Clasificación de las mutaciones

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1 UNIDAD 22: ALTERACIONES DEL MATERIAL GENÉTICO. 1.- LAS MUTACIONES. Según Hugo de Vries (1901) una mutación sería una alteración brusca en el material hereditario que aparecen espontáneamente o bien son inducidas por agentes mutagénicos. Criterio Células afectadas Origen, causa Efectos Tipo de expresión genética Material genético afectado. Clasificación de las mutaciones Tipo de mutación - Somáticas (no se transmiten a la descendencia) - Germinales (se transmiten a la descendencia) - Espontáneas. - Inducidas. - Neutras o inocuas - Beneficiosas. - Perjudiciales. - Letales ( del 90% de individuos) - Semiletales ( entre el 50% y el 90% de los individuos) - Subletales ( de menos del 10% de los individuos) - Patológicas. Producen alguna enfermedad. - Dominantes - Recesivas - Génicas (alteran una secuencia de nucleótidos de un gen). - Cromosómicas (alteran la estructura de un cromosoma) - Genómicas (alteran el número de cromosomas) Mutaciones génicas o puntuales. Consisten en cambios químicos del ADN, por lo que no pueden ser detectadas al microscopio. Las mutaciones génicas aparecen fundamentalmente por dos causas: - Errores no corregidos producidos durante la replicación del ADN. - Acción de determinados agentes mutagénicos. Pueden provocar cambios en un par de bases (puntuales) o afectar a una secuencia de bases. Mutaciones génicas puntuales. Mutaciones por Sustitución de una base por otra distinta. Se dividen en dos tipos: - las denominadas transiciones, cuando una base púrica es reemplazada por otra base púrica o una base pirimidínica es sustituida por otra base pirimidínica. - Y las transversiones, si se produce el cambio de una base púrica por una pirimidínica o viceversa. ATGGCATT TAC CGTAA Transición ATAGCATT TATCGTTA Sustitución Transición: Pur Pur (A,G) Pir Pir (C,T) Transversión: Pi Pur Tanto las transiciones como las transversiones, provocan la alteración de un único triplete, y por tanto sólo se verá afectado un aminoácido de la proteína, para la que codifique esa secuencia de nucleótidos. No Página 1 de 6

2 suelen ser perjudiciales, constituyen el 20% de las mutaciones espontáneas y puede originar mutaciones silenciosas (se incorpora el mismo aminoácido) o se sentido erróneo (otro aminoácido distinto). Mutaciones que afectan a una secuencia de bases. Deleción o adición de bases: si se añaden o quitan 1 o 2 bases, se produce un corrimiento de lectura y por tanto se verán afectados muchos aminoácidos de la proteína para la que codifican. Si la adición o deleción es de 3 bases, la pauta de lectura es la misma. Constituyen el 80% de las mutaciones espontáneas. ATGGCATT TACCGTAA Deleción Adición ATG_CATT TAC_GTAA Inversión: se produce cuando una secuencia de bases cambia su posición. Giran 180 º para mantener la polaridad de la molécula. 5 ATG 5 GCA 3 TT3 3 TAC 3 CGT 5 AA5 Inversión 5 ATG 5 TGC 3 TT3 3 TAC 3 ACG 5 AA5 Segmento invertido Transposiciones: cambio de secuencias de una a otra parte de la molécula de ADN. Provoca la aparición de nuevos tripletes, lo que modifica el mensaje genético. 5 ATGGCATTG 3 3 TACCGTAAC 5 Transposición 5 ATGTTGCAG 3 3 TACAACGTC 5 Duplicación: una serie de bases se duplican a continuación (en tándem) o en otra zona del ADN. 5 ATG GCA TTG 3 3 TAC CGT AAC 5 Duplicación 5 ATG GCA GCA TTG 3 3 TAC CGT CGT AAC 5 Duplicación en tandem Reversión: el mutante puede revertir al fenotipo normal dando lugar a un revertiente. Normal Mutación Mutante Reversión Página 2 de 6

