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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
