ALTERACIONES DEL MATERIAL GENÉTICO MUTACIONES
LA MUTACIÓN COMO FUENTE DE VARIABILIDAD GENÉTICA. IMPLICACIONES DE LAS MUTACIONES EN LA EVOLUCIÓN Y APARICIÓN DE NUEVAS ESPECIES
NEODARWINISMO. TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN
La evolución es la consecuencia de la selección natural y consiste en el cambio progresivo de las frecuencias con que aparecen los distintos alelos en el conjunto de genes de la población, de manera que será más frecuente encontrar los alelos correspondientes a las combinaciones génicas más eficaces, pues los individuos que muestran estas combinaciones o genotipos sobrevivirán y dejarán mayor número de descendientes que heredarán estos alelos
LA MUTACIÓN COMO FUENTE DE VARIABILIDAD GENÉTICA. ¿Qué procesos pueden explicar la impresionante variación genética que existe en cada especie y la enorme diversidad de especies? Entre los procesos ha de haber alguno por medio del cual la composición del ADN de un organismo cambie, es decir, un proceso que produzca nuevos alelos o variantes genéticas, que puedan entonces incorporarse al acervo genético de la especie. En los organismos diploides, los genes existen en parejas. Los dos genes individuales de una pareja concreta de genes se llaman alelos o alelomorfos. Un gen A puede modificarse mediante mutaciones que dan lugar a la aparición de dos o más formas alternativas de dicho gen A1, A2, A3,..An), denominadas alelos o alelomorfos. Por regla general se conocen varias formas alélicas de cada gen, el alelo más extendido de una población se denomina alelo normal o salvaje, mientras que los otros, más escasos, se conocen como alelos mutantes. La herencia es un proceso conservador, la información codificada en la secuencia de nucleótidos del ADN es, como regla, reproducida fielmente durante la replicación, así que cada replicación produce dos moléculas de ADN que son idénticas una a otra, y a la molécula parental. Pero si la herencia fuera un proceso completamente fidedigno, la evolución no podría suceder, porque no existiría la variación necesaria para que tenga lugar la selección natural. Durante la replicación del ADN ocurren errores ocasionales, o mutaciones, de manera que las células hijas difieren de las parentales en la secuencia de los nucleótidos o en el número de ellos en el ADN. Una mutación dada aparece primero en una sola célula de un organismo, pero es transmitida a todas las descendientes. Las mutaciones pueden originarse en células somáticas (mutaciones somáticas) y en células reproductoras (mutaciones germinales).Las mutaciones que se dan en las células somáticas, salvo que las conviertan en células cancerosas, carecen de importancia, ya que si las células no son viables, pueden ser sustituidas por otras células, y son viables, al dividirse por mitosis, darán lugar a una colonia o clon de células mutantes iguales a la primera, sin más complicaciones. Las mutaciones germinales sí son transcendentales, ya que todas las células del nuevo organismo tendrán la misma información que la célula cigoto.
IMPLICACIONES DE LAS MUTACIONES EN LA EVOLUCION Y APARICION DE NUEVAS ESPECIES.
Los cambios producidos en el material genético constituyen el motor de la evolución de las especies. La actuación de los mecanismos evolutivos de selección natural requiere 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. Los principales agentes de la variabilidad de las poblaciones son la recombinación genética y las mutaciones.
MUTACIONES Y EVOLUCION La recombinación genética consiste en una reordenación de los genes existentes en la población, que puede traducirse en la aparición de nuevos genotipos pero no de nuevo material hereditario.. Las mutaciones por el contrario, permiten la aparición de genes que antes no existían, por lo cual la posibilidades biológicas se amplían enormemente.
