Universidad Nacional del Santa

1. Universidad Nacional del Santa Facultad de Ciencias Departamento de Biología, Microbiología y Biotecnología Mutación Blga. Pesq. Eliana Zelada Mázmela Blgo. Acuic. Carmen Yzásiga Barrera

2. Evolución Evolución variantes genéticas mutación entrecruzamiento Recombinación independiente Una de las fuentes usuales de biodiversidad son las “mutaciones”. Estas consisten en cambios en la secuencia de nucléotidos del ADN. Si la mutación se produce en un sector no codificante o regulador del genoma, esta no tendrá trascendencia Si afecta en cambio un codón de una secuencia codificante, podrá traducirse en el cambio de un AA de una CHON, lo que puede significar un cambio estructural y/o funcional de la misma, el que puede afectar en forma negativa o positiva, su funcionalidad y competencia.

3. Consecuencias de los cambios genéticos Agentes físicos Cambios en el material genético del núcleo celular Agentes químicos Instancias de la vida 1)Mutaciones 2)Alteraciones cromosómicas 3)Recombinación meióticaReordenamientos que se producen regularmente durante las divisiones meióticas en la formación de los gametos. Si los cambios se producen en las células somáticas, se perderán con la muerte de la célula portadora o del individuo.

5. Sólo si la alteración se hubiera producido en una célula que participara en la formación de un gameto, tendrá posibilidades de que el cambio se transmita a un descendiente, y por tanto pueda incidir primero en la población de esa especie y eventualmente en su futuro. Cambio genómico No tienen importancia para el individuo Supondrá desventajas para el individuo Supondrá ventajas para el individuo Es decir son deletéreas, aparecen con menor frecuencia debido a la acción de la SN

6. La mayoría de los genes son relativamente estables, las mutaciones son eventos relativamente extraños Tasa de mutación: 1 x 10-5 a 1 x 10-6 , es decir de cada 1/100 000 a 1/1 000 000 gameto puede contener una mutación en un locus determinado En un organismo superior con 10 000 genes, se espera que 1/10 gametos a 1/100 gametos contenga al menos una mutación La tasa de mutación de un gene es característica del gene como lo es su expresión fenotípica Depende del genotipo residual, es decir existen algunos genes que se dedican a incrementar la frecuencia de mutación de otros genes: genes mutadores

7. Ejm: ojo W 60% viabilidad W+ W x W Y 50 s : 50 % b 50 x 0,6 = 30 b : 50 s La mutación ocasiona desviaciones de las leyes de Mendel, ya que estas suponen igualdad de supervivencia y/o capacidad reproductiva de los diferentes genotipos

8. Mutación • Proceso por el cual un gene sufre un cambio estructural • Gene modificado producido por el cambio mutacional • Cambio fenotípico causado por un gene modificado • Puede ser de adelante hacia atrás o viceversa (reververancia) Mutante:Individuo que expresa el cambio fenotípico causado Cuando ocurre la mutación, la nueva forma del gene “mutante” se hereda de manera estable, de igual manera que la forma previa o “silvestre”, que es el término que se usa para describir el fenotipo y genotipo. La mutación varía desde ser indetectable, es decir las ausencia del péptido no parece ocasionar ningún problema, hasta ser letal, es decir el organismo no puede vivir sin el polipéptido

9. Historia El primero en utilizar el término mutación fue Hugo de Vries en 1901, pero él lo aplicó a cambios bruscos en los caracteres de una especie, al observar cómo inesperadamente entre la descendencia de una planta llamada Oenothera lamarckiana había individuos gigantes. Las investigaciones de Thomas Hunt Morgan en Drosophila mostraron que existen numerosas mutaciones que pueden provocar cambios tan pequeños que son difícilmente apreciables. Desde entonces, el concepto de mutación no se restringe a los cambios bruscos, sino a cualquier cambio heredable del fenotipo. En concreto, las variaciones alélicas de los genes (color de los guisantes, forma de las crestas de las gallinas, color del pelo del ratón, etc.), son mutaciones del gen más primitivo en la especie, que suele llamarsegene silvestre

