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TEMA 9. GENÉTICA MOLECULAR I. EL ADN COMO PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA LOS EXPERIMENTOS DE HERSHEY-CHASE • EN 1952, HERSHEY Y CHASE, PUBLICARON LOS EXPERIMENTOS QUE TERMINARON DE CONVENCER A LA COMUNIDAD CIENTÍFICA DE QUE EL ADN ES EL PORTADOR DE LA INFORMACIÓN HEREDITARIA. • MEDIANTE SUS EXPERIENCIAS CON BACTERIÓFAGOS DEMOSTRARON QUE EL MATERIAL QUE INGRESABA A LAS CÉLULAS DURANTE LA INFECCIÓN ERA EL ADN Y NO LAS PROTEÍNAS Y, POR LO TANTO, ERA EL ADN EL MATERIAL GENÉTICO. El ADN debe cumplir: -Información transmisible. -Localizarse en los cromosomas. -Capaz de autoduplicarse. -Estable químicamente. -Capacidad de mutar. -Regular la síntesis de proteínas. TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA -Los genes están en los cromosomas. -Están uno a continuación de otro. -Por entrecruzamiento hay recombinación genética. ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS -Cromatina: ADN descondensado. Activo. -Cromosomas: ADN condensado. Pasivo. Para el reparto a las células hijas. CICLO CELULAR -G1: una cromátida los cromosomas. -S: duplica el ADN, dos cromátidas hermanas. -Anafase: separan las cromátidas. -Telofase: cromosomas una sola cromátida. MORFOLOGÍA Y TIPOS DE CROMOSOMAS (visto ya) NÚMERO DE CROMOSOMAS -Células diploides: dos juegos cromosómicos (uno del padre y otro de la madre), cromosomas homólogos. Células somáticas. 2n. Dos genes para cada carácter. -Células haploides: un juego cromosómico, son todos distintos. No hay homólogos. Células reproductoras o gametos. n. Un gen para cada carácter. CARIOTIPO Y SEXO Ordenamiento de los cromosomas en metafase, número, tamaño,… Es característico de cada especie, al igual que el número de cromosomas. Hay dos tipos: -Autosomas: iguales en masculinos y femeninos. -Heterocromosomas o cromosomas sexuales: distintos en según el sexo. En mujeres 44 autosomas y XX En hombres 44 autosomas y XY CONCEPTO DE GEN Es un segmento de ADN que contiene información genética para la síntesis de una cadena polipeptídica. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA Representa la relación entre ADN, ARN y proteínas. La síntesis de proteínas: proceso expresa la información genética, se fabrican proteínas en un orden concreto de aas, según el orden de los nucleótidos. -Transcripción: paso de ADN a ARN. -Traducción: paso de ARN a proteínas. CÓDIGO GENÉTICO Correspondencia entre los nucleótidos del ARN-m y los aas de las proteínas. CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO GENÉTICO - Está organizado en tripletes o codones: cada aminoácido está determinado por tres nucleótidos (tripletes), se le llama codón. Teniendo en cuenta que existen cuatro ribonucleótidos diferentes (U, C, A y G), hay 43 = 64 tripletes distintos. - Existen tres tripletes sin sentido o de terminación que no codifican para ningún aminoácido: UAA, UAG y UGA. - Hay un triplete de iniciación: suele ser AUG que codifica para Formil-Metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación GUG (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia. - El código genético es degenerado: un mismo aminoácido puede estar determinado por más de un triplete o codón. Debido a que existen 61 tripletes distintos y hay solamente 20 aminoácidos diferentes. No es uniforme, hay aas codificados por 6 tripletes y otros por uno. - Es un código sin superposición o sin solapamientos: dos aminoácidos sucesivos no comparten nucleótidos de sus tripletes. - La lectura del ARN mensajero es continua, sin interrupciones: cualquier pérdida o ganancia de un sólo ribonucleótido produce a partir de ese punto una modificación de la pauta de lectura, cambiando todos los aminoácidos desde el lugar de la alteración. - Universalidad: El código genético es universal coincidiendo en todos los organismo estudiados hasta la fecha. La única excepción a la universalidad del código genético es el Código Genético