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MUTACIONES GÉNICAS Y CROMOSÓMICAS

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BRINDANDO INFORMACIÓN
UNIVERSIDAD SAN GREGORIO DE PORTOVIEJO
JHON BRYANT TORO PONCE
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Publicado en: Salud y medicina
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MUTACIONES GÉNICAS Y CROMOSÓMICAS

  1. 1. TRABAJO DE INVESTIGACIÓN MATERIA: BIOLOGIA MOLECULAR NOMBRES:  YENY LISBETH BRIONES VÉLEZ  JHON BYANT TORO PONCE  CINTHYA VIVIANA VELIZ MOREIRA DOCENTE: DRA. YANET LÓPEZ MENA CARRERA: ODONTOLOGÍA 2015
  2. 2. Contenido Mutación................................................................................................................................3 Mutaciones génicas ...............................................................................................................4 Tipos de mutaciones génicas ................................................................................................5 Tipos de mutaciones según la alteración molecular ADN.............................................5 Tipos de mutaciones según las consecuencias transcripcionales o de traducción.......6 Mecanismos mutacionales................................................................................................6 Característica ....................................................................................................................8 Ejemplo ..............................................................................................................................8 Mutaciones cromosómicas ...................................................................................................9 Los tipos de mutaciones..................................................................................................10 Mecanismo .......................................................................................................................13 Característica ..................................................................................................................13 Ejemplo................................................................................................................................13 Bibliografía..........................................................................................................................15
  3. 3. Mutación Es todo cambio en la información hereditaria. Esto es, será una mutación todo cambio que afecte al material genético: ADN, cromosomas o cariotipo. Las mutaciones pueden producirse tanto en células somáticas como en células germinales, en estas últimas tienen mayor transcendencia. Las mutaciones sólo son heredables cuando afectan a las células germinales. Si afectan a las células somáticas se extinguen por lo general con el individuo, a menos que se trate de un organismo con reproducción asexual. Las mutaciones pueden ser: naturales (espontáneas) o inducidas (provocadas artificialmente con radiaciones, sustancias químicas u otros agentes mutágenos). Cambio brusco en el material genético de una célula que puede provocar una alteración en ella y en las que proceden de ella, de forma que difiere respecto a la célula normal de la que procede. Un organismo afectado por una mutación (especialmente cuando esta resulta visible) se denomina mutante. Las mutaciones somáticas afectan a las células germinales pueden transmitirse a los organismos descendientes, en los que provoca alteraciones del desarrollo. Las mutaciones son, por tanto, esenciales para la evolución, siendo la fuente de la variación genética. (Oxford, 1998) Según la extensión del material genético afectado se distinguen los siguientes tipos de mutaciones: 1) Génicas 2) Cromosómicas
  4. 4. Mutaciones génicas Mutación génica: mutación que afecta a un solo gen -. Génicas o puntuales = “moleculares”. Llamamos mutaciones génicas a aquellas que afectan a una sola base o bien a un número relativamente pequeño de bases (hasta algunos miles) y que requieren técnicas de análisis genético molecular para su detección. Dentro de las mutaciones génicas se incluyen las pequeñas inserciones, las pequeñas deleciones y las sustituciones. Dentro de esta última categoría podemos distinguir las transiciones (cambios de una pirimidina a otra (C a T, o T a C) o cambios de una purina a otra (A a G, o G a A)) y las transversiones (cambio de purina (A o G) a pirimidina (T o C) o viceversa). Los mecanismos implicados en la generación de mutaciones génicas son muy diversos: desde errores en la síntesis y la reparación del DNA hasta la acción de mutágenos exógenos o endógenos y de radiaciones ionizantes. La frecuencia de las mutaciones génicas es de 1x10—10/ par de bases /división celular o bien de 1x10 –5/locus/ generación. Este tipo de mutaciones son las que se tratan con más detalles en el resto de este tema.