10. Definiciones iniciales Desde punto de vista fenotípico, mutación es la aparición brusca y espontánea de una variación fenotípica de un individuo, la cual se transmite hereditariamente a la progenie. Pero tras el descubrimiento del ADN como material de la herencia, podemos plasmar una definición más ajustada, desde el punto de vista genotípico: Es cualquier alteración de la secuencia de bases de un segmento de ADN correspondiente a un gen o a un locus (sea éste transcribible o no), aún cuando esta alteración no se refleje en forma de cambio fenotípico observable o detectable.

11. Clasificación de las mutaciones Según el mecanismo que ha provocado el cambio en el material genético, se suele hablar de tres tipos de mutaciones: • Mutaciones cariotípicas o genómicas. • Mutaciones cromosómicas • Mutaciones génicas o moleculares Hay una tendencia actual a considerar como mutaciones en sentido estricto, solamente las génicas, mientras que los otros tipos entrarían en el término de aberraciones cromosómicas.

12. Mutaciones génicas o moleculares • Son la mutaciones que ocurren al alterar la secuencia de nucleótidos del ADN. Entre las mutaciones puntuales podemos distinguir: • 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. • Mutación por pérdida de nucleótidos o delección:En la secuencia de nucleótidos se pierde uno y no se sustituye por nada. • Mutación por inserción de nuevos nucleótidos:Dentro de la secuencia del ADN se introducen nucleótidos que no deberían estar. • Mutación por inversión de nucleótidos:Cuando ocurre un cambio en la orientación de un segmento de DNA • Mutación por traslocación de pares de nucleótidos complementarios:

15. Mutaciones cromosómicas • Afectan 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: • Mutación por inversión de un fragmento cromosómico. • Mutación por deleción o pérdida de un fragmento cromosómico. • Mutación por duplicación de un fragmento cromosómico. Suelen estar asociadas casi siempre con delecciones en otro cromosoma. • 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

17. Mutaciones cariotípicas o genómicas • Son las mutaciones que afectan al número de cromosomas o todo el genoma. • 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. • Haploidía: Son las mutaciones que provocan una disminución en el número de juegos de cromosomas.

18. 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: • Trisomía 21 o Síndrome de Down o mongolismo que tienen 47 cromosomas. • Trisomía 18 o Síndrome de Edward. También tienen 47 cromosomas • Monosomía X0 o Síndrome de Turner • Trisomía sexual XXX Trisomía sexual XXY o Klinefelter Trisomía sexual XYY

20. Síndrome de Klinefelter

23. Trisomía del 21 (47, XY, +21)

24. newborn male with full trisomy 13 (Patau syndrome).  this baby has a cleft palate, atrial septal defect, inguinal hernia, and postaxial polydactyly of the left hand. Síndrome de Patau (47, XX, +13)

25. Trisomía del 18 o Síndrome de Edwars (47, XY, +18)

26. Síndrome del duplo Y (47, XYY, +23)

27. Síndrome de Turner

29. Clasificación de las mutaciones I. TAMAÑO A) M. Puntual:Un cambio en un segmento muy pequeño del ADN: 1 ó 2 nuc • Con igual sentido:Cambio en un codón (3a posición) que no altera el AA especificado. Se considera mutación silenciosa cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN que no produce cambio en el fenotipo estudiado: • El fenotipo analizado es simplemente la función de una enzima, es evidente que existen mutaciones en la secuencia de nucleótidos del ADN que no producen cambios en la secuencia de AA, pero también hay mutaciones en el ADN que producen cambios en la secuencia de aminoácidos que no alteran la función de la enzima.

