Introducción
Genética que proviene de la palabra griega
Es el campo de la biología que busca comprender la herencia biológica que se transmite de generación en generación, permite comprender qué es lo que exactamente ocurre en el ciclo celular, (replicar nuestras células), y reproducción, (meiosis) de los seres vivos y como puede ser que, por ejemplo, entre seres humanos se transmitan características biológicas (genotipo), características físicas (fenotipo), de apariencia y hasta de personalidad.
El principal objeto de estudio la genética son los genes, formados por segmentos de ADN (doble hebra) y ARN (hebra simple), tras la transcripción de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia, los cuales se sintetizan a partir de ADN. El ADN controla la estructura y el funcionamiento de cada célula, con la capacidad de crear copias exactas de sí mismo, tras un proceso llamado replicación, en el cual el ADN se replica.
Dado que un gen es un segmento de ADN, cada gen tiene una secuencia de nucleótidos propia. Además, se ubica en un lugar llamado Locus, y posee variantes denominadas Alelos, los cuales pueden ser dominantes o recesivos. Cualquier cambio en ésta secuencia original es una mutación que puede o no tener efecto sobre el fenotipo del individuo. Una mutación, también, puede afectar el número de copias de un gen. Las mutaciones son cambios que se producen en el material hereditario que no se deben a una recombinación genética ni a la segregación independiente de cromosomas durante la meiosis.
Gracias a la meiosis va a haber variabilidad en una población. La variabilidad puede ser continua cuando son cambios suaves o discontinua cuando el cambio es brusco, sin fenotipos intermedios, son las mutaciones. Que no se puede explicar mediante segregación o recombinación.
Las mutaciones afectan al genotipo y por eso son heredables en el material hereditario que no se puede explicar mediante segregación o recombinación. Dan lugar a variaciones medibles en los caracteres de los individuos de una especie, definición dada por Hugo de Vries en 1901. Esta definición a partir del conocimiento de que el material hereditario es el ADN y de la propuesta de la doble hélice para explicar la estructura del material hereditario (Watson y Crick 1953), seria que una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN.
La mutación es la fuente primaria de la variabilidad genética en las poblaciones, mientras que la recombinación al crear nuevas combinaciones a partir de las generadas por la mutación, es la fuente secundaria de variabilidad genética.
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 una mayor importancia desde el punto de vista evolutivo.
NIVELES MUTACIONALES
Las mutaciones pueden darse en tres niveles diferentes:1.-Molecular (génicas o puntuales)
2.- Cromosómico
3.- Genómico
Mutaciones génicas o puntuales
La secuencia de DNA de un gen se puede alterar de diferentes formas. Estas mutaciones tendrán diferentes efectos sobre la salud de las personas, dependiendo de dónde ocurran y si alteran o no la función esencial de las proteínas o de los procesos normales de lectura, transcripción y traducción de las proteínas.Podemos clasificar los diferentes tipos de mutaciones en:
A. Mutaciones silenciosas
En este tipo de mutación hay un cambio en una de las bases del DNA de forma que el triplete de nucleótidos se modifica, pero sigue codificando para el mismo aminoácido. Esto es así porque el código genético tiene cierto margen de seguridad y para cada aminoácido hay varias combinaciones de tripletes que lo determinan.
Por ejemplo, lo tripletes CCA y CCC determinan que en esta posición de la proteína se sitúe una prolina. Así, si se produce por error este cambio, será un cambio silente, porque el aminoácido codificado por ambos tripletes es el mismo, la prolina.
B. Polimorfismos
En este tipo de mutación hay un cambio en una de las bases del DNA de forma que el triplete de nucleótidos se modifica, pero, aunque sí repercute en un cambio de aminoácido, el aminoácido que se coloca en su lugar tiene poca repercusión en la función de la proteína. Los polimorfismos pueden determinar una menor función de la proteína pero no llegan por sí solos a determinar enfermedad (de lo contrario se llamarían mutaciones patógenas), aunque pueden ser factores de riesgo cuando se juntan más de uno.
Sustitución. Donde debería haber un nucleótido se inserta otro. Por ejemplo, en lugar de la citosina se instala una timina.
Inversión, mediante dos giros de 180° dos segmentos de nucleótidos de hebras complementarias se invierten y se intercambian.
Translocación. Ocurre un traslape de pares de nucleótidos complementarios de una zona del ADN a otra
Desfasamiento. Al insertarse (inserción) o eliminarse (delección) uno o más nucleótidos se produce un error de lectura durante la traducción que conlleva a la formación de proteínas no funcionales.
Mutaciones cromosómicas
Estas mutaciones pueden ocurrir por:
Las que suponen pérdida o duplicación de segmentos: Delección y duplicación.
a) Delección. Es la pérdida de un segmento cromosómico, que puede ser terminal o intercalar. Cuando ocurre en los dos extremos, la porción que porta el centrómero une sus extremos rotos y forma un cromosoma anular.
b) Duplicación. Es la repetición de in fragmento dentro de un mismo cromosoma.