TIPOS DE MUTACIONES MUTACIONES GÉNICAS
• Gigantismo: Es causado por la excesiva secreción de la hormona del crecimiento durante la niùez, lo que provoca un crecimiento por encima de lo normal de los huesos largos y estatura muy elevada
MUTACIONES CROMOSÓMICAS DELECIÓN, DUPLICACIÓN, INVERSIÓN, TRANSLOCACIÓN
Mutaciones cromosómicas
Alteraciones por la existencia de un nº incorrecto de genes
Deficiencias y deleciones
Duplicaciones
Alteraciones en el orden de los genes
Inversiones
Translocaciones
Pericéntricas
Recíproca
Paracéntricas
Transposición
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DEFICIENCIAS Y DELECIONES Un individuo es portador de una deleción cuando le falta
un segmento cromosómico, si este segmento es un extremo del cromosoma, la alteración se denomina deficiencia. Si la deleción es muy grande es visible al microscopio óptico ya que el cromosoma presenta menor tamaño del normal. En individuos con determinación sexual XX-XY o XX-X0, las deleciones del cromosoma X son letales en los machos; En las hembras dependiendo del sistema de compensación de dosis génica, puede producir algunos efectos fenotípicos en el individuo heterocigótico En la especie humana, en nacidos vivos, la deleción más frecuente y estudiada, es la conocida como síndrome de "Grito de gato", consiste en una deficiencia del brazo corto del cromosoma 5, que produce un retraso mental y finalmente la muerte del individuo
GRITO DE GATO En la especie humana, en nacidos vivos, la deleciĂłn mĂĄs frecuente y estudiada, es la conocida como sĂndrome de "Grito de gato", consiste en una deficiencia del brazo corto del cromosoma 5, que produce un retraso mental y finalmente la muerte del individuo
RASGOS CARACTERÍSTICOS DEL “GRITO DEL GATO”
CRI DU CHAT El proceso se da siempre en la concepción. El afectado normalmente presenta retraso de crecimiento intrauterino con peso bajo al nacimiento y llanto característico que recuerda al maullido de gato, por laringomalacia con hipoplasia de la epiglotis y relajación de los pliegues ariepiglóticos. La voz característica del período neonatal desaparece en los pacientes de más edad. Predomina en las niñas, y al nacimiento suele llamar la atención el tamaño del cráneo, que contrasta con la cara redonda y llena. El resultado de la anomalía depende de lo que pase con los fragmentos, produciendo, en todos los casos, una anomalía psíquica. En el 85-90% de los casos, el síndrome se da por deleción o translocación, ocurrida en el mismo paciente. En el 10-15% restante, lo heredan de sus padres. Según fuentes de ASIMAGA (Asociación Nacional de Afectados por el Síndrome del Maullido del Gato), el número de afectados estará alrededor de 65 - 70 casos en todo el mundo. Los niños se desarrollan lentamente y permanecen muy retrasados en cuanto a su estática y psicomotricidad. Al aumentar la edad se acentúa el retraso de las capacidades intelectuales. El pronóstico está en relación a las malformaciones y asocian retraso psicomotor. En los afectados, señales como la curiosidad frente a lo nuevo, deseos de comunicar lo aprendido, el interés por las reglas de convivencia, interrelación de sus experiencias personales, son actitudes muy valoradas para su pronóstico, al margen de sus posibilidades reales.3
DUPLICACIONES Las duplicaciones surgen cuando un segmento cromosómico se replica más de una vez por error en la duplicación del ADN, como producto de una reorganización cromosómica de tipo estructural o relacionado con un proceso de sobrecruzamiento defectuoso. La importancia evolutiva de las duplicaciones radica en el hecho de que los individuos portadores tienen dos copias de un mismo gen. En un individuo normal una mutación de ese gen puede tener efectos deletéreos, pero si hay dos copias y se produce una mutación en una de ellas, el individuos podrá seguir manifestando un fenotipo "aparentemente normal" y la selección natural no actuaría en su contra.
TRANSLOCACIONES Un fragmento cromosómico cambia de posición trasladándose a otro lugar del mismo cromosoma a su homólogo o a otro cualquiera. Las translocaciones pueden detectarse citológicamente porque el heterocigoto estructural forma un cuadrivalente en la profase meiótica. A veces también se pueden detectar por producirse cambios en el tamaño de los cromosomas si los segmentos intercambiados son de distinta longitud
TIPOS DE TRANSLOCACIONES Rec铆proca. Cuando la translocaci贸n se produce de un cromosoma a otro y de este al primero. Transposici贸n. Si el segmento simplemente pasa a situarse en otro cromosoma.
