Mutacions Mutaci canvis produts en lADN genotip i

Mutacions

• Mutació: canvis produïts en l’ADN (genotip) i que es transmeten a la seqüències d’aa de les proteïnes – Solament són heretables quan afecten als gàmets. Si afecten les cèl. lules somàtiques no es transmeten a no ser que siguen org de reprod asexual • 3 tipus de mutacions: – Cariotípiques o genòmiques – Cromosòmiques – Gèniques o puntuals

1. Mutacions cariotípiques o genòmiques • Afecten al genoma i donen una variació en el nombre de cromosomes 1. 1. Poliploïdia augment de la condició diploide (2 n) per augment del conjunt sencer de cromosomes triploides (3 n), tetraploides (4 n). . – Es produeix per una manca de meiosi als gàmets – Relativament freqüent a les plantes

1. 2 Haloploïdia quan es perd un joc cromosòmic 1. 3 Aneuploïdia quan l’individu té algun cromosoma de més o de menys : monosomia (si hi ha un cromosoma en lloc de dos), trisomia (si hi ha 3). . . - Es deu a un error durant la meiosi - Pot afectar als autosomes o als cromosomes sexuals

2. Mutacions cromosòmiques • Suposen canvis en la estructura interna dels cromosomes (segments dins del cromosoma) – Duplicacions repetició d’un segment del cromosoma – Deleció pèrdua d’un segment – Translocacions segment d’un cromosoma situat en altre cromosoma – Inversions un segment es troba situat de forma invertida

• Quines són més perjudicials? • Quines tenen importància evolutiva? • Les duplicacions els gens responsables de la producció d’Ac tenen el seu origen en aquest tipus de mutacions • Les translocacions i inversions també són importants el nostre cromosoma 2 es produí per fusió de 2 cromosomes d’un simi avantpassat

3. Mutacions gèniques Afecten a una o unes poques bases: 3. 1. Substitucions canvi d’una base per una altra – Transicions substitució d’una base púrica (A, C) per una altra púrica o d’una pirimidínica (T, G) per altra pirimidínica – Transversions substitució d’una base púrica (A, C) per una pirimidínica (T, G)o al revés • Es poden deure a: – errors durant la replicació – danys fortuïts (lesions espontànies)

• Errors en la replicació – Quan diem que la complementarietat de bases és A-T i C-G ens referim a les formes cetòniques de les bases Les formes tautomèriques tenen una complementarietat diferent: A-C i G-T El canvi de una forma cetònica a una enòlica pot produir una canvi de base (transició) i per tant un error

• Danys fortuïts de l’ADN : – Desaminació pèrdua de grups amino (NH 2) TRANSVERSIÓ – Oxidació el metab aeròbic produeix radicals que poden produir danys al ADN transformen la G en una 8 -oxo-G que aparella en la A transversió

– Despurinació trencament de l’enllaç glucosídic entre la base i el sucre pèrdua de un A o una G quedant un “hueco” (sede apurínica) Si és en el centre actiu d’un EZ SI que pot ser molt perjudicial

• Fixeu-se quan d’important és la estructura primaria per a la conformació d’estruct 2ª, 3ª i per tant de 4ª

3. 2 Adicions i delecions són guanys o pèrdues d’un o més nt CONSEQÜÈNCIES Suposen una canvi en la pauta de lectura del ARNm (a no ser que s’afegesquen 3 nt)

AGENTS MUTAGÈNICS • Qualsevol factor capaç d’augmentar la freqüència normal de mutació AGENT TIPUS FISICS Radiacions ionitzants (α, β, γ, Trencament de cadenes x, neutrons) ADN o modificació química d’alguns components QUÍMICS CONSEQÜÈNCIES Radiacions NO ionitzants (UV) Eliminació de bases Dímers de T Anàlegs de bases Canvis de bases HNO 2 (ac. nitrós) Desaminació de la C U Benzopiré (quitrà, tabac, carn brasa) Impedeix l’aparellament de bases Aflatoxines (produïdes pel fong Aspergillus) Forats apurínics BIOLÒGICS Virus (papiloma, hepatitis, ) càncer Bacteris (Heliobacter pilori) càncer