3 1.2.- Mutaciones cromosómicas. Este tipo de mutaciones afecta a la estructura de los cromosomas, por lo que es posible detectarlas al microscopio. Se diferencian varios tipos: Deleciones o deficiencias. Consisten en la pérdida de un fragmento del cromosoma y, en consecuencia, de algunos genes, ya sea en el extremo (deficiencia) o en otro lugar (deleción). Ejemplo: síndrome del maullido del gato ( Cri du chat ), causado por la deleción o deficiencia del brazo corto del cromosoma 5. Provoca retraso en el crecimiento y mental, cráneo pequeño (microcefalia) y llanto característico. Duplicaciones: consiste en la repetición de un segmento cromosómico, por lo que existe un exceso de los genes correspondientes. En términos evolutivos, las duplicaciones poseen una importancia extraordinaria, ya que el aumento del número de genes puede determinar la aparición de nuevas variantes génicas. Inversiones: Cambio en el sentido de un fragmento y por tanto cambio en el orden de los genes. Si el fragmento invertido incluye el centrómero, la inversión se denomina pericéntrica, y en caso contrario, es decir, si no incluye el centrómero, paracéntrica. Translocaciones: un fragmento cromosómico, cambia de posición trasladándose a otro lugar del mismo cromosoma, a su homólogo o a otro cualquiera. Si la translocación se produce de un cromosoma a otro y de este al primero se denomina recíproca; si el segmento simplemente pasa a situarse en otro cromosoma se llama transposición. Los transposones son genes móviles, saltadores, capaces de cambiar de posición y saltar de un cromosoma a otro, provocando variaciones génicas Mutaciones genómicas o numéricas. Las mutaciones genómicas o numéricas consiste en la alteración del número de cromosomas de una especie, ya sea por exceso o por defecto, por lo que se pueden detectar fácilmente al estudiar el cariotipo de un individuo. El origen de estas mutaciones puede deberse a: - Fusión céntrica: dos cromosomas no homólogos se fusionan por sus centrómeros. Este parece ser el origen del cromosoma 2 humano a partir de dos cromosomas de primate. Página 3 de 6

4 - Fisión céntrica: un cromosoma se escinde en dos por su centrómero. Fusión céntrica Fisión céntrica - No disyunción durante la meiosis. No se separan los cromosomas durante la meiosis. Se distinguen dos tipos de mutaciones numéricas: euploidías y aneuploidías. Euploidías. Alteración en el número normal de juegos cromosómicos. Las euploidías a su vez se subdividen en: Monoploidías: únicamente existe un juego cromosómico completo, es decir, un cromosoma de cada par. Son monoploides (es distinto de haploides, como los gametos, ya que el término monoploide se reserva para las células que solo poseen n cromosomas cuando deberían tener 2n cromosomas. Poliploidías: existen más de dos juegos cromosómicos. Las poliploidías pueden ser: - Triploidías: con 3n cromosomas. - Tetraploidías: con 4n cromosomas. - Hexaploidías: con 6n cromosomas, etc. Aneuploidías. Estas mutaciones ocasionan un aumento del tamaño celular, que puede ir acompañado de un aumento del tamaño corporal, lo cual sucede con frecuencia en los vegetales. Así por ejemplo, los plátanos que se consumen habitualmente son triploides; las patatas, tetraploides y el trigo hexaploide. Los animales poliploides son poco viables. Los individuos afectados presentan algún cromosoma de más o de menos respecto a su dotación normal. Las aneuplodías pueden ser: Nulisomía: (2n-2) cromosomas. Falta una pareja cromosómica, por lo que esta alteración tiene efectos letales. Monosomías: (2n-1) cromosomas. Falta un cromosoma de una determinada pareja. Ejemplo síndrome de Turner, mujeres (X0), les falta un cromosoma X. Trisomías: (2n+1) cromosomas. Un cromosoma se encuentra por triplicado. Ejemplos: - Síndrome de Down: trisomía del cromosoma Síndrome de Edwards: trisomía del cromosoma Síndrome de Patau: trisomía del cromosoma 13. También pueden existir trisomías en los cromosomas sexuales: - Síndrome del Triple X: Mujeres con 3 cromosomas X. - Síndrome de Klinefelter. Hombres (XXY) - Síndrome del Duplo Y. Hombres (XYY). Tetrasomías (2n+2) cromosomas. Existen 4 ejemplares de un determinado cromosoma. Página 4 de 6

