Este documento describe los conceptos básicos de las mutaciones. Explica que las mutaciones son cambios en el material genético que pueden ocurrir a nivel de la secuencia de nucleótidos, la estructura cromosómica o el número de cromosomas. También clasifica las mutaciones en diferentes tipos dependiendo del tipo de célula afectada, la amplitud de la alteración, el efecto sobre el mutante y su origen. Finalmente, describe en más detalle los tipos de mutaciones puntuales o génicas y sus posibles consecuencias.

1. MUTACIONES. CONCEPTO. TIPOS
Término introducido por De Vries en 1901, que lo definió como “ cambios bruscos que ocurren
en los caracteres de una especie”. Llegó a esta definición estudiando la planta Oenothera
lamarckiana, al observar que de vez en cuando aparecían plantas con características distintas a
otras. Fueron Luria y Delbruck los que empezaron los primeros estudios sobre sus causas y su
importancia de manera rigurosa.
La célula dispone de mecanismos que aseguran que el ADN no cambie. Los primeros son
mecanismos de corrección de la replicación, así se mantiene la fidelidad con que se transmite
de generación a generación. Otros mecanismos reparan los cambios espontáneos o lesiones que
sufre el ADN. Pero cuando dichos mecanismos fallan aparece la mutación.
En sentido amplio, mutación es todo cambio en el material genético de las células detectable.
Estos cambios pueden ser en la estructura cromosómica o en su número. En sentido estricto,
es un cambio en la secuencia de nucleótidos (de bases) del material genético debidos a errores
en la duplicación y en los sistemas de reparación del ADN. La mutación es heredable si afecta
al material genético de las células madre de los gametos o a los propios gametos.
Las mutaciones generan nuevas variantes o formas de un mismo gen, es decir, nuevos alelos,
por lo que se dice que es fuente de diversidad o variabilidad génica, sobre ellos actúa la
selección natural. Los nuevos genes o alelos que aparecen se denominan mutantes (y el
individuo portador también) y el gen más frecuente gen o alelo silvestre o normal.
Estos alelos proporcionan ventajas o no a los individuos que las portan, y son seleccionados o
eliminados por la SN. Cuando se expresa el gen mutado, se traduce como una proteína. Esta
proteína puede ser resultar perjudicial, beneficiosa o neutra.
La clasificación de las mutaciones se hace con distintos criterios:
1) Según la célula afectada
a) Mutación somática, si afectan a una célula no germinal. Sólo se transmite a las células
que derivan de una célula somática, pero no a la descendencia (no son heredables). Las
consecuencias de estas mutaciones dependen del tipo de célula y del tipo de mutación.
Si se produce durante el desarrollo embrionario, el individuo resulta un mosaico, con
células mutadas y otras no. Si la mutación es carcinógena transforma la célula en
tumoral. La mutación debe activar a un protooncogen o inactivar a un gen supresor o un
gen reparador de lesiones.
b) Mutación germinal, si se produce en las células sexuales o las células madre de los
gametos, se transmite a la descendencia (heredables). Todas las células del nuevo
individuo portarán la mutación y, por tanto, contribuyen al aumento de la variabilidad
de la población. Sobre estos individuos (sobre estas mutaciones) actuará la SN,
responsable de la evolución.
2) Por el tipo de alteración provocada (amplitud de la afección)

2. a) Mutación génica, puntiforme o molecular, si afecta la secuencia de bases de un gen.
Debido a errores en la duplicación, mutágenos o son espontáneas. Origina nuevas
formas variantes de un gen llamadas alelos. Son las mutaciones en sentido estricto y es
el mínimo cambio que puede haber en el ADN. Afecta a una base y su pareja en la otra
cadena.
b) Cromosómicas, si afecta a la estructura del cromosoma (deleción, inversión,
traslocación)
c) Genómicas o numéricas, si cambia el número cromosomas (monosomías, trisomías,
triploídias, poliploidias)
3) Por la viabilidad del mutante (efecto sobre el mutante)
a) Mutaciones neutras, si no perjudican ni benefician al individuo
b) Mutaciones perjudiciales, si les causa por ejemplo alguna enfermedad (mutaciones
patológicas), o la muerte (letales o subletales)
c) Mutaciones beneficiosas, si les confiere alguna característica ventajosa que les
permite ser más eficaz y sobrevivir en el entorno.
4) Por su origen:
a) Mutaciones espontáneas, si aparecen por sí solas
b) Mutaciones inducidas o provocadas por agentes mutágenos (físico o químico)
5) Por el tipo de cromosoma afectado
a) Mutación ligada al sexo, si se produce en los heterocromosomas, como la hemofilia
b) Mutación autonómica, como el albinismo
TIPOS DE MUTACIONES PUNTUALES, GÉNICAS O MOLECULARES
Son las mutaciones en sentido estricto. Puede ser espontánea, deberse a una error de la
replicación o de los sistemas de reparación, o inducida. Se sabe que algunos lugares concretos
en el genoma que son más susceptibles de sufrir mutaciones. Se llaman “puntos calientes”. Las
mutaciones génicas son cambios en la secuencia de bases de un gen.
Hay dos tipos:
1. Sustituciones, origina nuevos alelos.
2. Adiciones (=inserción) o pérdida de bases (también llamadas mutaciones por
corrimiento de la pauta de lectura).
Sustituciones de bases
Son el 20 % de las mutaciones génicas. Dos tipos:

