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TEMA16:ALTERACIONESDELMATERIALGENÉTICO
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INDICE1. LASMUTACIONES2. MUTACIONESGÉNICAS
2.1.CLASESDEMUTACIONESGÉNICAS.2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICAS.2.3.SISTEMADEREPARACIÓNDELASMUTACIONESGÉNICAS.
3. MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.1.ALTERACIONESDELNÚMERODEGENES.3.2.ALTERACIONESDELORDENDELOSGENES.
4. MUTACIONESGENÓMICAS4.1.EUPLOIDÍAS4.2.ANEUPLOIDÍAS.
5. AGENTESMUTAGÉNICO6. CONSECUENCIASDELASMUTACIONES
6.1.MUTACIONESYEVOLUCIÓN6.2.MUTACIONESYENFERMEDADESHEREDITARIAS.6.3.MUTACIONESYCÁNCER.
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1.LASMUTACIONES• HugodeVries(1901)(botánicoholandés)à1ºenusareltérminomutaciónàcambiosinesperadosendescendenciadeunaplanta.(tamañosdistintos).
• Hoyendía:MUTACIÓN:alteraciónalazardelmaterialgenético.• Cambiossetraducenensecuenciadeaminoácidos,portantomutaciónpuedeafectaralasupervivenciadelorganismo.
• Tiposdemutaciones:• Segúncélulaafectada:
• Somáticas:nosetransmitenadescendencia.• Germinales:sísetransmitenadescendencia.
• Segúnlacausa:• Naturalesoespontáneas. • Inducidas:agentesmutagénicos.
• Segúnlosefectos:• Beneficiosa.• Perjudicial.• Neutra.
• Segúnalteraciónprovocada:• Génicas:Secuenciadenucleótidos. • Cromosómica:secuenciadegenes.• Genómicas:cambioennúmerodecromosomas.
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2.MUTACIONESGÉNICAS• Mutacionesensentidoestricto(siafectanaintrónopartenoesencialdelADNàsinconsecuenciasàmutaciónsilenciosa)
2.1.CLASESDEMUTACIONESGÉNICASPORSUSTITUCIONESDEBASES• 20%demutacionesgénicas.
• Transición:basepúrica(A/G)–basepúricaobasepirimidínica(T/C)–basepirimidínica.
• Transversión:basepúricaßàbasepirimidínica.• Sisóloafectaaunnucléotidoà1tripleteseveafectado.Comoelcódigogenéticoestádegenerado,notieneporquéafectaralaproteínasintetizada.
• Siafectaaunaaquenoseadelcentroactivodeunaenzimapuedenotenerconsecuenciasgraves.
• Avecespuedeproducirseunaproteínamejorquelaoriginalàmutaciónbeneficiosa.
TRANSVERSIÓN
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2.MUTACIONESGÉNICAS2.1.CLASESDEMUTACIONESGÉNICASPORPÉRDIDAOINSERCIÓNDEBASES• Sondelecionesoadiciones.• Apartirdelpuntoenelqueocurreàvaríantodoslostripletesàsonmásgraves.• Aproximadamente80%demutacionesgénicas.
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2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICAS• Erroresdelecturadurantelareplicaciónylesionesfortuitas.
ERRORESENLECTURA• CometidosporlaADNpolimerasa:• Tautomeríasdelasbases.Cadabasetiene2formastautoméricasotautómeros,unanormalyotrarara.(enequilibrio).Pasodeunoaotroàcambiotautomérico.Sesecogelaformarara,habráerroresenelemparejamiento.
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2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICAS
FORMA RARA EMPAREJA
T G
G T
C A
A C
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2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICASERRORESENLECTURA
• Cambiosenfase:deslizamientodeunahebrasobrelaotra(cqdelasdos)àquedanbucles.Suelendarlugaraadiciones(sonmásfrecuentesensecuenciasrepetidas).
