El documento describe diferentes tipos de mutaciones a nivel genético, cromosómico y genómico. Explica que las mutaciones fueron introducidas por De Vries para designar cambios en el fenotipo de una planta. Luego clasifica las mutaciones en genómicas, cromosómicas y génicas dependiendo del nivel en que ocurren los cambios. También describe las causas de las mutaciones y los mecanismos celulares de reparación del ADN.

2. Las Mutaciones
El término mutación fue introducido por De Vries
(1901), para designar el fenómeno por el cual un
individuo de una especie experimenta un cambio
brusco en su fenotipo, hecho que comprobó
trabajando con una planta, la enotera u onagra
(Oenothera), al aparecer plantas de tamaño
diferente a las normales. A estas plantas que
habían cambiado las denominó mutantes.

3.  En la actualidad se define como
mutación cualquier cambio del material
genético que es detectable y heredable.

4. Clasificación de las mutaciones:
En un ser pluricelular los cambios pueden afectar a las células
somáticas o a las germinales. El 1º caso no tiene importancia
genética, ya que no se transmiten a los descendientes, lo que sí
ocurre en el 2º. Teniendo en cuenta que el material genético de una
célula está en los cromosomas, Hay 3 tipos de mutaciones según el
nivel de los cambios:
o Mutaciones genómicas: afectan al genoma o conjunto de
cromosomas de un organismo, modificando su número
 Mutaciones cromosómicas: afectan a la estructura de uno o varios
cromosomas, a la secuencia de genes de los mismos.
 Mutaciones génicas: si afectan a la secuencia de nucleótidos que
constituye un gen.
.

5. Origen de las mutaciones
 Mutaciones naturales:
 Aparecen espontáneamente.
 Tasa de mutación espontánea = 1/50.000.
 Genoma humano 25.000 genes, por tanto hay un gen
mutado cada dos gametos, una mutación por cigoto o
individuo
 Mutaciones inducidas:
 Por exposición a determinados agentes físicos o
químicos

6. Mutaciones génicas
Son las que alteran la secuencia de nucleótidos de un solo gen, por lo que
se denominan puntuales.
Tipos de mutaciones génicas:
Hay dos tipos de mutaciones génicas: Sustituciones de bases y mutaciones
por corrimiento de la pauta de lectura.
Mutaciones por sustitución de bases cambio de una base del ADN por otra.
20% del total. 2 tipos:
–Transiciones. Si se
sustituye una base púrica
por otra púrica o bien una
pirimidínica por otra
pirimidínica.
–Transversiones. Si la
sustitución es de una
base púrica por otra
pirimidínica, o viceversa.

7. Tipos de mutaciones génicas:
 Mutaciones por sustitución de bases: Cualquiera de estas
mutaciones afecta a uno solo de los nucleótidos y solo un
triplete de bases es el que se ve afectado. Como el código
genético es degenerado, el triplete puede sustituirse por otro
que codifique al mismo aminoácido, de modo que la mutación
no afectaría al individuo y sería entonces una mutación
silenciosa.
 Por otra parte, puede que el nuevo triplete codifique otro
aminoácido diferente. En este caso, salvo que sea uno de
los aminoácidos que conforman el centro activo de una
proteína, no tienen graves consecuencias.
 Si la mutación ocurre en el codón de terminación, se
producirá una proteína más larga, hasta que aparezca un
nuevo codón de terminación. Si la mutación crea un codón de
terminación antes del lugar apropiado, se formará una
proteína más corta. En algún caso se puede producir una
proteína que mejore a la original, y entonces el portador
tendrá una ventaja que podrá transmitirá sus descendientes.

8. Tipos de mutaciones génicas:
 Mutaciones por pérdida o inserción de nucleótidos se denominan
inserciones y delecciones si consisten en la adición o en la pérdida de
algún nucleótido en la molécula de ADN, respectivamente.
•A partir del punto en el
que ocurre la inserción
o delección varían
todos los tripletes de
bases, por ello se dice
que estas mutaciones
provocan un
corrimiento de la pauta
de lectura. Cuando el
gen afectado se
traduce, se produce
una proteína
completamente
diferente.

