ALTERACIONES DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

ALTERACIONES DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
MUTACIÓN. Concepto.- Es un cambio estable e impredecible en la estructura o cantidad del material genético que puede
ocasionar modificaciones en los caracteres morfológicos o fisiológicos del organismo portador. Puede tratarse de cambios puntuales
en la secuencia de nucleótidos de un gen, cambios en la estructura de los cromosomas o en el número de éstos.
Son siempre heredables a nivel celular (de una célula a sus descendientes), pero en los organismos pluricelulares sólo se transmiten
a la descendencia cuando se producen en las células germinales del progenitor.
Las mutaciones se consideran el verdadero “motor” de la evolución biológica.
TIPOS DE MUTACIONES
CRITERIO
TIPOS
DE
MUTACIONES
GÉNICAS: Afectan a la secuencia de nucleótidos de un gen
Estructurales: Alteran la estructura de los cromosomas
CROMOSÓMICAS
Genómicas, numéricas o cariotípicas: Cambian el nº de cromosomas
SEGÚN LAS CÉLULAS SOMÁTICAS: No se transmiten a la descendencia
AFECTADAS
GERMINALES: Se transmiten a la descendencia
NATURALES o espontáneas: Son resultado de la actividad normal de la célula.
POR LA
CAUSA
INDUCIDAS: Provocadas por agentes mutágenos
NEUTRAS o inocuas: No producen ni perjuicio ni beneficio
BENEFICIOSAS: Proporcionan alguna ventaja al portador
Letales: Provocan la muerte de al menos el 90% de los portadores
SEGÚN SUS
EFECTOS
Subletales: Mueren al menos el 10% de los portadores
PERJUDICIALES
Patológicas: Producen alguna enfermedad
Teratológicas: Provocan malformaciones
POR EL TIPO DE
DOMINANTES: Se expresan siempre
EXPRESIÓN
RECESIVAS: Sólo se expresan en combinación homozigótica
GENÉTICA
SEGÚN EL NIVEL EN
QUE SE PRODUCEN
÷ Mutaciones GÉNICAS
- Son cambios en la estructura molecular de un gen, es decir, en la secuencia de nucleótidos de éste. No visibles al microscopio.
(Éstas son las mutaciones en sentido estricto, si bien los genetistas consideran también mutaciones a los cambios en la estructura y/o nº de los cromosomas).
- Pueden consistir en una sustitución de una base nitrogenada por otra, pérdida de uno o más nucleótidos (delección) o bien una
adición o ganancia de éstos (inserción).
(Las sustituciones suelen ser menos graves, el triplete de bases afectado puede cambiar o no su significado -véase degeneración del código genético-. En cambio,
las delecciones o inserciones provocan un desplazamiento en la secuencia a transcribir que puede ocasionar cambios drásticos en la proteína resultante ).
- Algunos ejemplos relevantes son:
- Anemia falciforme o drepanocítica debida a cambios en la secuencia de aminoácidos de la hemoglobina que, cuando no está
oxigenada, forma agrupaciones moleculares que deforman los hematíes y los hace muy frágiles.
- Metabolopatías diversas debidas a la síntesis de enzimas alteradas que bloquean determinadas rutas metabólicas.
÷ M. CROMOSÓMICAS
- M.C. Estructurales.- Pg.271 + dibujos en documento aparte.
- M.C. Genómicas o numéricas.- Pg. 272.
CAUSAS DE LAS MUTACIONES.I) Causas naturales.- Son consecuencia de la actividad normal de las células. En estos casos se habla de mut. espontáneas.
- Errores de lectura durante la replicación del ADN debidos a la presencia de formas anormales de las bases (formas
tautoméricas*) parecidas a las normales que provocan emparejamientos erróneos.
- Cambios químicos espontáneos como desaminaciones (pérdida de -NH2), metilaciones, despurinizaciones, formación
de dímeros de timina intracatenarios (dibujar), oxidaciones por acción de los llamados radicales libres del metabolismo...
- Transposiciones, es decir, cambio de posición de fragmentos de ADN (“elementos génicos transponibles”, ver agentes
mutágenos biológicos) que, dependiendo de su tamaño, pueden llegar a producir mutaciones cromosómicas estructurales.
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II) Agentes mutágenos.- Un agente mutágeno es todo factor, físico, químico o biológico, capaz de aumentar la frecuencia de
mutación natural. En realidad, actuarán como mutágenos todos aquellos agentes capaces de alterar el material genético. Provocan
lo que se conoce como mutaciones inducidas. Según su naturaleza se les clasifica de la siguiente manera:
a) Agentes mutágenos físicos.- Entre ellos destacan . . .
