(ensayo) IMPORTANCIA DE LA MUTACIÓN EN LA BIOLOGÍA

biología molecular

En genética y biología, la mutación es una alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia. La unidad genética capaz de mutar es el gen que es la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN. En los seres multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas. Una consecuencia de las mutaciones puede ser una enfermedad genética, sin embargo, aunque en el corto plazo puede parecer perjudicial, a largo plazo las mutaciones son esenciales para nuestra existencia. Sin mutación no habría cambio y sin cambio la vida no podría evolucionar.

Las mutaciones generan cambios en el DNA, por lo que generan variabilidad. Esto lleva a cambios en el individuo que pueden propagarse en la especie o no, dependiendo de si son negativos, neutros o positivos. Si son negativos, el portador va a estar perjudicado frente a otros, y la mutación no se va a propagar. Si son neutros, puede permanecer, pero si es positiva, el individuo se va a beneficiar y va a poder tener mejor reproducción y mejor alimentación. Para que una mutación se transmita debe ser en la línea germinal. Las distintas mutaciones llevan a que las poblaciones no sean homogéneas y por lo tanto, ante cambios en el ambiente, plagas o enfermedades, algunos individuos con ciertas características pueden sobrevivir y así no se pierde la especie.

Las mutaciones son una de los mecanismos evolutivos. La existencia de ellos precisa de la existencia previa de variabilidad entre los individuos de una población, que es la unidad evolutiva (quien evoluciona es la especie, no el individuo)
La variabilidad se consigue con la recombinación y con las mutaciones, las cuales van a permitir la aparición de genes que antes no existían. Al hacerlo, aumentamos el espectro de posibilidades biológicas para la evolución.
Las mutaciones beneficiosas suelen pasar inadvertidas en un primer momento y se van a mostrar lentamente por la selección natural. El gen mutado va ir sustituyendo al silvestre.
Evolutivamente las mutaciones más importantes son las que actúan de una manera repetida sobre un mismo gen, con lo que le van a favorecer con cambios más rápidos.
La importancia se pone de manifiesto durante la adaptación de una especie a un entorno nuevo.
Hay casos en los que la presión selectiva es grande y van a favorecer la supervivencia de los individuos que portan esa mutación porque se van a adaptar mejor.
Desde mi punto de vista es muy buena la mutación por que genera nuevos tipos de individuos, claro que pueden ser malas por el gran numero de personas con mutaciones  malas  en su ADN, pero hay que irse adaptando conforme pasa el tiempo por esto mismo considero un aporte lo que viene haciendo una mutación, en el caso de una mutación mala el tiempo se encargara de eliminarla, Las mutaciones son la materia prima de la evolución. La evolución tiene lugar cuando una nueva versión de un gen, que originalmente surge por una mutación, aumenta su frecuencia y se extiende a la especie gracias a la selección natural o a tendencias genéticas aleatorias (fluctuaciones casuales en la frecuencia de los genes). Antes se pensaba que las mutaciones dirigían la evolución, pero en la actualidad se cree que la principal fuerza directora de la evolución es la selección natural, no las mutaciones. No obstante, sin mutaciones las especies no evolucionarían.
La selección natural actúa para incrementar la frecuencia de las mutaciones ventajosas, que es como se produce el cambio evolutivo, ya que esos organismos con mutaciones ventajosas tienen más posibilidades de sobrevivir, reproducirse y transmitir las mutaciones a su descendencia.
La selección natural actúa para eliminar las mutaciones desventajosas; por tanto, está actuando continuamente para proteger a la especie de la decadencia mutacional. Sin embargo, la mutación desventajosa surge a la misma velocidad a la que la selección natural la elimina, por lo que las poblaciones nunca están completamente limpias de formas mutantes desventajosas de los genes. Esas mutaciones que no resultan ventajosas pueden ser el origen de enfermedades genéticas que pueden transmitirse a la siguiente generación.
La selección natural no actúa sobre las mutaciones neutrales, pero las mutaciones neutrales pueden cambiar de frecuencia por procesos aleatorios. Existen controversias sobre el porcentaje de mutaciones que son neutrales, pero generalmente se acepta que, dentro de las mutaciones no neutras, las mutaciones desventajosas son mucho más frecuentes que las mutaciones ventajosas. Por tanto, la selección natural suele actuar para reducir el porcentaje de mutaciones al mínimo posible; de hecho, el porcentaje de mutaciones observado es bastante bajo.                      http://es.wikipedia.org/wiki/Mutaci%C3%B3ntp http://html.rincondelvago.com/mutaciones.html