9. Causas de las mutaciones génicas
Durante la replicación del ADN
 Cambios tautoméricos: formas raras de las bases,
que complementan con nuevas bases en la doble
hélice. Da lugar a transiciones
 Por ejemplo, la forma tautómera de C complementa con la A
 Cambios de fase: deslizamientos de la hebra que se
copia sobre la hebra molde, dejando bucles al formar
la doble hélice. No interrumpe la duplicación pero
crea bucles. Ocurre en puntos calientes (sitios con
repetición de un nucleótido)

10. Causas de las mutaciones
génicas
 Lesiones fortuitas:
Alteraciones en los nucleótidos, espontáneas, aún sin replicación
del ADN
 Despurinización: Pérdida de bases púricas por ruptura del
enlace base-desoxirribosa. 5000-10000/célula/día.
• Desaminación:Pérdida de
grupos amino en las bases,
que hace que se emparejen
con otras a las que les
corresponderían.
100/genoma/día
• Dimerización de Timina:
enlace T-T contiguas (dímeros
de timina)

11. Causas de las mutaciones génicas
Transposiciones:
Debido a TRANSPOSONES (elementos genéticos
transponibles) producen delecciones al saltar y adiciones
al caer. Provoca pérdida de función del gen donde cae
Descubiertos por Bárbara McClintock en los años 80 en
las plantas de maíz, hecho por lo que recibió el premio
Nobel

12. Reparación de las mutaciones génicas
La tasa de mutación dentro de una especie es menor que lo que
cabría esperar, debido a que la célula posee un sistema capaz de
detectar las mutaciones, bien sean espontáneas o inducidas, y
enmendarlas. Aún así la ADNpol deja 1/107 mutaciones. Otros
sistemas lo hacen bajar la tasa de mutación 100 veces, hasta 1/109.
La ADN-polimerasa tiene al mismo tiempo una actividad de
exonucleasa. La replicación del ADN es precisa, gracias a la
corrección de pruebas de la ADNpol. Su actividad exonucleasa relee
y sustituye bases erróneas, es capaz de comprobar si el último
nucleótido colocado es el complementario de la hebra patrón, antes
de colocar el siguiente; en caso de error lo retira y lo remplaza por el
correcto. Hay 3 sistemas:
Reparación con escisión del ADN:
Hay una endonucleasa que detecta el error, lo corta por ambos lados, y
después una exonucleasa elimina los nucleótidos erróneos. La ADNpol-I
rehace el trozo y la ADN ligasa lo empalma.

13. Reparación de las mutaciones génicas
Reparación con escisión del ADN:
Los sistemas de reparación con escisión del ADN son llevados a cabo por
varias enzimas. Hay una endonucleasa que detecta el error, lo corta por
ambos lados, y después una exonucleasa elimina los nucleótidos erróneos.
La ADNpol-I rehace el trozo y la ADN ligasa lo empalma.

14. Reparación sin escisión del ADN:
Hay varios mecanismos, por ejemplo las enzimas fotorreacivas que
rompen los dímeros de timina. En la fotorreactivación, cuando se
forman dímeros de timina por la acción de la luz UV, la ADN-
fotoliasa se une al lugar dañado en la oscuridad y, cuando la célula
recibe luz normal, rompe los enlaces del dímero.
Sistema SOS:
Cuando hay muchas mutaciones, puede que el ADN se duplique sin
que hayan sido reparadas. Para evitar el bloqueo de la ADNpol
están las enzimas correctoras del sistema SOS, que mete una base
al azar en la nueva hebra.
Las enzimas de este sistema corrector actúan cuando la replicación
del ADN se detiene por la existencia de «huecos» en la hebra
patrón, por ejemplo debido a la presencia de dímeros de timina.
Eliminan el bloqueo del proceso replicativo introduciendo frente al
hueco un nucleótido al azar, con lo cual la replicación continúa, pero
puede haber mutaciones. Por tanto, a través del sistema SOS, el
daño producido en el ADN por agentes químicos y radiaciones,
provoca mutaciones, por lo que muchas veces se estudia como una
causa más de mutagénesis.

15. Mutaciones cromosómicas
Provocan cambios en la estructura de los cromosomas. Pueden afectar al orden de
los genes en los cromosomas o a su número; a veces un gen o un grupo de genes
puede estar repetido o faltar. La mayoría de los seres pluricelulares son diploides,
por lo que aunque uno de los cromosomas tenga una mutación, tendrán otro
cromosoma normal. Así, cuando estos cromosomas homólogos, pero no idénticos,
se aparean en la meiosis, los cromosomas resultantes adoptan morfologías
características que permiten detectar la mutación.

