MUTACIONES

0. Introducción : evolución y variedad

En 1859, Charles Darwin publica la 1ª edición de “El origen de las especies” Los puntos básicos de esta teoría son: -En una población existe variedad . Algunas variantes son ventajosas con respecto a otras: confieren una mejor adaptación al ambiente y mejoran la supervivencia. -Las variantes se transmiten a la descendencia. Los que presentan variantes ventajosas tendrán más descendencia que los que presentan variantes no ventajosas. -Nacen más hijos de los que el entorno puede sustentar. Los que hayan heredado características ventajosas tendrán más probabilidades de sobrevivir y tener descendencia. -De este modo, las características ventajosas tienden a mantenerse a lo largo de las generaciones y las no ventajosas tienden a desaparecer. Este mecanismo se conoce como “Selección natural”

La selección natural implica variabilidad genética y selección entre las variantes presentes en una población, conduciendo a la adaptación de la población o de la especie, no del individuo. Un individuo, o tiene genes suficientemente buenos para sobrevivir y reproducirse, o no los tiene, pero no puede conseguirlos «intentándolo».

1.Mutación: concepto y tipos

Fuentes de variabilidad: Concepto de mutación Las mutaciones son cambios heredables en el material genético (ADN/ARN) Son la fuente última de la variabilidad genética, que permite la evolución de las especies. Pueden ser beneficiosas, neutras o perjudiciales. Se llaman letales cuando provocan la muerte. Fuentes de variabilidad: -Mutaciones -Recombinación genética/intercambio de genes

Tipos de mutaciones Origen Tipo de células afectadas (en organismos pluricelulares) Somáticas Germinales Extensión del mensaje afectado Génicas Cromosómicas Genómicas Origen Naturales o espontáneas Inducidas

Mutaciones germinales Mutaciones somáticas Mutaciones germinales Se producen en células de la línea germinal Afectan a óvulos y espermatozoides Afectan a todas las células del individuo resultante Se pueden transmitir a la descendencia Se producen en células no germinales Sólo afectan a las células que descienden de la que sufrió la mutación No se transmiten a la descendencia

Mutaciones espontáneas Mutaciones inducidas Se producen fundamentalmente a causa de errores en la replicación del DNA, aunque también pueden obedecer a lesiones de carácter fortuito en moléculas de DNA que no se están replicando. Se producen cuando la exposición a agentes mutagénicos físicos o químicos incrementa la tasa de mutación por encima de la tasa espontánea

Mutaciones cromosómicas Mutaciones génicas Mutaciones cromosómicas Mutaciones genómicas Cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen Alteración de la secuencia o disposición de los genes en un cromosoma Alteración del número de cromosomas típico de la especie

Mutación en célula somática: afecta a las células que descienden de la afectada. No afecta al resto de las líneas celulares Línea germinal : afecta al un descendiente. Todas las células de éste llevarán la mutación, incluidas las germinales. La podrá transmitir a sus hijos

Mutaciones somáticas

Mutaciones génicas o puntuales Son alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen En la mayoría de los casos darán lugar a la alteración de la secuencia de aminoácidos de una proteína, lo cual afectará a su actividad Los mecanismos son: errores de lectura en la replicación del ADN, lesiones fortuitas del ADN (alteraciones químicas de bases nitrogenadas), elementos transponibles (transposones) Sustitución de bases (20%) Adición o sustracción de nucleótidos (80%) Inserciones Delecciones

Sustitución

Tipos de sustituciones

Consecuencias de las sustituciones

Delección

Inserción

Consecuencias de una inserción o una delección: desplazamiento de pauta de lectura

Cambios de fase por apareamiento erróneo deslizado Mecanismos de las mutaciones espontáneas : I errores de lectura durante la replicación Cambios de fase por apareamiento erróneo deslizado Tautomería

