1.- MUTACIONES. DEFINICIÓN Y TIPOS 2.- … · • Mutación del mtDNA en un 80% de los pacientes....
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Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN
1.- MUTACIONES. DEFINICIÓN Y TIPOS
2.- MUTACIONES GÉNICAS
3.- MUTACIONES CROMOSÓMICAS
4.- MUTACIONES GENÓMICAS
5.- AGENTES MUTAGÉNICOS
6.- MUTACIÓN Y CÁNCER
7.- MUTACIONES Y EVOLUCIÓN
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 1.- MUTACIONES. DEFINICIÓN Y TIPOS
MUTACIÓN:
Se producen: ESPONTÁNEAMENTE: errores en replicación o meiosis
INDUCIDAMENTE: por agentes f-q del medio (agentes mutagénicos)
Cambios que se producen en la secuencia/nº de nucleótidos del ADN de una célula
CAMBIOS EN LAS PROTEÍNAS
Afecta a las posibilidades de supervivencia de la especie/organismo
PERJUDICIALES desfavorecen al org/sp
pudiendo causar su muerte
BENEFICIOSAS favorecen al org/sp
↑ probabilidad supervivencia
NEUTRAS sin beneficios ni perjuicios
para el org/sp
SEGÚN LAS CÉLULAS AFECTADAS SEGÚN LA EXTENSIÓN DEL
MATERIAL GENÉTICO AFECTADO
GERMINALES SOMÁTICAS GÉNICAS CROMOSÓMICAS GENÓMICAS
Afectan a gametos o células madre. Se transmiten a la descendencia. Sobre ellas actúa la selección natural. Juegan un papel en la evolución
Afectan a células somáticas. Afectan al individuo. No son heredables. No juegan papel en la evolución.
Afectan a la disposición de genes en el cromosoma.
Provocan cambios en la secuencia de nucleótidos de un gen.
Alteran el número de cromosomas típico de la especie.
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN
TIPOS DE MUTACIONES :
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 2.- MUTACIONES GÉNICAS
ALTERAN LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS DE UN GEN, SON PUNTUALES
TRANSICIONES: sustitución de 1 base púricapúrica (A,G) 1 base pirimidínicapirimidínica (C,T)
TRANSVERSIONES: sustitución de 1 base púricapirimidínica y viceversa
AFECTAN SÓLO A 1 TRIPLETE DE BASES
El nuevo triplete codifica el mismo aminoácido
MUTACIÓN SILENCIOSA
El nuevo triplete codifica un aminoácido distinto
Si es un aminoácido del CENTRO ACTIVO de la proteína, puede dejar de ser funcional
ADN GAT GGT CGT CAG ACG TCT TGT ARNm CUA CCA GCA GUC UGC AGA ACA
TIPO DE MUTACIÓN C O N S E C U E N C I A S
SIN MUTACIÓN
TRANSICIÓN
TRANSVERSIÓN
ADN GAT GGT CGT CGG ACG TCT TGT ARNm CUA CCA GCA GCC UGC AGA ACA
ADN GAT GGT CGT CCG ACG TCT TGT ARNm CUA CCA GCA GGC UGC AGA ACA
Proteína Leu Pro Ala Val Cys Arg Thr Símil lingüístico dos por dos son más que uno
Proteína Leu Pro Ala Ala Cys Arg Thr Símil lingüístico dos por dos sen más que uno
Proteína Leu Pro Ala Gly Cys Arg Thr Símil lingüístico dos por dos sin más que uno
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 2.- MUTACIONES GÉNICAS
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 2.- MUTACIONES GÉNICAS
INSERCIONES y DELECIONES: adición o pérdida de algún nucleótido
AFECTAN A VARIOS TRIPLETES DE BASES
se producen PROTEÍNAS DIFERENTES
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 2.- MUTACIONES GÉNICAS
ADN GAT GGT CGT CAG ACG TCT TGT ARNm CUA CCA GCA GUC UGC AGA ACA
TIPO DE MUTACIÓN C O N S E C U E N C I A S
SIN MUTACIÓN
TRANSICIÓN
TRANSVERSIÓN
INSERCIÓN
DELECIÓN
ADN GAT GGT CGT CGG ACG TCT TGT ARNm CUA CCA GCA GCC UGC AGA ACA
