Mutaciones genéticas 1

UNIDAD 4.
MUTACIONES Y BASE MOLECULAR DE
LA MUTACIÓN EXPONTÁNEA
Biología Molecular y GenéticaBiotecnología
ambiental

Concepto de mutación
Clásicamente se define como una alteración en la secuencia de ADN de
un individuo que se transmite a su descendencia.
Hoy se sabe que las mutaciones se dan en todo el genoma, en
secuencias codificantes o no, del genoma mitocondrial o nuclear, y en
células somáticas y germinales.
Es la principal fuente de variabilidad genética junto con laEs la principal fuente de variabilidad genética junto con la
recombinación meiótica.
Está relacionado con la evolución de las especies, la identidad genética
de un individuo, alteraciones patológicas del genoma que producen
enfermedades, etc…
Dentro del concepto de mutación génica hay que diferenciar entre la
que sucede en la región estructural del gen que altera el ARN o la
proteína, y la que sucede en la región no codificante implicada en el
control de la expresión (región reguladora) que no altera la proteína
sino su síntesis.

Clasificación de las mutaciones
Se pueden clasificar según cuatro criterios distintos: Según el
mecanismo del cambio genético, según el tipo de célula, según
la magnitud de la mutación y según los mecanismos causantes
de la mutación.
Tipo de célula:
Somática o Germinal• Somática o Germinal
Magnitud de la mutación:
• Grandes mutaciones, Mutaciones medianas o Mutaciones
puntuales
Según el mecanismo del cambio genético:
• Mutación genética, Mutación cromosómica o Mutación genómica
Mecanismos causantes:
• Mutaciones endógenas o Mutaciones exógenas

Mutaciones según el tipo de célula
Mutaciones en células somáticas
• Las mutaciones que se producen solo se transmiten a las células
hijas y no a un organismo completo.
• Estas mutaciones determinan las características normales o
patológicas de un individuo, pero estos cambios no van a serpatológicas de un individuo, pero estos cambios no van a ser
heredables.
• Aunque las células somática presentan una tasas de mutación
inferior a las germinales (10-10 por bp y por división), se
puede incrementar por la presencia de agentes mutagénicos,
por la edad o por la alteración de los mecanismos de
reparación del ADN.

Mutaciones en células germinales
• Se originan en alguna de las divisiones celulares que ocurren durante la
gametogénesis.
• Puesto que el genoma se transmite a la descendencia a través de ellas, se
trata de mutaciones heredables que se transmiten a todas las células de los
organismos hijo, generando en su caso la alteración o enfermedad
Mutaciones según el tipo de célula
organismos hijo, generando en su caso la alteración o enfermedad
hereditaria.
• Las células germinales del hijo también poseeran la mutación por lo que se
volverá a transmitir a la siguiente generación, por lo que son la base
fundamental de la selección natural.
• Si afectan a funciones esenciales generarán organismos inviables, pero si la
función no es esencial pero si es importante se generaran enfermedades
congénitas o hereditarias.
• Son infrecuentes en humanos (10-5 por bp y por división). La mayoría de
ellas son recesivas o tan letales que no alcanzan el nacimiento. Por eso la
tasa de mutación con consecuencias patológicas es pequeña.

Según la magnitud de la mutación
Anomalías a gran escala
• Ocurren por duplicaciones, pérdidas o reagrupamientos que
alteran regiones de millones de bp y se reflejan en la
estructura del cromosoma.
• Se conocen también por mutaciones cromosómicas o• Se conocen también por mutaciones cromosómicas o
voluminosas.
Mutaciones a pequeña escala o puntuales
• Implican normalmente a un solo nucleótido.
• También se incluyen otras lesiones a pequeña o mediana
escala que afectan a varios bp.
Mutaciones a mediana escala
• Son mutaciones que afectan a bastantes bases situandose entre
los dos anteriores casos.

Según la magnitud de la mutación

Mutaciones genéticas
• Son las verdaderas mutaciones y están producidas por alteraciones
en la secuencia y estructura del ADN.
• Se producen por sustitución, por inserción o por delección de bases.
Mutaciones cromosómicas
Según el mecanismo del cambio
genético
• Se produce un cambio en la estructura del cromosoma
• Ocasionadas por Inversiones, Deleciones o Duplicaciones, o
Traslocaciones
Mutaciones genómicas
• Alteración en el número de cromosomas, de manera que una o varias
mutaciones provocan alteraciones en todo el genoma.
• Poliploidía o Aneuploidía.

Son las mutaciones que afectan al número de cromosomas o
todo el complemento cromosómico (todo el genoma).
Poliploidía:
• Consiste en el aumento del número normal de juegos completos
de cromosomas (varios genomas).
de cromosomas (varios genomas).
• Pueden ser autopoliploides si todos los cromosomas provienen
de la misma especie o alopoliploides si proceden del cruce de
dos especies (hibridación de especies).
• La poliploidía es un suceso bastante frecuente en la naturaleza,
aunque es más frecuente en plantas y algas que en animales
y hongos.

