Mutacions.

Presentación del tema: "Mutacions."— Transcripción de la presentación:

1 Mutacions

2 Mutació: canvis produïts en l’ADN (genotip) i que es transmeten a la seqüències d’aa de les proteïnes Solament són heretables quan afecten als gàmets. Si afecten les cèl.lules somàtiques no es transmeten a no ser que siguen org de reprod asexual 3 tipus de mutacions: Cariotípiques o genòmiques Cromosòmiques Gèniques o puntuals

3 1. Mutacions cariotípiques o genòmiques
Afecten al genoma i donen una variació en el nombre de cromosomes 1.1. Poliploïdia augment de la condició diploide (2n) per augment del conjunt sencer de cromosomes  triploides (3n), tetraploides (4n).... Es produeix per una manca de meiosi als gàmets Relativament freqüent a les plantes

4 1. 2 Haloploïdia  quan es perd un joc cromosòmic 1
1.2 Haloploïdia  quan es perd un joc cromosòmic 1.3 Aneuploïdia  quan l’individu té algun cromosoma de més o de menys : monosomia (si hi ha un cromosoma en lloc de dos), trisomia (si hi ha 3)... - Es deu a un error durant la meiosi - Pot afectar als autosomes o als cromosomes sexuals

5

6

7

8

9 2. Mutacions cromosòmiques
Suposen canvis en la estructura interna dels cromosomes (segments dins del cromosoma) Duplicacions  repetició d’un segment del cromosoma Deleció  pèrdua d’un segment Translocacions  segment d’un cromosoma situat en altre cromosoma Inversions  un segment es troba situat de forma invertida

10

11

12

13 Quines són més perjudicials?
Quines tenen importància evolutiva? Les duplicacions  els gens responsables de la producció d’Ac tenen el seu origen en aquest tipus de mutacions Les translocacions i inversions també són importants  el nostre cromosoma 2 es produí per fusió de 2 cromosomes d’un simi avantpassat

14 3. Mutacions gèniques Afecten a una o unes poques bases:
3.1. Substitucions  canvi d’una base per una altra Transicions  substitució d’una base púrica (A,C) per una altra púrica o d’una pirimidínica (T,G) per altra pirimidínica Transversions  substitució d’una base púrica (A,C) per una pirimidínica (T, G)o al revés Es poden deure a: errors durant la replicació danys fortuïts (lesions espontànies)

15

16 Errors en la replicació
Quan diem que la complementarietat de bases és A-T i C-G ens referim a les formes cetòniques de les bases Les formes tautomèriques tenen una complementarietat diferent: A-C i G-T  El canvi de una forma cetònica a una enòlica pot produir una canvi de base (transició) i per tant un error

17

18 Danys fortuïts de l’ADN :
Desaminació  pèrdua de grups amino (NH2) Oxidació  el metab aeròbic produeix radicals que poden produir danys al ADN  transformen la G en una 8-oxo-G que aparella en la A  transversió TRANSVERSIÓ

19 Despurinació trencament de l’enllaç glucosídic entre la base i el sucre  pèrdua de un A o una G  quedant un “hueco” (sede apurínica) Si és en el centre actiu d’un EZ SI que pot ser molt perjudicial

20 Fixeu-se quan d’important és la estructura primaria per a la conformació d’estruct 2ª,3ª i per tant de 4ª

21 3.2 Adicions i delecions són guanys o pèrdues d’un o més nt CONSEQÜÈNCIES Suposen una canvi en la pauta de lectura del ARNm (a no ser que s’afegesquen 3 nt)

22 AGENTS MUTAGÈNICS Qualsevol factor capaç d’augmentar la freqüència normal de mutació AGENT TIPUS CONSEQÜÈNCIES FISICS Radiacions ionitzants (α,β,γ, x, neutrons) Trencament de cadenes ADN o modificació química d’alguns components Radiacions NO ionitzants (UV) Eliminació de bases Dímers de T QUÍMICS Anàlegs de bases Canvis de bases HNO2 (ac. nitrós) Desaminació de la C  U Benzopiré (quitrà, tabac, carn brasa) Impedeix l’aparellament de bases Aflatoxines (produïdes pel fong Aspergillus) Forats apurínics BIOLÒGICS Virus (papiloma, hepatitis, ) càncer Bacteris (Heliobacter pilori)