- Radiaciones no ionizantes como los rayos ultravioleta que provocan dímeros de timina, formas tautoméricas en las bases...
- Radiaciones ionizantes muy energéticas emitidas por los isótopos radiactivos como los rayos X, los ã, las partículas á y â,
pueden romper la estructura de las bases e incluso los enlaces entre nucleótidos.
b) Agentes mutágenos químicos.- Muy variados: El ácido nitroso y los nitritos, alcaloides como la cafeína, la nicotina, el gas
mostaza, el agua oxigenada, las anilinas (colorantes), los benzopirenos y las nitrosaminas del humo tabaco y los “requemados”
de barbacoa, etc. En general alteran las bases ( por desaminaciones, hidroxilaciones...) que provocan apareamientos erróneos en
la replicación y la transcripción.
c) Agentes mutágenos Biológicos.- Algunos agentes biológicos aumentan la frecuencia de la mutación génica. Destacaremos...
- Virus.- Algunos de ellos pueden producir cambios en la expresión de ciertos genes (por ejemplo, los retrovirus o el virus de
la hepatitis B humana, entre otros).
- Transposones. Son segmentos móviles de ADN (“genes saltarines”) que pueden cambiar de posición, trasladándose a otro
lugar distinto dentro del mismo cromosoma o incluso a otro cromosoma. Estos elementos móviles se han encontrado en todo
tipo de organismos (maíz, levaduras, insectos, bacterias, etc.) y pueden originar mutaciones, ya que causan una activación o
inactivación génica no deseada al insertarse en los genes estructurales o en los reguladores.
L Se cree, además, que los virus mutagénicos podrían realizar su acción al llevar en su genoma transposones tomados de una célula previamente infectada
que incorporarían a la nueva célula parasitada.
REPARACIÓN de las MUTACIONES.- Pg. 274 (????).
CONSECUENCIAS de las MUTACIONES
I) CONSECUENCIAS EVOLUTIVAS
La evolución biológica se puede definir como el conjunto de cambios hereditarios, y acumulativos, que sufren los grupos de seres
vivos a lo largo del tiempo y que provoca la aparición de nuevas especies a partir de otras ya existentes.
Los cambios producidos en el material genético constituyen el motor de la evolución de las especies.
Se dice que las mutaciones son necesarias pero no suficientes para la evolución de los seres vivos. Veamos por qué . . .
Los mecanismos de la evolución requieren la existencia previa de variabilidad entre los individuos que integran una población
(considerada actualmente la unidad evolutiva por excelencia en lugar del individuo aislado, ya que son las proporciones en que se encuentran los diversos individuos
de una población las que cambian a lo largo del tiempo).
FUENTES de VARIABILIDAD GENÉTICA
Los principales agentes de la variabilidad en las poblaciones son la recombinación genética y las mutaciones.
- La recombinación genética consiste en una reordenación de los genes ya existentes en la población y proporciona nuevas
combinaciones de genes, que pueden provocar la aparición de nuevos caracteres fenotípicos, pero no se originan genes
nuevos. Dicha recombinación se produce, en los seres con reproducción sexual, durante la profase-I meiótica.
(También puede surgir en otros momentos de la vida celular por la acción de los transposones, la llamada recombinación génica transposicional).
- Las mutaciones, por el contrario, son el único fenómeno que provoca la aparición de genes que antes no existían y que
se incorporan al patrimonio genético de la población, lo cual amplía notablemente las posibilidades biológicas.
L En los seres con reproducción asexual las mutaciones son la única fuente de variabilidad (aunque también puede intervenir
la recombinación génica transposicional).
SELECCIÓN NATURAL
En principio, la mayoría de las mutaciones son negativas si el organismo está bien adaptado en su entorno. Pero siempre hay excepciones:
- Las mutaciones beneficiosas suelen pasar inadvertidas en un primer momento, por lo que las ventajas evolutivas se manifiestan
lentamente, es decir, si el gen mutado proporciona algún beneficio a los individuos que lo llevan, irá sustituyendo paulatinamente al
gen original en la población, conforme aumenta la proporción de los individuos portadores que, al estar mejor adaptados al entorno,
tienen más capacidad de sobrevivir y procrearán más que el resto.
Se va produciendo así una evolución molecular que se reflejará en las características biológicas de los individuos.
