Semana 2 - Academia selectividad

ALTERACIONES DEL MATERIAL GENÉTICO

Las mutaciones
1.1. Mutaciones génicas.
1.2. Mutaciones cromosómicas.
1.3. Mutaciones genómicas o numéricas.
Agentes mutágenos
2.1. Agentes mutágenos físicos.
2.2. Agentes mutágenos químicos.
2.3. Agentes mutágenos biológicos.
Mutaciones y evolución
Mutaciones y cáncer

1. LAS MUTACIONES

Hacia 1901 ya se utilizó el término mutación para referirse a cambios repentinos de individuos de una especie vegetal.

Hoy definimos mutación como aquella alteración en la secuencia de las bases del ADN que se traduce, a su vez, en un cambio en la secuencia de aminoácidos de la proteína correspondiente. Este cambio provoca que la proteína no actúe o lo haga incorrectamente.

Las consecuencias de las mutaciones pueden ser:

Negativas para el individuo (cáncer, enfermedades…).
Positivas para la especie (evolución…).
Positivas para la investigación.

1.1. Mutaciones génicas

Son las mutaciones en sentido estricto: cambios en la secuencia de bases del ADN (pueden afectar a genes estructurales o reguladores). Pueden afectar a unas pocas bases (microlesiones) o a segmentos génicos (macrolesiones).

Aparecen por dos causas:

Errores no corregidos durante la replicación.
Acción de agentes físicos o químicos (agentes mutágenos) que alteran el ADN.

Tipos de mutaciones génicas:

Sustitución de una base por otra distinta:
- Transiciones: base púrica por púrica o pirimidínica por pirimidínica.
- Transversiones: base púrica por pirimidínica o al revés.
Pérdida o inserción de bases. Son más graves, pues a partir de ese punto todos los tripletes se ven afectados.
Cambios de lugar de algunas secuencias de ADN: aparición de nuevos tripletes que modifican el mensaje.

Ejemplos de mutaciones génicas: albinismo o anemia falciforme.

1.2. Mutaciones cromosómicas

Afectan a la estructura de los cromosomas (se observan al microscopio). La secuencia de bases no cambia, pero sí el número de genes o su disposición en el cromosoma.

Dos tipos principales:

Número incorrecto de genes:
- Se producen fallos en el apareamiento meiótico, dando lugar a cromosomas con un número extra de genes y otros con déficit.
- Tras la fecundación, pueden originarse anomalías como:
  - Deficiencias (si se pierden genes en el extremo de un cromosoma).
  - Delecciones (se pierden en otra zona distinta). Ejemplo:
    - “Síndrome del maullido de gato” (deleción en el cromosoma 5).
    - “Síndrome de boca de carpa” (deleción en el cromosoma 18).
  - Duplicaciones (fragmentos repetidos, importantes en evolución).
Alteraciones en el orden de los genes: no suelen afectar al individuo portador, pero sí pueden afectar a su descendencia (gametos con déficit o exceso de genes).
- Inversiones (genes con disposición invertida).
- Translocaciones (uno o varios genes cambian de posición, sea en su cromosoma, en el homólogo o en otro diferente).

1.3. Mutaciones genómicas o numéricas

Son alteraciones en el número total de cromosomas de la especie, por exceso o defecto. Se detectan al estudiar el cariotipo (ej. amniocentesis). Suelen ser graves (a menudo letales), aunque lo son menos si afectan a cromosomas pequeños.

Tipos:

Euploidías: alteraciones en juegos cromosómicos completos.
- Monoploidías: n cromosomas.
- Poliploidías: más de dos juegos cromosómicos (3n, 4n, 5n…).
  - En animales suelen ser inviables.
  - En vegetales se usan para el cultivo, pues aumentan el tamaño (por ejemplo, el trigo cultivado es 7n).
Aneuploidías: falta o sobra algún cromosoma concreto.
- Nulosomías: 2n–2 (falta una pareja de cromosomas, normalmente letal).
- Monosomías: 2n–1 (falta un cromosoma). Ejemplo: síndrome de Turner (X0).
- Trisomías: 2n+1 (un cromosoma está triplicado). Ejemplos:
  - Síndrome de Down (trisomía en el par 21).
  - Síndrome de Klinefelter (XXY).
  - Síndrome del doble Y (XYY).
- Tetrasomías: 2n+2, etc.

2. AGENTES MUTÁGENOS

Se denominan agentes mutágenos a los factores que aumentan la frecuencia de mutación en los seres vivos. Se clasifican en:

2.1. Agentes mutágenos físicos

Radiaciones ionizantes: de onda muy corta y alta energía (rayos X, rayos gamma, partículas α y β, neutrones).
- Efectos fisiológicos (cambios enzimáticos), citogenéticos (deleciones, traslocaciones cromosómicas) y genéticos (rotura de enlaces, bases raras, etc.).
Radiaciones no ionizantes: no producen ionizaciones, pero excitan electrones (radiaciones ultravioleta).
- Pueden generar bases inusuales en el ADN.

2.2. Agentes mutágenos químicos

Incluye hidrocarburos policíclicos, aminas aromáticas, colorantes industriales, pesticidas, etc. Sus efectos suelen ser más retardados:

Modificaciones de bases.
Sustitución de bases (emparejamientos erróneos).
Introducción de moléculas en la cadena de ADN (exceso de nucleótidos o alteraciones en los tripletes).

2.3. Agentes mutágenos biológicos

Ciertos virus (p.ej. virus asociado al cáncer de cuello de útero).
Transposones (segmentos móviles de ADN que pueden saltar a otras zonas y modificarlas).

3. MUTACIONES Y EVOLUCIÓN

Los cambios en el material genético son el motor de la evolución. La selección natural necesita diversidad en las poblaciones para actuar. Esa diversidad proviene de la recombinación genética (en la meiosis) y de las mutaciones.

4. MUTACIONES Y CÁNCER

El cáncer es un proceso de división celular descontrolada que lleva a la multiplicación rápida y desorganizada de las células, destruyendo el tejido afectado e incluso invadiendo otros órganos (metástasis).

Se sabe que hay relación entre el cáncer y cambios en el material genético. Aunque no se conoce con exactitud por qué algunas células se vuelven cancerosas, se han identificado fallos en genes que regulan la división celular. Intervienen dos tipos de genes:

Oncogenes: aumentan las señales que estimulan la división celular.
Genes supresores de tumores: inhiben la división celular, de modo que su mutación acelera el ritmo de reproducción celular.
También influyen mutaciones en los genes que corrigen errores en el ADN, pues favorecen el desarrollo tumoral al fallar.