CONCLUSION

Puedo decirles que en la siguiente unidad hablamos de la definición de lo que es la mutación, quedándome claro su significado.. mutación es una alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia.

Esto me servirá para un futuro saber y relacionar los rasgos de la evolución con la vida en el entorno, poco a poco se van resolviendo las dudas que afectan al ser humano de acuerdo a sus rasgos que presentan.

5.2 SISTEMAS DE REPARACIÓN

Los sistemas de reparación se pueden clasificar d la siguiente manera:

Reparación directa.

Son sistemas que eliminan directamente el daño del UV en el DNA, como es el caso de los dímeros de timina. La luz visible activa la fotoliasa que rompe los dímeros de timina.

Otro ejemplo son las alquiltransferasas y su actividad consiste en eliminar los grupos alquilo, también se repara la despurinización gracias a las glicosidasas del ADN.

Dependiente de replicación.

Todas las células contienen endonucleasas que atacan los sitios que quedan tras la pérdida espontánea de resíduos de purina o pirimidina. Por comodidad, los sitios sin purina o sin pirimidina se denominan sitios AP. Las endonucleasas AP son vitales para la célula porque, como se apuntó con anterioridad, la despurinización espontánea es un hecho relativamente frecuente. Estas enzimas introducen hendiduras en la cadena mediante la rotura de enlaces fosfodiésteres en los sitios AP. Esto promueve un proceso de reparación por escisión medidado por otras tres enzimas: una exonucleasa, la polimerasa de DNA I y la ligasa de DNA.

Escisión

Esta vía de reparación está determinada por tres genes denominados uvrA, uvrB y uvrC. Este sistema reconoce cualquier lesión que cree una distorsión importante en la doble hélice de DNA. Una endonucleasa denominada nucleasa uvrABC realiza una incisión alejada varios pares de bases a cualquier lado de la base dañada, eliminándose a continuación un fragmente de DNA de cadena sencilla. El pequeño hueco se rellena entonces mediante síntesis de reparación y queda sellado por la ligassa de DNA.

Sistema GO.

Dos glucosilasas actúan conjuntamente para eliminar las mutaciones causadas por las lesiones que produce en el DNA el 8-oxodG. Las glucosilasas junto al producto del gen mutT forman el sistema GO.

Cuando se originan lesiones GO en el DNA, por daño oxidativo espontáneo, una glucosilasa cifrada en el gen mutM elimina la lesión. Aún así persisten algunas lesiones GO que emparejan erróneamente con adenina. Una segunda glucosilasa producto del gen mutY elimina la adenina de este emparejamiento erróneo específico, llevando al restablecimiento de la citosina correcta por síntesis de reparación.

Sistema SOS.

En E. coli depende de los genes recA, umuC y umuD. Cuando se encuentra un tramo sin cifrar actúa el sistema SOS.

Se activa la proteína recA que induce la presencia de las proteínas SulA y SulB que interaccionan con la DNA pol III. Ésta hace que pierda afinidad y prosiga la síntesis de ADN y dejando el hueco y sin que la célula muera.

Reparación postreplicativa.

Algunas vías de reparación reconocen errores incluso después de que haya tenido lugar la replicación. Uno de estos sistemas, denominado sistema de reparación de emparejamientos erróneos.

Para averiguar cual de las dos bases es la errónea debe diferenciar entre la cadena progenitora y la cadena hija. Lo diferencia porque la enzima metiladora metilasa de la adenina tarda varios minutos en metilar la cadena hija.