Mecanismos de las mutaciones espontáneas : lesiones en el ADN Despurinización : pérdida de bases púricas Desaminación la citosina se transforma en en U y el U empareja con A Daños oxidativos el metabolismo aerobio genera radicales libres, muy oxidantes, como el radical superóxido. Producen una forma oxidada de la guanina, que se aparea con adenina Dimerización de la timina

Mecanismos de las mutaciones espontáneas : elementos genéticos móviles

Un ejemplo de mutación génica: la anemia falciforme

Reparación de mutaciones génicas

Mutaciones cromosómicas (mutaciones cromosómicas estructurales) Variación en el nº de genes Delecciones Duplicaciones Variación en la secuencia de genes Inversiones Paracéntricas Pericéntricas Translocaciones Transposiciones Translocaciones recíprocas

Mutaciones genómicas (mutaciones cromosómicas numéricas) Euploidías Monoploidía Poliplodía Autopoliploidía Alopoliploidía Aneuploidías Nulisomía Monosomía Disomía Trisomía

Aneuploidías Monosomía 2n -1 Trisomía 2n +1 Cariotipo normal 2n = 8 Tetrasomía 2n +2 Nulisomía 2n -2

Euploidías (Auto)Poliploidía 3n haploidía n Cariotipo normal 2n = 8

2. Agentes mutagénicos

Modificadores de las bases Agentes intercalantes Agentes físicos(radiaciones) No ionizantes UV Ionizantes Rayos X Rayosγ Partículas  y  Agentes biológicos Transposones Virus Agentes químicos Modificadores de las bases HNO2 Gas mostaza Hidroxilamina Análogos de bases 5-BrU 2-Aminopurina Agentes intercalantes

3. Mutaciones y cáncer

Conceptos básicos sobre el cáncer El cáncer se origina cuando células normales adquieren la capacidad de multiplicarse descontroladamente e invadir tejidos y otros órganos. Dicha trasnformación requiere la acumulación de varias mutaciones. A una masa celular proliferativa se le denomina tumor. Los tumores son benignos cuando sus células no son capaces de migrar. Características de las células cancerosas: -Se dividen (por mitosis)con más rapidez que las células normales -No obedecen a las señales de control de la división -Tienen alteraciones en el citoesqueleto y en las proteínas de membrana -Tienen adhesión y cohesión reducida y son capaces de degradar ma matriz extrecelular -Tienen alta movilidad POR ESO SON CAPACES DE MIGRAR E INVADIR OTROS TEJIDOS Y ÓGANOS, GENERANDO TUMORES SECUNDARIOS. ESTE PROCESO SE LLAMA METÁSTASIS El cáncer en la web de la AECC

Genes relacionados con el cáncer A) Genes supresores de tumores (anti-oncogenes): vigilan el ciclo celular. Por ejemplo, el producto del gen p53, ante la presencia de daños en el ADN, bloquea el proceso de división celular hasta que la maquinaria de reparación sea capaz de corregir los daños. Si el daño no puede ser reparado la célula activa un proceso de suicidio celular programado o apoptosis que elimina la célula dañada y de esta forma evita que ésta transmita los errores genéticos a su descendencia. La alteración de estos genes puede conducir a la aparición de tumores, ya que las células con ADN dañado continúan dividiéndose y transmitiendo las mutaciones a sus descendientes en lugar de suicidarse B) Protooncogenes y oncogenes Los protooncogenes son los genes que codifican factores de crecimiento , por lo que controlan los procesos de proliferación y diferenciación celular. Algunas mutaciones de estos genes dan lugar a proteínas que desencadenan señales de estímulo a de la mitosis. Un protooncogén con una mutación semejante, se denomina oncogén

Agentes cancerígenos (carcinógenos) Son los agentes mutagénicos físicos, químicos o biológicos. La exposición a estos agentes aumenta las probabilidades de que se genere una transformación maligna A mayor dosis y mayor tiempo de exposición al agente, mayor probabilidad de que se desarrolle un cáncer Muchos agentes cancerígenos sólo lo son a dosis muy altas y con tiempos de exposición muy prolongados.