Conseqüències de les mutacions • Sense efectes o compatibles amb la vida (anèmia falciforme, albinisme, galactosèmia. . . ) • Perjudicials – Letals – Teratògenes alteracions ADN fetal malformacions (embarassades que han rebut raigs X, talidomida, Zika. . . ) – Carcinogèniques produeixen un tumor cancerigen • Mutacions en protooncogens que muten a oncogens • Mutacions en gens supressors de tumors • Mutacions en gens de reparació de l’ADN • Beneficioses evolució – Pot ocórrer que una mutació millore un gen, en estos casos l’individu portador de la mutació té avantatges adaptatius davant els altres el gen mutat amb el temps pot substituir al gen salvatge

• Al 1859 Darwin publica L’origen de les espècies en la que proposa l’evolució dels éssers vius (de les poblacions) mitjançant la selecció natural • La Teoria de l’evolució de Darwin-Wallace es fonamenta en 3 principis: – Competència pels recursos (aliment, hàbitat, . . . ) solament sobreviuen alguns – Variabilitat poblacional existeix una gran variabilitat entre els individus d’una població – Selecció natural La natura selecciona a aquells individus que tenen caràcters avantatjosos que els permeten adaptar-se millor al medi ja que eixos aconseguiran els recursos, es reproduiran i transmetran els caràcters als seus descendents

Darwinisme: influències • Viatge en el Beagle http: //www. ccma. cat/tv 3/alacarta/infok/saber-darwin-i-elbeagle/video/5263711/ http: //www. elmundo. es/especial es/2009/02/ciencia/darwin/secci on 2/ • Selecció artificial • Actualisme (Lyell) – El món no és estàtic – Les espècies estan transformant-se continuament de forma gradual • Idees de Thomas Malthus Hi ha una lluita entre individus de la mateixa població pels recursos

Proves de l’evolució

• La Tª de l’evolució NO dóna resposta: – Com es transmeten els caràcters favorables? – Quina és la causa de la variabilitat entre els individus d’una població? • Tª sintètica de l’evolució o Neodarwinisme unió de Tª evolució + gen mendeliana + Tª cromosòmica de l’herència 1. La unitat evolutiva no és l’individu sinó la població 2. Les variacions entre els individus es produeixen perquè s’han originat diferents al. lels d’un gen per MUTACIÓ variabilitat gènica produïda per mutacions i per recombinacions 3. Uns al. lels produeixen uns fenotips q li donen al individu més capacitat per a reproduir-se i per tant augmenta la freq d’este (al. lel) fenotip en les generacions posteriors 4. La selecció natural produeix un canvi gradual en la composició gènica de les poblacions estos canvis s’acumulen donant lloc a noves espècies

• A més de la mutació i la recombinació gènica hi han altres mecanismes que influeixen en l’evolució: – Migració entrada d’individus en una població qie pot aportar nous al. lels ↑ variab. genètica de la població – Deriva genètica degut a la reproducció sexual, hi ha uns gens que, per atzar, es transmeten més o menys als descendents provoca fluctuacions en les freq gèniques A les poblacions grans l’efecte és insignificant, però a les poblacions menudes provoca la disminució de la freq gènica d’algun al. lel que pot acabar desapareguent ↓la variabilitat genètica de la població • Efecte fundador • Coll d’ampolla

Biotecnologia És el conjunt de tècniques que utilitzen les potencialitats dels organismes vius o de compostos procedents d’ells per a l’obtenció de productes, bens i serveis Biotecnologia tradicional Biotecnologia moderna Enginyeria genètica Tecnologia de l’ADN recombinant Conjunt de tècniques que permeten la manipulació i la transferència de gens d’un organisme a altre. D’esta manera s’obtenen OGM o transgènics

ADN recombinant: molèc d’ADN formades per unió de fragments d’ADN procedents de organismes diferents Com s’obtenen? 1. Obtenció del fragment d’ADN que conté els gens que ens interessen: – – Localitzem el RNAm que dóna lloc a la proteïna que ens interessa Mitjançant l’EZ transcriptasa inversa es sintetitza el DNA complementari a eixe RNAm ¿Eixe DNAc és igual que el fragment que de manera natural haguera format eixe RNAm?