Las proteínas mut S y mut L interaccionan con el sitio mal emparejado y una proteína mutH rompe la cadena recién sintetizada. Alrededor del emparejamiento erróneo, las cadenas de DNA se separan con ayuda de una proteína denominada MutU y se estabilizan con SSB. Y las polimerasas copian el segmento de DNA.

Recuperación de guaninas metiladas

Una de las alteraciones que se conocen en el ADN es el caso de la metilación de restos de guanina para formar O⁶-metilguanina; en este caso la célula dispone de una enzima “suicida” que localiza el lugar de la alteración y seguidamente transfiere el grupo metilo desde la guanina a un resto de cisteína en su centro activo, la enzima queda ahora inactivada, ya que este proceso no es reversible.

 Reparación de dímeros de pirimidina

Un sistema similar actúa en procariotas y en muchos eucariotas, en él interviene una enzima que detecta dímeros de pirimidina que se producen en restos adyacentes C-C, C-T (siendo el más frecuente T-T). En procariotas la enzima que repara esta alteración es la fotoliasa. En primer lugar la enzima localiza el punto donde se ubica el dímero y seguidamente se posiciona sobre él y repara la alteración.

Mecanismos de reparación indirecta

En general estos mecanismos actúan eliminando la base alterada utilizando diferentes estrategias:

 Reparación por escisión de base

En este caso la base alterada es retirada del ADN por un tipo de enzimas denominados glicosidasas. Hay varias y cada una se ocupa de un tipo de modificación (Hipoxantina-ADN glicosidasa, uracil-ADN -glicosidasa, etc.). Cuando estas retiran la base dañada se genera un sitio AP (también se pueden generar sitios AP por otras causas), que resultaría muy mutagénico si se dejase sin reparar, ya que bloquearía la replicación o transcripción del ADN en ese punto, por lo que seguidamente interviene una endonucleasa que retira el resto de ribosa fosfato del sitio AP, dejando un hueco de un nucleótido que es rellenado inmediatamente por la acción de una polimerasa del ADN, por último la hebra es sellada por la ligasa.

 Reparación por escisión de nucleótido o hebra

Este mecanismo de reparación es muy similar al anterior, y de hecho comparte con aquél algunos de sus elementos moleculares. En una primera etapa, el sistema reconoce el punto de la lesión. Seguidamente actúa una endonucleasa que corta un pequeño fragmento de la hebra que presenta la lesión a ambos lados de la misma dejando entre el nucleótido afectado y ambos puntos de corte varios nucleótidos. Luego se retira esta porción de la hebra al tiempo que una polimerasa de ADN comienza la síntesis del fragmento que sustituirá al eliminado, tomando como molde la hebra “sana”.

Mecanismos de reparación por recombinación

Este mecanismo es complejo, y a diferencia de los hasta ahora estudiados, utiliza una estrategia de recombinación similar a la que opera en el intercambio de cromátidas que se da en la meiosis, uniendo regiones homólogas de los cromosomas paternos y maternos. El tipo de alteraciones que se reparan mediante este mecanismo suelen ser aquellas que, por diferentes razones, no permiten disponer de hebra molde (rotura de hebras, apareamientos anómalos entre bases, etc). Este último tipo de anomalía ha de ser reparada antes de que la zona sea replicada por la polimerasa, ya que de no ser así se podría bloquear el proceso replicativo en dicho punto o inducir una mutación permanente en la descendencia celular. Si durante la fase S del ciclo celular, la polimerasa de ADN se encuentra una alteración que no ha sido reparada anteriormente, puede ocurrir que introduzca un nucleótido al azar con el consiguiente riesgo de mutación, o continúe su labor dejando sin replicar la zona alterada hasta su reparación. En este último caso la solución al problema consiste en retirar la porción de una de las hebras no replicadas y seguidamente sintetizar una hebra nueva de ADN por un mecanismo que toma como molde la hebra complementaria del cromosoma homólogo. Se han descrito varias polimerasas del ADN que participan en la resolución de problemas de este tipo. En general estas polimerasas no poseen la alta fidelidad de copia de la polimerasa normal (la que replica el genoma en la fase S del ciclo celular), por lo que cabe esperar una tasa de error incrementada con respecto al que presenta esta última, y parece que cada una de ellas se especializa en solucionar un tipo específico de alteración.

