TEMA16:ALTERACIONESDELMATERIALGENÉTICO

INDICE1. LASMUTACIONES2. MUTACIONESGÉNICAS

2.1.CLASESDEMUTACIONESGÉNICAS.2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICAS.2.3.SISTEMADEREPARACIÓNDELASMUTACIONESGÉNICAS.

3. MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.1.ALTERACIONESDELNÚMERODEGENES.3.2.ALTERACIONESDELORDENDELOSGENES.

4. MUTACIONESGENÓMICAS4.1.EUPLOIDÍAS4.2.ANEUPLOIDÍAS.

5. AGENTESMUTAGÉNICO6. CONSECUENCIASDELASMUTACIONES

6.1.MUTACIONESYEVOLUCIÓN6.2.MUTACIONESYENFERMEDADESHEREDITARIAS.6.3.MUTACIONESYCÁNCER.

1.LASMUTACIONES• HugodeVries(1901)(botánicoholandés)à1ºenusareltérminomutaciónàcambiosinesperadosendescendenciadeunaplanta.(tamañosdistintos).

• Hoyendía:MUTACIÓN:alteraciónalazardelmaterialgenético.• Cambiossetraducenensecuenciadeaminoácidos,portantomutaciónpuedeafectaralasupervivenciadelorganismo.

• Tiposdemutaciones:• Segúncélulaafectada:

• Somáticas:nosetransmitenadescendencia.• Germinales:sísetransmitenadescendencia.

• Segúnlacausa:• Naturalesoespontáneas. • Inducidas:agentesmutagénicos.

• Segúnlosefectos:• Beneficiosa.• Perjudicial.• Neutra.

• Segúnalteraciónprovocada:• Génicas:Secuenciadenucleótidos. • Cromosómica:secuenciadegenes.• Genómicas:cambioennúmerodecromosomas.

2.MUTACIONESGÉNICAS• Mutacionesensentidoestricto(siafectanaintrónopartenoesencialdelADNàsinconsecuenciasàmutaciónsilenciosa)

2.1.CLASESDEMUTACIONESGÉNICASPORSUSTITUCIONESDEBASES• 20%demutacionesgénicas.

• Transición:basepúrica(A/G)–basepúricaobasepirimidínica(T/C)–basepirimidínica.

• Transversión:basepúricaßàbasepirimidínica.• Sisóloafectaaunnucléotidoà1tripleteseveafectado.Comoelcódigogenéticoestádegenerado,notieneporquéafectaralaproteínasintetizada.

• Siafectaaunaaquenoseadelcentroactivodeunaenzimapuedenotenerconsecuenciasgraves.

• Avecespuedeproducirseunaproteínamejorquelaoriginalàmutaciónbeneficiosa.

TRANSVERSIÓN

2.MUTACIONESGÉNICAS2.1.CLASESDEMUTACIONESGÉNICASPORPÉRDIDAOINSERCIÓNDEBASES• Sondelecionesoadiciones.• Apartirdelpuntoenelqueocurreàvaríantodoslostripletesàsonmásgraves.• Aproximadamente80%demutacionesgénicas.

2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICAS• Erroresdelecturadurantelareplicaciónylesionesfortuitas.

ERRORESENLECTURA• CometidosporlaADNpolimerasa:• Tautomeríasdelasbases.Cadabasetiene2formastautoméricasotautómeros,unanormalyotrarara.(enequilibrio).Pasodeunoaotroàcambiotautomérico.Sesecogelaformarara,habráerroresenelemparejamiento.

2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICAS

FORMA RARA EMPAREJA

T G

G T

C A

A C

2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICASERRORESENLECTURA

• Cambiosenfase:deslizamientodeunahebrasobrelaotra(cqdelasdos)àquedanbucles.Suelendarlugaraadiciones(sonmásfrecuentesensecuenciasrepetidas).