3.  Transición, si se cambia una base púrica por otra púrica, o pirimidínica por otra
pirimidínica. Origina apareamientos anómalos. Ej:
Secuencia normal: ATT CGA CTG TAC
TAA GCT GAC ATG
Secuencia mutada ATT CGG CTG TAC
A por G, T por C TAA GCC GAC ATG
 Transversión, si se cambia launa púrica por otra pirimidínica o viceversa. Si la adenina
se une a la guanina, y la citosina con la timina o viceversa.
Secuencia normal ATT CGA CTG TAC
TAA GCT GAC ATG
Secuencia mutada ATT CGT CTG TAC
A por T, T por A TAA GCA GAC ATG
Otras dos son la inversión y la transposición:
 Inversión: Giro de 180 º de base(s)
Secuencia normal A TTC GAC TGT ACG
T AAG CTG ACA TGC
Secuencia mutada A CAG CTT TGT ACG
T GCT GAA ACA TGC
 Transposición o translocación: Cambio de posición, sin giro
Secuencia normal ATT CGA CTG TAC
TAA GCT GAC ATG
Secuencia mutada ATT CTG CGA TAC
TAA GAC GCT ATG
La mutación puntual puede tener distintas consecuencias. La sustitución afecta a un nucleótido
y solo un triplete de bases. Si afecta un intrón o si la nueva base incorporada codifica el mismo
aminoácido (al ser el código degenerado), no tendría ninguna consecuencia que altere la vida
normal de la célula. En ambos casos la mutación se dice que es silenciosa.
Si el gen mutado es estructural o regulador, puede cambiar a un exón, al codón iniciador, o de
terminación, a una región promotora o reguladora, y por tanto se altera la expresión de otros

4. genes, y esto puede ser incluso letal. Al transcribirse la mutación, un codón estará modificado
y se incorporará un aminoácido distinto al normal.
Si cambia un aminoácido por otro de naturaleza muy distinta (polar por apolar por ejemplo, o
uno de cadena larga por otra de cadena corta), la proteína cambia su estructura y pierde parte
o toda su función (anemia falciforme). Si el aminoácido afecta al centro activo de una enzima,
se altera una reacción metabólica, (alcaptonuria) a veces letal. Si afecta a un codón de
terminación, puede que la proteína sea más larga. Si el nuevo triplete se convierte en uno de
terminación, la proteína es más corta, con el mismo efecto (perjudicial o letal). Hay ocasiones
en que son compatibles con la vida , como en la -talasemia o albinismo.
 La pérdida o inserción de bases provoca un “corrimiento de cuadro” o de marco de
lectura, ya que a partir del punto donde ha habido la mutación varían todos los
tripletes, los codones ahora son distintos. La proteína es totalmente distinta. Los
efectos más importantes que los cambios de bases.
En ciertas ocasiones una mutación puntual mejora el gen y por lo tanto la proteína también, es
decir, ésta adopta una nueva estructura espacial que le permita mejorar su función. Los
individuos que porten estas mutaciones tendrán ventajas adaptativas (características que les
permiten adaptarse a las condiciones del entorno. Con el tiempo, la SN elegirá a estos
individuos, y aumentará la presencia de este gen (o genes ) en la población.
ORIGEN DE LAS MUTACIONES. TIPOS DE MUTACIONES POR SU ORIGEN
Atendiendo a su origen, las mutaciones son espontáneas o inducidas.
Mutaciones espontáneas
Las mutaciones génicas espontáneas aparecen por sí solas, si intervenir ningún factor o
agente. Se producen por errores en la duplicación (originan transiciones y transversiones). La
tasa de mutación espontánea (frecuencia) es muy baja. Se mide como la probabilidad de que
ocurra una mutación por individuo y generación. En bacterias la tasa de mutación es muy baja:
entre 10-8 y 10-10 mutaciones por cada pb y generación; en los eucariontes es de 10 -7 y 10-9 por
cada pb, generación y cada gen. En el hombre se estima que hay una mutación en uno de cada
100.00 o 1.000.000 de gametos, aunque depende del tipo de gen.
 Cambios químicos espontáneos en el ADN como la depurinizaciones, desaminaciones.
Estos cambios se deben a aumentos fuertes y bruscos de temperatura (pérdida de
adeninas y desaminaciones (provocan cambios de C en U, A en hipoxantina). El resultado
son apareamientos anómalos.
 Oxidaciones.