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2.MUTACIONESGÉNICAS2.2.CAUSASDELASMUTACIONESGÉNICASLESIONESFORTUITAS• Alteracionesdeestructuradeunoovariosnucleótidosdeformanatural:• Despurinización:pérdidadebasespúricas(A,G)porroturadedesoxirribosas.• Desaminación:pérdidadegrupoaminoàemparejamientoincorrecto.• Dímerosdetimina:sepolimerizan2Tcontiguas(normalmenteprovocadoporrayosUV)àdistorsionanconformaciónADNàinhibenreplicación.
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2.MUTACIONESGÉNICAS2.3.SISTEMASDEREPARACIÓNDELASMUTACIONESGÉNICAS.• ADNpolimerasaàactividadexonucleasasàdisminuyeerroresdurantereplicación.Antesdeañadirnuevonucleótidocompruebasielanteriorescorrecto.Apesardeesto,cometeerrores,porloqueexistensistemasdereparación-• SistemadereparaciónporescisióndelADN:
1ºEndonucleasadetectaerroràcortaaamboslados.2ºExonucleasa:eliminanucleótidosdelsegmentocortado.3ºADNpoliI:sintetizasegmentodeformacorrecta.DetectahebranuevapqlaAaúnnoestámetilada.4ºLigasa:uneextremos.
• SistemadereparaciónsinescisióndelADN:Enzimasfotorreacticas(seactivanconluz)rompenenlacesdedímerosdetimina.
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2.MUTACIONESGÉNICAS2.3.SISTEMASDEREPARACIÓNDELASMUTACIONESGÉNICAS.• SistemaSOS:
Puedeiniciarsereplicaciónsinquemecanismosdereparaciónhayanterminadodecorregirhebrapatrón.Lareplicaciónquedaríaparalizada.Existeunsistemaenzimático(enzimascorrectorasdelsistemaSOS)àeliminabloqueodelprocesoreplicativointroduciendonucleótidosalazar.
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3.MUTACIONESCROMOSÓMICASCambiosenestructuradelcromosomaàdetectablealmicroscopio.Afectanalnºdegenesoalorden.Origenàroturadecromosomas.• Espontáneo.• Condicionesambientales.• Agentesmutagénicos.• Trasposonesogenessaltarines:regioneseADNquesedesplazandeuncromosomaaotroodentrodelmismocromosomas.
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3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.1.ALTERACIONESDELNÚMERODEGENES.DEFICIENCIASODELECIONES• Pérdidadefragmentocromosoma(xtdegenes)• Extremo:deficiencia.• Otrolugar:deleción.
• Sienfragmentoexistenmuchosgenesàconsecuenciaspatológicasoinclusoletales.• Pe:delecióncromosoma5à“criduchat”:microcefalia,retrasomental.
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3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.1.ALTERACIONESDELNÚMERODEGENES.DUPLICACIONES• Repeticióndeunsegmentoenelmismocromosomaoenotronohomólogo.• Importanciaevolutiva:aumentanºdegenesàpuedenaparecernuevosgenesenmutacionesposteriores,sinperderlosoriginales.
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3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.2.ALTERACIONESENELORDENDELOSGENES• Nosonperjudicialesparaquienlaspadece,peroproducegametosanormalesàdescendenciacondéficitoexcesodegenes.
INVERSIONES• Segmentocromosómicocambiadesentidodentrodelcromosoma.Roturayrotaciónde180º.• Siseincluyelecentrómeroàinversiónpericéntrica.• Sinoseincluyeelcentrómeroàinversiónparacéntrica.
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3.MUTACIONESCROMOSÓMICAS3.2.ALTERACIONESENELORDENDELOSGENESTRASLOCACIÓN• Cambiodeposición,trasladándoseaotrolugar,delmismocromosoma,alhomólogooaotrocualquiera.• Siseproducedeuncromosomaalotrohomólogoàrecíproca.• Sipasaaotrocromosomaàtransposición.
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4.MUTACIONESGENÓMICAS• Alteraciónnºcromosomasporexcesoopordefecto.• Sedetectanmedianteelcariotipo• Causa:segregaciónanómaladecromosomasocromátidasdurantelameiosis(1célulasequedasincromosoma/cromátidaylaotraselleva2)
4.1.EUPLOIDÍAS.• Alteraciónennºnormaldedotacionescromosómicasojuegoscromosómicas.• Monoploidía:1soladotacióncromosómica,ies,1sólocromosomadecadapar.(n).Ennaturalezamuycomplicado,aunquesiexisteenalgunassppvegetales.• Poliploidías:másde2juegoscromosómicos.(3n:triplodidía,4n:tetraploidía).