30. b) Sin sentido:Término de producto proteico por un signo de terminación. c) Con sentido equivocado:Cambio en la secuencia de AA por el que el AA equivocado ocupa una posición dada en la cadena peptídica.: Hb d) Por corrimiento en el marco de lectura:Crea codones equivocados o sin sentido a los largo del cistrón. Transición Purina por otra o pirimidina por otra Transversión Purina por pirimidina y viceversa

38. Corrimiento en el marco de lectura

39. 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. Es importante aclarar el concepto de mutación silenciosa, una mutación silenciosa

40. B) Mutaciones Gruesas:Involucran más de un par de nucleótidos, genes completos, cromosomas completos, juegos de cromosomas • Alteraciones cromosómicas numéricas: • Fusión céntrica:Compromete a cromosomas con centrómeros terminales. • Fisión céntrica:Compromete a cromosomas metacéntricos, submetacéntricas e inclusive acrocéntricos 3 2 2/ 3 1 1a 1 b

41. - Euplodía:Variación en el número de juegos cromosómicos. Frecuente en vegetales donde se estima que 1/3 de las angiospermas lo presentan. Se aplica a organismos que presentan múltiplos del número básico n -) Monoploide: En el núcleo sólo se encuentra un juego cromosómico y en organismos superiores donde generalmente el n es más pequeño y menos vigoroso que el 2n. Pocos viven y generalmente son estériles.

42. -) Triploide: Se originan tres juegos por la fusión de un n con un 2n. El juego extra se distribuye en varias combinaciones en las células germinales resultando gametos desbalanceados genéticamente: Estériles y no se encuentran comúnmente en poblaciones naturales. Ofrece la oportunidad para estudiar efecto de dosis: como dos o más alelos de un locus se comportan en presencia de una sóla dosis del alelo alternativo: Si la sóla dosis enmascara a la doble: xenia sobre el 2º Endospermo floculento S SSS, SSs, Sss; sss Endospermo azucarado s f a

43. -) Tetraploide: Con cuatro juegos de cromosomas (4n) por duplicación somática del Nº de cromosomas. Espontánea o inducida. . Autotetraploide: La ploidía incluye sólo complementos de cromosomas homólogos. Pueden dar gametos viables si la disyunción produce gametos genéticamente balanceados, es decir de los cuatro juegos dos se van a un polo y los otros dos al otro. Piede ser por suplicación somática o unión de gametos no reducidos. . Alotetraploide: Dos sps vegetales 2n diferentes pueden hibridarse Gametos no reducidos de especies diferentes F1 2n y estéril Una nueva sp Resulta del fracaso de c/complemento cromosómico para logrtar suficiente homología genética y permitir el apareamiento

44. Sea AA el complemento diploide de cromosomas de una especie y BB de la otra especie AA x BB Híbrido estéril AB Duplicación de cromosomas AA BB Fértil Anfidiploide -) Poliploidía: Cualquier célula con más de dos juegos Trigo de pan: 6n (3n es haploide). En humanos se da en hepatocitos

48. - Aneuploidía:Cuando se presentan variaciones en el Nº cromosómico pero que no incluye el juego completo. Se usa el sufijo sómico Monosomía:2n - 1 Trisomía:2n + 1 Tetrasomía:2n + 2(cuatro del mismo) Trisomía doble:2n + 1+ 1 Nulisomía:2n - 2 ( Ha perdido todo un par)

50. 2. Alteraciones cromosómicas estructurales • Duplicación: Un cromsoma gana parte de su homólogo. Su presencia no es tan dañina como la deficiencia. • Delección: Pérdida de una región. Nunca retromutan. La extensión genética de la delección se define por su incapacidad de combinar con su homólogo. Cuando se pierde una pequeña parte del alelo dominante el recesivo se puede expresar en heterocigosis. Cuando es un segmento grande el que se pierde generalmente es letal • Translocación: El segmento se va a otro que no es su homólogo. • Inversión: La región se invierte en el mismo cromosoma • - Por sustitución de bases: