UNIDAD 5. REPARACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO

5.1 Clasificación de los tipos de lesión al ADN

Casi todas las mutaciones son perjudiciales para el individuo que las porta. Muchas veces provoca la no viabilidad del zigoto que la porta y otras veces suelen producir enfermedades o malformaciones (mutaciones letales, subletales y patógenas). Algunas mutaciones son neutras porque en el instante en el que se producen, no proporcionan al individuo que las porta ningún perjuicio ni beneficio. Estas mutaciones que se van acumulando sin tener una presión selectiva, si en un momento concreto cambian las condiciones ambientales, pueden favorecer al individuo que las porta y perjudicarle, según sea la presión selectiva frente a las nuevas condiciones.

Transposición:

Un segmento del ADN cambia de lugar. Es decir, se rompe un fragmento de molécula y se une después, pero en otro lugar. El desplazamiento de secuencias de la cadena nucleotidica provoca la aparición de nuevos tripletes lo que modificará el mensaje genético.

Restricción:

Mediante actividades metilasa y endonucleasa se protege el DNA propio del foráneo.

Recombinación:

Se redistribuyen o reorganizan dos moléculas de DNA.

Reparación:

Corrige aquellos errores introducidos en la secuencia del DNA tras la replicación

5.1.1 Lesiones espontáneas

Son todos aquellos l errores que aparecen de manera natural en los procesos de copia del ADN o en el trascurso de la vida celular de un organismo. Considerandose alteraciones o lesiones todos aquellos procesos en los que el DNA resultante es distinto al DNA inicial.

5.1.2 Lesiones inducidas

Son factores físicos, químicos y biológicos que provocan mutaciones y aumentan la tasa espontánea de mutación. Actúan dañando la composición o estructura del ADN.

Agentes físicos

Son radiaciones que tienen longitud de onda muy corta y son por tanto muy energéticas. Estas radiaciones son rayos X, rayos gamma.

Agentes químicos

Numerosas sustancias tienen acción mutágena: la mayoría de las drogas como el LSD, la cafeína, la nicotina, el opio, la morfina, quinina y muchos edulcorantes.

Modificaciones de las bases nitrogenadas por ejemplo, el ácido nitroso provoca la desaminación de las bases y el gas mostaza añade grupos metilo o etilo en las bases. Todo ello provoca produce mutaciones puntuales.

Sustituciones de bases: Algunas sustancias se parecen a las bases y provocan un emparejamiento erróneo durante la replicación al cambiar una base por otra. (Por ejemplo el 5-bromouracilo puede incorporarse en vez de timina y la 2 aminopurina puede sustituir a la adenina).

Intercalación de moléculas: Ciertas moléculas se intercalan en la cadena polinucleotídica del ADN y provocan mutaciones por inserción o deleción. Son por ejemplo la acridina y la proflavina que son dos colorantes. Otra sustancia, el benzopireno, que se encuentra en el humo del tabaco y en los alquitranes, provoca mutaciones al intercalarse entre las dos cadenas del ADN.

5.1.2.1 Fijación de la lesión (mutación)

Una mutación es cualquier cambio que se produce en el genotipo de un individuo. Se refiere, por tanto, a cualquier cambio que se produzca en el material hereditario del individuo que en la inmensa mayoría de los seres vivos es ADN.

La mayoría de las mutaciones genéticas son perjudiciales para el organismo que las porta. Aunque la replicación del ADN es muy precisa, no es perfecta. Muy rara vez se producen errores, y el ADN nuevo contiene uno o más nucleótidos cambiados. Un error de este tipo, que recibe el nombre de mutación, puede tener lugar en cualquier zona del ADN. Si esto se produce en la secuencia de nucleótidos que codifica un polipéptido particular, éste puede presentar un aminoácido cambiado en la cadena polipeptídica.

Las mutaciones pueden afectar a las células somáticas (mutaciones somáticas) o a las células germinales (mutaciones germinales). En el primer caso, la mutación no suele tener repercusiones para el individuo a no ser que tal mutación provoque la transformación de la célula en cancerosa. Si este no es el caso, puede ocurrir que la célula mutada no sea viable y entonces será sustituida por otra normal o bien si es viable, al dividirse por mitosis dará lugar a un clon de células mutadas sin más complicaciones. Las mutaciones germinales sí son trascendentales ya que son heredables y todas las células del nuevo organismo tendrán la misma información que la célula zigoto.

