ALTERACIONES DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

MUTACIONES

1. EL FENÓMENO DE LA MUTACIÓN

• Estos cambios se traducen en cambios en las proteínas afectando a la supervivencia de los organismos. Las hay– Perjudiciales– Neutras – Beneficiosas

• Los alelos de los genes surgen por mutación de un gen original

Mutación: cambios que se producen en la secuencia o en el número de nucleótidos del ADN de una célula

TIPOS DE MUTACIONES

• Según el tipo de células afectadas:– Germinales: afectan a los gametos o sus células

madre. Se transmiten a la descendencia.– Somáticas: pueden causar enfermedades pero no

son heredables• Según la extensión del material genético

afectado:– Génicas: cambios en la secuencia de nucleótidos de

un gen– Cromosómicas: cambios en la disposición de los

genes en un cromosoma– Genómicas: cambios en el nº de cromosomas

característico de una especie

Origen de las mutaciones

• Espontáneas: causas naturales. Errores en la replicación o la meiosis.

• Inducidas. Agentes físicos, químicos o biológicos actúan como agentes mutagénicos

La tasa de mutación espontánea depende del tamaño de las poblaciones y del tiempo de reemplazo generacional.

2. MUTACIONES GÉNICAS• Alteran la secuencia de nucleótidos de un solo gen, por lo que se

denominan puntuales• Tipos:

– Sustitución de bases• Transiciones: sustitución de una base púricas o pirimidínicas por otra de la

misma clase• Transversiones: sustitución de una púrica por otra pirimidínica o al revés.

Como el código genético es degenerado la mutación puede ser silenciosa. – Corrimiento de la pauta de lectura

• Inserciones: adición de un nucleótido• Delecciones: pérdida de algún nucleótido

A partir del punto de inserción o delección varían todos los tripletes. Cuando el gen afectado se traduce se produce una proteína completamente diferente.

Gato doméstico albino. El albinismo en este caso está asociado a una mutación de la enzima tirosinasa que cataliza la producción de melanina

La anemia de células falciformes es una enfermedad genética autosómica recesiva resultado de la sustitución de adenina por timina en el gen de la globina beta, ubicado en el cromosoma 11

3. MUTACIONES CROMOSÓMICAS

• Provocan cambios en la estructura de los cromosomas.

• Tipos:– Delecciones o deficiencias: falta un segmento

cromosómico

– Duplicaciones o repeticiones: aparece un segmento cromosómico más

– Translocaciones: cambio de localización de un segmento cromosómico

– Inversiones: segmentos que han girado 180º

Consecuencia de las mutaciones cromosómicas

• Translocaciones e inversiones: afectan poco ya que no varía el nº de genes

• Delecciones y duplicaciones: pueden tener consecuencias graves ya que pueden afectar a la meiosis (ej: sindrome de Down familiar)

Aneuploidía (trisomía del par 21

Sindrome de Klinefelter (XXY)

5. AGENTES MUTAGÉNICOS

– Físicos: radiaciones (rayos X, rayos gamma, rayos UV, etc)

– Químicos: ácido nitroso, agentes alquilantes, sustancias análogas a las bases, sustancias intercalantes.

– Biológicos: elementos genéticos móviles, virus, etc.

Son aquellos agentes físicos, químicos o biológicos que aumentan la tasa de mutación espontánea de una especie. Actúan dañando o alterando la estructura del ADN

Sustancias como el benzopireno (intercalante), presente en el humo del tabaco es un potente cancerígeno

Las radiaciones UV da lugar a mutaciones que son origen del melanoma

Victima del accidente de Chernobil

Las emisiones de partículas alfa y beta en las explosiones nucleares son el origen de mutaciones

6. MUTACIÓN Y CÁNCERConceptos

• Cáncer: conjunto de enfermedades en las cuales el organismo produce un exceso de células malignas (conocidas como cancerígenas o cancerosas), con crecimiento y división más allá de los límites normales

• Tumor o neoplasia: aumento del volumen de un tejido por aumento del número de células que lo componen. Puede ser– Benigno– Maligno

• Metástasis: propagación de un foco canceroso a un órgano distinto de aquel en que se inició

CARACTERÍSTICAS DE LAS CÉLULAS CANCEROSAS

• Proliferan continuamente

• Pierden características fenotípicas (cambio de forma)

• Pierden inhibición por contacto

• Provocan tumores cuando se inyectan en animales de experimentación

TIPOS DE GENES ASOCIADOS CON EL CANCER

• PROTOONCOGENES: – codifican proteínas que estimulan el

crecimiento y división celular normal.– Se transforman en oncogenes cuando

alguna mutación haga que aumente la actividad del protooncogen.