5. Mutaciones inducidas. Agentes mutágenos
Las mutaciones inducidas son provocadas por un agente externo al ADN, que puede ser físico o
químico, llamado mutágeno o mutagénico. Algunos además son mutágenos cancerígenos. Los
mutágenos han aumentado en nuestra sociedad con los avances técnicos, las costumbres
sociales y alimentarias: uso de plaguicidas en agricultura, radiaciones de centrales nucleares,
tabaco, subproductos industriales, incineradoras, etc. Por ello los ataques al ADN son múltiples
y se producen a diario.
Los mutágenos son los siguientes:
1) Físicos
a) Temperaturas altas
b) Radiaciones (ionizantes y no ionizantes)
2) Químicos :Agentes intercalantes, alquilantes, análogos de bases, metabolitos
reactivos, etc
Mutágenos físicos
 Los mutágenos físicos son las radiaciones, que pueden ser ionizantes y no ionizantes.
Las ionizantes son radiaciones electromagnéticas con  muy corta (y alta frecuencia)
por lo que su energía es muy alta. Corresponden a los rayos , X,  y , flujo de
protones y neutrones y la radiación desprendida en la desintegración de isótopos
radioactivos como el Sr90,Ce137, I131, P32, S35.
Las radiaciones ionizantes tienen gran poder de penetración y pueden provocar la
ionización de las sustancias que atraviesan, como directamente sobre el ADN o de
manera indirecta al ionizarse antes a otras sustancias y éstas actuar sobre el ADN
(efecto físico). Además hay un efecto genético, ya que las partículas ionizadas son muy
reactivas y reaccionan con estos componentes, provocando mutaciones. También pueden
provocar cambios en la estructura (efecto cromosómico) o en las enzimas (efecto
fisiológico).
 Las mutaciones que provocan las radiaciones ionizantes son diversos, como mutaciones
cancerígenas, letales y teratógenas. Si la dosis, la intensidad de la radiación o el tiempo
de exposición son grandes, llegan a romper los cromosomas, provocando la muerte del
individuo. Si no es muy intensa pero prolongada puede originar algún tipo de cáncer
(mutación cancerígena), como en los científicos o trabajadores de centrales nucleares.
Si afecta a una gestante provoca malformaciones en el feto, ya que sus células están en
mitosis. Por ello no se hacen radiografías a gestantes.
Las partículas  y  que se liberan en la desintegración de isótopo radiactivos y sus
efectos como los de los rayos X. Destacan la lluvia radiactiva del accidente de
Chernobil que pasó a la cadena trófica originando gran cantidad de cánceres en
Centroeuropa. También hay que tener en cuenta la radiación de fondo o natural que
tiene la Tierra o algun tipo de rocas como el granito (uranio, radio, radón). Algunas

6. viviendas construidas de granito almacenan radiactividad y con el tiempo liberar radón
(gas cancerígeno).
Las radiaciones no ionizantes tiene menor penetración en los tejidos y su efecto es algo
más suave. Provocan la formación de dímetros de timina. Destaca los rayos UV del Sol.
Nos llega dos tipos: los UVA ( entre 320-400 nm, menos energética) y los
UVBentre 290-320 nm, más energéticos). Ambos provocan cáncer de piel. Los UVA
provocan la formación de radicales libres, que son muy reactivos y reaccionan con el
ADN. Los UVB son absorbidos por el ADN y forma dímeros de timina (T-T)y dímeros de
citosina (C-C). La doble hélice se deforma.
Mutágenos químicos
Los mutágenos químicos son muchos en la actualidad. Para detectar si una sustancia es
mutágena se hace la prueba de Ames. (ver libro página 195). Los principales tipos son:
1. Los agentes alquilantes transfieren grupos alquilos a las bn, y les convierten en
tautómeros. La mutación es por modificación de bases. La ADN pol no les reconoce
correctamente. Ej. Gas mostaza, epóxidos, nitrosoguanidina, sulfato de dimetilo,
dietilsulfonato. La guanina se convierte en 6-O-metil-guanina y se une con la timina en
vez de la citosina. Otro es el bisulfito.
2. Los compuestos nitrogenados como el ácido nitroso provocan la desaminación de las bn
y apareamientos anómalos. La citosina se convierte en uracilo, y se une con la adenina
en vez de la guanina. Provoca sustitución de bases.
3. Sustancias intercalantes, como colorantes (proflavina naranja de acridina) y
benzopirenos ((alquitrán y humo de tabaco, que se convierten en epóxidos) se intercala
en la doble hélice deformándola. Provocan adiciones o deleciones.
4. Los análogos de bases provocan transiciones. El 5-bromuracilo sustituye a la timina, la
2-aminopurina sustituye a la adenina y origina errores en la duplicación.
5. Los metabolitos reactivos provocan oxidaciones. Los radicales libres, derivados del
oxígeno (ión superóxido, peróxido y hidroxilo) y los productos de glicosilación
avanzada. Los primeros oxidan membranas (se evitan con antioxidantes como la
vitamina A, C y E), inactivan enzimas y provocan mutaciones en el ADN mitocondrial,
que es donde comienza el envejecimiento celular.
6. Fármacos, como la talidomida, que provoca malformaciones (TERATOGENIA) de las
extremidades.