Mitocondrial. REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN Proceso de duplicación del material genético o síntesis de una cromátida hermana de cada cromosoma, ocurre en la fase S de interfase y en el núcleo celular. Hay tres hipótesis: - Conservativo: una de las moléculas de ADN hijas conserva las dos originales y la otra formada por las dos cadenas nuevas. -Dispersivo: cada una de las dos moléculas hijas tiene fragmentos de la cadena original y fragmentos de la nueva. -Semiconservativo: cada molécula hija presenta una cadena original y otra nueva. Es el modelo aceptado como verdadero. Propuesto por Watson y Crick. Experimentos de Messelson y Stahl (1958) a) Experimento control: cultivaron bacterias con N14 y N15, ambos se separan, el N15 es más denso, sedimenta en un tubo de ensayo más abajo que el N14. b) Cultivaron E. coli en N15 varias generaciones, luego las pasaron a N14 varias generaciones, tras cada generación tomaron muestras. c) Obtuvieron: 1ª generación banda intermedia. Descarta al modelo conservativo. 2ª y 3ª generación dos bandas una intermedia y otra en el N14. Descarta el modelo dispersivo. LAS FASES DE LA REPLICACIÓN EN PROCARIOTAS: 1. Inicio: desenrollamiento y apertura de la doble hélice en el punto ori-c (GATC): Primero: intervienen las helicasas que facilitan en desenrollamiento. Segundo: actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrollamiento. Tercero: actúan las proteínas SSB que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse. Se forma la burbuja de replicación (en la que hay dos zonas en forma de Y , las horquillas de replicación, donde se van a sintetizar las nuevas hebras). La burbuja se extiende en las dos direcciones (es bidireccional). 2. Elongación: síntesis de dos nuevas hebras de ADN. Actúan las ADN polimerasas que tienen doble función: a) Polimerasa: unir nucleótidos complementarios , le energía la obtiene de los dos grupos fosfato del nucleótido entrante. b) Exonucleasa: eliminan nucleótidos cuyas bases están mal apareadas , así como fragmentos de ARN. - Las ADN polimerasas III van a sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´. La cadena 3´-5´ es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas, hebra conductora. En cambio, la cadena 5´-3´ no puede ser leída directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos ( fragmentos de Okazaki ) que crecen en el sentido 5´-3´, los cuales se unirán mas tarde. Esta es la hebra retardada, llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta. La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN) que es sintetizado por una ARN polimerasa (primasa). Este cebador es eliminado posteriormente. -Las ADN polimerasas I – II , se encargan de la corrección de errores. La ADN polimerasa I, escinde el cebador y rellena el hueco. La ADN polimerasa II corrige errores. Las endonucleasas cortan el segmento erróneo. -ADN ligasas que unen los extremos corregidos. 3. Terminación: Ocurre cuando las dos horquillas del cromosoma circular se encuentran. Se han formado dos cromosomas circulares completos. Crecimiento de la cadena de unión de un desoxirribonucleótido al extremo OH3’ Características de la replicación: - Semiconservativa. - Adicionan nucleótidos en sentido 5´----3´. - Es bidireccional (horquillas de replicación). - Hay un punto de inicio (virus o bacterias) o varios (eucariotas).Replicones. - Es semidiscontinua (hebra conductora y retardada). Síntesis continua en una cadena y discontinua en la otra Cadena conductora y cadena retardada: en ambas es imprescindible un ARN cebador al principio de cada fragmento ENZIMAS DE LA REPLICACION: • PRIMASA (ARN polimerasas): Enzima en cargada de la síntesis de los primers (ARN cebador) para la síntesis del DNA. Esta inicia los fragmentos de Okazaki. • HELICASAS: Están encargadas de separar la doble hebra de tal forma que se puedan formar los primers y luego se lleve a cabo la replicación. • TOPOISOMERASAS: Eliminan las tensiones generadas en la doble hélice por