ADN GAT GGT CGT CCG ACG TCT TGT ARNm CUA CCA GCA GGC UGC AGA ACA
ADN GAT GGT CGT TCA GAC GTC TTG T ARNm CUA CCA GCA AGU CUG CAG AAC A
ARNm CUA CCA GCA GUC UGA GAA CA ADN GAT GGT CGT CAG ACT CTT GT
Proteína Leu Pro Ala Val Cys Arg Thr Símil lingüístico dos por dos son más que uno
Proteína Leu Pro Ala Ala Cys Arg Thr Símil lingüístico dos por dos sen más que uno
Proteína Leu Pro Ala Gly Cys Arg Thr Símil lingüístico dos por dos sin más que uno
Proteína Leu Pro Ala Ser Leu Gln Asn Símil lingüístico dos por dos sso nmá squ eun o
Proteína Leu Pro Ala Val Stop Símil lingüístico dos por dos son
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 2.- MUTACIONES GÉNICAS
• ANEMIA FALCIFORME: • Los glóbulos rojos adquieren forma de hoz porque tienen HbS (defectuosa) • ↓ [O2] en tejidos del cuerpo, destrucción de eritrocitos, problemas circulatorios, anemia, daños cerebrales. • El cambio de Val Glu en la posición 6 de la cadena β produce Hb defectuosa
• ENCEFALOMIOPATÍAS MITOCONDRIALES • Cambios en la estructura mitocondrial defectos en la fosforilación oxidativa • Afectan al SN central o músculos. Síntomas iniciales espasmos, dolores de cabeza recurrentes, anorexia, vómitos recurrentes, intolerancia a los ejercicios o debilidad próxima de las extremidades. Daño de habilidades motoras y visuales. • Mutación del mtDNA en un 80% de los pacientes. Transición AG en el nucleótido 3243 en el gen mitocondrial MTTL1 que codifica tRNA Leu(UUR). Nueve mutaciones puntuales adicionales y una supresión en siete genes adicionales.
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN
AFECTAN A UN SEGMENTO CROMOSÓMICO QUE INCLUYE VARIOS GENES
CONSECUENCIAS: Dificultan la meiosis ya que entorpecen el emparejamiento de cromosomas homólogos El gameto resultante puede transmitir cromosomas defectuosos SXF (Síndrome X Frágil): repetición de CGG +200 veces en una parte del gen FMR1
• Retraso mental, hiperactividad, problemas de atención, aleteo con los brazos, contacto visual escaso, hablar reiterativamente, articulaciones hiper-extensibles, testículos grandes, orejas prominentes, bajo tono muscular…
AFECTAN A - ORDEN DE LOS GENES EN LOS CROMOSOMAS - NÚMERO DE GENES DE LOS CROMOSOMAS
3.- MUTACIONES CROMOSÓMICAS
Síndrome del Maullido de Gato: deleción de parte o todo el brazo corto del cromosoma 5 • Llanto de tono alto similar al de un gato, microcefalia, retraso mental, ojos separados…
DEFICIENCIAS O DELECCIONES DUPLICACIONES O REPETICIONES
TRANSLOCACIONES INVERSIONES
A
A B C D E F G H
A B F E D C G H
A
B
B
C
C
D
D
E
E
F
G
G H
H
F
A B
C
E D
G H
F
1 1
2 2
3
4
3
4 Entrecruzamiento
Se pierde Rotura
Consisten en la pérdida de un segmento cromosómico de un cromosoma, y por tanto de los genes en él contenidos.
Aparece un segmento cromosómico más de una vez, en el mismo cromosoma o en otro.
Es el cambio de localización de un segmento cromosómico Puede ser recíproca, con intercambio entre dos cromosomas no homólogos, o no recíproca o transposición, cuando no se produce intercambio.
Segmentos cromosómicos que giran 180o, y su secuencia génica queda invertida con respecto a la del resto del cromosoma.
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 3.- MUTACIONES CROMOSÓMICAS
MONOPLOIDÍA o HAPLOIDÍA
(normal en hongos y veg.inf. raro en el resto de org.)