16. Detección de mutaciones cromosómicas
 Bandeo cromosómico: teñir para observar si las
bandas que aparecen son anómalas, en
comparación con el patrón conocido del
cromosoma en cuestión

17.  Emparejamiento de homólogos en la meiosis:
 Bucles o terminaciones en escalón: delecciones y
duplicaciones
 Asas de Inversión
 Cruz de translocaciones

18. Mutaciones genómicas
Euploidías: el número de cromosomas resultante en la mutación es
múltiplo del número haploide (n) o número de cromosomas diferentes. La
mayoría de los organismos eucariotas son diploides (2n) Los mutantes de
éstos serían monoploides o haploides, y poliploides (triploides o 3n,
tetraploides o 4n). Son autopoliploides si los juegos de cromosomas son de
la misma especie, y alopoliploides si son de distintas.
Son las producidas por la alteración del número de
cromosomas del cariotipo de una especie. Según sean los
cambios, hay dos tipos:

19. Este fenómeno es poco frecuente en animales pero ha
jugado un papel importante en la evolución de los
vegetales, de modo que un alto porcentaje de
angiospermas son poliploides. Se ha aprovechado en la
agricultura este tipo de mutaciones ya que los frutos y
el tamaño de las plantas poliploides es mayor que el de
las normales. La colchicina se ha empleado para crear
poliploides artificialmente

20. Mutaciones genómicas
 Aneuploidías: si el número de cromosomas en la mutación afecta a una
pareja de CR homólogos de la dotación diploide del organismo (a
veces la aneuploidía puede afectar a más de una pareja). La falta o
supresión originará monosomías (falta de un cromosoma del par de
homólogos) o nulisomías (falta del par de homólogos). Por el contrario,
el exceso originará trisomías (3 homólogos), tetrasomías (4
homólogos) y polisomias. Las aneuploidías pueden producirse tanto en
heterocromosomas o cromosomas sexuales, como en los autosomas.

21. Mutaciones genómicas
21

22. Mutaciones genómicas
Trisomia 18
(47,XX, 18+)
Trisomia 13
(47,XX, 13+)

23. La causa más frecuente de las aneuploidías es la no
disyunción de los cromosomas en la meiosis, bien sea en
la primera o segunda división meiótica, originándose
gametos con un exceso o un defecto de cromosomas, más
acusado cuando la no disyunción ocurre en la primera
división.
Mutaciones genómicas

24. Otras causas más de las aneuploidías son:
 Fusión céntrica: Unión de 2 cromosomas no
homólogos, con pérdida del centrómero de uno de
los
 El 2º par de CR humanos proviene de fusión céntrica
de un primate primitivo. Chimpancés y orangutanes
2n=48
 Varias especies de Drosophila tienen dotaciones
genéticas por este mecanismo
 Fusión céntrica: es la escisión de un cromosoma
en dos. Da lugar a un nuevo centrómero
Mutaciones genómicas

25. Agentes mutágenos
Agentes físicos o químicos que aumentan a tasa de mutación
espontánea de una especie. Dañan el ADN o alteran su
estructura, produciendo bases tautómeras y transiciones
Mutágenos físicos: son radiaciones ionizantes y no
ionizantes
 Radiaciones ionizantes. Son radiaciones
electromagnéticas de longitud de onda muy corta y
por ello con un alto poder energético. Entre ellas se
encuentran: los rayos X, los rayos g, y las emisiones
de partículas radioactivas liberadas en las
explosiones nucleares. Pueden causar la rotura de
los cromosomas, promoviendo así mutaciones
cromosómicas, y también modificar las bases
nitrogenadas, lo que da lugar a mutaciones
puntuales.

26. Agentes mutágenos
Mutágenos físicos:
 Radiaciones no ionizantes. Destacan como mutágenos los
rayos ultravioleta (UV), son radiaciones electromagnéticas de
menor longitud de onda.
•Provocan la formación de un enlace covalente entre dos bases pirimidínicas que se
hallen contiguas, dando origen a dímeros de citosina o dímeros de timina, y con ello
originan una mutación génica del tipo de las transiciones.