  5. 5. Tipos de mutaciones génicas Las mutaciones génicas se pueden clasificar atendiendo a la naturaleza de la anomalía molecular del ADN (etiológica), a la alteración tarnscripcional o traducción que producen (patogénica) ya los efectos sobre la función del producto genético (fisiopatológica) (Tabla 10.1). Las dos primeras clasificación y terminología son las usadas más frecuentemente. Tipos de mutaciones segúnla alteración molecular ADN 1. Delección: Supone la pérdida de material genético, que puede oscilar entre una base nucleica a varias megabases. 2. Inserción del ADN, propio u oxigeno (viral por ejemplo). 3. Sustitución de nucleótidos o mutación puntual: Las sustituciones que suponen un cambio de una purina por otra G-A) o una pirimidina por otra (T-G) se denomina transiciones. El cambio de una purina por una pirimidina o viceversa, se denomina transversión. 4. Expansión de secuencias repetitivas: Se trata de un tipo de mutación descrito recientemente, que tiene la característica de ser inestable. Pueden cambiar de tamaño (expandirse o, más raramente, disminuir) durante la replicación del ADN (tanto en la meiosis como en la mitosis), por lo que hay diferencia en el genotipo del alelo mutado entre individuos de la misma familia en distintas generaciones y también entre células de los diferentes tejidos del organismo.
  6. 6. Tipos de mutaciones segúnlas consecuencias transcripcionales o de traducción 1. Los alelos nulos son aquellos en los que la mutación abole por completo la transcripción. 2. Las mutaciones sin sentido (nonsense) son sustituciones nucleicas que implican la aparición de un codón de stop prematuro en la secuencia del ARNm, originado una proteína truncada. 3. Las mutaciones del sentido anómalo (missense) son también sustituciones de bases nucleicas que condicionan el cambio de un aminoácido por otro en la cadena peptídica sintetizada desde el alelo mutado. 4. Desviaciones del código de lectura (frameshift): normalmente se trata de pequeñas delecciones, duplicaciones o inserciones (de tamaño en nucleótidos que no es múltiplo de tres) dentro de la secuencia exónica de un gen. 5. Mutaciones de empalme del ARNm (splincing). Pueden ser sustituciones simples o de delecciones/inserciones que afectan a alguna de las secuencias requeridas para el procesamiento normal del precursor del ARNm causando un empalme anormal y, por tanto, la perdida de secuencia exónica o la inclusión de secuencia intrónica en el ARNm maduro. 6. Las mutaciones asociadas con alelos nulos suponen una reducción cuantitativa del ARNm mientras que el resto de mutaciones se asocian con ARNm de secuencia anormal. Mecanismos mutacionales En un año una célula humana perteneciente a la línea germinal sufre alteraciones en tan solo unas 15 bases. Es bien conocido que las mutaciones pueden estar causadas por la acción de agentes mutágenos y por las radiaciones ionizantes, ya sea por un daño directo o mediado a través de la generación de radicales libres. No obstante, existen mecanismo de mutación mucho más importantes desde el punto de vista cuantitativo. Muchas de las mutaciones génicas son debidas a errores en la síntesis y en la reparación del DNA. La
  7. 7. desanimación es otra reacción que conduce a la generación de uracilo a partir de citosina, siendo la tasa diaria de unas 100 por célula y por día. Afortunadamente, la gran mayoría de estos errores son corregidos de tal forma que la tasa global de mutación es de 1 mutación nueva en cada división celular. Aparte de las mutaciones puntuales descritas, otro tipo de mutación es la recombinación no homóloga, ya que genera pequeñas deleciones o duplicaciones. Este tipo de mutaciones han sido muy importantes en la evolución del genoma humano, ya que muchos de los genes actuales se han originado gracias a ellas. Pero este tipo de mutación también puede ser origen de alteración. (Oliva) Las mutaciones génicas se originan por dos mecanismos fundamentales: 1) errores durante la replicación del ADN 2) cambios inducidos por agentes mutagénicos. LA recopilación del ADN es un proceso muy exacto, pero no perfecto. La polimerasa del ADN comete mínimos errores, que