrom crtoomos osom oma s de una una vote on thisatitle Generalmente se producen por una segregación anómala losuseful cromosomas o Useful de Not cromátidas durante la meiosis. Euploidías: Son Son altera alteraci cion ones es en el núme número ro norma normall de dota dotaci cion ones es crom crom
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cromosomas cromosomas sexuales y los autosomas, autosomas, que es esencial en la determina sexo. En los vegetales los poliploides suelen tener mayor tamaño, por lo provoc provoca a la poliplo poliploidí idía a artifi artificia cialmen lmente te median mediante te sustan sustancia ciass químic químicas, as, colchicina, colchicina, que desorganiza desorganiza los microtúbulos microtúbulos del huso acromático acromático impid migración de los cromosomas a polos opuestos en la primera división m Así se obtienen gametos con 2n cromosomas, que si se fecundan entre lugar a individuos tetraploides (4n). Se pueden distinguir las autopolip cuando todos los juegos proceden de una misma especie, y las alopolip si proceden de la hibridación de dos especies diferentes. Aneuploidías: Es cuando un individuo presenta accidentalmente algún cromos más o de menos en relación con su condición diploide. Suelen estar ocasiona fallos en la separación de los cromosomas homólogos en la meiosis. Síndrome de Turner, en el que las mujeres, en lugar de tener dos cromosoma tienen uno (mujeres con retraso en el crecimiento, infantilismo sexual y este Síndrome de Down o triosomía del cromosoma 21 (deficiencia mental, rasgos orien orienta tales les,, ca cara ra ancha).
Nulisomías (2n – 2 una pareja cromosomas; efectos letales Monosomías ías (2 falta 1 cromosoma Tri Triso somí mías as (2n (2n cromosoma triplicado Tet Tetra rassomías mías (2n existen 4 ejempl un cromosoma
Agentes mutágenos
Los agentes mutágenos o mutagénicos son aquellos agentes físicos o q que aumentan la tasa de mutación espontánea de una especie. Todos ellos porque dañan el ADN o alteran su estructura. Mutágenos físicos: Radiaciones ionizantes (radiaciones electromagné longitud de onda muy corta y por ello con un alto poder energético: los rayo expl rayos γ , y la emisiones de partículas de tipo α Sign y up β toliberadas por las vote on this title nucleares), radiaciones no ionizantes (rayos UV) Useful Not useful mostaza Mutágenos químicos: ácido nitroso y gas (producen modific de las bases nitrogenadas de forma específica ⇒ la consecuencia es que se pro emparejamiento erróneo); sustancias análogas a las bases nitrogenadas com
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aquellas que provocan menos cambios en la dotación génica, es decir, las que a cromosomas pequeños portadores de un número menor de genes que los gran La más común es el síndro (mongolis lismo) mo),, cuya cuya cau síndrome me de Down Down (mongo trisomía del cromosoma 21. Se caracteriza por retraso mental, malformacio divers diversos os órga órgano nos, s, ojos ojos obli oblicu cuos os y nuca nuca plan plana, a, entr entre e otra otrass ma mani nifes festa taci ci frec frecue uenc ncia ia de apar aparic ició ión n aume aument nta a co con n la edad edad de la ma madr dre, e, debi debido do a probab probabilid ilidad ad de una mala disyunc disyunción ión (separ (separaci ación) ón) de las parejas parejas de cro homólogos durante la meiosis. Otra trisomía es el síndrome de Edwards (trisomía del cromosoma 1 individuos afectados presentan malformaciones cardíacas muy graves (que pr frecuentemente la muerte en los primeros meses de vida) y otras alteraciones. La trisomía del cromosoma 13 se denomina síndrome de Patau. Tam lugar a malformaciones cardíacas, además de renales, digestivas, etc. Las p afectadas suelen vivir sólo unos cuatro meses. Alteraciones gonosómicas: son aquellas que afectan a los cromosomas sexua Pose seen en dos dos crom cromos osom omas as X y un crom crom Síndrome de Klinefel Klinefelter ter. Po • Síndrome Cariotipo Cariotipo 44 + XXY, fenotipo fenotipo varón. Generalmente Generalmente se produce produce atrofia te desarrollo de mamas, barba escasa y otros signos. • Síndro una mo mono nossom omía ía.. En est este ca caso so,, hay hay Síndrome me de Turner Turner. Es una cromosoma X. Cariotipo 44 + XO. Son mujeres con retraso en el creci órganos sexuales infantiles y atrofia de los ovarios. • Síndrome triplo X . Consiste en una trisomía del cromosoma X. Cariotip XXX. Son mujeres normales, aunque en algunos casos se manifiestan tra menstruales y neuropsíquicos. • Síndrome duplo Y . Cariotipo 44 + XYY. Fenotipo varón. Algunas vece desarrollan manifestaciones fenotípicas, pero en otras ocasiones hay cociente intelectual, tendencia a la agresividad y a la violencia, y talla ele
Mutación y cáncer
La proli prolifer ferac ació ión n ce celu lula larr está está altam altament ente e co cont ntro rola lada da,, y evita evita que que la aumenten su número peligrosamente. Las células que forman parte de los tejido (se caracterizan por el mayor o menor grado de diferenciación que alcanzan) su control general del organismo, que indica cuándo deben dividirse y cuándo de finalizar el crecimiento del tejido. El cáncer se produce cuando algunas células no responden a los mecanis control de la proliferación y diferenciación celular, y se dividen sin control. Form masa de células que daña los tejidos adyacentes y que puede formar colonias e órganos, produciendo metástasis. Lass ca La caus usas as de que que las las cé célu lulas las se co conv nvier ierta tan n en ca canc ncerí erígen genas as pu Sign up to vote on this title ambientales y genéticas. Las causas ambientales del cáncer son agentes mutá como las radiaciones y determinadas sustancias químicas, alteran useful el ADN. Useful que Not Las causas genéticas del cáncer se sospecharon por la predisposición her de determinadas familias para algunos cánceres, y también, por la presencia
