La recombinación es el reordenamiento de secuencias de ADN que contribuye a la diversidad genética y la evolución, manifestándose en formas general y específica. La transposición involucra el movimiento de elementos genéticos en el ADN, siendo relevante tanto para la variación fenotípica como para la aparición de mutaciones. Las mutaciones pueden clasificarse según su morfología y funcionalidad, afectando desde una base hasta ser cambios que alteran significativamente el fenotipo.

1. Recombinación

2. • Puede definirse como el reordenamiento de
las secuencias del DNA por medio del
intercambio de segmentos de diferentes
moléculas.
• Es principalmente causal de la diversidad de
los seres vivos. Es una fuente importante de
las variaciones que hacen posible la evolución.
• Es la fuente secundaria de variabilidad
genética.

3. • Existen dos formas de recombinación: la recombinación general y la
recombinación especifica.
• La recombinación general, que tiene lugar entre las moléculas homologas de
DNA, se observa en general durante la meiosis.
• También llamada recombinación homologa, la cual sucede durante la profase
I de la meiosis, tiene lugar entre las largas regiones del ADN cuyas secuencias
son de homología perfecta, en otras palabras lo similar se une a lo similar.
• La meiosis es la división celular que genera células haploides (gametas) a
partir de células diploides. El proceso se conoce como gametogénesis.
• La gametogénesis ocurre solo en las células sexuales de los individuos y su
resultado es la formación de gametas (células) haploides, diferentes
geneticamente entre sí.
• Las gametas femeninas, resultado de la meiosis o gametogenesis se llaman
ovocitos y las masculinas espermatocitos.

4. • La recombinación especifica de sitio, que
dependen mas de las interacciones proteínasDNA. Estas regiones están flanqueadas por
regiones extensas que no son homologas.
• En una variación de la recombinación especifica
de sitio, que se denomina transposición,
determinadas secuencias que se denominan
elementos transponibles se mueven de un
cromosoma, o región del cromosoma a otro.

12. RECOMBINACION ESPECIFICA Y
TRANSPOSICION
• La recombinación especifica de sitio depende de
segmentos cortos de DNA homologo llamados sitios de
fijación o elementos de inserción (IS). La
recombinación en estos sitios puede causar
inserciones, inversiones, deleciones o transposiciones
dañinas o perjudiciales para la célula.
• Entre los ejemplos de recombinación especifica de sitio
se incluyen la inserción de DNA vírico en el genoma de
una célula hospedadora, la adquisición de resistencia a
antibióticos, la variación fenotípica de las plantas y la
maduración de anticuerpos en los mamíferos.

13. Variación fenotípica de las plantas

14. • Barbara McClintock, una genetista que trabajaba con el
maíz, comunico en la década de 1940 que
determinados elementos genéticos móviles eran la
causa de la variación fenotípica del color de los granos
de maíz. La aceptación de esta idea fue lenta porque
requería un cambio de paradigma que se apartaba del
concepto de que el genoma es un componente estatico
de la célula.
• En 1967 se confirmo la presencia de elementos
transponibles (transpones o “genes migratorios”) en E.
Coli, y al final se acepto el concepto de plasticidad del
genoma. La doctora McClintock recibió el premio nobel
de fisiología en medicina en 1983.

15. • Los elementos de IS de transpones procariotas
simples constan del gen que codifica la enzima
de transposición tranposasa, flanqueado por
cortas repeticiones terminales invertidas que
definen la frontera del trasposón.
• Los transpones mas complicados, que se
denominan trasposones compuestos,
consisten en uno o mas genes específicos
flanqueados por elementos IS simples.

16. Transposición
• Se han observado dos mecanismos de
transposición: replicativa y no replicativa.

17. Transposición replicativa
• Transposición replicativa. En la transposición replicativa
solo una cadena de DNA donador se transfiere a la
posición diana y la replicación seguida de
recombinación especifica de sitio da por resultado la
replicación del trasposón en vez de la inserción en el
nuevo sitio. Entonces se forma un intermediario (el
cointegrado), que consta del segmento donador unido
de forma covalente al DNA diana. Una enzima
adicional, que se denomina resolvasa, cataliza una
recombinación especifica de sitio que permite la
resolución del cointegrado en dos moléculas
separadas.

