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TEMA 21. ALTERACIONES DEL MATERIAL GENÉTICO.
TEMA 21
ALTERACIONES DEL MATERIAL GENÉTICO.
LAS MUTACIONES
1. MUTACIONES GÉNICAS.
Son las mutaciones en sentido estricto. Consisten en cambios químicos del ADN
(observables al microscopio). Afectan a genes estructurales y reguladores y pueden
provocar cambios en un par de bases (microlesiones) o un segmento génico
(macrolesiones).
Causas:

Errores no corregidos en la replicación del ADN.

Acción de agentes físicos o químicos (radiaciones) que alterna el ADN.
Para la corrección de errores, a parte de las enzimas correctoras del proceso
replicativo, se utilizan enzimas fotorreactivas, que rompen los enlaces entre timinas
consecutivas (dímeros de timina) originados por cambios mutagénicos.
Tipos de mutaciones génicas:
 Sustituciones basales. Dos tipos:
 Transiciones. 1 base púrica es reemplazada por 1 púrica y 1
pirimidínica por otra pirimidínica.
 Transversiones. Cambio de una base púrica por otra pirimidínica, o
viceversa.
Los átomos de H2 pueden cambiar sus posiciones para originar tautómeros,
los cuales permiten apareamientos atípicos de bases en la doble hélice. Los cambios
pueden ser originados por agentes mutagénicos.
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 Deleción y adición de bases. Son más graves que las anteriores. Los
tripletes de bases estarán cambiados por adición o deleción de bases y el mensaje
genético es completamente distinto.
 Transposiciones. Desplazamiento de secuencias de la cadena nucleotídica
provoca la aparición de nuevos tripletes, lo cual modifica el mensaje genético.
2. MUTACIONES CROMOSÓMICAS.
Afecta a la estructura de los cromosomas (microscopio).
Tipos:
 Número incorrecto de genes. Fallo en el apareamiento meiótico que
puede producir un sobrecruzamiento erróneo, quedando un cromosoma con un
fragmento extra y el otro con un déficit.
 Deficiencias y deleciones. Pérdida de un fragmento del cromosoma y
de algunos genes. Deficiencias (extremo) y deleciones (otro lugar).
 Duplicaciones. Un segmento está repetido (exceso de genes). El
aumento en el número de genes puede determinar la aparición de nuevas variantes
génicas en mutaciones posteriores.
 Alteraciones en el orden de los genes. No ocasionan perjuicio al
individuo, pero pueden producir una descendencia con déficit o exceso de genes.
 Inversiones. La disposición de los genes de un fragmento está
invertida. Este fragmento incluye el centrómero (pericéntrica), o no lo incluye
(paracéntrica).
 Translocaciones. Un fragmento cromosómico cambia de posición (al
mismo, a su homólogo o a otro). De un cromosoma a otro y de éste al primero
(recíproca), de un cromosoma a otro (transposición).
3. MUTACIONES GENÓMICAS O NUMÉRICAS.
Alteraciones del número de cromosomas de una especie, por exceso o por
defecto. Producen alteraciones graves. Las más tolerables afectan a cromosomas
pequeños.
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1. EUPLOIDÍAS.
Alteración en el número de juegos cromosómicos (conjunto formado por un
cromosoma de cada tipo –individuos diploides:2-).
 Monoploidías. Sólo existe un juego cromosómico completo (n
cromosomas).
 Poliploidías. Existen más de dos juegos cromosómicos. Triploidías (3n
cromosomas), tetraploidías (4n cromosomas), etc.
Ocasionan un aumento celular, acompañado por un aumento corporal (más
frecuente en vegetales que en animales). Por esta razón, muchas plantas de cultivo son
poliploides. Los organismos poliploides pueden ser autopoliploides (las dotaciones
cromosómicas pertenecen a la misma especie) o alopoliploides (se producen por
hibridación de distintas especies).
Los animales poliploides son poco viables.
2. ANEUPLOIDÍAS.
Falta o sobra algún cromosoma.
 Nulisomías. (2n-2) cromosomas. La alteración tiene efectos letales.
 Monosomías. (2n-1) cromosoma.
 Trisomías. (2n+1) cromosomas. Trisomía 21: síndrome de Down
(1.5/1000 nacidos). Produce retraso mental, braquicefalia, rasgos faciales mongoloides,
alteraciones diversas (oculares, cardíacas, etc).
 Tetrasomías. (2n+2) cromosomas.
Las más tolerables son las que afectan a cromosomas pequeños o cromosomas
sexuales (heterocromosomas  1 par). Cromosomas normales  homocromosomas,
autosomas  22 pares.
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AGENTES MUTAGÉNICOS
 Agentes mutagénicos físicos.
 Radiaciones ionizantes. De longitud de onda muy corta y, por tanto, muy
energéticos. Rayos X y partículasy y neutrones emitidos en procesos radiactivos. Efectos:
 Fisiológicas. Cambios enzimáticos  modificaciones metabólicas.
