TEMA 17 ALTERACIONES EN LA INFORMACIN GENTICA MUTACIONES

TEMA 17 ALTERACIONES EN LA INFORMACIÓN GENÉTICA= MUTACIONES

1. MUTACIONES. TIPOS • CONCEPTO Son cambios o alteraciones en el ADN de las células de un individuo. • TIPOS - - SEGÚN LAS CÉLULAS AFECTADAS Somáticas: Afectan a células somáticas y las que proceden de mitosis de éstas. No son heredables. No juegan ningún papel en la evolución. Germinales: Afectan a los gametos o a las células que los producen. Se transmite a la descendencia y sobre ellos puede afectar la selección natural e influir en la evolución. SEGÚN EL ORIGEN. Espontáneas: Errores en la replicación, meiosis o cambios químicos en el ADN. Inducidas: Producida por agentes mutágenos externos

- - - SEGÚN EL EFECTO. Neutras: No tienen ninguna influencia. Perjudiciales: Originan problemas. Beneficiosas: mejoran a los individos. SEGÚN EL MATERIAL GENÉTICO AFECTADO. Génicas : Afectan a un solo gen. Cromosómicas: Alteran a un fragmento de cromosoma que contiene varios genes. Genómicas: Afectan al número de cromosomas. SEGÚN LAS RELACIONES DE DOMINANCIA. Mutaciones dominantes: Se manifiestan con la presencia de un solo alelo mutado Mutaciones recesivas: Se necesitan los dos alelos mutados para que se manifieste. • TASA DE MUTACIÓN Es un número que representa un intento de medir la probabilidad de que ocurra un tipo concreto de suceso mutacional en una unidad de tiempo determinada. En lugar de una unidad de tiempo real como la horas, generalmente se usa unidad como la generación de un organismo, de una célula, o la división celular (ej: una mutación cada siete divisiones celulares)

2. MUTACIONES GÉNICAS Afectan a un solo gen y se denominan también puntuales • SUSTITUCIÓN DE BASES - - TRANSICIONES. Sustituir una base púrica por otra púrica Sustituir una pirimidínica por otra pirimidínica TRANSVERSIONES. Sustituir bases púricas por pirimidínicas y al revés. Generalmente afectan a un solo nucleótido por tanto a un solo triplete. Al ser el código genético degenerado puede que el nuevo triplete codifique al mismo aminoácido. La mutación no afecta y se considera silenciosa Puede que el nuevo triplete codifique a otro aminoácido. El daño dependerá de que tipo de triplete se trate (triplete de iniciación, de terminación…)

ADN molde: T A C G G A T T C A A G A G ARNm : - AUGCCUCUAAGUUCUCUC proteína: Met – Pro – Leu – Ser – Leu TRANSICIÓN. ARNm: CTCAAGAGAG AUGCCUCUGAGUUCUCUC proteina: Met – Pro – Leu – Ser – Leu ADNmolde: T A C G G A - En este caso la mutación ha sido silenciosa ya que no ha afectado a la secuencia de la proteína. TRANSVERSIÓN T TTCAAGAGAG AUGCCUCAAAGUUCUCUC ADNmolde: T A C G G ARNm: proteina: Met – Pro – Gln – Ser – Leu En este caso la secuencia de la proteína ha cambiado en un aminoácido.

• POR CORRIMIENTO DE LECTURA - INSERCIÓN: Se produce la adición de un nuevo nucleótido. DELECCIÓN: Se produce la pérdida de un nucleótido En ambos casos varían todos los tripletes y por tanto se obtiene una proteína distinta.

- DELECCIÓN. se elimina ADNmolde: T A C G G A T T C A A G A G ARNm: AUGCCCUAAGUUCUCUC proteína: Met – Pro – - INSERCCIÓN se incorpora ADNmolde: T A C G G A T T C A A G A ARNm: AUGCCUCCUAAGUUCUCU proteína: Met – Pro – Lys – Phe – Ser.