27.  Ácido nitroso (HN02). Produce la desaminación de las bases
nitrogenadas y así, transforma la citosina en uracilo y la
adenina en hipoxantina. Cuando el ADN se replica se
incorporan bases incorrectas, pues el uracilo se aparea con la
adenina y la hipoxantina con la citosina. Causa una
transición de bases.
 Agentes alquilantes. Actúan sobre las bases nitrogenadas
añadiendo grupos etilo o metilo, alterando la replicación del
ADN. Los más utilizados en investigación son el gas mostaza
y el etilmetanosulfonato (EMS).
Mutágenos químicos

28.  Sustancias análogas a las bases nitrogenadas.
Pueden sustituir a las bases nitrogenadas del ADN y
provocar transiciones. Así, por ejemplo, el 5-
bromouracilo puede incorporarse en lugar de la
timina y la 2-aminopurina lo hace en lugar de una
adenina. Con ello provocan errores en la replicación.
 Sustancias intercalantes. Dos colorantes, la
proflavina y el naranja de acridina, se pueden
intercalar entre las bases nitrogenadas de una
cadena de ADN, dando origen a inserciones o
delecciones de un solo par de bases. El benzopireno,
que se encuentra en el humo del tabaco y en los
alquitranes, provoca mutaciones al intercalarse entre
las dos cadenas del ADN y unirlas covalentemente.
Mutágenos químicos

29. 6. Mutaciones.
29

30. Mutación y cáncer
La proliferación celular está altamente controlada, y
evita que las células aumenten su número
peligrosamente. En ocasiones se pueden dividir sin
ningún control hasta constituir un tumor o neoplasia,
que es benigno cuando las células tienden a crecer
lentamente y se mantienen juntas. Sin embargo,
cuando lo hacen de manera rápida e invaden órganos
próximos, se dice que el tumor es maligno u que la
persona padece un cáncer.

31. Mutación y cáncer
Bajo el término cáncer se agrupan más de un centenar de
enfermedades que afectan a diversos tejidos con
características y desarrollos diferentes, Las células
cancerígenas se originan a partir de una única célula que
se ha transformado en cancerosa, y por tanto todas las
que de ella deriven serán también cancerosas.
Características:
 Las células implicadas en estas enfermedades, llamadas
cancerosas o tumorales, crecen de manera desordenada
y descontrolada. Proliferan continuamente y fuera del
control existente para las células normales.
 Son capaces de migrar a través del sistema circulatorio
sanguíneo o linfático e invadir otros órganos y tejidos, con
lo que el tumor se puede extender por todo el organismo.
Esta migración de las células cancerosas a otras partes
del cuerpo se conoce con el nombre de metástasis.

32. Mutación y cáncer
 Pierden características fenotípicas, p ej, cambian de forma.
 Pierden la inhibición por contacto, crecen unas sobre otras en
varias capas.
 Cuando se inyectan en animales de experimentación provocan
tumores.
 Cambios en la estructura del citoesqueleto, que puede alterar
su adhesividad con otras células y con la matriz extracelular, y
su movimiento
 Secretan enzimas que les permiten invadir tejidos vecinos
 Tienen proteínas de membrana distintas, algunas receptores
de hormonas que inducen división celular
No están claras las causas del cáncer, pero la acumulación de
mutaciones o los virus pueden ser algunas de ellas.

33. Genes relacionados con el cáncer
Investigaciones recientes, entre las que cabe destacar las del Dr.
Barbacid, han demostrado la existencia de genes que provocan
cáncer:
 Protooncogenes. Son genes normales presentes en todas las
células. Están implicados en los mecanismos de control del
crecimiento y de la proliferación celulares, siendo capaces de inducir
este último proceso. Frecuentemente se encuentran reprimidos. La
mutación de uno solo de los dos alelos es suficiente para alterar su
función y transformarlo en un oncogén capaz de dar origen a un
cáncer.
 Genes supresores de tumores. Son de dos tipos: los que controlan
negativamente la proliferación celular y los que están implicados en
los procesos de diferenciación celular. Se los denomina también
antioncogenes y se encuentran, frecuentemente, reprimidos.
 Genes de reparación del ADN. Son los que tienen como misión
impedir la acumulación de mutaciones en el ADN, y deben estar
activados.
Cuando se trata de los genes supresores de tumores y los de la
reparación del ADN, para que se produzca su inactivación es
necesario que sean los dos alelos del gen los que sufran la
mutación.
.
33