INVERSIONES Una inversión es cuando un segmento cromosómico cambia de orientación dentro del cromosoma. Para que se produzca este suceso es necesario una doble rotura y un doble giro de 180º del segmento formado por las roturas. Hay dos tipos de inversiones según su relación con el centrómero: Pericéntricas: Incluyen al centrómero. Se detectan fácilmente al microscopio óptico pues implican un cambio en la forma del cromosoma. Paracéntricas: No incluyen al centrómero y por tanto tampoco afectan a la forma del cromosoma
MUTACIONES GENÓMICAS EUPLOIDIDA (POLIPLOIDIA, HAPLOIDIA) ANEUPLOIDIA (TRISOMÍA 21, SÍNDROME DE TURNER)
Trisomía 21 o Síndrome de Down
El síndrome de Down (SD) es un trastorno genético causado por la presencia de una copia extra del cromosoma 21 (o una parte del mismo), en vez de los dos habituales (trisomia del par 21), caracterizado por la presencia de un grado variable de retraso metal y unos rasgos físicos peculiares que le dan un aspecto reconocible.
Algunas Características
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Retraso mental 100% Retraso del crecimiento 100% Puente nasal deprimido 60% Clinodactilia del 5º dedo52% Diástasis de músculos abdominales 80% Hernia umbilical 51% Hiperlaxitud ligamentosa 80% Cuello corto 50% Manos cortas/braquidactilia 50% Braquiocefalia /región occipital plana 75% Cardiopatía congénita 45% Genitales hipotróficos 75% Pliegue palmar transversal 45% Extremidades cortas 70% Paladar ojival 69% Oreja redonda de implantación baja 60% Manchas de Brushfield (iris)35%
Monosomía X0 o Síndrome de Turner.
El síndrome de Turner es una enfermedad genética caracterizada por presencia de un solo cromosoma X. A las mujeres con síndrome de Turner les falta parte o todo un cromosoma X. La falta de cromosoma Y determina el sexo femenino de todos los individuos afectados, y la ausencia del segundo cromosoma X, la falta de desarrollo de los caracteres sexuales primarios y secundarios.
Algunas Características Talla Baja 98% Falla Gonadal (infertilidad) 95% Cúbito valgo 47% Implantación baja del pelo 42% Cuello corto 40% Cuarto metacarpiano corto 37% Escoliosis 11% Rasgos oculares anormales (caída de los párpados) Desarrollo óseo anormal, por ejemplo, tórax plano, amplio en forma de escudo Desarrollo retrasado o ausente de los rasgos físicos que aparecen normalmente en la pubertad, entre los cuales se incluye mamas pequeñas y vello púbico disperso Lagrimeo disminuido Menstruación ausente Pliegue simiesco (un sólo pliegue en la palma) Carencia de la humedad normal en la vagina, relaciones sexuales dolorosas
Trisomía sexual XYY o Síndrome del superhombre
El síndrome XYY (también llamado síndrome del superhombre) es una anomalía (específicamente una trisomia) de los cromosomas sexuales donde el hombre recibe un cromosoma Y extra, produciendo el cariotipo 47,XYY.
Algunas Características Esta alteración cromosómica no causa características físicas inusuales o problemas médicos. La mayoría de los hombres con 47,XYY tienen un desarrollo sexual normal y por lo regular son fértiles. Los jóvenes con 47,XYY tienen mayor riesgo de padecer problemas de aprendizaje (por encima del 50%) y retardo en el desarrollo del lenguaje.
AGENTES MUTAGÉNICOS. MUTÁGENOS FÍSICOS •No ionizantes. Rayos ultravioleta, induce el establecimiento de enlaces covalentes entre dos pirimidinas contiguas, de modo que se forman dímeros de timina. Formas tautoméricas que dan lugar a mutaciones génicas del tipo de transiciones.