3. MUTACIONES CROMOSÓMICAS Modifican la estructura del cromosoma, en su estructura, forma o tamaño. Si varía el número de genes se produce por delecciones y duplicaciones. Si varía la disposición de los genes, se produce por inversiones y translocaciones

• DELECCIONES Se produce por la perdida de un segmento de cromosoma y por tanto los genes que contiene. Son graves ya que se pierde información. Síndrome de grito de gato (en el crs. 5)

• DUPLICACIONES Se produce una duplicación de un segmento cromosómico. Se suele producir como consecuencia de un sobrecruzamiento defectuoso. No se pierde información, por tanto no siempre son perjudiciales, aunque a veces afecta a los mecanismos de regulación de los genes y si puede ser dañina. Tiene efecto evolutivo.

• INVERSIONES Se produce cuando un segmento de un cromosoma se corta y se suelda de nuevo invertido No se pierde información , pero puede haber problemas para la regulación de los genes. Tienen efecto evolutivo

• TRANSLOCACIONES Se produce cuando un segmento de un cromosoma se pega a otro no homólogo. Pueden ser recíprocas entre dos cromosomas o de uno a otro exclusivamente. No varía el número de genes pero pueden alejarse de las regiones que controlan su expresión. . Tiene efecto evolutivo En animales puede darse la fusión de dos cormosomas y la rotura de uno en dos. . En la evolución el cromosoma 2 humano procede de la unión de dos cromosomas de primates , que tienen 48 cromosomas

4. MUTACIONES GENÓMICAS Se producen cuando varía el número de cromosomas normales de una especie. Se producen normalmente por errores en la meiosis Euploidía: se altera el número normal de la dotación cromosómica y la aneuploidía si se posee algún cromosoma de más o de menos.

ORIGEN DE MUTACIONES GENÓMICAS

• EUPLOIDÍAS - Alteración en el número normal de juegos cromosómicos POLIPLOIDÍA Se produce por la presencia de más de dos juegos cromosómicos completos. Triploides (3 n), tetraploides (4 n), pentaploides ( 5 n)

Poliploidía: Autoploidía. Es más frecuente en vegetales que en animales, ya que las especies mejoran, por tanto en agricultura se tratan las plantas con sustancias que desorganizan el huso acromático, impidiendo la emigración de los cromosomas y se obtienen gametos 2 n. Todos los juegos cromosómicos proceden de la misma especie.

Poliploidía. Aloploidía: A veces la poliploidía se consigue por hibridación de dos especies distintas La naturaleza lo ha utilizado como elemento evolutivo, formándose nuevas especies. Los juegos cromosómicos proceden de dos especies diferentes.

- HAPLOIDÍA O MONOPLOIDÍA. Se produce cuando se posee un solo cromosoma del par (n). Se produce en bacterias y hongos en el ciclo haplo-diplonte. También lo presentan algunos insectos en los que es un indicativo del sexo del individuo, En las abejas la hembra es diploide y el macho haploide.

• ANEUPLOIDÍA Los individuos presentan algún cromosoma de más o de menos. Se producen por una no disyunción o separación de los cromosomas de alguna pareja de gametos, formándose gametos con un cromosoma de más o de menos

- TRISOMÍAS Presentan un cromosoma de más ( 2 n + 1) Autosómicas: Afectan a los cromosomas autosómicos

Cromosomas sexuales: Afectan a los cromosomas sexuales. Síndrome de Klinefelter( XXY). Son hombres estériles, inmaduros sexualmente y con cierto retraso mental. Síndrome triplo (XXX. ). Son mujeres normales, aunque a veces presentan menor desarrollo físico y mental. Síndrome duplo Y ( XYY). Son hombres altos, violentos, infantiles

- MONOSOMÍAS. Presentan un cromosoma de menos (2 n – 1) La más importante es el Síndrome de Turner: Son mujeres con pocos caracteres sexuales secundarios y esteriles.