2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICASLESIONESFORTUITAS• Alteracionesdeestructuradeunoovariosnucleótidosdeformanatural:• Despurinización:pérdidadebasespúricas(A,G)porroturadedesoxirribosas.• Desaminación:pérdidadegrupoaminoàemparejamientoincorrecto.• Dímerosdetimina:sepolimerizan2Tcontiguas(normalmenteprovocadoporrayosUV)àdistorsionanconformaciónADNàinhibenreplicación.

2.MUTACIONESGÉNICAS2.3.SISTEMASDEREPARACIÓNDELASMUTACIONESGÉNICAS.• ADNpolimerasaàactividadexonucleasasàdisminuyeerroresdurantereplicación.Antesdeañadirnuevonucleótidocompruebasielanteriorescorrecto.Apesardeesto,cometeerrores,porloqueexistensistemasdereparación-• SistemadereparaciónporescisióndelADN:

1ºEndonucleasadetectaerroràcortaaamboslados.2ºExonucleasa:eliminanucleótidosdelsegmentocortado.3ºADNpoliI:sintetizasegmentodeformacorrecta.DetectahebranuevapqlaAaúnnoestámetilada.4ºLigasa:uneextremos.

• SistemadereparaciónsinescisióndelADN:Enzimasfotorreacticas(seactivanconluz)rompenenlacesdedímerosdetimina.

2.MUTACIONESGÉNICAS2.3.SISTEMASDEREPARACIÓNDELASMUTACIONESGÉNICAS.• SistemaSOS:

Puedeiniciarsereplicaciónsinquemecanismosdereparaciónhayanterminadodecorregirhebrapatrón.Lareplicaciónquedaríaparalizada.Existeunsistemaenzimático(enzimascorrectorasdelsistemaSOS)àeliminabloqueodelprocesoreplicativointroduciendonucleótidosalazar.

3.MUTACIONESCROMOSÓMICASCambiosenestructuradelcromosomaàdetectablealmicroscopio.Afectanalnºdegenesoalorden.Origenàroturadecromosomas.• Espontáneo.• Condicionesambientales.• Agentesmutagénicos.• Trasposonesogenessaltarines:regioneseADNquesedesplazandeuncromosomaaotroodentrodelmismocromosomas.

3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.1.ALTERACIONESDELNÚMERODEGENES.DEFICIENCIASODELECIONES• Pérdidadefragmentocromosoma(xtdegenes)• Extremo:deficiencia.• Otrolugar:deleción.

• Sienfragmentoexistenmuchosgenesàconsecuenciaspatológicasoinclusoletales.• Pe:delecióncromosoma5à“criduchat”:microcefalia,retrasomental.

3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.1.ALTERACIONESDELNÚMERODEGENES.DUPLICACIONES• Repeticióndeunsegmentoenelmismocromosomaoenotronohomólogo.• Importanciaevolutiva:aumentanºdegenesàpuedenaparecernuevosgenesenmutacionesposteriores,sinperderlosoriginales.

3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.2.ALTERACIONESENELORDENDELOSGENES• Nosonperjudicialesparaquienlaspadece,peroproducegametosanormalesàdescendenciacondéficitoexcesodegenes.

INVERSIONES• Segmentocromosómicocambiadesentidodentrodelcromosoma.Roturayrotaciónde180º.• Siseincluyelecentrómeroàinversiónpericéntrica.• Sinoseincluyeelcentrómeroàinversiónparacéntrica.

3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.2.ALTERACIONESENELORDENDELOSGENESTRASLOCACIÓN• Cambiodeposición,trasladándoseaotrolugar,delmismocromosoma,alhomólogooaotrocualquiera.• Siseproducedeuncromosomaalotrohomólogoàrecíproca.• Sipasaaotrocromosomaàtransposición.

4.MUTACIONESGENÓMICAS• Alteraciónnºcromosomasporexcesoopordefecto.• Sedetectanmedianteelcariotipo• Causa:segregaciónanómaladecromosomasocromátidasdurantelameiosis(1célulasequedasincromosoma/cromátidaylaotraselleva2)

4.1.EUPLOIDÍAS.• Alteraciónennºnormaldedotacionescromosómicasojuegoscromosómicas.• Monoploidía:1soladotacióncromosómica,ies,1sólocromosomadecadapar.(n).Ennaturalezamuycomplicado,aunquesiexisteenalgunassppvegetales.• Poliploidías:másde2juegoscromosómicos.(3n:triplodidía,4n:tetraploidía).