•Ionizantes, son las radiaciones electromagnéticas de longitud de onda inferior a los UV, como los rayos X, rayos gamma, emisiones de partículas radiactivas. •Provocan pérdida de electrones en algunos átomos del ADN, que quedan en forma de iones muy reactivos. •Provocan tautomería, rompen los anillos de las bases nitrogenadas e incluso enlaces fosfodiéster, rompen el ADN y los cromosomas.
AGENTES MUTAGÉNICOS. MUTÁGENOS QUÍMICOS •MODIFICACIONES DE LAS BASES NITROGENADAS. •El ácido nitroso, provoca la eliminación de grupos amino. •La hidroxilamina, añade grupos hidroxilo. •La etilmetanosulfonato (EMS) y el gas mostaza, añaden grupos alquilo (metilo, etilo, etc) se producen errores durante la replicación.
•SUSTITUCIÓN DE UNA BASE POR OTRA ANÁLOGA •El 5-bromouracilo que sustituye a la timina. •2-aminopurina se coloca en lugar de la adenina. •Las modificaciones y sustituciones de bases nitrogenadas implican emparejamientos con bases diferentes de las complementarias.
AGENTES MUTAGÉNICOS. MUTÁGENOS QUÍMICOS INTERCALACIÓN DE MOLÉCULAS Algunas moléculas, como la acridina o la proflavina tienen una estructura similar a un par de bases enlazadas. Estas moléculas se pueden introducir entre los pares de bases del ADN, por lo que son sustancias intercalantes. Cuando se produce la replicación, pueden aparecer inserciones o deleciones de un único par de bases, con el corrimiento consiguiente en el orden de lectura.
SABÍAS QUE…….. RELACIONANDO CONCEPTOS
MUTACIONES Y CÁNCER El Cáncer consiste en el crecimiento descontrolado y diseminación de células anormales en el organismo, que invaden y dañan tejidos y órganos. El cáncer es la segunda causa de muerte en los países desarrollados, en los que una de cada cuatro personas fallece debido a esta enfermedad. Todos los cánceres se originan como consecuencia de cambios llamados mutaciones en los genes de nuestras células. El cáncer es, por tanto, una enfermedad genética. Sin embargo, generalmente no es hereditaria. Es decir, que salvo un pequeño porcentaje, el cáncer no se transmite de padres a hijos. El cáncer se inicia cuando una célula escapa a los controles de división y muerte celular y comienza a proliferar descontroladamente. Todas las células de un tumor, benigno o maligno, derivan de una sola célula: es decir, los tumores son monoclonales.
La carcinogénesis o aparición de un cáncer es el resultado de dos procesos sucesivos: el aumento descontrolado de la proliferación de un grupo de células que da lugar a un tumor o neoplasia, y la posterior adquisición por estas células de capacidad invasiva, que les permite diseminarse desde su sitio natural en el organismo y colonizar y proliferar en otros tejidos u órganos (proceso conocido como metástasis).
Si sólo tiene lugar un aumento del crecimiento de un grupo de células en el lugar donde normalmente se hallan, se habla de un tumor benigno, que generalmente es eliminable completamente por cirugía. Por el contrario, cuando las células de un tumor son capaces de invadir los tejidos circundantes o distantes, tras penetrar en el torrente circulatorio sanguíneo o linfático, y formar metástasis se habla de un tumor maligno o cáncer.
MUTACIONES Y CÁNCER Existen genes que en sus versiones "sanas" están relacionados con el control de crecimiento y supervivencia celular, que en otras circunstancias están relacionados con la aparición de ciertos tipos de cánceres. Entre ellos se encuentran:
Protooncogenes: genes normales que estimulan la proliferación celular. Su versión alterada se denomina Oncogen que dan lugar a la excesiva y descontrolada proliferación celular Genes supresores de tumores: inhiben la producción anormal de células. Un defecto en estos genes al eliminar los frenos naturales generan cuadros cancerosos.
FUENTES EDUCASTUR, OXFORD,SANTILLANA,MC GRAW HILL. GRIFFITHS