• GENES SUPRESORES DE TUMORES: codifican proteínas que ayudan a evitar el crecimiento descontrolado

ORIGEN VÍRICO DE ALGUNOS CÁNCERES

MUTACIONES Y EVOLUCIÓN

DARWINISMO: evolución por selección natural

Puntos clave de la teoría de Darwin• Capacidad reproductiva elevada• Lucha por la existencia• Variabilidad individual heredable• Supervivencia del más apto y transmisión de

caracteres.

Darwin no supo explicar la forma en que se genera la variabilidad individual ni como se transmiten los caracteres a la descendencia

Neodarwinismo o teoría sintética

• La teoría sintética explica el hecho evolutivo integrando aportes de:– Genética (Teoría Cromosómica de la Herencia)– Paleontología– Sistemática– Genética de poblaciones

PUNTOS CLAVE DE LA TEORÍA SINTÉTICA

-Población como unidad evolutiva no el individuo

-La selección natural actúa variando el acervo genético de las poblaciones

-Las mutaciones y los mecanismos de reproducción sexual son la causa de la variabilidad genética.

-La evolución se produce de manera gradual

GENÉTICA DE POBLACIONES

• Las frecuencias alélicas de una población tienden a permanecer constantes en generaciones sucesivas en condiciones ideales de estabilidad (ley de Hardy-Weimberg)

Condiciones ideales de estabilidad– Que no ocurran mutaciones

– Aislamiento genético– Cruzamientos al azar– Tamaño suficientemente grande

– Que no actúe la selección natural

Mutaciones

• Las tasas de mutación espontánea para un gen dado son muy bajas

• Las mutaciones por si solas no afectan al curso de la evolución pero proporcionan variabilidad genética sobre la que actúan otros factores

Flujo génico

• Se produce por las migraciones de organismos (o sus semillas) lo que implica desplazamiento de genes entre poblaciones.

• El flujo génico no cambia las frecuencias génicas en el conjunto de la especie, pero sí las cambia de manera local en las diferentes poblaciones.

APAREAMIENTO SELECTIVO

• En los procesos reproductivos los apareamientos no ocurren al azar, sobre todo en animales en los que existe polimorfismo.

• Muchos caracteres presentes en algunas especies corresponden a caracteres sexuales secundarios y no son caracteres adaptativos.

DERIVA GÉNICA

• Es el cambio en las frecuencias genicas debido únicamente al azar.

• Tiene un gran efecto en poblaciones pequeñas y puede influir en el mantenimiento de rasgos no adaptativos.

• Tiene especial importancia cuando se forman poblaciones a partir de unos pocos individuos:– Efecto fundador– Cuello de botella

2.- Defina el concepto de mutación [0,6]. Diferencie entre mutación espontánea e inducida [0,5]. Cite un ejemplo de un agente mutagénico físico, uno químico y uno biológico [0,3]. Indique y defina otro mecanismo que produzca variabilidad genética [0,6]. (2008)

Mutación: cambios al azar en el genomaMutación espontánea: se produce por errores en la replicación, por lesiones al azar en el ADN, o por elementos genéticos móviles. Mutación inducida: se produce por la acción de agentes mutagénicos Físicos: rayos X, rayos gamma, rayos UV, etc.; químicos: 5-bromouracilo, ácido nitroso, colorantes de acridina, etc.; biológicos: elementos genéticos móviles, virus, etc. Recombinación genética: intercambio de fragmentos cromosómicos entre cromosomas homólogos durante la profase meiótica; Segregación cromosómica: separación al azar de los cromosomas de origen materno y paterno en anafase.

72.- Indique si las afirmaciones siguientes son ciertas o falsas, razonando la respuesta:a) Si en un ARNm se introduce un uracilo en la posición donde debería colocarse una citosina se produce una mutación b) En eucariotas el ARNm puede ser traducido nada más sintetizarse c) En una horquilla de replicación las dos hebras del ADN se replican en sentido 5´→3’ d) Si dos genes tienen secuencias de tripletes diferentes codificarán siempre cadenas peptídicas diferentes

a) Falsa: puesto que un cambio en el ARNm no es una mutación, las mutaciones se producen por cambios en el ADN

b) Falsa: en eucariotas la síntesis de ARNm y su maduración se produce dentro del núcleo por lo que debe salir de él para ser traducido en el citoplasma

c) Verdadera: las ADN polimerasas sintetizan en sentido 5´→3´. Por ello, una de las hebras se sintetiza de manera continua (la hebra adelantada), mientras que la otra (la retrasada) lo hace de manera fragmentada (fragmentos de Okazaki)

d) Falsa: no siempre puede afirmarse tal cosa ya que el código genético es degenerado, es decir varios tripletes diferentes pueden codificar el mismo aminoácido

86.- Escriba la secuencia de aminoácidos que se puede originar a partir del ARN mensajero siguiente [0,25]:

Si en la secuencia de ADN se produjera una alteración que cambiase en este ARN la U señalada con una flecha por una C, ¿cómo se llamaría este fenómeno?