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- La verdadera importancia de las mutaciones se pone de manifiesto en particular durante la adaptación de una población a un
entorno nuevo, ya sea como consecuencia de importantes cambios medioambientales en el lugar donde vive o porque se coloniza
una nueva área geográfica. En estos casos, la presión ambiental selectiva aumenta extraordinariamente y favorece la
supervivencia de aquellos individuos que portan las mutaciones adaptativas más favorables. (Ver ej. en pg.283, párrafos 3 y 4).
OBSERVACIONES.1) Las mutaciones génicas, para muchos autores, son las verdaderas mutaciones pues afectan directamente a la estructura de los genes
(secuencia de nucleótidos). En un principio, puede que no originen cambios ostensibles, pero la acum ulación de ellas termina provocando
transformaciones sustanciales en las especies.
2) Desde el punto de vista evolutivo, se habla de dos tipos de mutaciones:
- Las micromutaciones, a nivel molecular, las más conocidas y que sólo explican pequeños cambios acumulativos.
- Las macromutaciones, de las que aún se sabe poco, que explicarían grandes cambios que diferenciarían los grandes grupos de seres
vivos. (Éstas podrían afectar a genes reguladores que controlan la expresión de grupos de genes estructurales, los cuales determinan
caracteres morfológicos y fisiológicos que sufrirían importantes modificaciones)
II) EFECTOS PERJUDICIALES
A- Como ya se ha dicho, las mutaciones pueden resultar negativas, en principio, para los organismos que están bien adaptados a
su entorno (aunque, a largo plazo pueden favorecer a toda una población ante cambios ambientales o a la hora de colonizar nuevos hábitats).
B- Las mutaciones pueden ser la causa de que una célula se convierta en tumoral: Por ejemplo:
- Los protooncogenes codifican proteínas implicadas en diversas etapas de la división celular . Por mutación pueden
transformarse en oncogenes que originan tumores ya que promueven la proliferación continua de las células.
- Los Genes supresores de tumores codifican proteínas inhibidoras de la división celular. La mutación de éstos genes podría
aumentar el ritmo reproductor de las células.
C- Las mutaciones cromosómicas numéricas (de tipo aneuploidías) dan lugar a la aparición de los conocidos síndromes de Down,
de Turner, de Klinefelter, etc.
D- Las mutaciones génicas pueden dar lugar a enfermedades genéticas como alteraciones metabólicas, anemia falciforme, ciertas
inmunodeficiencias, malformaciones, etc. (Ver a continuación).
ENFERMEDADES HEREDITARIAS
CONCEPTO
Las enfermedades hereditarias son un conjunto de enfermedades caracterizadas por transmitirse de generación en generación,
es decir, de padres a hijos, y que se pueden o no manifestar en algún momento de sus vidas. Son, por tanto, enfermedades de
origen genético.
Debemos hacer la siguiente aclaración.
- Enfermedad congénita: (congénito=”nacido con”) Es aquella que se posee en el momento del nacimiento y se manifiesta
desde el mismo. Puede ser producida por un trastorno durante el desarrollo embrionario (por infección vírica, agentes químicos
o físicos) o durante el parto (incluso debida a anomalías en el genoma).
- Enfermedad genética: Enfermedad producida por alteraciones en el ADN, pero que no tiene por qué haberse adquirido de
los progenitores ni manifestarse al nacer (~). Las alteraciones genéticas pueden producirse en cualquier momento de la vida
de un individuo, incluso por causas ambientales como los agentes mutagénicos (así ocurre, por ejemplo, con la mayoría de los
cánceres).
~ ORIGEN
- Muchos trastornos genéticos se heredan de padres
afectados o portadores de la enfermedad. Otros
pueden surgir espontáneamente, por errores en la
meiosis gametogénica, o durante las mitosis que se
producen en el desarrollo embrionario.
- Algunos pueden manifestarse en células normales
en una etapa posterior de la vida, que es como
comienzan casi todos los tumores.
- Los genes heredados pueden causar propensión a
ciertas enfermedades genéticas (como el cáncer de
mama en las mujeres).
- Pueden deberse a alteración en un solo gen,
cambios en la estructura de los cromosomas
(duplicaciones, delecciones, inversiones,
translocaciones), alteraciones en el número de
cromosomas como el caso del síndrome de Down, de Turner, de Klinefelter.
Esto sucede cuando los cromosomas no se separan correctamente durante la meiosis, o cuando un cromosoma queda fuera al formarse la nueva membrana
nuclear.
- Algunas enfermedades, entre ellas numerosas variedades de cáncer, la artritis reumatoide o la esclerosis múltiple, se deben a la combinación de numerosos genes
defectuosos, y también pueden estar influidas por factores ambientales.
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