Afectan al número normal de dotaciones cromosómicas
Afectan al número de alguno de los cromosomas
ALOPOLIPLOIDÍA
(en veg. por hibridación entre sps diferentes)
Incorporan un juego de otra especie TRIPLOIDES (3n)
TETRAPLOIDES (4n)
POLIPLOIDES (Xn)
POLIPLOIDÍA (+ frec.en veg. que animales)
Existe un solo cromosoma de cada par (n).
Contienen más de un juego completo de
cromosomas.
EUPLOIDÍAS
SÍNDROME TRIPLO X
Carecen de un cromosoma de una
pareja de homólogos
SÍNDROME DE TURNER
MONOSOMÍAS
Poseen un cromosoma de más
SÍNDROME DE DOWN
En autosomas
CARIOTIPO XYY
SÍNDROME DE KLINEFELTER
En cromosomas sexuales
ANEUPLOIDÍAS
TRISOMÍAS
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 4.- MUTACIONES GENÓMICAS
VARIACIONES EN EL Nº NORMAL DE CROMOSOMAS DE UNA ESPECIE
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 4.- MUTACIONES GENÓMICAS
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 4.- MUTACIONES GENÓMICAS
MUTACIONES GENÓMICAS: trisomía en los cromosomas sexuales
Óvulo con dos cromosomas X
XYY XXX XXY
Hombre (Trisomía XYY)
Superhembra (Síndrome triplo X)
Hombre (Síndrome de Klinefelter)
Espermatozoide con dos cromosomas Y
Óvulo normal
Espermatozoides normales
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 4.- MUTACIONES GENÓMICAS
Radiación ultravioleta
Los dímeros distorsionan la conformación del ADN inhibiendo la replicación
MUTÁGENOS FÍSICOS
• Radiaciones ionizantes: radiaciones de longitud de onda corta (muy energéticas)
- rayos X, rayos γ, partículas α y β de explosiones nucleares -
• Radiaciones no ionizantes: rayos UV
MUTÁGENOS QUÍMICOS
• Ácido nitroso (HNO2)
• Agentes alquilantes
• Sustancias análogas a las bases nitrogenadas
• Sustancias intercalantes
Pueden provocar la rotura de los cromosomas y modificar las bases nitrogenadas.
Provocan la formación de enlaces covalentes entre dos bases pirimidínicas contiguas, dando origen a dímeros.
Transforma la C U y la A hipoxantina provocando incorporación de bases erróneas en la replicación del ADN.
Añaden grupos etilo o metilo a las bases nitrogenadas alterando la replicación del ADN.
Sustituyen a las bases nitrogenadas del ADN y provocan transiciones.
Se intercalan entre las bases de una cadena dando origen a inserciones o delecciones de un solo par de bases.
- benzopireno del humo del tabaco -
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 5.- AGENTES MUTAGÉNICOS
Agentes físicos o químicos que aumentan la tasa de mutación espontánea de una especie, dañando o alterando la estructura del ADN
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 5.- AGENTES MUTAGÉNICOS
AGENTE NARANJA: • Herbicida usado en la Guerra de Vietnam con elevados contenidos de la sustancia cancerígena dioxina tetraclorodibenzodioxina. • 2’5-4’8 millones de personas fueron expuestas. • Consecuencias: cánceres, enf.pulmonares y cardíacas, defectos en reproducción, devastación de selvas (12% superf. Vietnam)
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 5.- AGENTES MUTAGÉNICOS
BOMBAS ATÓMICAS HIROSHIMA Y NAGASAKI (1945): • Mataron 140.000 personas en Hiroshima y 80.000 en Nagasaki. • El 1% de la población de la población superviviente murió por leucemia y otros cánceres, hemorragias internas, enfermedades nerviosas…
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 6.- MUTACIÓN Y CÁNCER
TUMOR o NEOPLASIA : división sin control de las células
Benigno: si las células crecen lentamente y se mantienen juntas
CÁNCER: las células crecen rápidamente e invaden órganos próximos (metástasis)
CARACTERÍSTICAS DE LAS CÉLULAS CANCEROSAS :
Proliferan continuamente y fuera de control
Morfológicamente sufren cambios
Crecen unas sobre otras en varias capas
Para que una célula se transforme en cancerosa, es necesario una
acumulación de MUTACIONES en los genes implicados en su proliferación :
Protooncogenes: genes que estimulan el crecimiento y la división celular normal.
Cuando se convierten en ONCOGENES provocan la multiplicación anárquica de la célula.
