Les mutacions, els gens i l’enginyeria genètica

Tema 11

Biologia 1r de BatxilleratCurs 2010 2n trimestre

1. Les mutacions• Les mutacions gèniques• Les mutacions cromosòmiques• Les mutacions genòmiques

2. Els agents mutàgens3. La enginyeria genètica

Index

Les mutacions

• Són alteracions a l’atzar del material genètic• Tipus

– Segons on tenen lloc: somàtiques/germinals.– Segons l’espontanietat: naturals/induïdes– Segons l’extenció del material genètic afectat:

• Gèniques• Cromosomiques• Genòmiques

Les mutacions gèniques•Alteracions en la seqüència de nucleòtids d’un gen durant la replicació

Tipus: •Mutacions per substitució de bases.

•Transicions: Purina Purina; Pirimidina Pirimidina•Transversions: Purina PirimidinaAlteració d’un triplet Traducció d’un altre aa

Traducció del mateix aa. Codó STOP

•Mutació per pèrdua o inserció de bases corriment de l’ordre de lectura

Causes de les mutacions gèniques:•Errors de lectura

Canvis tautomèrics: unions erronies de les formes rares de les BN.

Canvis de fase: lliscaments que donen lloc a addicions i deleccions.

•Lesions fortuïtes: alteracions de l'estructura del nt de forma natural.•Transposicions: canvis de lloc espontanis de segments de DNA

Els sistemes de reparació de les mutacions gèniques.

1- La DNA-polimerasa té activitat exonucleasa (correcció de proves): abans d’afegir un nou nuclòtid, la polimerasa comprova si l’anterior és el correcte, si no ho és el retira i el substitueix pel correcte.

2- Sistemes de reparació:•Reparació amb escissió del DNA: 1- Exonucleasa 2- DNA-polimerasa I 3- DNA-ligasa•Reparació sense escissió del DNA: enzims fotoreactius.•Sistema SOS: enzims correctors que afegeixen una base nitrogenada a l’atzar quan la replicació ha set bloquejada a causa d’un agent mutagen.

Les mutacions cromosòmiques•Delecció: Pèrdua fragment cromosoma.

•Inserció: Inserció fragment cromosoma

•Duplicació: Repetició segment cromosoma.

•Inversió: Canvi de sentit d’un fragment del cromosoma.

•Translocació: Canvi de posició d’un segment de cromosoma

Conseqüències de les mutacions cromosòmiques:

•Les deleccions i duplicacions suposen pèrdua de gens mortals

Cas de la síndrome cri du chat: delecció al cromosoma 5 retràs mental profund, microcefàlia

•Les inversions i translocacions no afecten als gens problemes de fertilitat

•Importància evolutiva: sobretot la duplicació

Les mutacions genòmiques•Aneuploïdia: alteració del nombre normal d’exemplars d’un o més cromosomes sense arribar a afectar el joc complet. Nom de la malaltia Tipus de mutació genòmica Quadre clínic

En els autosomes (1-22) Síndrome de Down Trisomia 21 Deficiència mental. Trets facials orientals. Cara plana i ampla

Síndrome d’Edwards Trisomia 18 Retard mental i de desenvolupament. Orelles deformades. Hipertensió

En els heterocromosomes (X, Y)

Síndrome de Turner Un sol cromosoma X Dones amb retard en el creixement, infantilisme sexual i esterilitat.

Síndrome de triple X Tres cromosomes X Dones amb mames poc desenvolupades i genitals externs infantils.

Síndrome de Klinefelter Tres heterocromosomes ( XXY) Homes amb genitals petits. Absència d’espermatogènesi. Retard mental.

Síndrome de la doble Y Tres heterocromosomes (XYY) Homes amb retard mental, alt i violents.

Sindrome d’Edwards ( trisomia 18) Sindrome de Down (trisomia 21)

Sindrome de Turner (X0)

Sindrome de Klinefelter (XXY)

Sindrome XYY

•Euploïdia: alteració del nombre normal de dotacions haploides.o Monoploïdiao Poliploïdia: inducció per colquicina

• Autopoliploïdia• Al·lopoliploïdia (mirar imatge 2)

Els agents mutàgens•Les radiacions mutàgenes

o Les radiacions no ionitzantso Les radiacions ionitzants

•Les substàncies químiques mutàgenes•Els gens mutadors

Substància mutàgen Alteracions que provoquen

Àcid nitrós Desaminació

Hidroxilamina Addició de grups hidroxil

EMS, gas mostassa Adicció de grups alquil

5-bromuracil Base analoga que es coloca en lloc d’una timina.

2-aminopurina Base anàloga que es coloca en lloc d’una adenina.

Acridina, proflavina S’intercalen entre els parells de bases. Quan es duplica, apareixen insercions o deleccions amb el corriment en l’ordre de lectura.

L’enginyeria genètica•Tècniques que permeten la modificació del genoma d’un individu.•Es possible, intercalar un segment extrany de DNA en un DNA receptor, anomenat DNA recombinant.

•Enzims de restricció: enzims que tenen una diana especifica en el DNA.

•Roms•Cohesius

http://www.youtube.com/watch?v=rjqaPSWAYY8

Formes d’introducció de gens en cèl·lules

Mecanismes no biològics:• Electroporació• Microinjecció• Tret de microbales

Mecanismes biologics:

1.Transformació: introducció de fragments de DNA en forma de plasmidis que penetren en els bacteris.

2. Transducció: introducció de fragments de DNA, utilitzant virus com a vectors. Quan el virus infecta el bacteri i inicia el cicle lític, s’encapsiden nous virus on es pot agafar per accident, el DNA del bacteri. Aquests nous virus són alliberats amb la lisi del bacteri i quan infectin un nou bacteri, aquest incorporarà el DNA del bacteri anterior.

3. Conjugación: transferència genètica d’una bacteria donadora a una receptora que requereix de contacte físic. El contacte s’estableix a partir del pili-F

Inserció de gens:

enzims que necessitem:

•Enzims de restricció Seqüències pàlindromiques: segments cohesius o roms.

•DNA-lligasa: uneix DNA tallats per obtenir el DNA recombinant.

•Transcriptasa inversa: obtenim DNA a partir del RNAm madur, per poder-lo introduir en un bacteri.

PCR: polymerase chain reaction

Objectiu: obtenir un gran nombre de còpies de DNA partint de poques

Material:• Desoxinucleòtids• Primers• Taq polimerasa (polimerasa termoresistent)• Adn motlle• Tampons, ions, termociclador, etc.

Procediment:1. Escalfament a 80º aprox desnaturalització2. Refredament a 50º aprox Associació dels

primers 3. Escalfament a 70º aprox Replicació per la

DNA-polimerasa

http://www.youtube.com/watch?v=QaWLJVGEFi8 http://www.youtube.com/watch?

v=HMC7c2T8fVk&feature=related