la actuación de las helicasas, cortando una o las dos cadenas. • PROTEÍNAS SSB: Se unen a las cadenas sencillas en sitios que se ha desenrollado la doble hélice, estabilizándola para la replicación. • NUCLEASAS: Rompen los enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos, empezando por el extremo 3´ o por el extremo 5´. • LIGASA: Va a unir los fragmentos de Okazaki o aquellas zonas del DNA donde se hayan producido roturas mediante enlaces fosfodiéster. • ADN POLIMERASAS: Catalizan la formación de enlaces fosfodiéster entre nucleótidos. Requieren un ADN molde y un segmento con un grupo OH 3´ libre para poder añadir desoxirribonucleótidos (ARN cebador o primer). CORRECCIÓN DE ERRORES: El ADN se conserva tras muchas divisiones por: - Selección de nucleótidos que realiza la ADN polimerasa III. - Corrección de pruebas de la ADN polimerasa I, por su acción exonucleasa, lo elimina y pone el correcto la ADN-p III. - Reparación de nucleótidos incorrectos, lo llevan acabo las endonucleasas. Los dos primeros mecanismos tratan de prevenir errores y el tercero trata de corregirlos. A pesar de ello se siguen produciendo, aparecen las mutaciones, que son la fuente de variabilidad genética necesaria para la evolución. - - - DIFERENCIAS DE LA REPLICACIÓN DE EUCARIOTAS: El ADN de eucariotas está asociado a histonas, la replicación coordinada con la síntesis de histonas. Al tener más cantidad de ADN las eucariotas tienen más orígenes de replicación (replicones). El tamaño de los fragmentos de Okazaki en eucariotas son más cortos. La replicación en eucariotas ocurre en el periodo S (interfase) dentro del núcleo, mientras que en procariotas ocurre en cualquier momento y en el citosol. Las ADN polimerasas son diferentes en procariotas y eucariotas. En eucariotas la replicación de los telómeros no se completa porque después de eliminar el último cebador de la cadena retardada, la ADN-p no puede rellenar ese hueco, ya que es incapaz de sintetizar en sentido 3´-5´. De ahí que el telómero se va acortando a medida que la célula se va dividiendo. En procariotas no ocurre porque su cromosoma es circular. Replicones en eucariotas con los múltiples orígenes de replicación Actuación de la telomerasa TRANSCRIPCIÓN - Proceso por el cuál se sintetizan los ARN, actuando una de las dos cadenas de molde. - La realizan las ARN polimerasas en sentido 5´ 3´. La molécula de ARN crece en sentido 5´ 3´. - Se transcribe una de las dos cadenas de ADN, codificadora, por lo que es igual a la otra hebra, estabilizadora (cambia la T por la U). - Es asimétrica; se transcribe para cada gen una de las dos cadenas. Reacción fundamental de la transcripción Asimetría de la transcripción en eucariotas A.TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS INICIACIÓN Comienza cuando la ARN-polimerasa reconoce en el ADN que se va transcribir una señal que indica el inicio del proceso, los centros promotores . Ocurre en el citoplasma. Los centros promotores son secuencias cortas de bases nitrogenadas (50 p.b), situadas a -10 (TATATT) y -35 p.b (TTGACA) antes del inicio de la transcripción. La ARN polimerasa se une al factor sigma, para reconocer dichas regiones promotoras. La ARN-polimerasa hace que la doble hélice de ADN se abra exposición de la secuencia de bases del ADN unión de los ribonucleótidos. La actividad de los promotores se puede ver modificada por otras secuencias (genes reguladores), que aumentan la transcripción o la disminuyen. Una ARN polimerasa sintetiza todos los tipos de ARN. ELONGACIÓN El factor sigma se suelta, quedando la ARN polimerasa. Adición de sucesivos ribonucleótidos para formar el ARN. ARN-polimerasa: “lee” ADN 3’-5’ y síntesis ARN 5’-3’. La cadena de ARN sintetizada es complementaria de la hebra de ADN que se utiliza como molde. Complementariedad entre las bases de ADN y ARN: G-C, A-U, T-A y C-G. TERMINACIÓN - Puede deberse: Señales de terminación que por autoapareamiento forman un lazo en el ARN, que es una señal