Aneuploidía:
• Son las mutaciones que afectan solo al número de ejemplares
de un cromosoma o más (cromosomas homólogos), pero sin
llegar a afectar al juego completo. Las aneuploidías pueden
ser monosomías, trisomías, tetrasomías, etc…
ser monosomías, trisomías, tetrasomías, etc…
• Ejemplos de Aneuploidías en humanos:
- Trisomía 21 o Síndrome de Down que tienen 47 cromosomas.
- Trisomía 18 o Síndrome de Edwards (tienen 47 cromosomas).
- Monosomía X o Síndrome de Turner.
- Trisomía sexual XXX o Síndrome del Triple X.
- Trisomía sexual XXY o Síndrome de Klinefelter.
- Trisomía sexual XYY o Síndrome del doble Y.

Se producen cambios en la estructura del cromosoma
Inversión
• Es un cambio estructural por el cual un segmento cromosómico
cambia de sentido dentro del propio cromosoma.
• No implica perdida de información genética sino simplemente• No implica perdida de información genética sino simplemente
una reordenación lineal de la secuencia de genes y de sus loci.
• Si el centrómero está incluido en el segmento invertido,
entonces la inversión se denomina pericéntrica.
• Si el centrómero no forma parte del segmento cromosómico
reordenado. La inversión se denomina paracentrica.
• Las inversiones son de gran importancia evolutiva al hecho de
no existir recombinación en el segmento invertido lo que
permite que grupos de genes se trasmitan siempre juntos.

Deleción
• Consiste en la pérdida de un fragmento de ADN de
un cromosoma que origina un desequilibrio.
• El portador de una deleción es monosómico respecto a la
información génica del segmento correspondiente del
información génica del segmento correspondiente del
homólogo normal.
• Una deleción puede producirse en el extremo de un cromosoma
(deleción terminal) o a lo largo de uno de sus brazos
(deleción intersticial).
• En ciertos casos, las deleciones son el resultado de un
entrecruzamiento desigual entre cromosomas homólogos o
cromátidas hermanas mal alineados.

Duplicación
• Es la repetición de un fragmento de cromosoma a continuación
del fragmento original.
• Surgen por error en la duplicación del ADN, como producto de
una reorganización cromosómica de tipo estructural o
una reorganización cromosómica de tipo estructural o
relacionado con un proceso de sobrecruzamiento defectuoso.
• Las duplicaciones no suelen ser deletéreas, son una fuente de
nuevo material genético y base para nuevos cambios
evolutivos.
• Las duplicaciones no suelen tener una manifestación fenotípica
observable a simple vista, sino mediante análisis citogenéticos
y moleculares.

Traslocaciones
• Las translocaciones se producen cuando dos cromosomas no
homólogos intercambian segmentos cromosómicos.
• Las translocaciones pueden detectarse citológicamente porque
el heterocigoto estructural forma un cuadrivalente (asociación
el heterocigoto estructural forma un cuadrivalente (asociación
de 4 cromosomas) 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.

Son las mutaciones que alteran la secuencia de nucleótidos del
ADN.
Los cambios en la secuencia del ADN se producen por:
• Sustitución: Consiste en la aparición de un nucleótido en la
posición ocupada originalmente por otro. Se distingue entre
Mutaciones génicas o moleculares
posición ocupada originalmente por otro. Se distingue entre
transición (se sustituye una pirimidina por otra (T→C o C→T);
o una purina por otra (A→G o G→A)) y transversión (se
sustituye una purina por una pirimidina (A o G→T o C) o
viceversa (T o C→A o G)

• Deleción: Consiste en la perdida de uno o más nucleótidos de
la secuencia. Es infrecuente en el ADN codificante, y puede
afectar al marco de lectura.
• Inserción: Consiste en la aparición de uno o varios nucleótidos
adicionales en la secuencia
adicionales en la secuencia

El efecto que producen sobre la secuencia de la proteína son:
• Estas mutaciones pueden llevar a la sustitución de aminoácidos en las
proteínas resultantes (mutaciones no sinónimas o no silenciosas).
Un cambio en un solo aminoácido puede no ser importante si es
conservativo y ocurre fuera del sitio activo de la proteína.
• En las mutaciones sinónimas, la mutación se produce en la tercera
base del codón pero no causa sustitución de Aa debido a la
redundancia del código genético.
• En las mutaciones neutras, el aminoácido insertado es distinto pero
con unas propiedades fisicoquímicas similares. También podrían
considerarse neutras aquellas mutaciones que afecten a zonas del
genoma sin función aparente.
• Las mutaciones sinónimas y las neutras se denominan mutaciones
silenciosas.