• Másfrecuenteensppvegetalesqueenanimales(nosueleserviables).Envegetalesàaumentodetamañodehojas,frutos,flores,…porloqueseproduceartificialmenteparacultivos.Seusalacolchicina(impideformacióndehusoacromático)ànoseseparancromosomasàgametos2nàuniónconotros=3n,4n.

• Autoploidía:dotacióncromosómicade=spp.• Aloploidía:dotacióncromosómicadedistintaspp.

4.MUTACIONESGENÓMICAS4.2.ANEUPLOIDÍA• Presentaalgúncromosomademásodemenos.• Nulisomía:(2n–2)àfaltanunaparejadecromosomas.Efectosletales.• Monosomía(2n-1)àfaltauncromosomadeunadeterminadapareja.• Trisomía(2n+1)à1parejadecromosomastiene3envezde2.• Tetrasomía(2n+2)à1parejadecromosomastiene4envezde2.

• Sonmástolerableslasqueafectanacromosomaspequeñosoacromosomassexuales.

5.AGENTESMUTAGÉNICOSFactores(F,QoB)queaumentanlafrecuenciademutacióndeunaespecie.DañaelADN.5.1.AGENTESMUTAGÉNICOSFÍSICOS.RADIACIONESIONIZANTES• RadiaciónelectromagnéticadebajalongituddeondayportantomuchaenergíaàpérdidadeelectronesenátomosdeADNàseformanionesmuyreactivos.Pe:rayosX,gamma,partículasalfaybeta(explosionesnucleares).• Puedenllegararomperenlacesfosfodiésteràroturadecromosomas.• TbpuedenmodificarlasBNàformastautoméricasorotura/pérdidadealgunasBN-àmutacióngénica.• Consecuenciasenfuncióndeintensidadytiempodeexposición.Efectossonacumulativos.• DosisaltasàRIPorganismo.• Dosismedias:mutacionesàtumor.

5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.1.AGENTESMUTAGÉNICOSFÍSICOS.RADIACIONESIONIZANTES• DosisaltasàRIPorganismo.• Dosismedias:mutacionesàtumor.• Pe:leucemia+frecenpersonasexpuestosaradiacionesionizantes(Hiroshima,médicosradiólogos,MarieCurie,…)• Puedeafectaralfetoànoradiografíasamujeresembarazadas.

• Radioterapia:célulasendivisiónson+sensibles(tumores).Encélulas“sanas”queestánendivisióntbsevenafectadas,deahílosefectossecundarios:caídadepelopordestruccióndebulbopiloso,disminucióndeglóbulosrojos,disminucióndeleucocitos.

5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.1.AGENTESMUTAGÉNICOSFÍSICOS.RADIACIONESNOIONIZANTES• FundamentalmenteradiaciónUVànoproducenionizaciones.• Provocanpasodeelectronesanivelesenergéticosmáselevadosàformanenlacescovalentesentrebases(dímerosdetimina)oformastautoméricas.

5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.2.AGENTESMUTAGÉNICOSQUÍMICOS.• Inducentrestiposdealteraciones.MODIFICACIÓNDEBASESNITROGENADAS• Ácidonitroso:desaminacióndeBN.(CenU/Aenhipoxantina)àenreplicaciónseincorporanBNerróneas:• UconA.HipoxantinaconC.

• Agentesalquilantes:gasmostazayetilmetanosultatoàañadengruposalquilo(metilooetilo)àsealteralareplicación.• Galquilada=6-O-metilguaninaàseapareaconT.

5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.2.AGENTESMUTAGÉNICOSQUÍMICOS.SUSTITUCIÓNDEUNABASEPOROTRASUSTANCIAANÁLOGA• Emparejamientoerróneosdurantereplicación• 5-bromouraciloseincorporaenlugardelaT.• 2-aminopurinaseincorporaenlugardelaA.