se estiman en una frecuencia de 1 cada 10 millones de pares de bases. También ocurren mutaciones por procesos químicos endógenos como la deaminación y la depurinación. La mayoría de los errores durante la recopilación (de más de 99.9 por 100) son reconocidos inmediatamente por la maquinaria respectiva del ADN, una serie de enzimas de acción intranuclear que analizan la cadena sintetiza de nuevo en el ADN y luego reparan el defecto de complementariedad que detecten de complementariedad que detecten. En definitiva, la tasa de mutación no reparada se reduce a menos de un cambio puntual por cada división celular, y en la mayoría incidirán en secuencias que no codifican ni intervienen en la regulación génica, por lo que no son patológicos. Dada la importancia de los sistemas de reparación postreplicación, los defectos hereditarios de alguno de ellos conlleva un aumento dramático del número de mutaciones. Existen varias enfermedades hereditarias en las que el sistema reparador del ADM Se encuentra dañado como son la ataxia-telangectasia, la xeroderma pigmentosa, la anemia de Fanconi y el síndrome de Bloom. Todas ellas condicionan una incidencia muy elevada de las alteraciones génicas y
  8. 8. cromosómicas en las células somáticas por la falta de reparación del ADN, predisponiendo al individuo a padecer cáncer. Otro mecanismo mutacional que aparece en determinados genes en cuya proximidad hay pseudogenes, es la conversión génica. (Rodríguez) Característica  Cambio de la base, del mismo grupo, para este caso pirimidinicas.  Incorporación de una base nitrogenada.  Pérdida de una base nitrogenada. Ejemplo Un ejemplo de este tipo de mutaciones es el que causa la anemia falciforme, en la que solo una base del gen de la hemoglobina es sustituida por otra. Esto ocasiona una grave enfermedad en la que los eritrocitos (glóbulos rojos) adquieren la forma de hoz o media luna y pierden su funcionalidad. Se produce la muerte si la persona posee los dos genes recesivos para este tipo de anemia. Otro ejemplo de esta mutación es la que altera al gen que codifica la información para producir la melanina, proteína que da color a la piel. Las personas que tienen dañado este gen presentan albinismo, la piel carece de pigmentos, al igual que el cabello y el iris del ojo. Eta condición puede presentarse en los seres humanos y en animales como el tigre, el canguro y otros. (Guitierre)
  9. 9. Mutaciones cromosómicas Pueden denominarse mutaciones cromosómicas a aquellas que afectan una parte de uno o varios cromosomas o bien que implican un reordenamiento o translocación. (Oliva, Genetica humana , 2004) Las células vivas pueden considerarse como conjuntos complejos de moléculas orgánicas, que se autoorganizan y autoreplican, que son capaces de intercambiar materia y energía con su entorno, gracias a unas reacciones consecutivas catalizadas enzimáticamente y a que funcionan a base de una máxima economía de materiales y de proceso. Las mutaciones cromosómicas, en las cuales ocurre una alteración en el número de cromosomas; como usted podrá darse cuenta estas mutaciones alteran el número de cromosomas normal de un individuo. Pueden afectar a uno o varios cromosomas, bien por eliminación o por exceso. Así en una especie diploide, si el mutante genómico tiene un cromosoma menos, su dotación cromosómica será un monoploide, si tiene tres juegos será un triploide, etc. y en general, cuando hay más juegos cromosómicos de los normales se denomina poliploide etc. Si el individuo no presenta un múltiplo del numero haploide de cromosomas, se produce una mutación genómica denominada aneudoploidia, es decir que puede tener una formula cromosómica de 2n-1,2n-2, 2n+1,2n+2. Las mutaciones resaltan esenciales para la evolución, ya que los cambios aleatorios en la secuencia del ADN originan las variaciones genéticas. A veces estas variaciones genéticas pueden promover una mejor adaptación al medio, sin embargo, otras veces causan la muerte de un determinado organismo. Afectan al aspecto o al número de los cromosomas Modificación de la estructura gruesa de un cromosoma, que normalmente provoca un serio problema del organismo.
