MUTACIONES Y AGENTES

MUTAGÉNICOS

Dra. María Victoria Aguirre Prof. Titular Química Biológica II

FaCENA UNNE

MUTACIÓN: Cambio en el material genético(ADN) que puede transmitirse a la descendencia. Los cambios en el material genético se traducen en cambios en las proteínas. Las mutaciones pueden afectar las posibilidades de supervivencia del organismo. Hay mutaciones perjudiciales y otras son beneficiosas. También pueden ser neutras. Los diferentes alelos pueden surgir por mutación del gen original.

SEGÚN LAS CÉLULAS AFECTADAS

GERMINALES SOMÁTICAS

TIPOS DE MUTACIONES

Afectan a los gametos.

Se transmitirán a la

descendencia y sobre ellas

actuará la selección natural

Las que sufren las células

somáticas.

Afectan al individuo pudiendo

causar enfermedades graves.

No son heredables.

No tienen un papel importante

en la evolución

ORIGEN DE LAS MUTACIONES: La mayor parte se producen de forma espontánea(errores en la replicación o en la meiosis o cambios químicos espontáneos en el ADN) Otras se producen por agentes físicos o químicos del medio que afectan a la estructura del ADN. Son las mutaciones inducidas.

Una mutación es cualquier

alteración(cambio) heredable en la

secuencia del ADN.

1.MUTACIÓN

MUTACIÓN CARACTERÍSTICAS

FÍSICAS

QUÍMICAS

SEGÚN LA EXTENSIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO AFECTADO

1. GÉNICAS: Provocan cambios en la secuencia de nucleótidos de un gen determinado.

1. CROMOSÓMICAS: afectan ala disposición de los

genes del cromosoma. 1. GENÓMICAS: alteran aumentando o disminuyendo

el número de cromosomas típico de la especie

NIVELES Y TIPOS DE MUTACIÓN

NIVELES

DE

MUTACIONES

GÉNICA

(UN SOLO GEN) SUSTITUCIÓN

CROMOSÓMICA(SEGMENTO DEL CROMOSOMA)

EN NÚMERO

ESTRUCTURA

GENÓMICA(CROMOSOMAS COMPLETOS POR EXCESO O DEFECTO O JUEGOS

CROMOSÓMICOS

TRANSVERSAL

TRANSICIONAL

SIN SENTIDO

CONTRASENTIDO

SILENCIOSA

INSERCIÓN

DELECIÓN

SUSTITUCIÓN

SUSTITUCIONES DE BASES Pueden ser:

1. Transiciones: se cambia un base púrica por otra púrica o una pirimidínica por otra pirimídínica.

2. Transversiones: si la sustitución es de una base púrica por otra pirimidínica o viceversa.

Afectan a un solo nucleótido. Como el código genético es degenerado es posible que el nuevo

triplete codifique el mismo aa(mutación silenciosa) Si el nuevo triplete codifica un aa diferente, es grave si es uno de los

del centro activo de la enzima. Si ocurre en el codón de terminación se produce una proteína más

larga. Si crea un codón de terminación antes del lugar que corresponde ,

creará una proteína más corta. En algún caso se puede formar un proteína que mejore a la original.

TRANSVERSIONES Cambio de bases

PURINA-PIRIMIDINA

PIRIMIDINA- PURINA

A –C

G -T(U)

PURINAS PIRIMIDINAS

UAU UAU

GAU

GAU

TRANSICIONES

Cambios de bases PURINA-PURINA

PIRIMIDINAS-PIRIMIDINAS

A – C

G – T(U) UAU

UGU

UAU

UGU

SIN SENTIDO Codón o triplete codifica una señal de terminación

UCA

UGA

SERINA

TERMINACIÓN

(STOP)

CONTRASENTIDO

Produce o codifica un codón que codifica otro aminoácido

UCU

UUU

SERINA

FELINALALANINA

SILENCIOSA Produce un codón que codifica el mismo aminoácido

SERINA UCU,UCC,UCA,UCG,

AGU,AGC

MUTACIONES POR SUSTITUCION

Transición:

ADN: GAT GGT CGT CGG ACG TCT TGT

ARN m CUA CCA GCA GCC UGC AGA ACA

Transversión:

ADN: GAT GGT CGT CCG ACG TCT TGT

ARN m CUA CCA GCA GGC UGC AGA ACA

PROT : leu pro ala gly cys arg thr

PROT: leu pro ala ala cys arg thr

MUTACIONES POR CORRIMIENTO DEL L A PAUTA DE LECTURA.

Pueden ser:

1. Inserciones: se añade un nucleótido.

2. Deleciones: se pierde un nucleótido.

A partir del punto de la inserción o deleción varían

todos los tripletes.

Ello conduce a una proteína diferente.

Ejemplos:

Sin mutación.

ADN: GAT GGT CGT CAG ACG TCT TGT

ARN m: CUA CCA GCA GUC UGC AGA ACA

PROT: leu pro ala val cys arg thr

INSERCIÓN Se insertan 1 o más bases a la cadena de ADN

GCC AGC TTT GGC CTT

SE INSERTA

GCC AGC TTT TTG GCC TT…

T

DELECIÓN

Pérdida de 1 o más bases.