Las que suponen variaciones en la distribución de los segmentos: Inversión, Translocación e Inserción.
a) Inversión. Cuando un segmento cromosómico rota 180° sobre sí mismo y se coloca en forma invertida, por lo que se altera el orden de los genes en el cromosoma.
Pericentricas: afectan al segmento que tiene el centrómero
Paracentricas: Afectan al segmento que no tiene el centrómero.
b) Translocación. Intercambio de segmentos entre cromosomas no homólogos, que puede ser o no recíproca. Algunos tipos de translocaciones producen abortos tempranos. También se pueden formar portadores de trisomías como la del 21 (síndrome de Down).
MUTACIONES GENÓMICASLos individuos con una variación cromosómica numérica tienen uno o varios cromosomas de más o de menos del complemento cromosómico normal
Euploidía.Afecta al conjunto del genoma, aumentando el número de juegos cromosómicos (poliploidía) o reduciéndolo a una sola serie (haploidía o monoploidía).
Haploidía
El término haploide se aplica a toda la célula, tejido u organismo que posee una constitución cromosómica igual a las de los gametos de la especie. Un individuo haploide tiene la mitad de los cromosomas normales de su especie, sólo tiene un complemento cromosómico completo y su contenido. Por lo tanto son las mutaciones que provocan una disminución en el número de juegos de cromosomas.
AneuploidíaAfecta al número de cromosomas individualmente (por defecto o por exceso). Se debe al fenómeno de no disyunción (que ocurre durante la meiosis cuando los cromosomas homólogos no se separan y ambos se incorporan a un mismo gameto).Cuando este gameto fecunda a otro se originará un cromosoma triplicado (trisomía); de igual forma también habrá gametos que tendrán un cromosoma menos y, por ello, cuando fecunden a otro normal, el individuo tendrá un cromosoma menos (monosomía). Variaciones numéricas en cromosomas claves para el desarrollo temprano del embrión no son viables ni siquiera a nivel embrionario, por lo que se detectan como causas frecuente de abortos espontáneos causados por aneuploídias cromosómicas. Son alteraciones en el número de copias de algunos de los cromosomas no sexuales. En humanos, no todas la aneuploidías numéricas son viables, y a las que sí lo son producen alteraciones del fenotipo. Pueden ser Aneuplodias autosómicas o Aneuplodias sexuales.
Polipoidías: Es la variación o cambio en el numero de cromosoma de la especie. La poliploidía es un incremento del número de cromosoma característico del complemento diploide, por ejemplo la no disyunción de los cromosomas característicos en la meiosis lleva a la aparición de individuos (4n), las cuales estarán aislados reproductivamente de la especie, a pesar de reproducirse sexualmente. 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. Se produce por defectos de la meiosis en la profase cuando los cromosomas homólogos se aparean en el proceso llamado sinapsis para formar tétradas, y no se separan durante la anafase I, esto da lugar a una célula con todo el complemento cromosómico y la otra con ninguno donde la primera pasa por la segunda división meiótica produce gametos diploides. Por lo que si este gameto se une con otro normal se producirá un cigoto triploide. (Estéril)
Las Polipoidías pueden ser, según el numero de genomios completos que posee el individuo, triploidías(con 3n cromosomas), tetraploidías(con 4n), hexaploidías(con 6n), etc. Estas anomalías causan un aumento de tamaño celular, que pueden ir acompañadas de un aumento de tamaño del cuerpo. También pueden ser autopoliploides, cuando todas las dotaciones cromosómicas pertenecen a la misma especie, o aloploides, cuando se ha producido por hibridación de distintas especies.
Autoploidías: Es debido a alteraciones en la meiosis o la mitosis que producen conjuntos adicionales de cromosomas, todo procedente de la misma especie, son homólogos y tratan de alinearse en la profase I de la meiosis, lo que se produce la esterilidad.
Aloploidia: Es el resultado del cruzamiento de dos especies diferente, es común y al igual que la autoploidía, puede dar lugar a organismos híbridos viables. El resultado será híbridos estériles cuando los cromosomas no son lo suficientemente similares para formar pares durante la meiosis.
Conceptos básicos relacionados con la mutación: Cromosoma
Cromosoma: Un cromosoma es la estructura que resulta del empaquetamiento del ADN y las proteínas previo a la división celular para su segregación posterior en las células hijas.
Los cromosomas metafásicos cuatro formas básicas y se pueden clasificar de acuerdo con la longitud de los brazos corto y largo, así como por la posición del centrómero.
Conceptos básicos relacionados con la mutación: Cromosoma
Autor:
Val Poly