para que la ARN polimerasa se separe del ADN y termine la transcripción. Factor proteico rho; reconoce una secuencia específica del ARN (rut) y se une a ella para tirar del ARN y soltarlo de la ARN polimerasa. TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS Ocurre en el núcleo. - Los genes en procariotas son: a) Continuos: todo el gen se transcribe y traduce, el ARN-m no sufre modificaciones. b) Policistrónicos: cada gen tiene información para más de una proteína. - Los genes en eucariotas son: a) Discontinuos: tiene exones (traduce) e intrones (no se traduce). b) Monocistrónicos: cada gen tiene información para una proteína. ETAPAS a) Iniciación: igual a procariotas. b) Elongación: se le añade al extremo 5´ una caperuza (metil- guanosinatrifosfato). Lo protege del ataque de nucleasas cuando el ARN sale del núcleo para ir a los ribosomas. c) Terminación: se le añade una cola de poli-A, en el extremo 3´, le da estabilidad. d) Maduración: se produce el corte y empalme de intrones y exones. Es necesario eliminar los intrones y empalmar los exones en un proceso conocido como corte y empalme. No necesita ATP. Por diferentes mecanismos se cortan los intrones y se separan, posteriormente se fusionan los exones. Al final queda un ARNm maduro, con su gorra de metilguanosina, su cola de poli-A y sin intrones. DIFERENCIAS ENTRE PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS -En procariotas ocurre en el citoplasma y en eucariotas en el núcleo. -En procariotas hay un tipo de ARN polimerasas en eucariotas hay tres tipos de ARN polimerasas: I, II y III. Hay una ARN pol para cada tipo de ARN: a) ARN pol I (nucleolo) fabrica precursores del ARN-r. b) ARN pol II (nucleoplasma) produce el ARN hetereogéneonuclear, precursor del ARN-m. c) ARN pol III sintetiza los precursores de los ARN-t y un tipo de ARN-r. -En eucariotas se le añade una caperuza al extremo 5´y una cola poli A al extremo 3´. -En procariotas sólo maduran los precursores de los ARN-r y ARNt, los ARN-m no maduran de ahí que se de la transcripción y traducción simultáneamente. En eucariotas requieren primero una maduración del ARNm y después se produce la traducción. Procesamiento del ARNhn TRADUCCIÓN Proceso de síntesis de proteínas que ocurre en el citoplasma y llevado acabo por los ribosomas. Unión de aas en un orden adecuado, según tripletes del ARN-m y éste a su vez del ADN. Elementos que se necesitan: -ARN-m. Lleva la información del ADN. -ARN-t. Lleva los aas a los ribosomas según la secuencia del ARN-m. -ARN-r. Forma parte de la estructura de los ribosomas. -Ribosomas: Leen el ARN-m y fabrican la proteína. Cuando hay muchos ribosomas leyendo el mismo ARN-m se llama polirribosoma. Los aas y codones no son capaces de reconocerse solos, necesitan los ARN-t que unen los aas a la cadena polipeptídica en los ribosomas. Se necesitan 20 ARN-t distintos para los 20 aas. Estructura del ARN-t: hoja de trébol con brazos y bucles. En el extremo 3´ secuencia CCA, se une al aa. El bucle del anticodon presenta tres bases, anticodon complementario al codon, es por donde se une al ARN-m. Totalmente plegado tiene aspecto de L invertida. ETAPAS DE LA TRADUCCIÓN 1. Activación de los aas: cada aa se une a su ARN-t específico por la aminoacil-ARNt-sintetasa y la energía aportada por el ATP. Se une el aa por su grupo carboxilo al extremo 3´del OH del ARN-t. Hay una aminoacil-ARN-tsintetasa diferente para cada ARN-t. 2. Iniciación: La iniciación de la traducción en las procariotas supone ensamblar los componentes del sistema de traducción, que son: las dos subunidades ribosomales, el ARNm, el primer aminoacil-ARNt , GTP (como fuente de energía) y factores de iniciación que ayudan a ensamblar el sistema de iniciación. Procesos: a) Se une el ARN-m a la subunidad menor del ribosoma. b) Un ARNt reconoce al codón AUG (de iniciación) del ARNm y transporta el aa N-formilmetionina, se coloca en la subunidad pequeña del rb. c) Se une la subunidad grande del rb consumiendo energía del GTP. La subunidad grande tiene dos sitios, el P (peptidil) y el A (aminoacil).El ARNt con la N-formil metionina ocupan el sitio P. Así se forma el complejo de iniciación. 