GCC AGC TTT GGC CTT

GCC AGC TTT GGC CT…

PÉRDIDA DE LA BASE T

MUTACIONES POR CORRIMIENTO DEL MARCO DE LECTURA

Inserción:

ADN: GAT GGT CGT TCA GAC GTC TTG T

ARN m: CUA CCA GCA AGU CUG CAG AAC A

PROT: leu pro ala ser leu gln asn

Deleción:

ADN: GAT GGT CGT CAG AC TCT TGT

ADN GAT GGT CGT CAG ACT CTT GT

ARN m: CUA CCA GCA GUC UGA GAA CA

PROT: leu pro ala val PARADA

MECANISMO MOLECULAR

DE LAS MUTACIONES

Macrolesiones: millones de pares de

bases. (cromosomicas)

Microlesiones: un solo par o unos pocos

pares de bases. (génicas)

TIPOS DE MUTÁGENOS

Múgatenos

químicos Múgatenos físicos

Se conocen varios productos

químicos que son mutagénicos,

clasificándose según su modo

de acción en:

Análogos de bases

Agentes que reaccionan con el DNA

Agentes alquilantes

Agentes intercalantes

Luz ultravioleta

Radiación ionizante

son radiaciones que pueden

alterar la secuencia y estructura

del ADN

MUTAGENOS BIOLOGICOS

VIRUS

RNA

DNA

ANÁLOGOS DE BASES

Debido a su similitud estructural los análogos de bases

como el 5-Bromouracilo o la 2-aminopurina se

incorporan el ADN que se replica en lugar de las bases

correspondientes timina y adenina

Cuando uno de estos análogos de bases se incorpora

en el ADN, la replicación puede ocurrir normalmente

aunque ocasionalmente ocurren errores de lectura

que resultan en la incorporación de bases erróneas en

la copia de ADN

Ejemplo;

El 5-bromouracilo se puede aparear con guanina (la

timina se aparea con adenina) ocasionando la

transición de AT a GC (la guanina se aparea con

citosina). La 2-Aminopurina puede aparearse con

citosina ocasionando la transición de AT a GC.

Existen una serie de agentes químicos que reaccionan

directamente sobre el ADN que no se esta replicando

ocasionando cambios en las bases lo que provoca un

apareamiento incorrecto

Acido nitroso (HNO2) desamina

la adenina a hipoxantina y la

citosina a uracilo

Debido a distintas propiedades de

apareamiento de los productos de

desaminacion

La hipoxantina (se aparea con citosina; uracilo con adenina) se producen transiciones ATGC y/o GC->AT

Hidroxilamina NH2OH reaccionan con la citosina donde el

grupo amino es remplazado por un grupo hidroxilamino.

AGENTES QUE REACCIONAN

CON EL ADN

Grupo de productos químicos que afectan al ADN que

no se replica.

Los compuestos utilizados mas frecuentemente

incluyen:

etil metano sulfonato EMS

metil metano sulfonato MMS

dietil sulfato DES

AGENTES ALQUILANTES

El N-metil-N-nitrosoguanidina (NTG), cancerígeno, es uno de los múgatenos químicos mas efectivo. Se obtienen, en condiciones optimas, un gran numero de mutantes con una tasa de muerte baja.

AGENTES ALQUILANTES

El mecanismo molecular exacto

de la reacción de la NTG no se conoce

todavía

AGENTES INTERCALANTES

Un grupo interesante de sustancias

como las acridinas y bromuro de etidio,

son moléculas planas que se insertan

entre dos pares de bases del ADN,

separándolas entre si.

Aunque las acridinas son

útiles en investigación, no

son muy adecuadas para el

aislamiento rutinario de

mutantes durante el

desarrollo de cepas ya que

tienen poco o ningún efecto

mutagénico en bacterias.

AGENTES INTERCALANTES

Luz ultravioleta

Agente mas efectivo es la radiación

ultravioleta de longitud de onda corta la mas

efectiva esta comprendida entre los 200 y

300 nm.

La radiación UV es muy útil en el

aislamiento de mutantes de cultivos

bacterianos

Ejemplo:

Luz ultravioleta

Los radicales libres, reaccionan con el ADN, y

lo inactivan produciendo rupturas que dan

lugar a cambios estructurales importantes

como son las mutaciones cromosomales.

A baja dosis de radiación ionizantes solo

ocurren unos cuantos impactos sobre el ADN,

pero a mayores dosis ocurren impactos

múltiples que conducen a la muerte de la

célula .

Radiación ionizante

Es una forma de radiación mas potente e

incluye rayos de longitud de onda mas corta

como los rayos X, rayos cósmicos y rayos

gamma.

Entre las especies químicas formadas por la

radiación ionizantes se encuentran radicales

libres, siendo el mas importante el radical

hidroxilos (OH).