CARIOTIPO DE SINDROME DE DOWN

CARIOTIPO DE SINDROME DE DUPLO Y

5. ORIGEN DE LAS MUTACIONES La mayoría de las mutaciones son espontaneas y debidas a causas naturales. También pueden ser inducidas por agentes mutagenos • ERRORES EN LA REPLICACIÓN Se producen transiciones o transversiones, inserciones y delecciones Anemia falciforme (sustituir una T por una A), síndrome del cromosoma X frágil (delecciones), Huntington ( repeticiones) • LESIONES EN EL ADN. - Despurinización: Pérdida de una base púrica al romperse el enlace N-glucosídico. . Se repara fácilmente. - Desaminación: Se pierde un grupo amino de una base. Si esto ocurre la citosina se convierte en uracilo. - Oxidación: Pueden modificar las apareamientos de bases, transversiones. - Transposones: Secuencias de ADN que se cambian de lugar, originando delecciones y adiciones

Desaminaciones

6. AGENTES MUTÁGENOS • MUTÁGENOS QUÍMICOS. - - ANÁLOGOS DE BASES Se colocan en lugar de una base nitrogenada, provocan transiciones. El 5 bromouracilo en lugar de la T, el 2 aminopurina en lugar de la A CAMBIOS QUÍMICOS EN LAS BASES. Ácido nitroso: produce una desaminación de las bases, provoca transiciones C por U y A por hipoxantina. AGENTES ALQUILANTES. Añaden grupos metilo y etilo a las bases. Se modifican las bases y altera la replicación. Etilmetanosulfonato, gas mostaza. AGENTES INTERCALANTES. Se insertan entre bases y provocan inserciones o delecciones Colorantes como naranja de acridina, proflavina, benzopireno.

• MUTÁGENOS FÍSICOS - - RADIACIONES IONIZANTES Son radiaciones electromagnéticas de menor longitud de onda y muy energéticas, como los rayos gamma, rayos X y las partículas alfa, beta y neutrones. Originan rotura de cromosomas ( mutaciones cromosómicas) y modifican las bases (mutaciones génicas) RADIACIONES NO IONIZANTES. Radiaciones de baja longitud de onda como la UV. Forma enlaces covalentes entre dos bases pirimidínicas (TC) contiguas, provocando errores en la replicación, se trata de mutaciones génicas. • MUTACIONES BIOLÓGICAS Algunos virus ( retrovirus y adenovirus=virus que poseen ADN) provocan cambios en la expresión de algunos genes, al transportar material genético de una célula a otra.

7. MUTACIÓN Y CANCER • CANCER - TUMOR: División sin control de un grupo de células, que crecen lentamente y se mantienen juntas. CANCER: Si crecen rápidamente e invaden órganos próximos se habla de tumor maligno. Las células crecen de manera desordenada y descontrolada (neoplasia). METASTASIS: Las células cancerosas emigran a otros órganos por el sistema circulatorio y extienden el cáncer. • CARACTERÍSTICAS DE CELS CANCEROSAS. Se originan a partir de una célula que se ha transformado en cancerosa. Crecen continuamente y fuera del control de las otras células. Pierden características fenotípicas, pudiendo cambiar de forma. Pierden la inhibición de crecimiento por contacto. Si se inyectan en animales de experimentación provocan cáncer.

• GENES IMPLICADOS - ONCOGENES-PROTOONCOGENES En las células normales los protooncogenes controlan el crecimiento y la diferenciación celular. Si se alteran se transforman en oncogenes y se paraliza el control y la célula se hace cancerosa. Las causas más frecuentes son las mutaciones puntuales o translocaciones y las alteraciones de la regulación de su expresión. - GENES SUPRESORES DE TUMORES Son genes que, cuando se produce un daño en el ADN, detienen la división celular y provocan la apoptosis (muerte celular programada). De esta forma se destruye la posible célula cancerosa. Una alteración en estos genes hace proliferar las células cancerosas. - GENES DE REPARACIÓN DEL ADN. Impiden que se acumulen mutaciones en el ADN. Si no funcionan la tasa de mutación aumenta.