3. Elongación: Intervienen los factores de elongación. Hay tres etapas: a) Unión del aminoacil-ARNt con su aa correspondiente al sitio A: interviene Tu y se hidroliza un GTP para obtener energía. b) Formación del enlace peptídico: entre la formil- metionina (sitio P) y el aa del aminoacil-ARNt que acaba de entrar al sitio A. Lo cataliza la peptidiltransferasa (situada en la subunidad mayor del ribosoma). Se forma una dipéptido-ARNt unido al sitio A, puesto que ARNt de la formilmetionina se va. c) Transposición o traslocación: El rb se traslada a un nuevo codón del ARNm, pasando el dipéptido-ARNt al sitio P, quedándose libre el sitio A, para la entrada de otro aa unido a su ARNt. Intervienen los factores Ts, gastando energía en forma de GTP. ´ Así sucesivamente. 4. Terminación: - - - - Intervienen los factores de terminación. Ocurre: Se llega a uno de los tres codones de terminación. Cuando se añade el último aa el polipéptido está unido covalentemente al ARNt en el sitio A. El polipeptidil-ARNt se separa del rb con la intervención de los factores de terminación. Una peptidiltransferasa rompe el enlace entre la cadena polipeptídica y el ARNt. El polipéptido, el ARNt y el ARNm se separan del rb, disociándose éste en sus dos subunidades. 5. Plegamiento y transformación: Las proteínas para ser biológicamente activas adoptan su conformación característica. RESUMEN: - Ribosoma: a) Subunidad mayor: formación de los enlaces peptídicos entre aas (peptidiltransferasa). b) Subunidad menor: hace posible la unión entre el ARN-m y el ARNt. - ARN-m: porta información genética del ADN. - ARN-r: incorpora el aa correcto. - ARN-t: lleva el aa al rb. TRADUCCIÓN EN EUCARIOTAS • Los ribosomas: en procariotas 70 S y en eucariotas 80 S. • En la iniciación: en procariotas el primer aa es la formilmetionina y en eucariotas la metionina, se une a la subunidad menor antes de que se una el ARN-m. Son necesarios en eucariotas tres factores de iniciación y GTP. • En la elongación: se necesitan dos factores en eucariotas. • En la terminación: hay un solo factor de terminación. II. ALTERACIONES DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA • CONCEPTO: - Cambios en el ADN de un individuo. Tiene efectos variados, desde no manifestarse hasta provocar enormes alteraciones en el individuo. - Desde un punto de vista evolutivo, son el origen de la variabilidad genética de las poblaciones, sobre la que actúa la selección natural. • TIPOS: - Según el tipo de célula que afecta, son: a) Somáticas: se producen en las células somáticas y no se transmiten a la descendencia. No son importantes desde un punto de vista evolutivo. Ejemplo: tumor. b) Germinales: se producen en las células productoras de gametos y se transmiten a la descendencia. Son importantes desde un punto de vista evolutivo. - Según la cantidad de material genético afectado por la mutación, son: A. GENÓMICAS O NUMÉRICAS Son alteraciones del número normal de cromosomas de una especie. Se debe a una separación anormal de los cromosomas durante la meiosis. Hay dos tipos: > Euploidías: alteraciones del número de juegos cromosómicos. Tipos: * Monoploidías: cuando un organismo diploide deja de serlo y aparece un descendiente haploide. Es más común en hongos y plantas inferiores. En animales es inviable, por lo que no tiene importancia evolutiva. * Poliploidías: cuando un organismo diploide tiene mutantes triploides, tetraploides o poliploides. Es más común en los vegetales (se usa en agricultura). Formación del trigo blando Triticum aestivum. POLIPLOIDE > Aneuploidías: alteraciones debidas a la pérdida o ganancia de uno o varios cromosomas. Tienen algún cromosoma de más o de menos. Origen: alteraciones en la formación de los gametos, por la no disyunción de los cromosomas de alguna pareja, formándose