23 Conseqüències de les mutacions
Sense efectes o compatibles amb la vida (anèmia falciforme, albinisme, galactosèmia...) Perjudicials Letals Teratògenes  alteracions ADN fetal  malformacions (embarassades que han rebut raigs X, talidomida, Zika...) Carcinogèniques  produeixen un tumor cancerigen Mutacions en protooncogens que muten a oncogens Mutacions en gens supressors de tumors Mutacions en gens de reparació de l’ADN Beneficioses evolució Pot ocórrer que una mutació millore un gen, en estos casos l’individu portador de la mutació té avantatges adaptatius davant els altres  el gen mutat amb el temps pot substituir al gen salvatge

24 Al 1859 Darwin publica L’origen de les espècies en la que proposa l’evolució dels éssers vius (de les poblacions) mitjançant la selecció natural La Teoria de l’evolució de Darwin-Wallace es fonamenta en 3 principis: Competència pels recursos (aliment, hàbitat,...)  solament sobreviuen alguns Variabilitat poblacional  existeix una gran variabilitat entre els individus d’una població Selecció natural La natura selecciona a aquells individus que tenen caràcters avantatjosos que els permeten adaptar-se millor al medi  ja que eixos aconseguiran els recursos, es reproduiran i transmetran els caràcters als seus descendents

25 Darwinisme: influències
Viatge en el Beagle Selecció artificial Actualisme (Lyell) El món no és estàtic Les espècies estan transformant-se continuament de forma gradual Idees de Thomas Malthus Hi ha una lluita entre individus de la mateixa població pels recursos

26 Proves de l’evolució

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38 La Tª de l’evolució NO dóna resposta:
Com es transmeten els caràcters favorables? Quina és la causa de la variabilitat entre els individus d’una població? Tª sintètica de l’evolució o Neodarwinisme unió de Tª evolució + gen mendeliana + Tª cromosòmica de l’herència 1. La unitat evolutiva no és l’individu sinó la població 2. Les variacions entre els individus es produeixen perquè s’han originat diferents al.lels d’un gen per MUTACIÓ  variabilitat gènica produïda per mutacions i per recombinacions 3. Uns al.lels produeixen uns fenotips q li donen al individu més capacitat per a reproduir-se i per tant augmenta la freq d’este (al.lel) fenotip en les generacions posteriors 4. La selecció natural produeix un canvi gradual en la composició gènica de les poblacions  estos canvis s’acumulen donant lloc a noves espècies

39 A més de la mutació i la recombinació gènica hi han altres mecanismes que influeixen en l’evolució:
Migració  entrada d’individus en una població qie pot aportar nous al.lels  ↑ variab. genètica de la població Deriva genètica degut a la reproducció sexual, hi ha uns gens que, per atzar, es transmeten més o menys als descendents  provoca fluctuacions en les freq gèniques A les poblacions grans l’efecte és insignificant, però a les poblacions menudes provoca la disminució de la freq gènica d’algun al.lel que pot acabar desapareguent  ↓la variabilitat genètica de la població Efecte fundador Coll d’ampolla

40

41 Biotecnologia Biotecnologia tradicional Biotecnologia moderna
És el conjunt de tècniques que utilitzen les potencialitats dels organismes vius o de compostos procedents d’ells per a l’obtenció de productes, bens i serveis Biotecnologia tradicional Biotecnologia moderna Enginyeria genètica Conjunt de tècniques que permeten la manipulació i la transferència de gens d’un organisme a altre. D’esta manera s’obtenen OGM o transgènics Tecnologia de l’ADN recombinant

42 ADN recombinant: molèc d’ADN formades per unió de fragments d’ADN procedents de organismes diferents  Com s’obtenen? Obtenció del fragment d’ADN que conté els gens que ens interessen: Localitzem el RNAm que dóna lloc a la proteïna que ens interessa Mitjançant l’EZ transcriptasa inversa es sintetitza el DNA complementari a eixe RNAm ¿Eixe DNAc és igual que el fragment que de manera natural haguera format eixe RNAm?

