EFECTOS MUTAGÉNICOS DE LAS RADIACIONES SOBRE SISTEMAS BIOLÓGICOS Universidad Simón Bolívar Departamento de Física Física para Biólogos FIS-3151 EFECTOS MUTAGÉNICOS DE LAS RADIACIONES SOBRE SISTEMAS BIOLÓGICOS Realizado por: Sandra López Pereney

El ADN Ácido desoxirribonucleico Constituida por dos largas cadenas de nucleótidos unidas entre sí formando una doble hélice, que se mantienen unidas por la formación de puentes de hidrogeno entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas que quedan enfrentadas. Este apareamiento está condicionado químicamente de forma que la adenina (A) sólo se puede unir con la Timina (T) y la Guanina (G) con la Citosina (C). La estructura de un determinado ADN está definida por la "secuencia" de las bases nitrogenadas en la cadena de nucleótidos, residiendo precisamente en esta secuencia de bases la información genética del ADN. El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena en el ADN es, por tanto, crítico para la célula, ya que este orden es el que constituye las instrucciones del programa genético de los organismos.

Figura de arriba emparejamiento de las bases nitrogenadas por los puentes de H. Figura de la izquierda estructura de las bases nitrogenadas

Las Mutaciones Una mutación se refiere a un cambio en el material genético de una célula (ADN), el cual puede ser heredable o no según el tipo o nivel en donde ocurre. Figura superior oveja central con la mutación recesiva de patas cortas. Figura inferior izquierda mosca de fruta salvaje, derecha con mosca de fruta con alas cortas

Tipos: Según el nivel en donde ocurren: - Cromosomas - Nucleótidos:

Según el tipo de célula donde ocurren: - Gaméticas. - Somáticas. Según su origen: - Espontáneas. - Inducidas. gameto masculino (superior), femenino (inferior) Izquierda transposon (Espontánea), derecha cambio de base (inducido)

Consecuencias: Como ocurre en muchas áreas, los cambios en el ADN pueden tener consecuencias beneficiosas o perjudiciales. En algunos casos la simple mutación de un nucleótido por otro puede resultar en la aparición de una enfermedad. Algunos ejemplos de esto son la anemia falciforme, la fibrosis quística, la fenilcetonuria y la enfermedad de Tay-Sachs. Sin embargo, las mutaciones son también de alguna manera responsables de la aparición de nuevas actividades biológicas y junto con la selección natural, de la aparición de nuevas formas de vida, por lo que no debe perderse de vista, que la aparición de especies nuevas no es producto de la presencia de mutaciones aisladas sino de la conjunción de la aparición de mutaciones y mecanismos de selección.

Radiaciones Otro factor altamente mutagénico es el producido por las radiaciones en general. En física, las radiaciones se refieren a la propagación de la energía en forma de ondas a través del espacio, incluyendo desde la luz visible a los de espectros no visibles, como se muestra en la figura

Niveles a los que afecta: Las interacciones que ocurren entre la materia expuesta a diferentes radiaciones es de forma compleja, ya que es sabido, que la exposición a estas fuentes a varios niveles pueden ser capaces de destruir tejidos, donde en el mejor de los casos, ocurren quemaduras leves o enfermedades crónicas tratables, hasta en el peor escenario, donde se produce la muerte por diversos mecanismos, como las mutaciones del material genético entre otros. Por principio todos los cuerpos son capaces de absorber o emitir la luz que se propaga a manera de radiaciones, por tanto los sistemas biológicos no quedan exentos de este principio, esto se debe principalmente gracias a la composición química de los compuestos y en este caso al de las biomoléculas, las cuales por sus características, son capaces de absorberlas a determinadas longitudes de onda con mayor intensidad y reflejar otra gran cantidad de ellas por el efecto fotoeléctrico. ADN absorbe a 260 nm

Tipos de radiaciones: No ionizantes (Luz UV) Ionizantes (protones, electrones, rayos x, etc.)

Tipos de mutaciones producidas por efecto de las radiaciones: No ionizantes: El único tipo de radiación capaz de producir mutaciones es la luz UV. Su principal mecanismos es la inducción a la formación de dímeros de pirimidina en el ADN. Este mecanismo consiste en la unión covalente de dos bases pirimidínicas adyacentes, de manera que incrementa la probabilidad de que las proteínas encargadas de la síntesis de ácidos nucleicos (DNA polimerasa) inserte nucleótidos de manera incorrecta en esa posición cambiando la información contenida en ese triplete

Ionizantes Los efectos mutagénicos de este tipo de radiaciones son de tipo indirecto, ya que la incidencia de estas, ocasionan la ionización del agua y de otras sustancias, los cuales son los responsables como tal de que ocurran estas mutaciones. Estos radicales libres formados interaccionan con moléculas como el ADN y las inactivan, donde si se absorben grandes dosis puede incidir no solo en el impacto de varias de las biomoléculas sino en la muerte celular. Una de los mayores peligros que se presentan con este tipo de radiaciones es que es capaz de penetrar diversos tipos de materiales ofreciendo muy pocas opciones para la protección ante las mismas, a diferencia de cómo ocurre con la luz UV.

Dosis Equivalente Existen formas de medir cuantitativamente el efecto de las radiaciones ionizantes en los tejidos vivos, considerando dos factores, el primero es midiendo las dosis absorbidas de radiación y el segundo utiliza un factor numérico llamado efectividad biológica relativa (EBR) o factor de calidad (FC), el cual determina la magnitud del efecto biológico para diferentes radiaciones, considerando que energías iguales provenientes de diferentes fuentes, producen diferencias en las magnitudes del mismo, dependiendo también del tipo de tejido afectado. Según el sistema internacional (SI) las unidades de dosis equivalente son los Sievert (Sv) y el de las dosis absorbidas el Gray (Gy).

Dosis equivalente = EBR * dosis absorbida (Gy) Efectividad biológica relativa (1Gy = 1J/Kg) o en rad (1rad = 0.01Gy) (1rem = 0.01Sv)

Conclusiones: Existen diversos tipos de radiaciones, naturales como artificiales, que son capaces de producir alteraciones el los tejidos expuestos a ellos, pudiendo producir como consecuencia una mutación. Este fenómeno depende del tipo de radiación a la que se esta expuesto, así como a el tiempo y el tejido afectado, por lo que se cuenta con el término de dosis equivalente, que determina la magnitud del daño producido por la radiación considerando todos estos factores descritos. Por otra parte es imposible no desligar el nivel de importancia que debieron tener las radiaciones naturales en la producción de mutaciones, como cofactores evolutivos de lo que hoy por hoy conocemos.