18. Transposón
Diana
Cortes en cadenas simplexas
producen extremos escalonados
Reunión de los extremos del
transposón y la diana
Trasposición Replicativa.
La transferencia de un DNA donador y
un DNA diana es iniciada por una
endonucleasa que realiza cortes de
una sola cadena a ambos lados del
trasposón en el DNA donador y el DNA
diana. Las cadenas donadora y diana
se separan en los sitios de melladura
para formar extremos cohesivos.
Ambos extremos 3´ del trasposón se
ligan entonces a los dos extremos
5´del DNA diana

19. Reunión de los extremos del
transposón y la diana
Replicación desde los extremos
3’. Se produce un cointegrado
Cointegrado extendido. Dos
copias del transposón
La maquinaria de replicación del DNA
procede a llenar los espacios en ambas
cadenas para formar una estructura
llamada “cointegrado”.
Una recombinación especifica de sitio,
catalizada por resolvasa, causa la
separación de las dos moléculas de DNA
recombinante.

20. Transposición no replicativa
• La transposasa realiza un corte en la doble
cadena del DNA donador y lo empalma en los
extremos cortados escalonados del ssDNA del
sitio diana (un mecanismo de “corte y
empalme”). El sistema de reparación de DNA de
la célula llena los espacios en el DNA diana, de lo
que resulta una repetición directa corta en algún
lado de la inserción del trasposón. Sin embargo la
reparación de espacios por recombinación
homologa puede sustituir de manera eficaz el
transposón donador, por lo que a menudo es
difícil confirmar este tipo de transposición.

21. Trasposición no
replicativa
(a) Se corta el DNA del hospedador
de una forma escalonada (b). (c) El
transposón esta unido de manera
covalente a ambos extremos de una
cadena del DNA del hospedador. (d)
Tras rellenar los espacios mediante
una actividad de polimerasa de
DNA, hay nueve repeticiones de
pares de bases del DNA que
flanquean al transposón.

22. • Las repeticiones entremezcladas en todo el genoma
humano son secuencias repetitivas que están dispersas por
el genoma. La mayoría de estas secuencias son el resultado
de eventos de transposición, un mecanismo por el cual
determinadas secuencias de DNA, que reciben el nombre
de elementos genéticos móviles, pueden duplicarse y
moverse dentro del genoma. Los elementos transponibles
del DNA, que se denominan transposones, se escinden a si
mismos y luego se insertan en otro sitio.
• Con mayor frecuencia , sin embargo, los mecanismos de
transposición implican un RNA transcrito intermediario.
Estos últimos elementos del DNA se denominan
transposones de RNA o retroposones (o
retrotransposones).

23. • Los retrotransposones con longitudes de mas de 5 kb se denominan
LINE (Elementos Nucleares Entremezclados Largos). Las secuencias
LINE contienen un promotor (una secuencia de bases en flujo
ascendente de un gen, necesaria para el inicio de la transcripción)
fuerte, una secuencia de integración (una secuencia de bases
necesaria para la integración en otra molécula de DNA) y las
secuencias codificadoras para las enzimas de transposición. Los
LINE han experimentado replicación y mutación con el tiempo, y
solo un pequeño porcentaje de ellos son funcionales. Se calcula que
en el ser humano una de cada 1200 mutaciones es resultado de la
inserción de un LINE.
• Un ejemplo es la hemofilia A (un trastorno de la coagulación), que
ocurre cuando una secuencia LINE se inserta en el gen que codifica
el factor de la coagulación VIII.