Genes supresores de tumores: codifican proteínas que evitan el ccto. celular
descontrolado. Su mutación contribuye a la aparición de cáncer (gen p53 que codifica a la
proteína p53 “vigila la división celular y actúa si detecta algún error”)
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 6.- MUTACIÓN Y CÁNCER
MUTACIÓN Y CÁNCER: origen vírico de algunos cánceres Algunos virus (tumorales u oncogénicos), al insertar su ADN en la célula huésped, alteran
el control de la división celular produciendo células cancerosas
ARN
Retrovirus Célula
ADN
Protooncogén
Oncogén
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 6.- MUTACIÓN Y CÁNCER
En 1859 Darwin publicó su teoría de la evolución.
El mecanismo de evolución propuesto por Darwin puede resumirse en 4 puntos básicos:
CAPACIDAD REPRODUCTIVA ELEVADA
LUCHA POR LA EXISTENCIA
VARIABILIDAD INDIVIDUAL
Las especies son capaces de producir un elevado número de descendientes.
La limitación de los recursos provoca competencia. Como consecuencia de ésta, no todos sobrevivirán para reproducirse.
Dentro de una especie los individuos presentan características que los diferencian del resto.
Algunas de las características individuales confieren mayor capacidad de adaptación y supervivencia.
SUPERVIVENCIA DEL MÁS APTO
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 7.- MUTACIONES Y EVOLUCIÓN
Pero …
¡¡¡DARWIN NO PUDO EXPLICAR CÓMO SE CREA VARIABILIDAD EN LA POBLACIÓN!!!
PALEONTOLOGÍA
GENÉTICA SISTEMÁTICA NEODARWINISMO
George G. Simpson “Tiempo y modo en evolución”
Theodosius Dobzhansky “La genética y el origen de las
especies”
Ernst Mayr Introduce el concepto de población
como unidad evolutiva
La unidad en evolución es la
población y no el individuo.
Las mutaciones aportan variabilidad sobre la
que actúa la selección natural.
La evolución ocurre de modo gradual. El
proceso para lograr una nueva especie es largo.
Rechazo a la teoría de los caracteres adquiridos.
Lamarckismo
TEORÍA SINTÉTICA
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 7.- MUTACIONES Y EVOLUCIÓN
En 1947, a la Tª de Darwin, se le suman las aportaciones de Mendel, la genética, la paleontología y
la sistemática TEORÍA SINTÉTICA o NEODARWINISMO
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN 7.- MUTACIONES Y EVOLUCIÓN
En 1947, a la Tª de Darwin, se le suman las aportaciones de Mendel, la genética, la paleontología y
la sistemática TEORÍA SINTÉTICA o NEODARWINISMO
Es la Teoría más aceptada actualmente y en ella la EVOLUCIÓN se explica desde: •MUTACIÓN:
• Son las responsables de la variabilidad entre individuos de una especie. • Las mutaciones pueden darle a un individuo y a su descendencia ventajas. • Constituyen la fuente de variaciones hereditarias que hacen posible la evolución.
• SELECCIÓN NATURAL: • Es la eliminación que hace el medio ambiente de los individuos con variantes genéticas menos aptas para la supervivencia. • Los individuos con variantes genéticas más aptas, vivirán más tiempo y tendrán más probabilidades de obtener descendencia.
• ESPECIACIÓN: • Cuando 2 poblaciones de la misma especie viven mucho tº aisladas una de la otra, cada una de ellas sufrirá MUTACIONES y experimentará SELECCIÓ NATURAL. • Al cabo de mucho tiempo habrán acumulado tantas diferencias genéticas entre ellas, que son 2 especies diferentes
Tema 17: GENÉTICA Y EVOLUCIÓN
ANTECEDENTES PAU: 2002 – Septiembre : mutación, concepto, tipos, importancia en el proceso evolutivo;
agente mutagénico, definición y ejemplos;
2003 – Septiembre : mutación, concepto;
agentes mutagénicos físicos y químicos;
2005 – Junio : mutación génica, cromosómica y genómica, definición;
2008 – Junio : agente mutagénico y mutación, definición;
2008 – Septiembre : mutación, explicación y tipos;
2011 – Junio : mutación, definición y tipos;
agente mutágeno, definición, tipos y ejemplos;