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MUTACIONES. ¿Cómo surgen las variantes genéticas en la naturaleza? Mutación: Proceso por el que un gen cambia de una forma alélica a otra. Mutación versus.

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Presentación del tema: "MUTACIONES. ¿Cómo surgen las variantes genéticas en la naturaleza? Mutación: Proceso por el que un gen cambia de una forma alélica a otra. Mutación versus."— Transcripción de la presentación:

1 MUTACIONES

2 ¿Cómo surgen las variantes genéticas en la naturaleza? Mutación: Proceso por el que un gen cambia de una forma alélica a otra. Mutación versus Reversión

3 Las mutaciones pueden generar: Pérdida de función Ganancia de función Las mutaciones pueden afectar: Región promotora Región codificante

4 En organismos diploides las mutaciones de pérdida de función generalmente son recesivas

5 Mutaciones en la región reguladora de un gen pueden provocar pérdida o ganancia de función

6 A nivel del ADN las mutaciones pueden ser originadas por: Sustituciones Transiciones : A G (purinas) ; C T (pirimidinas) Transversiones: purina pirimidina Inserciones Deleciones Impedimento físico

7 A nivel de la proteína las mutaciones pueden ser: A) Mutación silenciosa (AGG -> CGG ambos determinan Arg) B) Mutación de cambio de sentido - Sinónima (AAA Lys -> AGA Arg ambos aa básicos) - No sinónima (UUU Phe hidrofobico -> UCU Ser polar) C) Mutación sin sentido (CAG Gln -> UAG Stop) D) Mutación de cambio del marco de lectura (o de cambio de fase) E) Reversiones - Exacta (AAA Lys -> GAA Glu -> AAA Lys) - Equivalente (UCC Ser -> UGC Cys -> AGC Ser) (CGG Arg -> CCC Pro -> CAC His)

8 GCU Ala Ala Ala Silvestre GCU Ala Ala Ser Cys Cys Cys AGC UGC UGC UGC A Inserción GCU Ala Ala Ala Ala Leu Leu CUG G Deleción Mutaciones de cambio en el marco de lectura

9 Las mutaciones se producen en forma: Inducida: Agentes mutagénicos * Biológicos * Físicos * Químicos Espontánea: Causas: * Errores en la replicación (fidelidad ADN pol, tautomeri- zación de bases) * Lesiones espontáneas (Deaminación)

10 Las mutaciones se producen en el ADN y se heredan a las células hijas durante la división celular

11 Mecanismos que aseguran la fidelidad de la ADN polimerasa

12 Tautomerización

13 Emparejamiento normal entre las formas ceto (y amino) de las bases Emparejamientos erróneos causados por las formas tautoméricas raras de las bases Tautomerización de bases

14 Ejemplo de transición provocada por la aparición de la forma enol de G durante la replicación

15 Deaminación Además: Deaminación de G -> xantina, bloquea la replicación (no mutagénica) Deaminación de A -> hipoxantina, empareja con C en lugar de T

16 Agente Efecto en células vivas Carcinogénico Causa cáncer (transformación neoplásica de células eucarióticas) Clastogénico Causa fragmentación de cromosomas Mutagénico Causa mutaciones (puede producir todos los otros efectos) Oncogénico Induce a la formación de tumores Teratogénico Produce anormalidades en el desarrollo

17 Mutágenos Físicos Radiación UV, Rayos X Químicos Análogos de bases (5-bromo uracilo, 2-aminopurina) Agentes intercalantes (naranja de acridina) Agentes alquilantes (etilmetanosulfonato, nitrosoguanidina) Biológicos Transposones, virus

18 Transposones Secuencia de inserción ADN receptor TC CTCTGCC AGGAGACGG TC CTCTGCC AGGAGACGG TC CTCTGCC AGGAGACGG Transposasa Secuencia de inserción Repeticiones terminales invertidas

19 Mecanismos de acción generales de los mutágenos físicos y químicos : a) Sustitución de bases b) Modificación de bases c) Agentes intercalantes d) Impedimento físico

20 Mecanismo de sustitución de bases 5-Br-uracilo 2-aminopurina (enol)

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22 Mecanismo de modificación de bases

23 Mutágenos del tipo agentes intercalantes

24 Fotoproductos generados por la luz UV Impedimento físico: formación de aductos

25 Mutación somática versus mutación germinal

26 Mecanismos de reparación

27 Reversión del daño * Fotorreparación * Ligamiento de rupturas simple hebra Remoción del daño * Reparación por escisión de bases * Reparación de mismatch Tolerancia al daño * Reparación por recombinación * Reparación mutagénica

28 Reparación de fotodímeros de pirimidina por fotoliasa y luz blanca

29 ADN ligasa sella los enlaces fosfodiester interrumpidos

30 La glicosilasa remueve la base dañada, el sitio AP es reconocido por una endonucleasa y, ayudada por una exonucleasa escinde un fragmento de ADN que es rellenado por ADNpol I y sellado por la ligasa

31

32 ¿Cómo identifica la célula la hebra recién sintetizada para saber cuál es, probablemente, la base mutante en un mal apareamiento?

33 Escisión frente a un aducto

34 Reparación mutagénica

35 Fenotipos mutantes A) Mutaciones morfológicas B) Mutaciones letales D) Mutaciones condicionales C) Mutaciones bioquímicas

36 El fenotipo de un individuo es una consecuencia de la interacción entre sus genes y la secuencia histórica de las condiciones ambientales a las que ha estado expuesto. Mutaciones

37 Mutagénesis como herramienta de mejoramiento genético de microorganismos

38 Mejoramiento genético Simple selección Variabilidad intra-específica Manipulación genética Mutagénesis al azar y selección Mutagénesis sitio dirigida Objetivo de la biotecnología de microorganismos Cepas altamente productoras:

39 EJEMPLO: Ruta de biosíntesis del -caroteno GGPP Prefitoeno pirofosfato Fitoeno Licopeno -caroteno Fitoeno sintetasa Fitoeno desaturasa Licopeno ciclasa Genes!!!!!

40 Ejemplos de mutaciones que pueden inducir a la sobreproducción de un producto (deseable en biotecnología): Mutación de una secuencia reguladora en cis Mutación del gen que codifica para un elemento regulador en trans Represor Factores de transcripción generales Elementos reguladores en trans o factores de transcripción específicos

41 Oscuridad por 24 h Dilución seriada Plaqueo en medio sólido Conteo de colonias Determinación del tiempo de exposición que provoca 95 a 99% de mortalidad Estandarización de las condiciones de mutagénesis Cultivo en fase exponencial Fuente UV (254 nm)

42 Oscuridad por 24 h Dilución seriada Mutagénesis y selección Plaqueo en medio sólido Clones seleccionados Re-chequeo Caracterización Determinar la fijación de la mutación ControlCondición de selección

43 Clones mutantes de Tetraselmis suecica sometidos a selección en presencia de Cerulenina, un inhibidor de la síntesis de ácidos grasos Control Cerulenina 2 g/ml Mutantes potencialmente mejorados en su capacidad de acumular PUFAs

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