34. La mutación y origen y evolución de las especies.
La selección natural de Darwin se basa en observaciones de su
viaje alrededor del mundo a bordo del barco de la armada' británica
H. M. S. Beagle:
1. Capacidad reproductiva elevada. La mayoría de las especies tienen
una gran capacidad reproductiva, hay muchos descendientes, la
mayor parte de los cuales no llegarán a la edad adulta y no se
reproducirán.
 Una pareja de elefantes tiene 6 descendientes en do de 90 años; si todos
ellos llegasen a adultos y se reprodujesen, al cabo de 750 años la pareja
inicial habría dado origen a una población de 90 millones
2. Lucha por la existencia. El crecimiento de una población está limitado
por los recursos disponibles (alimentos, agua, luz, espacio) al
existir un mayor número de individuos de los que pueden vivir con
esos limitados recursos, se establece entre ellos una lucha por la
existencia, impidiendo que todos sobrevivan para reproducirse.
3. Variabilidad individual. Dentro de una especie existe gran variabilidad
individual, de tal manera que algunos individuos presentan
características que los diferencian del resto.

35. La mutación y origen y evolución de las
especies.
Selección Natural: Como nacen más individuos de los que
pueden sobrevivir, y siendo diferentes, al competir
sobreviven y se reproducen los más aptos, siendo el medio
natural quien determina su aptitud
De generación en generación se van acentuando las
características favorables, y tras numerosos años de
selección natural los individuos de una población pueden
diferir de sus antecesores; si estas diferencias son muy
importantes, pueden llegar a formar una nueva especie.
La teoría de Darwin no pudo explicar dos aspectos:
 Cómo se crea la variabilidad individual en una misma
población
 Y cómo se transmiten los caracteres a la descendencia.

36. Neodarwinismo
En la actualidad se conocen los mecanismos de transmisión
de los caracteres hereditarios. También se sabe que la
variabilidad individual que caracteriza a los individuos de una
especie se debe a las mutaciones y que por tanto el origen de
las especies está en la capacidad de mutación del material
genético.
Hoy en día todos estos postulados que Darwin no pudo
explicar tienen respuesta en la genética y muy especialmente
en la genética molecular que explica las variaciones
fenotípicas como efecto de las mutaciones, la selección
natural, las migraciones y la deriva genética.
 La mayoría de las especies vegetales se han originado por
alteración numérica de sus cromosomas (poliploidías,
principalmente), fusiones, etc.,
 En el origen de las especies animales han influido más las
alteraciones génicas, es decir estructurales.

37. Los estudios comparativos de las secuencias de bases
de los genes y de la estructura primaria de las proteínas
ha originado el concepto del reloj molecular: Comparando
la secuencia de aminoácidos de proteínas homologas de
distintas especies se ve que el número de sustituciones o
diferencias podría ser proporcional al tiempo transcurrido
desde que ambas especies derivaron de un antepasado
común.
Población genética: son las poblaciones y no los
individuos los que evolucionan, con sus frecuencias
génicas y genotípicas
Aislamiento reproductivo de subploblaciones como
requisito para la especiación, y se distinguen las especies
por su incapacidad de intercambio de ADN con otras
distintas al generar descendencia
Neodarwinismo

38. La tasa de mutación
hace que estos cambios
se acumulen a ritmo casi
constante en cada rama
evolutiva, aunque esta
velocidad de evolución
no es igual en todas las
regiones del ADN. Se
estudia la secuencia de
nucleótidos de los ARN
5S de los ribosomas
porque son moléculas
pequeñas y en las que
el ritmo de evolución ha
sido muy lento, lo que
permite comparar
especies muy alejadas
en la escala filogenética.

39. Aparición de enfermedades
hereditarias
Muchas enfermedades tienen su explicación en los cambios
en el ADN, con efectos patológicos. Merecen citarse:
 metabolopatías, enfermedades congénitas que afectan al
metabolismo en general, como las relativas al catabolismo
de la fenilalanina y tirosina;
 hemoglobinopatías, relativas a los glóbulos rojos, como la
anemia falciforme y la talasemia;
 inmunodeficiencias, relativas al sistema inmunitario, como
la agammaglobulinemia infantil;
 trastornos hereditarios de la coagulación, como las
hemofilias A y B.