– Uns EZ de restricció que actuen com unes “tisores moleculars” tallen el fragment d’ADNc per un punt que es característic de cada EZ de restricció, deixant en els extrems seqüències d’una sola cadena que són “extrems cohesius” perquè tendeixen a aparellar-se de nou

2. Unió del ADNc a un plàsmid (xicotetes molec circulars d’ADN que poden replicar-se independents, es troben en bacteris) – Tallem el plàsmid amb el mateix EZ de restricció que el ADNc els extrems cohesius d’un i altre s’uneixen ajudats per unes lligases el DNA queda incorporat al plàsmid DNA recombinant Al plàsmid també se li inserta un gen de resistècia a un antibiòtic

3. Transformació bacteriana consisteix en introduir el ADN recombinant dins d’una cèl·lula receptora (bacteri), simplement cultivant-los al mateix medi En eucariotes no entre de forma natural però es pot fer per microinjecció 4. Selecció de bactèries transformades es cultiven els bacteris en un medi amb antibiòtic, de manera que sols sobreviuran aquells que tenen l’ADN recomb ja que aquest duen els gens de resistència a l’antibiòtic 5. Clonació cultiu dels bacteris que es reprodueixen molt ràpidament duplicant (clonant) el gen d'interès

PCR • És una tècnica d’amplificació de fragments d’ADN que permet sintetitzar en poques hores milions de còpies d’un gen si coneixem els nt que estan a ambdós costats En un tub d’assaig es posa: -ADN que es vol amplificar - Encebadors (“primers”) dels segments de les vores - ADN polimerasa - Nucleòtids trifosfat dels 4 tipus: A, T, C, G Es sotmet a cicles de replicació Aplicacions: - Per a proves de paternitat - Comparació ADN fòssil

Aplicacions de la biotecnologia/enginyeria genètica L’enginyeria genètica ha permés realitzar manipulacions genètiques en el genoma de diferents èssers vius OGM Quan estes modificacions suposen introduir un gen d’un individu en el genoma d’un altre transgènics

1. Agricultura Millora genètica de les plantes per inserció o inactivació de gens ha permés obtindre vegetals resistents a plagues, fruits més grans, retard de la maduració o major valor nutritiu Arròs transgènic amb beta-caroté 2. Ramaderia La millora genètica d’animals ha permés augmentar el rendiment i qualitat de carn, llet i altres productes d’interés i la utilització d’animals transgènics per a la producció de vacunes i altres fàrmacs

3. Medi ambient - Bioremediació és el conjunt de processos que eliminen contaminants del sòl, de l’aigua o de l’aire utilitzant bactèries manipulades genèticament Ex: - microorg que utilitzen petroli, plaguicides, metalls pesats, etc com a font de C - depuració d’aigües residuals amb bacteris i algues - Fabricació de productes biodegradables microorg que fabriquen polímers degradables (bioplàstics) - Recuperació d’espècies en perill tècniques de clonació

4. Medicina • Obtenció de fàrmacs insulina, interferó • Obtenció d’òrgans per a trasplantament a partir d’OGM per a q no provoquen rebuig • Medicina forense empremta genètica per a identificació de restes humanes o proves de paternitat • Teràpia gènica consisteix en el tractament d’una malaltia amb base genètica mitjançant la introducció de gens en el organisme introduir gens correctes per a corregir l’efecte de gens defectuosos – Es pot fer in vivo o ex vivo és més eficaç però més costos, mentre que in vivo és al contrari – En ambdós casos la transferència dels gens a les cèl. lules es fa mitjançant vectors que solen ser virus atenuats, liposomes o nanopartícules

• Un tipus de teràpia gènica és la tecnologia CRISPR/Cas 9 – Es basa en un sist de defensa que tenen els bacteris anomenat CRISPR que detecta ADN d’un agent infecciós, com els virus i el talla mitjançant les prot Cas 9 – Este sist es pot introduir en qualsevol organisme i pot tallar l’ADN en un punt molt precís així podríem inactivar un oncogen o eliminar un gen defectuós i introduir el gen correcte

Projecte genoma humà • En 1990 s’inicià el projecte que tractava de conèixer els gens continguts en els 23 cromosomes humans (localització, seqüenciació i funció) • En 2000 es presenta un primer esborrany i en 2003 es presenta el genoma complet CONCLUSIONS: - El genoma humà al voltant de 25000 gens codificadors de prot (un 3%) -La resta (mal anomenat ADN “basura”) tenen altres funcions que encara no es coneixen - Tots els humans compartim el 99, 9 % del genoma REPERCUSIONS: -Possibilitat d’estudiar la base genètica de les malalties genètiques i eleborar estratègies terapèutiques - Millorar la comprensió del desenvolupament embrionari - Avançar en el coneixement de l’evolució comparant genomes