+ http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/biogerontologia/materiales-de-clase-1/capitulo-8.-danos-en-el-genoma-y-el-envejecimiento/8.3-mecanismos-de-reparacion-del-adn

5.1.3 AGENTES MUTAGENICOS FÍSICOS

 Es un agente físico, químico o biológico que altera o cambia la información genética (usualmente ADN) de un organismo y ello incrementa la frecuencia de mutaciones por encima del nivel natural. Cuando numerosas mutaciones causan el cáncer adquieren la denominación decarcinógenos. No todas las mutaciones son causadas por mutágenos. Hay "mutaciones espontáneas", llamadas así debido a errores en la reparación y larecombinación del ADN.

Son radiaciones que pueden alterar la secuencia y estructura del ADN. Son ejemplos la radiación ultravioleta que origina dímeros de pirimidina (generalmente detimina), y la radiación gamma y la alfa que son ionizantes.También se considerar agentes físicos los ultrasonidos,con 400.000 vibraciones por segundo,que han inducido mutaciones en Drosophila y en algunas plantas superiores, y centrifugación, que también producen variaciones cromosómicas estructurales.

En este grupo encontramos las radiaciones ionizantes, el calor y recientemente se ha mencionado la exposición a campos electromagneticos de gran potencia.

Los rayos ultravioleta, gamma y X, y las emisiones α y β pueden causar mutaciones, por ejemplo los UV ocasionan daños moleculares y las radiaciones mas fuertes tienden a romper las hebras de ADN. La radiación cosmica y recientemente el Radon se ha encontrado que son mutagenicos.

5.1.4 AGENTES MUTAGENICOS QUIMICOS.

Son compuestos químicos capaces de alterar las estructuras del ADN de forma brusca, como por ejemplo el ácido nitroso (agente desaminizante), brominasy algunos de sus compuestos. Los mutagenos químicos entran en tres grupos:

1. Análogo de bases:

Son estructuras similares a las bases nitrogenadas, pero contienen modificaciones que aumentan la posibilidad de apareamientos erroneos y tautomerizacion. P.e. 5-Bromuroacilo (5Btu), se incorpora en lugar de timina, pero tiende a cambiar de forma y aparearse con guanina.

La 2-aminopurina (2AP) se comporta como Adenina, pero con frecuencia se tautomeriza y se aparea con la Citosina.

                                   

2. Agentes desaminantes o alquilantes:

Estos quimicos modifican los grupos laterales de bases. Esta modificacion no es en si una mutación pero induce errores en la replicación.    P.e. metil sulfonato, etilmetano sulfonato, dimetilsulfonato, dimetilsulfato, dietilo sulfato, N-metil-N-nitro-N-nitrosoguanidina, mostaza de nitrógeno, oxido de etileno.

Desaminacion: Tres de las bases del DNA tienen grupos aminos y estos pueden eliminarse por reaccion con agentes como el acido nitroso. Los productos de la reacción y sus propiedades de apareamiento son:

Adenina ----Hipoxantina, que se aparea con Citosina

Guanina ----xantina, que se aparea con Citosina

Citosina------Uracilo, que se aparea con Adenina

Alquilacion: Diversas posiciones de la pirimidina son susceptibles a la alquilacion, que producen tanto trasversiones como transiciones.

3. Mutagénos que provocan desplazamiento del marco de lectura:

Se trata de productos quimicos, en especial derivados de acridina, que inducen la inserción o deleccion de una base, mas que una transición o transversión.

5.1.2.2 AGENTES MUTAGENICOS

 Un agente MUTAGENICO es un agente físico, químico o biológico que altera o cambia la información genética (usualmente ADN) de un organismo y ello incrementa la frecuencia de mutaciones por encima del nivel natural.