24. • Los SINE (elementos nucleares entremezclados cortos) tienen
menos de 500 bp; aunque contienen secuencias de insercion, no
pueden transponerse sin la ayuda de una secuencia LINE funcional.
Los SINE se han expandido mucho con el tiempo hasta constituir el
11% del genoma humano, con mas de un millon de copias. La unica
insercion de SINA vinculada con enfermedades humanas implica el
elemento Alu, que media recombinaciones, inserciones, deleciones
y reordenamientos cromosomicos. Mas de 20 enfermedades
geneticas distintas del ser humano se han atribuido a mutaciones
mediadas por la subfamilia Alu de SINE. Se han observado
inserciones mediadas por el Alu que causan hemofilia B (factor de la
coagulacion IX defectuoso) y determinadas recombinaciones
desiguales debidas a inserciones mediadas por Alu que se vinculan
con la enfermedad de Lesch-Nyhan y con la enfermedad de TaySachs.

25. • La recombinación es la “mezcla” de secuencias
de DNA mediante entrecruzamiento de
cromosomas homólogos en las células que
dan origen a los óvulos o a los
espermatozoides. La recombinación desigual
es un proceso aberrante que causa
mutaciones por inserción o por delación.

26. Mutación

27. • Aun cuando el DNA pueda repararse, la
restauración puede ser imperfecta y generar
una mutación.
• Alteración hereditaria de la información
genética.
• Son fenómenos que ocurren a nivel molecular
y no son observables (en principio) mediante
el examen de cromosomas con el microscopio.

28. • Los cambios cromosómicos, que ha veces han
sido denominados “mutaciones
cromosómicas”, tienen nombres específicos
como: cambios numéricos (aneuploidias) y
reordenamientos o rearreglos estructurales
(inversiones, translocaciones, deleciones) y
son diagnosticables con métodos
microscópicos.

29. Tipos de mutaciones
• Las mutaciones puede clasificarse de acuerdo a
un criterio morfológico o de acuerdo con un
criterio funcional.
• De acuerdo a su morfología pueden ser:
puntuales y de extensión variable o segmentarias.
• Desde el punto de vista funcional las mutaciones
pueden ser: silenciosas, de cambio de encuadre,
sin sentido, de cambio de sentido, de elementos
de control, de expansión de repetición de
tripletes.

30. De acuerdo a su morfología
Puntuales
• Afectan una única base, es decir, un par de bases
complementarias. Este tipo de mutación consiste
en un error en la estructura química de una base,
lo que determina que al replicarse el ADN, en vez
de incorporar la base complementaria correcta,
se incorpore una diferente. Las mutaciones
puntuales son sustituciones de bases y a su vez se
clasifican en transiciones, cuando una de las dos
purinas cambia a la otra y transversiones, en las
que el cambio es de una piramidina a una purina
o viceversa (p. ej. de una citosina a adenina).

31. De acuerdo a su morfología
De extensión variable o segmentarias
• Cuando pueden afectar mas de una base.
Estas mutaciones pueden ser deleciones,
inserciones o expansiones de repeticiones de
tripletes.

32. Funcional.
Silenciosas
• En este caso no se observa ningun efecto del
fenotipo y la selección natural no parece
influir en ellas. Corresponden a cambios de
bases en regiones no codificantes que
tampoco contienen secuencias de control, por
ejemplo, en retroposones.

33. Funcional.
De cambio de encuadre.
• Por delecion o por inserción. En este caso se
produce un cambio en el “marco” de lectura de
los tripletes por la perdida o la adicion de una o
dos bases, o por la insercion de una o dos (o
multiplos de dos). Dado que el efecto de la
delecion de una base puede ser compensado por
la insercion de otra (y viceversa), existen
mutaciones “compensadoras” que revierten
parcialmente el efecto de cambio de encuadre
(corrigen el mensaje a partir del lugar de la
segunda mutacion).

34. Funcional.
Sin sentido
• Corresponden al cambio de una base que
convierte en triplete codificante en uno sin
sentido, que al ser reconocido por los factores
de terminacion produce la cesacion de la
cadena polipeptidica en ese nivel (dan lugar a
la interrupcion de la sintesis proteinica).

35. Funcional.
De expansión de repetición de
tripletes.
• Este tipo de mutación ha sido reconocido en
años recientes como un importante factor
causal de varias enfermedades hereditarias,
en especial de herencia “dominante”, como la
corea de Huntington, la distrofia miotónica y
el síndrome de X frágil.