Mutaciones silenciosas
• Se caracterizan porque a pesar de haber un cambio en la
secuencia de ADN, no se altera la secuencia de su producto
proteico.
• Las mutaciones silenciosas no se detectan a nivel fenotípico
• Las mutaciones silenciosas no se detectan a nivel fenotípico
aunque pueden generar una gran diversidad genética en una
población o polimorfismo genético no génico

Mutaciones no sinónimas o no silenciosas
• La alteración en la secuencia de nucleótidos afecta a la
secuencia proteica.
• Dependiendo del efecto que tenga la alteración de la
secuencia proteica sobre su función se distingue entre
secuencia proteica sobre su función se distingue entre
mutaciones beneficiosas (son poco frecuentes, menos del 1%) o
perjudiciales.
• Efectos más frecuentes sobre los codones: Mutaciones que
alteran el sentido (conservadoras y no conservadoras),
Mutaciones de desplazamiento de marco, Mutaciones sin
desplazamiento de marco, Mutaciones de terminación
prematura, y Mutaciones de terminación retrasada.

• Mutaciones que alteran el sentido:
Son la mayoría de las mutaciones que se dan en regiones
codificantes (73%).
La versión de mas de una versión proteica da lugar a un
polimorfismo proteico.
polimorfismo proteico.
Son particularmente importantes cuando afectan a las regiones
génicas estructurales.
Se distinguen dos subtipos:
- Conservadoras: El Aa es sustituido por otro con una cadena
lateral similar por lo que el efecto sobre estructura y función
puede ser mínimo (Aa similares tienen codones similares). Son
parecidas a las silenciosas.
- No conservadoras: El Aa es sustituido por otro no similar.

• Mutaciones de desplazamiento de marco
Consiste en que la inserción o deleción de nucleótidos cambia
la forma en la que se leen los codones por lo que produce una
alteración importante en la secuencia de la proteína.
Esto sucede siempre que la inserción o deleción sea en un
Esto sucede siempre que la inserción o deleción sea en un
número no múltiplo de 3.
El cambio ocurre desde el lugar de la mutación hasta el
extremo carboxilo terminal de la proteína.

• Mutaciones sin desplazamiento de marco
La inserción o deleción de 3 bp o múltiplo de 3, aunque añade
o elimina algún Aa a la secuencia de la proteína, no cambia el
marco de lectura, por lo que el resto de la secuencia es
normal.
normal.
El efecto de estas mutaciones es mucho menor y puede no
afectar a la función de la proteína.

• Mutaciones con terminación prematura de la proteína
La sustitución la inserción o la deleción de uno o varios
nucleótidos produce la aparición de un codón de terminación o
de paro. Como consecuencia se produce un paro prematuro de
la síntesis proteica a partir del ARNm y por lo tanto un
acortamiento de la proteína en su región carboxilo terminal.
acortamiento de la proteína en su región carboxilo terminal.
También se les denomina mutaciones sin sentido.
El acortamiento a veces es considerable por lo que se altera su
estructura tridimensional, su estabilidad y su función.
La terminación se puede producir por la aparición directa del
codón de terminación o de una manera indirecta mediante un
cambio en el marco de lectura.

Mutaciones con terminación retrasada
De igual manera que una mutación puede generar un codón de
terminación, también puede eliminar uno existente sustituyendo
a éste por uno que codifique a un Aa.
En este caso la traducción continua hasta el próximo codón de
En este caso la traducción continua hasta el próximo codón de
terminación.
La secuencia de Aa adicional en el extremo carboxilo terminal
no suele tener significado estructural ni funcional.

Genes mutadores y antimutadores
Genes mutadores: son aquellos genes que intervienen en la
reparación del ADN y que ha sufrido una mutación.
• Las mutaciones de estos genes pueden ser heredadas o
adquiridas.
• La consecuencia de la mutación inicial es que incrementa la• La consecuencia de la mutación inicial es que incrementa la
frecuencia de mutaciones en todo el genoma.
• La mayoría de mutaciones ocurren en regiones repetitivas ya
que es donde más fácilmente suele cometer errores la ADN
polimerasa.
• El incremento de la frecuencia de mutación en todo el genoma
se manifiesta a través del fenómeno conocido como
inestabilidad de microsatélites debido a que es aquí donde se
producen con mayor frecuencia las mutaciones.

Genes antimutadores: son aquellos genes que producen una
disminución en la tasa de mutación.
• Las mutaciones antimutadoras suelen afectar a genes
relacionados con la reparación a través de la inhibición de un
sistema de reparación productor de errores o de la inducción
Genes mutadores y antimutadores
sistema de reparación productor de errores o de la inducción
de una reparación que destruya los daños premutacionales
causados en el ADN
• Esta acción antimutagénica debe afectar tanto a las frecuencias
de mutación inducida como a las de mutaciones espontáneas.

Mutaciones genéticas 1

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