• EstosanálogosseempleancomofármacosantitumoralesyantivíricosàevitancorrectareplicacióndelADN. • AZT:azidotimina.TratamientodeSIDA.

5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.2.AGENTESMUTAGÉNICOSQUÍMICOS.INSERCIÓNDECIERTASMOLÉCULASENCADENADEADN• Pe:proflavinayacridina(colorantes)àsepuedenintercalarentreBNdecadenadeADNàexcesodenucleótidosenhebranuevaàapartirdeesepuntotripletesalteradosàcambiamensajegenético.

5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.3.AGENTESMUTAGÉNICOSBIOLÓGICOS.• Aumentanfrecuenciademutacióngénica.• Virus(retrovirus,adenovirusovirusdehepatitisBhumana)àcambioenexpresiónengenes.• Tambiénpuedenllevarensugenomatransposonesdecélulapreviamenteinfectada.• Trasposones:causanactivación/inactivaciónalinsertarsedegenesestructuralesoreguladores.

6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.1.MUTACIÓNYEVOLUCIÓN• Cambiosenmaterialgenéticosàmotordelaevolución.• RecordadDarwin/Neodarwinismo:varibilidad+selecciónnatural• Reproducciónasexual:mutacionesàvariabilidad.• Reproducciónsexual:recombinacióngénica+mutacionesàvariabilidad.

6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.2.MUTACIONESYENFERMEDADESHEREDITARIASENFERMEDADESGENÉTICAS• +de500enfermedadesporalteracióndeungen.• Alelomutanterecesivo:anemiafalciforme,hemofilia,albinismo,fenilcetonuria(noseprocesalafenilalanina(aa)àseacumulaensangreàespasmos,alteraciónproducciónmelanina,retraso,…)• Alelomutantedominante:coreadeHuntington(alteracionesenmovimientoypsicológicas.Mutacióndegenquecodificalahungtintina(proteína)àRIPneuronasenalgunasáreas.)oacondroplasia.

• Tbenfermedadesporcambiosenestructuradecromosomasoalteracionesgenéticasporalteraciónennºdecromosomas.• Existenporcombinacióndealteracióndevariosgenesyfactoresambientales:cáncer,artritisreumatoideoesclerosismúltiple.

6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.2.MUTACIONESYENFERMEDADESHEREDITARIASDIAGNÓSTICODEENFERMEDADESGENÉTICAS• Consejogenético:árbolgenealógicoyestudiosgenéticos.• Estudiosdereciénnacidos:análisisdesangre(pruebadeltalón)• Estudiosdediagnósticoprenatal:• Ecografías:malformaciones.• Amniocentesis:líquidoamnióticoàcélulasfetales.• Biopsiacorial:célulasdelcorión.• Funiculocentesosocordocentesis:sangrecordónumbilical.

6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.3.MUTACIONESYCÁNCER.• Multiplicaciónrápidadecélulasalteradas=tumor.

• Benigno:localizadosindestruirtejidos.• Maligno:creciemientrápidoydestruccióndeotrostejidosàcáncer.Puedenmigrarlascélulaseinvadirotrostejidosàmetástasis.

• Pasodecélulanormalacancerosa:defectosengenesqueregulanladivisióncelular:• Protooncogenes:genesnormalesquecodificanproteínasimplicadasenmecanismosdecontroldecrecimientoyproliferacióncelular.Mutacióndeéstosàoncogenes.

• Genessupresoresdetumoresoantioncogenes:codificanproteínainhibidorasdedivisióncelular.Mutacióndeéstosàestimulaciónproliferacióncelular.

• Probablementeparadesarrollodeuntumoràcombinacióndemutacioesenambos.• Origenvírico:virusoncogénicos.Transformancélulasalinsertarsugenomaalterandomecanismosdecrecimientoydivisióncelular.

ACT:1,2,4,6,9,10,11,15.