• Origen vírico de algunos cánceres. Comprenden el 15% de los cánceres que afectan a la especie humana. Algunos ejemplos son ARN virus ( retrovirus) como el HTLV 1, que origina un tipo de leucemia, o el virus Epstein-Barr asociado al linfoma o el del papiloma humano asociado al cáncer de cuello de útero. El virus lo que hace es insertar su ADN entre el material hereditario de la célula huésped, alterando los mecanismos de división y crecimiento celular, transformando una célula normal en cancerosa.

8. MUTACIONES Y EVOLUCIÓN Darwin, en su teoría evolutiva habló de la presencia en los seres vivos de un factor hereditario, que hacía que la selección natural seleccionase a aquellos que poseían una mejor adaptación a las condiciones del medio. Los Neodarwinistas, con su teoría sintética, consideran a la población como unidad evolutiva en lugar de al individuo. Dijeron que ese factor hereditario eran mutaciones en el ADN, producidas al azar, que conferían a sus poseedores ventajas adaptativas. Estas mutaciones se transmiten a la descendencia y podían originar nuevas especies, y esto hace que la evolución se produzca de manera gradual. SELECCIÓN NATURAL: Se emplea el término Eficacia biológica para hablar de la selección natural: La capacidad que tiene un individuo debido a sus características genotípicas, de competir con éxito y hacer una contribución a las generaciones posteriores. Se representa con W y se le da el valor 1 al genotipo que presenta la eficacia reproductiva más alta.

Modalidades de selección natural

9. Genética de poblaciones • • Es la parte de la genética que estudia el acervo genético de una población determinada. LEY DE EQUILIBRIO GENÉTICO O PRONCIPIO DE HARDY WEINBERG: “ Las frecuencias alélicas de una población en condiciones ideales de estabilidad tinden a permanecer constantes en las generaciones sucesivas” Condiciones de estabilidad: – Que no haya mutaciones – Que la población este aislada genéticamente de otras poblaciones – Que los cruzamientos se produzcan al azar – Población suficientemente grande – Que todos los alelos sean viables por igual ( no selección natural) Deriva genética: es el cambio de las frecuencias génicas debida puramente al azar. Por ejemplo los alelos presentes en una baja proporción pueden llegar a perderse. Los efectos de la deriva no suelen ser muy importantes pero hay dos caso en los que si son relevantes y es cuando tenemos poblaciones que provienen de muy pocos individuos. – -EFECTO FUNDADOR: ej Los Amish de Pensylvania y el enanismo y polidactilia. ( 13% de la poblacion lo porta y son casi el 100% de la población mundial con este alelo) – EFECTO CUELLO DE BOTELLA REDUCCION DRASTICA DE LA POBLACIÓN Y POSTERIOR RECUPERACIÓN DESDE MUY POCOS INDIVIDUOS.

10. Alternativas al Neodarwinismo • • Teoría neutral: la mayoría de mutaciones no afectan al individuo, son neutrales y la eliminación o permanencia en su acervo genético es una cuestión de azar. Teoría del equilibrio intermitente o puntualismo: Defiende que se intercalan periodos estáticos con periodos evolutivos lo que vendría a decir que la evolución se produce a saltos. Gradualismo: apoya el modelo evolutivo gradual, más o menos constante. Como el Darwinismo. Teoría del gen “egoísta” – Richard Dawkins. No contempla la población como unidad evolutiva, ni siquiera al individuo, si no a los genes, que considera como unidad básica de evolución. Según esta teoría estamos programados para perpetuar nuestros genes y evitar que otros lo hagan, habla de una competitividad genética.