AGENTES MUTAGENICOS BIOLOGICOS

Virus

Bacterias

Parásitos

Es un error durante la meiosis de los gametos o de

las primeras divisiones del huevo y que provoca una

anomalía de número o estructura de los

cromosomas.

Estos cambios pueden ser observados en la metafase del

ciclo celular y que tienen su origen en roturas (procesos

clastogénicos) de las cadenas de ADN no reparadas o mal

reparadas, entre otros factores.

ABERRACIÓN

CROMOSÓMICA

ABERRACIONES CROMOSOMICAS ( Cambios de número o estructura de cromosomas)

Numéricas Estructurales

Determinan una alteración del

complemento cromosómico normal. Se

originan por exceso o por defecto del

número normal de cromosomas

Son cambios de la estructura normal de los

cromosomas; son heredables siempre que

ocurran en los cromosomas de las células

germinales.

Afectan la estructura de los cromosomas, forma y

tamaño

Variación en el número

de genes

Variación en la disposición

de los genes

-Deleciones

perdida de genes

- Duplicaciones

aumento de genes

-inversiones

inversión de genes

- Translocasiones

intercambio de genes entre

cromosomas

Variación en el nº de

juego cromosómicas

Afecta al número de cromosomas

Variación en el número

de cromosomas

-Haploidia, disminuye

el número de juegos

de cromosómicos

-Poliploidia aumenta

el número de juegos

cromosómicos

- Aneuploidia no hay

un número exacto de

juegos cromosómicos

básicos. Perdidas o

ganancias de 1, 2, 3

o mas cromosomas

H

A

P

L

O

I

D

I

A

DISMINUYE NÚMERO DE JUEGOS DE CORMOSOMAS

El término haploide se aplica a toda célula, tejido u

organismo que posee una constitución cromosómica

igual a la de los gametos de la especie. Un individuo

haploide tiene la mitad de los cromosomas que los

normales de su especie, sólo tiene un complemento

cromosómico completo y su contenido en ADN es igual

al valor-C de la especie a la que pertenece. En la

meiosis todos los cromosomas estarán en forma de

univalentes y la inmensa mayoría de sus gametos

serían inviables

AUMENTO EN EL NÚMERO DE CROMOSOMAS

P

O

L

I

P

L

O

I

D

I

A

El termino poliploidia se describe a instancia

como mas de dos múltiples de los

cromosomas haploides establecidos en

base. La atribución de poliploidia es basada

sobre el número designado de cromosomas

base: triploidia tiene 3n cromosomas,

tetraploidia tiene 4n, pentaploidia 5n, etc.

Esta condición es relativamente muy común

en muchas especies de animales, pero es

bien conocido en aves, anfibios y peces,

siendo más común en especies de plantas.

La poliploidia es originada de dos maneras:

1)Autopoliploidia y 2) alopoliploidia

La poliploidia es originada de dos maneras:

1)Autopoliploidia y 2) alopoliploidia

Nulisomía: (2n-2)

Falta 1 par de cromosomas

homólogos

Monosomía: (2n -1)

Trisomía: (2n 1)

A

N

E

U

P

L

O

I

D

Í

A

Trisomía 21 o Síndrome de Down que tienen 47 cromosomas. Trisomía 18 o Síndrome de Edwards. También tienen 47 cromosomas. Monosomía X o Síndrome de Turner. Trisomía sexual XXX o Síndrome del triple X. Trisomía sexual XXY o Síndrome de Klinefelter. Síndrome de cri du chat par de cromosoma 5.

Trisomía 21 Anomalía cromosómica que da como resultado la

aparición de 47 cromosomas en vez de los 46

habituales, por la existencia de tres copias en el par

21, en vez de dos normales.

Las características principales son:

Ojos alargados con el cutis plegado en el rabillo del ojo.

Hiperflexibilidad de las extremidades.

Manos pequeñas y anchas.

Pies anchos y dedos cortos.

Orejas pequeñas.

Puente de la nariz aplanado.

Cuello corto y cabeza pequeña.

CRI DU CHAT Es una alteración en el par de cromosomas número 5

que provoca retraso mental y que se reconoce por un

peculiar llanto agudo similar al maullido de un gato.

Rasgos característicos son :

Retraso mental.

Bajo peso al nacer.

Dificultades con el lenguaje.

Cabeza pequeña y una peculiar forma de llorar similar al

maullido del gato, provocada por un estrechamiento de

laringe

ESTRUCTURALES

CROMOSOMICAS

VARIACIONES POBLACIÓN CON POLIMORFISMO

HOMOCIGÓTICO

ESTRUCTURAL POR MUTACIÓN

CON AMBOS CROMOSSO

MAS

HOMÓLOGOS

AFECTADOS CON AMBOS CROMOSOM

AS

HOMÓLOGOS E INDIVIDUOS HETEROCIGÓTICOS ESTRUCTURALES

HOMOCIGÓTICOS

ESTRUCTURALES

NORMALES

Con un cromosoma normal y el otro portador de la

mutación.

Variación en

el número

de genes

Variación en la

disposición de

los genes