gametos en vez de n cromosomas con n + 1 o n – 1, que al unirse formarán cigotos aneuploides. Tipos: Según el número de cromosomas que falten o sobren: * Monosomía (2n – 1): falta un cromosoma de una pareja de homólogos. Síndrome de Turner. * Trisomía (2n + 1): sobra un cromosoma de una pareja de homólogos. Son muy frecuentes y su efecto fenotípico varía según los cromosomas implicados, siendo la de los autosomas más deletéreas que la de los sexuales. Formación de gametos con n+1 o con n-1 cromosomas B. CROMOSÓMICAS O ESTRUCTURALES Cambios que afectan a la disposición de los genes en los cromosomas (estructura, forma o tamaño). Se observan en profase I de la meiosis ya que forman bivalentes anómalos y producen gametos inviables. > Número de genes: * Deleciones: consiste en la falta de un segmento cromosómico y de la pérdida de genes que contiene. Si la pérdida es la final de un brazo se llama deficiencia. Efectos: Suelen tener efectos fenotípicos deletéreos más o menos importantes según el número de genes que falten. - En individuos homocigóticos; para la deleción puede llegar a ser letal. - En individuos heterocigóticos; su efecto varía según la importancia de los genes que falten. Evolución: tienen poca importancia porque la selección natural tiende a eliminarlas. * Duplicaciones: aumenta el número de genes por repetición de un segmento cromosómico. Origen: Aparecen en la profase I de la meiosis, cuando en una pareja de cromosomas homólogos se produce un apareamiento desigual y por lo tanto un sobrecruzamiento defectuoso, produciéndose deleciones y duplicaciones. Efectos: no suele tener efectos fenotípicos deletéreos. Evolutivamente: tienen mucha importancia al ser una fuente de material genético que sirve para nuevos cambios. Si un individuo porta un gen duplicado, una de las dos copias puede sufrir mutaciones que permitan la aparición de nuevos genes. > Disposición de los genes: * Inversiones: cambio en el orden de los genes, debido a que un fragmento del cromosoma presenta un cambio de sentido. Hay dos tipos: - Pericéntrica: si el fragmento invertido incluye al centrómero. -Paracéntrica: si no lo incluye. Efectos: No suelen tener efectos fenotípicos porque el individuo tiene todo el material genético, aunque esté en otro gen. Origen: tanto los heterocigotos estructurales para una inversión paracéntrica (izquierda) como pericéntrica (derecha), forman un bucle en paquitene para conseguir que los cromosomas homólogos se apareen en el máximo de su longitud. * Translocaciones: intercambio de genes entre dos cromosomas no homólogos. Se distinguen dos tipos: - Recíprocas: dos cromosomas intercambian fragmentos. - Transposiciones: aparecen si un fragmento pasa de un cromosoma a otro. En la profase meiótica, los individuos heterocigóticos forman un cuadrivalente, debido a la asociación de los cuatro cromosomas. Efectos: no suelen tener efectos fenotípicos. C. GÉNICAS O PUNTUALES Son alteraciones de nucleótidos de un solo gen, son originadas por: > Sustituciones de bases: cambio de una base por otra, puede ser: * Transiciones: se sustituye una base púrica por otra o una pirimidínica por otra. * Transversiones: se sustituye una base púrica por una pirimidínica o viceversa. Efectos: a) Mutación silenciosa; el nuevo triplete codifica para el mismo aa. b) Mutación neutra; el nuevo triplete codifica para un aa equivalente. En ambos casos la función de la proteína no se altera. c) Mutación perjudicial; el nuevo triplete codifica para un aa diferente. En este caso la proteína pierde su función o detiene su síntesis (si es de terminación). > Cambio de pauta de lectura o cambios de fase, pueden ser: * Inserción (adición): ganancia de una o más bases. * Deleción: pérdida de una o más bases. Provocan cambios en la pauta de lectura cuando el número de bases ganadas o perdidas no es múltiplo de tres, ya que así pueden variar todos los tripletes. Efecto: en el fenotipo es más grave que en las anteriores. Puede