¿Tendría consecuencias para la célula?

¿Qué ocurriría si desaparece la base señalada? [ Razone las respuestas.

Secuencia de aminoácidos (NH2-Glu-Arg-Gly-Thr-Ser-Phe-Tyr-Val-COOH) ............. 0,25 puntosMutación (silenciosa) .................................................................................................. 0,25 puntosNinguna porque no se cambia el aminoácido ............................................................ 0,25 puntosDesplazamiento de fase de lectura que daría lugar a una proteína diferente ............. 0,25 puntos

15.- Explique en qué consisten los siguientes procesos: mutación [0,3], recombinación [0,3] y segregación cromosómica [0,2]. Describa la importancia biológica de cada uno de ellos en la evolución [1,2]. (2008)

Mutación: cambios al azar en el genoma Recombinación: intercambio de fragmentos cromosómicos entre cromosomas homólogos durante la profase meiótica Segregación cromosómica: separación al azar de los cromosomas de origen materno y paterno en anafase Importancia biológica: generar variabilidad genética (mutación: genera nuevos alelos y por tanto variabilidad genética; recombinación: produce nuevas combinaciones alélicas; segregación cromosómica: combina al azar los cromosomas de origen paterno y materno)

33.- Exponga las consecuencias biológicas de la mitosis y de la meiosis [1]. Explique las distintas fases de la mitosis [1]. (2008)Mitosis: obtener células hijas con idéntica información genética que la célula madre, así como permitir en los organismos pluricelulares el crecimiento y el recambio celularMeiosis: reducción cromosómica, en relación con la reproducción sexual, y fuente de variabilidad, en relación con la evolución Profase: condensación de cromosomas, formación del huso acromático, desaparición del nucleolo y de la envoltura nuclear. Metafase: los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación y se orientan en la placa ecuatorial del huso, conectados por los microtúbulos (cinetocóricos). Anafase: las cromátidas emigran hacia los polos de la célula. Telofase: descondensación del material genético y reaparece el nucleolo y la envoltura nuclear

27.- Defina los términos gen [0,5] y mutación [0,5]. Cite dos agentes mutagénicos [0,5]. Indique el significado de las mutaciones en la evolución [0,5]. (2008)

Gen: secuencia de ADN que codifica un polipéptido o una molécula de ARN 0,5 puntosMutación: cambios al azar en el genoma Físicos: rayos X, rayos gamma, rayos UV, etc.; químicos: 5-bromouracilo, ácido nitroso, colorantes de acridina, etc.; biológicos: elementos genéticos móviles, virus, etc. (sólo dos ejemplos) . Significado de las mutaciones: las mutaciones aumentan la variabilidad genética

39.- Cada año hay un brote de gripe que afecta a numerosas personas, incluso a aquellas que sufrieron la enfermedad o que fueron vacunadas el año anterior. Proponga una explicación razonada a este hecho [1]. (2007)

La argumentación puede aludir a la aparición de cepas nuevas (por mutación o recombinación)

40.- Explique razonadamente por qué el orden de los nucleótidos en el ADN determina los caracteres del fenotipo de los organismos [1]. (2007)La secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN determina la secuencia de aminoácidos en las proteínas y por tanto el fenotipo del organismo

51.- En humanos la presencia de una fisura en el iris está regulada por un gen recesivo ligado al sexo (Xf). De un matrimonio entre dos personas normales nació una hija con el carácter mencionado. El marido solicita el divorcio alegando infidelidad de la esposa. Explique el modo de herencia del carácter indicando los genotipos del matrimonio y a qué conclusión debe llegar el juez en relación a la posible infidelidad de la esposa teniendo en cuenta el nacimiento de la hija que presenta la fisura.

Genotipo de la mujer (XFXf) y del marido (XFY). Para que la mujer pueda tener una hija con fisura en el iris debe haberle sido infiel a su marido con un individuo que también presentase fisura (excepto frecuencia de mutación del gameto masculino)