43 Uns EZ de restricció que actuen com unes “tisores moleculars” tallen el fragment d’ADNc per un punt que es característic de cada EZ de restricció, deixant en els extrems seqüències d’una sola cadena que són “extrems cohesius” perquè tendeixen a aparellar-se de nou

44 2. Unió del ADNc a un plàsmid (xicotetes molec circulars d’ADN que poden replicar-se independents, es troben en bacteris) Tallem el plàsmid amb el mateix EZ de restricció que el ADNc  els extrems cohesius d’un i altre s’uneixen ajudats per unes lligases  el DNA queda incorporat al plàsmid  DNA recombinant Al plàsmid també se li inserta un gen de resistècia a un antibiòtic

45 3. Transformació bacteriana  consisteix en introduir el ADN recombinant dins d’una cèl·lula receptora (bacteri), simplement cultivant-los al mateix medi En eucariotes no entre de forma natural però es pot fer per microinjecció 4. Selecció de bactèries transformades  es cultiven els bacteris en un medi amb antibiòtic, de manera que sols sobreviuran aquells que tenen l’ADN recomb ja que aquest duen els gens de resistència a l’antibiòtic 5. Clonació  cultiu dels bacteris que es reprodueixen molt ràpidament duplicant (clonant) el gen d'interès

46

47

48 PCR És una tècnica d’amplificació de fragments d’ADN que permet sintetitzar en poques hores milions de còpies d’un gen si coneixem els nt que estan a ambdós costats En un tub d’assaig es posa: ADN que es vol amplificar Encebadors (“primers”) dels segments de les vores ADN polimerasa Nucleòtids trifosfat dels 4 tipus: A,T,C,G Es sotmet a cicles de replicació Aplicacions: Per a proves de paternitat Comparació ADN fòssil

49 Aplicacions de la biotecnologia/enginyeria genètica
L’enginyeria genètica ha permés realitzar manipulacions genètiques en el genoma de diferents èssers vius  OGM Quan estes modificacions suposen introduir un gen d’un individu en el genoma d’un altre  transgènics

50 Agricultura  Millora genètica de les plantes per inserció o inactivació de gens ha permés obtindre vegetals resistents a plagues, fruits més grans, retard de la maduració o major valor nutritiu  Arròs transgènic amb beta-caroté Ramaderia  La millora genètica d’animals ha permés augmentar el rendiment i qualitat de carn, llet i altres productes d’interés i la utilització d’animals transgènics per a la producció de vacunes i altres fàrmacs

51 3. Medi ambient - Bioremediació és el conjunt de processos que eliminen contaminants del sòl, de l’aigua o de l’aire utilitzant bactèries manipulades genèticament Ex: - microorg que utilitzen petroli, plaguicides, metalls pesats, etc com a font de C - depuració d’aigües residuals amb bacteris i algues - Fabricació de productes biodegradables  microorg que fabriquen polímers degradables (bioplàstics) - Recuperació d’espècies en perill  tècniques de clonació

52 Obtenció de fàrmacs  insulina, interferó
4. Medicina Obtenció de fàrmacs  insulina, interferó Obtenció d’òrgans per a trasplantament a partir d’OGM per a q no provoquen rebuig Medicina forense  empremta genètica per a identificació de restes humanes o proves de paternitat Teràpia gènica  consisteix en el tractament d’una malaltia amb base genètica mitjançant la introducció de gens en el organisme  introduir gens correctes per a corregir l’efecte de gens defectuosos Es pot fer in vivo o ex vivo  ex vivo és més eficaç però més costos, mentre que in vivo és al contrari En ambdós casos la transferència dels gens a les cèl.lules es fa mitjançant vectors que solen ser virus atenuats, liposomes o nanopartícules

53 Un tipus de teràpia gènica és la tecnologia CRISPR/Cas9
Es basa en un sist de defensa que tenen els bacteris anomenat CRISPR que detecta ADN d’un agent infecciós, com els virus i el talla mitjançant les prot Cas9 Este sist es pot introduir en qualsevol organisme i pot tallar l’ADN en un punt molt precís  així podríem inactivar un oncogen o eliminar un gen defectuós i introduir el gen correcte

54 Projecte genoma humà En 1990 s’inicià el projecte que tractava de conèixer els gens continguts en els 23 cromosomes humans (localització, seqüenciació i funció) En 2000 es presenta un primer esborrany i en 2003 es presenta el genoma complet CONCLUSIONS: El genoma humà al voltant de gens codificadors de prot (un 3%) La resta (mal anomenat ADN “basura”) tenen altres funcions que encara no es coneixen Tots els humans compartim el 99,9 % del genoma REPERCUSIONS: Possibilitat d’estudiar la base genètica de les malalties genètiques i eleborar estratègies terapèutiques Millorar la comprensió del desenvolupament embrionari Avançar en el coneixement de l’evolució comparant genomes