sintetizar una proteína distinta que le aporte una ventaja al individuo portador de ella, con lo cual van a ser importantes para la evolución, aunque son más raras. CAUSAS DE LAS MUTACIONES - - - Son procesos que alteran el ADN y según las causas que las provoquen pueden ser: 1. MUTACIONES ESPONTÁNEAS Son debidas a causas naturales, se deben a errores en la replicación o en la meiosis. Se debe a tres tipos de procesos: Cambios tautoméricos: las bases pueden presentarse de dos formas distintas (formas tautoméricas); forma ceto o normal y forma enólica o rara. Si en la replicación alguna base está en su forma enólica, en la cadena nueva se insertará una base complementaria distinta. Inserciones o deleciones de algún nucleótido. En la replicación las zonas repetidas, se puede deslizar una de las dos cadenas sobre la otra formando bucles al volverse emparejar. Desaminaciones: originan un emparejamiento anormal en la hebra de replicación. 2. MUTACIONES INDUCIDAS Se producen por la exposición a agentes mutagénicos. Los agentes pueden ser: > Agentes mutagénicos físicos: radiaciones - Radiaciones no ionizantes (luz ultravioleta): provocan la formación de dímeros entre bases pirimidínicas adyacentes, lo que aumenta la probabilidad de que se inserte un nucleótido incorrecto en la replicación. - Radiaciones ionizantes (rayos gamma, X, partículas alfa, beta y los neutrones): rompen los anillos de las bases y los enlaces fosfodiéster con y producen roturas en el ADN, que originan mutaciones cromosómicas. > Agentes mutagénicos químicos: se agrupan según su modo de acción en: - Agentes que provocan cambios químicos en las bases: reaccionan con el ADN que no se está replicando y originan un apareamiento incorrecto. Provoca transiciones. - Análogos de bases: sustancias semejantes a las bases que se incorporan en la replicación en lugar de las bases A y T. Provoca transiciones. > Agentes mutagénicos biológicos: - Virus: pueden aumentar la frecuencia de mutación porque provocan cambios en la expresión de algunos genes al transportar material genético de una célula a otra. - Transposones: actúan como agentes mutagénicos porque al insertarse en algún gen, pueden activarlo o desactivarlo. Efectos de las radiaciones en el ADN CONSECUENCIAS DE LAS MUTACIONES 1. Consecuencias evolutivas La evolución es el proceso de transformación de unas especies en otras por variaciones que han pasado a lo largo de millones de años. Wallace y Darwin, propusieron la teoría de la selección natural; elevado número de descendientes, en cada generación se origina una gran variedad y sobreviven los organismos que tengan unas características que les permitan una mejor adaptación al ambiente. Estos organismos tendrán mayor probabilidad de reproducirse y sus características pasarán a la siguiente generación. Darwin no explicó los procesos responsables de la variabilidad genética. En los organismos con reproducción asexual, se debe a las mutaciones, en los que tienen reproducción sexual, a las mutaciones, recombinación genética y la distribución al azar de los cromosomas en la meiosis. Cualitativamente l mutación es más importante que la recombinación, la mutación da lugar a nuevos genes, mientras que la recombinación origina distintas agrupaciones en los genes. Las mutaciones son la base de la variabilidad dentro de la especie, la evolución y aparición de enfermedades hereditarias. 2. Efectos perjudiciales Las mutaciones nuevas suelen ser más perjudiciales que beneficiosas porque las variantes de una población ya han sido escogidas por la selección y están presentes en ella al mejorar la adaptación de los organismos. Las perjudiciales al constituir una traba para la supervivencia han sido eliminadas a lo largo del tiempo. Las mutaciones son procesos azarosos (no sabemos cuando y donde ocurren) y adireccionales (ocurren sin saber si el efecto va a ser beneficioso o perjudicial). El efecto de una mutación a veces va a depender de las condiciones ambientales.