 Cuando numerosas mutaciones causan el cáncer adquieren la denominación de carcinógenos. No todas las mutaciones son causadas por mutágenos. Hay "mutaciones espontáneas", llamadas así debido a errores en la reparación y la recombinación del ADN.

Estos agentes mutagénicos se pueden clasificar en:

·                     Mutágenos químicos: son compuestos químicos capaces de alterar las estructuras del ADN de forma brusca, como por ejemplo el ácido nitroso (agente desaminizante), brominas y algunos de sus compuestos.

·                     Mutágenos físicos: son radiaciones que pueden alterar la secuencia y estructura del ADN. Son ejemplos la radiación ultravioleta que origina dímeros de pirimidina (generalmente de timina), y la radiación gamma y la alfa que son ionizantes.También se considerar agentes físicos los ultrasonidos,con 400.000 vibraciones por segundo,que han inducido mutaciones en Drosophila y en algunas plantas superiores, y centrifugación, que también producen variaciones cromosómicas estructurales.

·                     Mutágenos biológicos: son aquellos organismos “vivos” que pueden alterar las secuencias del material genético de su hospedador; como por ejemplo; virus, bacterias y hongos. Son ejemplo los transposones (fragmentos autónomos de ADN).

·                     Factores que no son agentes mutágenos pero que determinan si una mutación tendrá lugar o no:temperatura,presión de oxígeno, envejecimiento.

·                     Mutágenos que resultan de sustancias no carcinógenas metabolizadas, por ejemplo, el benzopireno es la sustancia resultante del metabolismo del hígado.

+  http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm#Somática

5.1.2.1 FIJACIÓN DE LA LESIÓN (MUTACIÓN)

Una mutación es una alteración o cambio en la información genética de un ser vivo y que por lo tanto le va a producir un cambio de una o varias características que se presenta súbita y espontáneamente y que se puede transmitir o heredar, o no, a la descendencia. La unidad genética capaz de mutar es el gen que es la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN.

En los seres multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas.

Mutación somática: afecta a las células somáticas del individuo. Como consecuencia aparecen individuos mosaico que poseen dos líneas celulares diferentes con distinto genotipo. Una vez que una célula sufre una mutación, todas las células que derivan de ella por divisiones mitóticas heredarán la mutación (herencia celular). Un individuo mosaico originado por una mutación somática posee un grupo de células con un genotipo diferente al resto, cuanto antes se haya dado la mutación en el desarrollo del individuo mayor será la proporción de células con distinto genotipo. En el supuesto de que la mutación se hubiera dado después de la primera división del cigoto (en estado de dos células), la mitad de las células del individuo adulto tendrían un genotipo y la otra mitad otro distinto. Las mutaciones que afectan solamente a las células de la línea somática no se transmiten a la siguiente generación.

Mutaciones en la línea germinal: afectan a las células productoras de gametos apareciendo gametos con mutaciones. Estas mutaciones se transmiten a la siguiente generación y tienen un mayor importancia desde el punto de vista evolutivo.

NIVELES MUTACIONALES

Es una clasificación de las mutaciones basada en la cantidad de material hereditario afectado por la mutación:

Mutación génica: mutación que afecta a un solo gen.

Mutación cromosómica: mutación que afecta a un segmento cromosómico que incluye varios genes.

Mutación genómica: mutación que afecta a cromosomas completos (por exceso o por defecto) o a juegos cromosómicos completos.

TIPOS DE MUTACIONES GÉNICAS

En la siguiente tabla se resumen algunos tipos de mutaciones génicas en el ADN y en sus consecuencias en las proteínas.