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Son capaces de migrar a través del sistema circulatorio sanguíneo o lin invadir otros tejidos, con lo que el tumor se extiende por todo el organism migración de las células cancerosas a otras partes del cuerpo se conoce nombre de metástasis. La consecuencia final es una proliferación desor de células que sustraen los nutrientes necesarios de los tejidos invadido provoca una disminución o pérdida de la actividad de los tejidos hasta adelgazamiento extremo y, por último, la muerte del organismo por cons sus reservas y de las proteínas necesarias para la continua división de las cancerígenas. Tipos de genes implicados en el cáncer y su acción Todos los cánceres se deben a anomalías en el ADN. Es decir, el cáncer es enfermedad genética (aunque no siempre es hereditaria), que consiste en la proliferación incontrolada de un grupo de células capaces de invadir otros tejido Las alteraciones que presentan las células cancerígenas son debidas a la acumulación en las mismas de una serie de mutaciones. Según la teoría de la ev clonal, el cáncer puede derivar de una sola célula con su genoma alterado. A lo l de la vida, el ADN está expuesto a agentes mutagénicos que pueden originar alg mutación que dé una ventaja de crecimiento a la célula mutada. Así se origina u de dicha célula. En algunas de las células descendientes pueden producirse otra mutaciones, que también les proporcionen una ventaja de crecimiento, y pueden originar células que acaben invadiendo otros tejidos, que produzcan metástasis 1. Una célula célula adquiere adquiere un oncogén oncogén (mutació (mutación n promotora promotora de un cáncer) cáncer) o lo de sus progenitores 2. La célula se divide y transmite su predisposición a dividirse exageradam todo todo el clon clon de cé célu lula lass desc descend endie ient ntes es,, ma mant nten enien iendo do la apar aparie ienc ncia ia Hiperplasia. Alguna na de las las cé célu lula lass desc descend endie ient ntes es adqu adquie iere re una una segu segund nda a muta muta 3. Algu modifica su morfología, comienza a dividirse exageradamente y transm carácter a su descendencia: Displasia. 4. Una de las células adquiere una tercera mutación que modifica aún forma e incrementan su capacidad proliferativa; así sucesivamente ha alguna alguna de las descen descendie diente ntess del clon clon celula celularr ha acumula acumulado do las mut necesarias para transformarse en una célula cancerosa de un cáncer loc Neoplasia. Nuevas mutaci mutaciones ones liberan liberan a las células células cancer cancerosa osass de los mecani 5. Nuevas regulación, proliferan sin control y, a través, del sistema sanguíneo o li invaden otros tejidos: Metástasis. Lass muta La mutaci cion ones es ca capa pace cess de tran transf sfor orma marr una una cé célu lula la norm normal al en ca afectan afectan a determi determinad nados os genes. genes. Los relacio relacionad nados os con el cáncer cáncer son de tre •
Sign up de to vote on this title oncogenes, genes supresores de tumores y genes reparación del AD Useful Not useful derivan de otros • Oncogenes. Son genes que causan el cáncer y que
denomi denominad nados os protoo protoonco ncogene genes. s. En las células células normal normales, es, los protoo protoo controlan el crecimiento y la diferenciación celular, pero si estos protoonc
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Entre los genes supresores de tumores se encuentran los sistem provocan el suicidio celular o apoptosis de las células que presentan alteraciones alteraciones en su ADN. Las células tumorales tumorales han acumulado acumulado mutacion mutacion inac inacti tiva van n los los gene geness que que pone ponen n en ma marc rcha ha el suic suicid idio io ce celu lula lar, r, po adquieren la capacidad de escapar a la apoptosis. • Genes de reparación del ADN . Son los que tienen como misión im acumula acumulació ción n de mutaci mutacione oness en el ADN. ADN. Codific Codifican an para para proteí proteínas nas y responsables de la identificación y de la corrección de los errores pro durante la replicación del ADN Una segunda defensa frente a la proliferación proliferación descontrola descontrolada da de las célul acortamiento de los telómeros tras cada proceso de división. Las células can escapan a este control mediante la activación de un gen que codifica para el telomerasa, que reemplaza los segmentos del telómero que se eliminan en ca de replicación del ADN. Los cromosomas eucariotas son lineales, y esto plantea el problema de extremos, llamados telómeros, no pueden ser replicados. Cuando se elimina cebador del extremo 5´ de cada una de las hebras recién sintetizadas, el hue queda no lo pueden rellenar las enzimas ADNpol III porque no encuentran ex hidroxilos 3´ libres sobre los que adicionar nuevos nucleótidos. Esta imposibil replicar los extremos de cada cromosoma hace que el telómero se vaya acort cada etapa de replicación con el envejecimient envejecimiento o y la muerte de las células: células: al un número determinado de divisiones, tarde o temprano, se producirá la pér una cantidad importante de material genético que provocará la muerte celular. Existen numerosos virus que provocan tumores en muchos animales. Entr se encuentran los virus tumorales de ARN y los virus de ADN . Tanto los re oncógenos como los virus tumorales de ADN son capaces de transformar cé inser inserta tars rse e el ma mate teria riall hered heredit itar ario io del del viru viruss en el ADN ADN crom cromos osómi ómico co de huésped. El material hereditario vírico puede alterar los mecanismos de con crecimiento y de la división celular, y con ello la célula normal se transfo cancerosa. Papilomavirus humano productor de cáncer de cuello de útero.
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