 Citogénicos. Alteraciones en la estructura de los cromosomas
(deleciones, translocaciones).
 Genéticos. Ionizaciones directas del ADN  aparición de radicales
libres muy activos. Originan cambios químicos en el ADN  mutaciones génicas (rotura
de los enlaces nucleotídicas) y aparición de tautómeros.
 Radiaciones no ionizantes. Radiaciones ultravioleta (UV). No producen
ionizaciones. Provocan el paso de electrones a niveles energéticos más altos, lo cual
puede dar lugar a formas tautoméricas y dímeros de timina.
 Agentes mutagénicos químicos. A diferencia de las radiaciones, sus efectos
suelen ser más retardados.
 Modificaciones de las bases nitrogenadas. Desaminación, alquilación o
hidroxilación, que provoca emparejamientos erróneos.
 Sustituciones basales. Causadas por análogos de bases nitrogenadas que
provoca un emparejamiento erróneo durante la replicación al cambiar una base por otra.
2-aminopurina, bromouracilo.
Los análogos de las bases nitrogenadas, al evitar la correcta replicación del
ADN, impiden la reproducción del organismo (azidotimina – AZT-, se emplea contra el
virus del SIDA (retarda su replicación)).
 Introducción de ciertas moléculas en la cadena polinucleotídica del
ADN. Los tripletes de bases se alteran y el mensaje genético cambia.
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 Agentes mutagénicos biológicos. Ciertos virus (retrovirus, adenovirus,
hepatitis B) y los trasposones. Éstos son segmentos de ADN móviles que pueden
cambiar de posición.
Los virus mutagénicos podrían realizar su acción al llevar en su genoma
trasposones tomados de una célula previamente infectada que incorporarían a la nueva
célula parasitada.
MUTACIONES Y EVOLUCIÓN
Los principales agentes de variabilidad de las poblaciones son la recombinación
genética y las mutaciones.
La recombinación genética consiste en una reordenación de los genes ya
existentes en la población, que puede traducirse en la aparición de nuevos genotipos
pero no de nuevo material hereditario. Las mutaciones permiten la aparición de genes
que antes no existían. La mayoría de las mutaciones son negativas.
Las ventajas evolutivas se manifiestan muy lentamente. El gen mutado irá
paulatinamente al gen original en la población.
Las mutaciones más importantes con las que actúan de forma repetida sobre un
determinado gen (mutaciones génicas recurrentes) y favorecen cambios rápidos (a
escala evolutiva).
Se considera que las mutaciones génicas se acumulan en las poblaciones de seres
vivos a un ritmo casi constante, por lo que se puede establecer una relación directa entre
las diferencias existentes en la secuencia de aminoácidos de las proteínas homólogas de
distintas especies (frutos de los cambios en el ADN) y el tiempo transcurrido. El
concepto de reloj evolutivo molecular se emplea en estudios filogenéticos.
La importancia de las mutaciones se pone de manifiesto en particular durante la
adaptación de una población en un entorno nuevo. En estos casos, la presión selectiva
aumenta extraordinariamente y favorece la supervivencia de aquellos individuos que
portan las mutaciones adaptativas más favorables.
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Las mutaciones cromosómicas: la duplicación y posterior mutación de
fragmentos cromosómicos han hecho posible la aparición de las diversas cadenas de
hemoglobinas, y de la mioglobina humana.
Las mutaciones genómicas, en vegetales, que las toleran mejor que los animales.
Como proceso intermedio entre las mutaciones cromosómicas y las genómicas
se puede incluir la unión de cromosomas. El cromosoma 2 del ser humano parece que
procede de la fusión de dos cromosomas telocéntricos (que aún se encuentra en los
primates superiores actuales) de una especie ancestral.
MUTACIONES Y CÁNCER
El cáncer es causado por un proceso de división celular sin control que conduce
a la destrucción del tejido afectado e, incluso, a al invasión de otros órganos
(metástasis).
La relación que existe entre determinados cambios en el material genético y la
aparición de células cancerosas. Ciertos agentes mutagénicos también son cancerígenos:
radiaciones, ciertos virus y determinados productos químicos.
Se producen defectos en determinados genes que participan en la regulación de
la división celular, por lo que ésta se descontrola y se vuelve caótica. En este proceso
intervienen dos tipos de genes:
 Oncogenes. Estimulan la división celular. Se cree que los oncogenes
proceden de otros genes, denominados protooncogenes. La alteración de éstos por
agente mutagénicos activos originaría los oncogenes activos.
 Genes supresores de tumores. La mutación de estos genes, que codifican
proteínas inhibidoras de la división celular, estimula un aumento del ritmo reproductor
de las células.
Para que se desarrolle un tumor son necesarias varias mutaciones en diversos
genes. En el proceso de transformación cancerosa de una célula intervienen otros
agentes que la potenciarían favoreciendo la expresión de los oncogenes.
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La mutación de los genes implicados en la corrección de errores del ADN
evitaría la reparación de éstos tras la acción del agente mutagénico y contribuiría
notablemente al desarrollo definitivo del tumor.
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