5 Aneuploidías humanas más frecuentes Alteración Síndrome Cuadro clínico Trisomía 21 Trisomía 18 Trisomía 13. X0 (mujeres) Down Edwards Patau. Turner XXX (mujeres) Triple X. XXY (varones) XYY (varones) Klinefelter Duplo Y Retraso mental Braquicefalia. Rasgos faciales mongoloides. Alteraciones cardíacas. Deficiencia mental profunda. Malformaciones renales y cardiacas. Deficiencia mental profunda. Malformaciones cardíacas, genitales, cerebrales, etc. Genitales infantiles. Estatura baja. Esterilidad. Retraso mental moderado. Infantilismo. Escaso desarrollo de mamas y genitales. Alteraciones neuropsíquicas. Retraso mental moderado. Genitales pequeños. Aspecto eunucoide. Falta de espermatogénesis. Agresividad. Infantilismo Estatura elevada. 2.- AGENTES MUTAGÉNICOS Inducen la aparición de mutaciones. Se pueden clasificar en grupos: A. Agentes mutagénicos físicos: son las radiaciones, que a su vez se subdividen en: Las radiaciones ionizantes: son radiaciones de longitud de onda muy corta y, por tanto, muy energéticas que provocan la ionización de los átomos de las sustancias que atraviesan. Son por ejemplo: los rayos X y gamma, así como las partículas y y los neutrones emitidos en procesos radiactivos. Las células más sensibles son las que están en proceso de división (fundamento del tratamiento mediante radioterapia de determinados cánceres). Las radiaciones no ionizantes: son fundamentalmente las radiaciones ultravioleta (UV). A diferencia de las anteriores, no producen ionizaciones. Provocan dímeros de timina. Otro ejemplo son las fluctuaciones térmicas. Las células humanas, por el simple hecho de encontrarse a una T de 37 ºC pierden diariamente y de forma espontánea unas 5000 bases púricas (despurinización). B. Agentes mutagénicos químicos: son por ejemplo hidrocarburos policíclicos, aminas aromáticas, agentes alquilantes, colorantes industriales, pesticidas, etc. A diferencia de las radiaciones, sus efectos suelen ser más retardados. Ejemplos de algunos productos químicos mutagénicos son: ácido nitroso, hidroxilamina, gas mostaza, epóxidos, colorantes de acridina, etc. C. Agentes mutagénicos biológicos. Algunos agentes biológicos aumentan la frecuencia de mutación génica. Entre ellos destacan, ciertos virus que pueden producir cambios en la expresión de algunos genes (por ejemplo, retrovirus, adenovirus o el virus de la hepatitis B humana, entre otros) y los transposones. Estos últimos son segmentos móviles de ADN que pueden cambiar de posición, trasladándose a otro lugar distinto dentro del mismo cromosoma o incluso a otro cromosoma. Estos elementos móviles se han encontrado en todo tipo de organismos (maíz, levaduras, insectos, bacterias, etc.) y pueden originar mutaciones, ya que causan una activación o inactivación génica no deseada al insertarse en los genes estructurales o en los reguladores. Página 5 de 6

6 3.- MUTACIONES Y EVOLUCIÓN. Cualquier cambio producido en el material genético constituye el motor de la evolución de las especies. Estos cambios provocarán a su vez cambios en los individuos sobre los que actuará la selección natural. Estos cambios genéticos pueden tener dos orígenes: Por recombinación genética, producida durante la meiosis. Por mutaciones. 4.- MUTACIONES Y CÁNCER. El cáncer consiste básicamente en un proceso de división celular incontrolada provocado por una multiplicación rápida y desorganizada de las células. Una célula normal se transforma en cancerosa, y escapa al control de la división celular, cuando se alteran determinados genes que regulan esta. Estos genes son: Oncogenes: promueven la proliferación continua e incontrolada de células. Genes supresores de tumores. Sintetizan proteínas que inhiben la división celular. Página 6 de 6