• Másfrecuenteensppvegetalesqueenanimales(nosueleserviables).Envegetalesàaumentodetamañodehojas,frutos,flores,…porloqueseproduceartificialmenteparacultivos.Seusalacolchicina(impideformacióndehusoacromático)ànoseseparancromosomasàgametos2nàuniónconotros=3n,4n.
• Autoploidía:dotacióncromosómicade=spp.• Aloploidía:dotacióncromosómicadedistintaspp.
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4.MUTACIONESGENÓMICAS4.2.ANEUPLOIDÍA• Presentaalgúncromosomademásodemenos.• Nulisomía:(2n–2)àfaltanunaparejadecromosomas.Efectosletales.• Monosomía(2n-1)àfaltauncromosomadeunadeterminadapareja.• Trisomía(2n+1)à1parejadecromosomastiene3envezde2.• Tetrasomía(2n+2)à1parejadecromosomastiene4envezde2.
• Sonmástolerableslasqueafectanacromosomaspequeñosoacromosomassexuales.
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5.AGENTESMUTAGÉNICOSFactores(F,QoB)queaumentanlafrecuenciademutacióndeunaespecie.DañaelADN.5.1.AGENTESMUTAGÉNICOSFÍSICOS.RADIACIONESIONIZANTES• RadiaciónelectromagnéticadebajalongituddeondayportantomuchaenergíaàpérdidadeelectronesenátomosdeADNàseformanionesmuyreactivos.Pe:rayosX,gamma,partículasalfaybeta(explosionesnucleares).• Puedenllegararomperenlacesfosfodiésteràroturadecromosomas.• TbpuedenmodificarlasBNàformastautoméricasorotura/pérdidadealgunasBN-àmutacióngénica.• Consecuenciasenfuncióndeintensidadytiempodeexposición.Efectossonacumulativos.• DosisaltasàRIPorganismo.• Dosismedias:mutacionesàtumor.
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5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.1.AGENTESMUTAGÉNICOSFÍSICOS.RADIACIONESIONIZANTES• DosisaltasàRIPorganismo.• Dosismedias:mutacionesàtumor.• Pe:leucemia+frecenpersonasexpuestosaradiacionesionizantes(Hiroshima,médicosradiólogos,MarieCurie,…)• Puedeafectaralfetoànoradiografíasamujeresembarazadas.
• Radioterapia:célulasendivisiónson+sensibles(tumores).Encélulas“sanas”queestánendivisióntbsevenafectadas,deahílosefectossecundarios:caídadepelopordestruccióndebulbopiloso,disminucióndeglóbulosrojos,disminucióndeleucocitos.
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5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.1.AGENTESMUTAGÉNICOSFÍSICOS.RADIACIONESNOIONIZANTES• FundamentalmenteradiaciónUVànoproducenionizaciones.• Provocanpasodeelectronesanivelesenergéticosmáselevadosàformanenlacescovalentesentrebases(dímerosdetimina)oformastautoméricas.
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5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.2.AGENTESMUTAGÉNICOSQUÍMICOS.• Inducentrestiposdealteraciones.MODIFICACIÓNDEBASESNITROGENADAS• Ácidonitroso:desaminacióndeBN.(CenU/Aenhipoxantina)àenreplicaciónseincorporanBNerróneas:• UconA.HipoxantinaconC.
• Agentesalquilantes:gasmostazayetilmetanosultatoàañadengruposalquilo(metilooetilo)àsealteralareplicación.• Galquilada=6-O-metilguaninaàseapareaconT.
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5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.2.AGENTESMUTAGÉNICOSQUÍMICOS.SUSTITUCIÓNDEUNABASEPOROTRASUSTANCIAANÁLOGA• Emparejamientoerróneosdurantereplicación• 5-bromouraciloseincorporaenlugardelaT.• 2-aminopurinaseincorporaenlugardelaA.