  10. 10. Las mutaciones cromosómicas, a menudo, se deben a un error en el emparejamiento cromosómico en el entrecruzamiento de la meiosis. Los tipos de mutaciones Puede clasificarse en 3 tipos distintos: 1) Reordenamientos desequilibrados (deleción, duplicación, cromosomas en anillo, isocromosoma, cromosomas dicéntricos). 2) Reordenamientos equilibrados(inversiones paracéntricas, inversiones pericéntricas) 3) Traslocaciones (reciprocas, Robertsonianas) Tanto las alteraciones numéricas como las estructurales de los cromosomas rara vez se perpetúan a que suelen ser incompatibles con la supervivencia o reproducción. Se pueden clasificar en alteraciones numéricas y estructurales. Alteraciones numéricas Dentro de las alteraciones cromosómicas se encuentra la posibilidad de que un determinado cromosoma tenga una copia extra (trisomía) y puede afectar tanto a los autosomas como a los cromosomas sexuales. Los cambios en el número de cromosomas son relativamente fáciles de identificar con métodos citogenéticos y son de dos tipos: a) Aneuploidias, que corresponde a la pérdida (monosomía) o ganancia (trisomía) de un cromosoma del par homólogo. b) Poliploidias, en que existe ganancia de un set haploide complete (3n, 4n, etc.) Las aneuploidias que afectan a todas las células de un organismo generalmente son el resultado de una no- disyunción, que se produce por una falla en la separación de los cromosomas homólogos, principalmente durante la primera división meiótica generándose gametos con mayor o menor número cromosómico (14). Si la no- disminución ocurre durante la mitosis, se generan células somáticas hija trisómicas y monosómicas; el grado de mosaicismo resultante dependerá del tiempo de la
  11. 11. embriogénesis en donde ocurrió la no-disminución y la sobrevenida de las células con la aberración. Alteraciones estructurales Las mutaciones en la estructura cromosómica resultan de la rotura de un cromosoma seguida de a reconstitución en una combinación anormal. Entre los cambios que afectan la estructura de los cromosomas se pueden encontrar distintos tipos de reordenamientos: deleciones, inserciones, inversiones y translocaciones. En general las aberraciones cromosómicas estructurales se producen por grandes mutaciones genómicas o por quiebres cromosómicos que se reparan erróneamente. Existe evidencias que indican que los quiebres cromosómicos no se producirán al azar; las translocaciones tienen una tasa de mutación espontánea de 1 en 1.000 gametos, cerca de 100 veces mayor que la tasa de mutación para una locus de una determinada enfermedad. Se distinguen los siguientes tipos de aberraciones cromosómicas estructurales, ordenadas según frecuencia decreciente de aparición en recién nacido vivos: Translocaciones (t): se producen por un intermediario de segmentos cromosómicos de tamaño variable entre dos o más cromosomas que previamente se habían roto. Las transolaciones pueden ser desbalanceadas si en el intercambio se produce ganancia o pérdidas de materia cromosómicas y balanceadas si se conservan los segmentos involucrados en el rearreglo. Se describen dos tipos de translocaciones según los cromosomas involucrados: a) Translocaciones reciprocas: Son las más frecuentes y se producen cuando el intercambio se realiza entre cromosomas no homólogos, resultados simultáneamente dos cromosomas alterados y sin variación del número cromosómico. b) Translocaciones Robertsonianas: También se las conoce como fusión céntrica y se origina por la rotura del centrómero de dos cromosomas eurocéntricos y la consiguiente fusión de los brazos en un centrómero común, con una reducción del número cromosómico.
  12. 12. Duplicaciones (dup): Corresponde a la ganancia o duplicación de material genético, producto de la repetición de un segmento cromosómico, ya sea en el mismo cromosoma o en un cromosoma diferente. Los segmento duplicados pueden estar adyacentes uno del otro (duplicación en tándem) o localizados en la región diferente del genoma (transposición) Deleciones (del): Son causadas por una rotura cromosómica y la subsecuente perdida de material genético; si el quiebre es único y ocurre en alguno de los extremos de los brazos cromosómicos se denomina deleción terminal; si se producen dos quiebres en dos zonas del cromosoma con la pérdida del segmento entre las roturas, la deleción se denomina intersticial. Esta alteración siempre se asocia a un fenotipo anormal. Con múltiples rasgos dismórficos y retraso mental; las