En el ser humano, la tasa de mutación espontánea es de un gen mutado por cada 100.000 genes lo que resulta por término medio un gen mutado por cada gameto que se forma.

Las mutaciones pueden producirse a varios niveles:

1.- Mutaciones a nivel molecular, llamadas mutaciones génicas. Son los cambios que se producen en la molécula de ADN y por tanto afectan a una o varias bases nitrogenadas.

a) Transiciones: son las mutaciones que ocasionan la sustitucion  de una purina por una purina o una pirimidina por una pirimidina. La polimerasa de DNA III  tien la capacidad de reparar estos errores en la replicación.

b) Transversiones: ocurre cuando una pirimidina es sustituida por una purina y viceversa.

c) Mutaciones de cambio de fase: ocurre cuando hay una deleccion de una base, lo que ocasiona que el cuadro de lectura del DNA cambie, esto conlleva a proteinas muy modificadas.

2.- Mutaciones a nivel cromosómico, son llamadas mutaciones cromosómicas o estructurales.- Son aquellas que afectan a la estructura de los cromosomas. Son observables a microscopio.

a) mutaciones en un segmento de cromosoma:

Una parte del cromosoma se puede separar, invertir y después unirse de nuevo al cromosoma en el mismo lugar.

b. cambios en cromosomas enteros y series de cromosomas:

Euploidia: el número de cromosomas que constituyen una serie básica.

ANEUPLOIDIA: el número de uno o más cromosomas pueden cambiar durante la formación de un nuevo organismo. Dicho organismo se denomina aneuploide, que significa no-euploide. Puede ocurrir que se añadan cromosomas, de manera que se tenga un cromosoma extra o que sean eliminados.

Nulisomicos (2n -2): se han perdido dos cromosomas homólogos.

Monosomicos (2n-1): cuando se pierde un cromosoma. En tales casos el complemento es perjudicial, por dos razones: los cromosomas que faltan alteran gravemente el equilibrio cromosómico, que ha sido cuidadosamente establecido por la evolución y que es necesario para el equilibrio celular, y la segunda razon, la ausencia de un cromosoma trae como resultado que cualquier alelo recesivo letal  situado en el cromosoma sin pareja se exprese directamente.

Trisomicos (2n + 1): Ocurre cuando se tiene 1 cromosoma extra. La trisomia también produce un desequilibrio cromosómico y puede dar lugar a una anormalidad o a la muerte.

3.- Mutaciones a nivel genómico, llamadas mutaciones genómicas, o numéricas o cariotípicas. Son las que afectan a la dotación cromosómica del individuo, es decir que aparecen cromosomas de más o de menos o incluso que aparece un número de series haploides distinto del normal. Aunque las mutaciones espontáneas son muy frecuentes, su manifestación externa es mucho menor debido a varias razones:

a) En muchas ocasiones, los mecanismos de reparación del ADN actúan adecuadamente y eliminan la mutación.

b) A veces, la alteración de la secuencia de bases nitrogenadas no afecta a la secuencia de aa de la proteína codificada. Suele ocurrir esto cuando el cambio afecta a la tercera base de una codón gracias a la propiedad de degeneración del código genético.

c) Muchas veces, queda alterada la secuencia de aa de la proteína, pero no afecta a su funcionalidad porque se trata de aa que no intervienen en la estabilización de la estructura secundaria, terciaria o cuaternaria de la proteína ni a ningún aa que sea imprescindible para que la proteína realice su función correctamente.

d) Algunas veces se producen mutaciones inversas, que vuelve a un gen mutado en su forma silvestre anterior a la mutación.

e) Los genes mutados, en muchas ocasiones, son recesivos frente al gen no mutado o silvestre. Por ello sólo se manifiestan cuando se encuentran en homocigosis.

f) Las mutaciones sólo se manifiestan en las células hijas de la que ha padecido la mutación. Por ello, si la célula es somática y no germinal, sólo el grupo de células hijas manifestará la mutación.

5.1.2.2 Agentes mutagénicos

Son factores físicos, químicos y biológicos que provocan mutaciones y aumentan la tasa espontánea de mutación. Actúan dañando la composición o estructura del ADN.