• EstosanálogosseempleancomofármacosantitumoralesyantivíricosàevitancorrectareplicacióndelADN. • AZT:azidotimina.TratamientodeSIDA.
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5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.2.AGENTESMUTAGÉNICOSQUÍMICOS.INSERCIÓNDECIERTASMOLÉCULASENCADENADEADN• Pe:proflavinayacridina(colorantes)àsepuedenintercalarentreBNdecadenadeADNàexcesodenucleótidosenhebranuevaàapartirdeesepuntotripletesalteradosàcambiamensajegenético.
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5.AGENTESMUTAGÉNICOS5.3.AGENTESMUTAGÉNICOSBIOLÓGICOS.• Aumentanfrecuenciademutacióngénica.• Virus(retrovirus,adenovirusovirusdehepatitisBhumana)àcambioenexpresiónengenes.• Tambiénpuedenllevarensugenomatransposonesdecélulapreviamenteinfectada.• Trasposones:causanactivación/inactivaciónalinsertarsedegenesestructuralesoreguladores.
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6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.1.MUTACIÓNYEVOLUCIÓN• Cambiosenmaterialgenéticosàmotordelaevolución.• RecordadDarwin/Neodarwinismo:varibilidad+selecciónnatural• Reproducciónasexual:mutacionesàvariabilidad.• Reproducciónsexual:recombinacióngénica+mutacionesàvariabilidad.
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6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.2.MUTACIONESYENFERMEDADESHEREDITARIASENFERMEDADESGENÉTICAS• +de500enfermedadesporalteracióndeungen.• Alelomutanterecesivo:anemiafalciforme,hemofilia,albinismo,fenilcetonuria(noseprocesalafenilalanina(aa)àseacumulaensangreàespasmos,alteraciónproducciónmelanina,retraso,…)• Alelomutantedominante:coreadeHuntington(alteracionesenmovimientoypsicológicas.Mutacióndegenquecodificalahungtintina(proteína)àRIPneuronasenalgunasáreas.)oacondroplasia.
• Tbenfermedadesporcambiosenestructuradecromosomasoalteracionesgenéticasporalteraciónennºdecromosomas.• Existenporcombinacióndealteracióndevariosgenesyfactoresambientales:cáncer,artritisreumatoideoesclerosismúltiple.
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6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.2.MUTACIONESYENFERMEDADESHEREDITARIASDIAGNÓSTICODEENFERMEDADESGENÉTICAS• Consejogenético:árbolgenealógicoyestudiosgenéticos.• Estudiosdereciénnacidos:análisisdesangre(pruebadeltalón)• Estudiosdediagnósticoprenatal:• Ecografías:malformaciones.• Amniocentesis:líquidoamnióticoàcélulasfetales.• Biopsiacorial:célulasdelcorión.• Funiculocentesosocordocentesis:sangrecordónumbilical.
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6.CONSECUENCIASDELASMUTACIONES6.3.MUTACIONESYCÁNCER.• Multiplicaciónrápidadecélulasalteradas=tumor.
• Benigno:localizadosindestruirtejidos.• Maligno:creciemientrápidoydestruccióndeotrostejidosàcáncer.Puedenmigrarlascélulaseinvadirotrostejidosàmetástasis.
• Pasodecélulanormalacancerosa:defectosengenesqueregulanladivisióncelular:• Protooncogenes:genesnormalesquecodificanproteínasimplicadasenmecanismosdecontroldecrecimientoyproliferacióncelular.Mutacióndeéstosàoncogenes.
• Genessupresoresdetumoresoantioncogenes:codificanproteínainhibidorasdedivisióncelular.Mutacióndeéstosàestimulaciónproliferacióncelular.
• Probablementeparadesarrollodeuntumoràcombinacióndemutacioesenambos.• Origenvírico:virusoncogénicos.Transformancélulasalinsertarsugenomaalterandomecanismosdecrecimientoydivisióncelular.
ACT:1,2,4,6,9,10,11,15.