características clínicas dependerán del tamaño de la deleción y de los genes implicados. Inversiones (inv): Se producen por dos roturas dentro de un mismo cromosoma y la unión invertida del segmento involucrado. Generalmente el cambio del orden de los gene no producen ninguna alteración fenotípica, pero si existe un mayor riesgo d descendencia con algún desbalance cromosómico. Anillos cromosómicos (r): Se producen por quiebres en el terminal de ambos brazos cromosómicos y luego la unción del segmento intersticial, produciéndose generalmente perdida de los segmentos terminales. Al igual que las deleciones el cuadro clínico dependerá de los genes involucrados de la cada braza por separado durante la división celular. Isocromosomas (i): Se producen por la duplicación de solo un brazo cromosómico completo (p ó q) independientemente del otro brazo, producto de una división transversal del centrómero y posterior duplicación de cada brazo por separado durante la división celular. Cromosomas marcadores (mar): Son cromosomas extraalterados de los que no se conoce el origen. La frecuencia en la población general es de aproximadamente 1.5 cada 1.000 recién nacidos vivos (RNV). Cerca del 90% de los marcadores extra son
  13. 13. pequeños y están constituidos exclusivamente de heterocromatina y por lo tanto no tienen efecto en el fenotipo, sobre todo si son heredados. (Colon, 2014) Mecanismo El mecanismo causante de las mutaciones cromosómicas es la recombinación no homóloga entre los cromosomas. Ocurre con la frecuencia de 6 10-4 / división celular. Característica  Mutación cromosómica estructural  Afecten el número o la estructura de los cromosomas  Provoca cambios la estructura de los cromosomas  Las mutaciones cromosómicas aquellas detectables con la ayuda del microscopio óptico Ejemplo Ejemplo de trisomía: el Síndrome de Down o trisomía 21. Existe un tipo de trisomía particularmente corriente en la especie humana, es la llamada trisomía 21 o síndrome de Down (también conocida como mongolismo). Las personas que presentan este síndrome se caracterizan por tener retraso mental, cuerpo corto, dedos cortos y gruesos, lengua hinchada y un pliegue en el párpado parecido al de las razas mongólicas. Parece estar demostrada una cierta relación entre el síndrome de Down y una avanzada edad en la madre. En ciertos casos de mongolismo el individuo presenta una placa metafásica normal con 46 cromosomas, pero uno de los cromosomas del grupo 13-15 es mayor, por lo que se cree que lo que ha sucedido es una translocación de uno de los cromosomas 21 en exceso a uno de los cromosomas del grupo 13-15. Parece ser que las trisomías se originan por una no disyunción (animación de 240KB) de los cromosomas en la primera división de la meiosis. (Guillén, 2014) Afectan a la estructura y organización de los cromosomas y cariotipos de los organismos. Suelen ser responsables, en gran medida, del aislamiento reproductivo
  14. 14. de las especies. A mayor número de variaciones cromosómicas, mayor esterilidad en los híbridos.
  15. 15. Bibliografía Colon, M. (16 de 12 de 2014). Book . Obtenido de https://books.google.com.ec/books?id=ey4gV3rCprUC&pg=PA33&dq=mutaciones +cromos%C3%B3micas&hl=es- 419&sa=X&ei=s3aNVMKqJY3hggTO8oLQBw&ved=0CCYQ6AEwAg#v=onepag e&q=mutaciones%20cromos%C3%B3micas&f=false Guillén, J. L. (16 de 12 de 2014). Obtenido de http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/ T411_MUTACIONES/informacion.htm Guitierre, R. (s.f.). biologiateoriamutacion. Recuperado el 16 de 12 de 2014, de http://biologiateoriamutacion.blogspot.com/2012/10/mutacion-genica.html Martin, A. (16 de 12 de 2014). Books. Obtenido de https://books.google.com.ec/books?id=opmoUZyAiNsC&pg=PA26&dq=mutacione s+cromos%C3%B3micas&hl=es- 419&sa=X&ei=s3aNVMKqJY3hggTO8oLQBw&ved=0CDIQ6AEwBA#v=onepag e&q=mutaciones%20cromos%C3%B3micas&f=false Oliva, R. (2004). Genetica humana . En R. Oliva, Genetica humana (pág. 52). Barcelona. Oliva, R. (s.f.). Genetica medica. Recuperado el 16 de 12 de 2014, de https://books.google.com.ec/books?id=9sCJ80bEsRsC&pg=PA53&dq=mutaciones +genicas&hl=es&sa=X&ei=4PSMVLmTFsSVNuyEgvAK&ved=0CB0Q6AEwAA #v=onepage&q=mutaciones%20genicas&f=false Rodríguez, M. H. (s.f.). Pediatría. Recuperado el 15 de 12 de 2014, de https://books.google.com.ec/books?id=OzKTix0nQDIC&pg=PA109&dq=mutacion es+genicas&hl=es&sa=X&ei=PvqKVLqlBIWqNtjagrAF&ved=0CDIQ6AEwBA#v =onepage&q&f=false
  16. 16. Anexos

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