Tipos de mutaciones génicas	Resultados y ejemplos
En el ADN	En el ADN
Transiciones	Pu→Pu o Pi→Pi: AT→GC, GC→AT, CG→TA y TA→CG
Transversiones	Pu→Pi o Pi→Pu: AT→CG, AT→TA, GC→TA, GC→CG, TA→GC, TA→AT, CG→AT y CG→GC
En la proteína	En la proteína
Mutación silenciosa	Tripletes que codifican para el mismo aminoácido: AAG(arg)→CGG(arg)
Mutación neutra	Tripletes que codifican para aminoácidos equivalentes distintos. AAA(lys)→AGA(arg). Ambos son aminoácidos básicos
Mutación cambio de sentido	Aparece un nuevo triplete que codifica para un aminoácido de distinto tipo. La proteína pierde su función.
Mutación sin sentido	Aparece un triplete de terminación o FIN: CAG(gln)→UAG(FIN)
Mutación cambio de fase o pauta de lectura	Adición o deleción de un único par de nucleótidos o de varios pares de nucleótidos, siempre que no sean múltiplo de tres.

Tipos de mutación:

§  Mutaciones moleculares o puntuales: Son la mutaciones que ocurren al alterar la secuencia de nucleótidos del ADN. Entre las mutaciones puntuales podemos distinguir:

1.    Mutación por sustitución de bases: Se producen al cambiar la posición de un nucleótido por otro, por ejemplo, donde debería haber un nucleótido de citosina, se inserta uno de timina.

2.    Mutación por pérdida de nucleótidos o delección: En la secuencia de nucleótidos se pierde uno y no se sustituye por nada.

3.    Mutación por inserción de nuevos nucleótidos: Dentro de la secuencia del ADN se introducen nucleótidos que no deberían estar.

4.    Mutación por inversión de nucleótidos: Se producen giros de 180 grados, es decir dos segmentos de nucleótidos de hebras complementarias se invierten y se intercambian.

5.    Mutación por traslocación de pares de nucleótidos complementarios.

§  Mutaciones cromosómicas: Son las mutaciones que afectan a la secuencia de los hipotéticos fragmentos en que podría subdividirse transversalmente un cromosoma. Muchas de ellas son apreciables al microscopio gracias a la “técnica de bandas” con la que se confecciona el cariotipo. Sobre las mutaciones cromosómicas encontramos:

1.    Mutación por inversión de un fragmento cromosómico.

2.    Mutación por delección o pérdida de un fragmento cromosómico.

3.    Mutación por duplicación de un fragmento cromosómico. Suelen estar asociadas casi siempre con delecciones en otro cromosoma.

4.    Mutación por translocación de un fragmento cromosómico, es decir por un cambio en la posición de un fragmento cromosómico. La translocación puede ocurrir en un solo cromosoma, entre cromosomas homólogos o entre cromosomas diferentes.

§  Mutaciones genómicas: Son las mutaciones que afectan al número de cromosomas o todo el genoma.

1.    Poliploidía: Es la mutación que consiste en el aumento del número normal de “juegos de cromosomas” . Los seres poliploides pueden ser autopoliploides, si todos los juegos proceden de la misma especie, o alopoliploides, si proceden de la hibridación, es decir, del cruce de dos especies diferentes.

2.    Haploidía: Son las mutaciones que provocan una disminución en el número de juegos de cromosomas.

3.    Aneuploidía: Son las mutaciones que afectan sólo a un número de ejemplares de un cromosoma o más, pero sin llegar a afectar al juego completo. Las aneuploidías pueden ser monosomías, trisomías, tetrasomías, etc, cuando en lugar de dos ejemplares de cada tipo de cromosomas, que es lo normal, hay o sólo uno, o tres, o cuatro, etc. Entre las aneuplodías podemos encontrar diferentes tipos de trastornos genéticos en humanos como pueden ser:

1.    Trisomía 21 o Síndrome de Down o mongolismo que tienen 47 cromosomas.

2.    Trisomía 18 o Síndrome de Edwards. También tienen 47 cromosomas.

3.    Monosomía X0 o Síndrome de Turner.

4.    Trisomía sexual XXX.

5.    Trisomía sexual XXY o síndrome de Klinefelter.

6.    Trisomía sexual XYY.