LESIONES ESPONTANEAS

Las mutaciones pueden ser espontáneas mediante varios mecanismos diferentes, incluyendo errores de replicación del DNA y lesiones fortuitas de éste; o mediante mutágenos. Los mutágenos son agentes que aumentan la frecuencia de mutagénesis, generalmente alterando el DNA y en este caso son inducidas.

Errores en la replicación del DNA

Durante la síntesis del DNA puede producirse un error en la replicación porque se forme un emparejamiento ilegítimo de nucleótidos como A-C que da lugar a la sustitución de una base por otra.

Cada una de las bases aparece en el DNA en una de varias formas llamadas tautómeros que son isómeros que se diferencian en las posiciones de sus átomos y en los puentes que se forman entre ellos. Esas formas están en equilibrio. La forma ceto es la que se encuentra normalmente en el DNA mientras que las formas imino o enol son menos frecuentes. La capacidad del tautómero menos frecuente de una base de emparejarse erróneamente y producir mutaciones durante la replicación del DNA fue puesta de manifiesto por primera vez por Watson y Crick. A estos emparejamientos erróneos se les llama cambios tautoméricos.

También pueden ocurrir emparejamientos erróneos cuando una de las bases se ioniza, esto sucede con más frecuencia que los cambios tautoméricos.

Transiciones

Todos los emparejamientos erróneos anteriores producen mutaciones por transición, en las que una purina es sustituida por otra purina y una pirimidina es sustituida por otra pirimidina.

Transversiones

No pueden realizarse por emparejamientos erróneos como los debidos a cambios tautoméricos.

Pero sí pueden realizarse si una base sufre un cambio tautomérico mientras que la otra base rota sobre su enlace glucosídico y quedan enfrentadas sus cargas.

Desaminación

Es una de las más frecuentes debido a la inestabilidad química, afectando gravemente a la replicación del ADN provocando transiciones. En este caso la base se modifica antes de la replicación debido a los radicales que provoca el metabolismo.

La desaminación de citosina produce uracilo, así los resíduos de uracilo que no sean reparados se emparejarán con adenina durante la replicación produciendo la conversión de un par GC en uno AT, se produce una transición.

Cambios de fase

Estas mutaciones pueden ser inserciones o deleciones.

Las inserciones se producen por un deslizamiento o "resbalón" de la cadena sintetizada con lo que se forma un lazo de varios pares de bases. En la siguiente ronda de replicación se añadirán tantas bases como comprenda el lazo ya que cuando se produce el "resbalón" sigue replicándose por donde se quedó antes del "resbalón".

Las deleciones se producen por un deslizamiento o "resbalón" de la cadena molde, como las que hay que copiar no se pueden no se añaden a la caden hija.

Despurinización

El ADN pierde de alguna manera alguna de sus bases y si hay un hueco la reparación introduce una base.

La frecuencia de las mutaciones espontáneas es generalmente baja.

EFECTOS DE LOS CAMBIOS

Se expresan cuando el gen pasa a su proteína correspondiente. Los efectos de los cambios pueden ser:

• Cambios de sentido: se cambia un aminoácido por otro
• Sin sentido: la mutación se produce porque se transforma en un codón de terminación.
• Desfases: si hay una deleción de la base, la pauta de lectura cambia y se produce un gran cambio en la proteína y es muy grave.
• Mutaciones silenciosas: son mutaciones sin efecto: UUU (Phe)---> UUC (Phe)
• El aminoácido que cambia es muy parecido y la proteína sigue funcionando.

En eucariotas tienen un efecto muy grave ya que pueden provocar enfermedades, se dan sobre todo, cuando hay una deleción de 5.000 pb (pares de bases) que afecta a dos genes y producen la enfermedad como problemas respiratorios de inteligencia.

MUTACIONES EN UN SEGMENTO DE CROMOSOMA

 

DELECCION  TRASLOCACION  INVERSION

 

http://www.cienciaybiologia.com/bgeneral/mutacion-reparacion-adn.htm

CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE LESION AL ADN

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.

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.

Es importante aclarar el concepto de mutación silenciosa, una mutación silenciosa es cualquier alteración en la secuencia de nucleótidos del ADN que no produce cambio en el fenotipo estudiado. Imaginemos que la característica externa o fenotipo analizado es simplemente la función de un enzima, es evidente que existen mutaciones en la secuencia de nucleótidos del ADN que no producen cambios en la secuencia de aminoácidos, pero también hay mutaciones en el ADN que producen cambios en la secuencia de aminoácidos que no alteran la función del enzima analizado. Ambas tipos de mutaciones son silenciosas, ya que ninguna altera la función del enzima.

CAMBIOS EN CROMOSOMAS ENTEROS Y SERIES DE CROMOSOMAS

aneuploidía hace referencia a cambios en el número de cromosomas, que pueden dar lugar a enfermedades genéticas.Un aneuploide es un individuo cuyo número de cromosomas difiere del tipo salvaje en parte de su dotación cromosómica, debido a un cromosoma extra o ausente, que siempre se asocia con una deficiencia en el desarrollo físico, mental o ambos. Generalmente, la dotación cromosómica aneuploide sólo difiere de la salvaje en uno o pocos cromosomas. La aneuploidía se puede observar frecuentemente en células cancerosas. En los animales sólo son viables las monosomías y las trisomías, ya que las nulisomías son letales en individuos diploides. Por ejemplo el caso de sindrome de Down, que es una trisomía del cromosoma 21.

Las anomalías cromosómicas se describen utilizando una serie de abreviaturas y una nomenclatura estandarizada que indican la naturaleza de la alteración y (en el caso de los análisis realizados mediante FISH o micromatrices) la tecnología utilizada para detectarla. Las consecuencias fenotípicas de una alteración cromosómica dependen de su naturaleza específica, del desequilibrio resultante de las partes implicadas del genoma, de los genes específicos contenidos o afectados por la alteración y de la probabilidad de su transmisión a la generación siguiente.

Tipos de aneuploidías

En función de unos criterios u otros podemos distinguir distintos tipos de aneuploidías.

• Según el tipo de cromosomas afectados (sexuales o autosómicos):

Aneuploidía de los cromosomas sexuales: la aneuploidía de los cromosomas sexuales humanos se tolera mejor que la de los cromosomas autosómicos.

Aneuploidía autosómica: entre los seres humanos los sujetos aneuploides autosómicos nacidos vivos son menos frecuentes que los aneuploides de los cromosomas sexuales, tal vez porque no existe un mecanismo de compensación de la dosis en los cromosomas autosómicos. La mayoría de los aneuploides autosómicos aborta en forma espontánea, con excepción de los aneuploides de algunos autosomas pequeños, como el cromosoma 21. Dado el tamaño de estos cromosomas y que portan menos genes la presencia de copias adicionales es menos perjudicial.

• Según el número de cromosomas ganados o perdidos:

Nulisomía, aquella en la que falta un par de cromosomas homólogos (2n-2 cromosomas), donde n se refiere al número haploide de cromosomas. Un individuo humano nulisómico poseería 44 cromosomas.

Monosomía, es la pérdida de un solo cromosoma, (2n-1 cromosomas). Una persona monosómica tiene 45 cromosomas.

Disomía, (2n cromosomas).

Trisomía, es la ganancia de un solo cromosoma, (2n+1 cromosomas). Una persona trisómica posee 47 cromosomas, existen tres copias homólogas de un cromosoma.

Tetrasomía, es la ganancia de dos cromosomas homólogos, representada como (2n+2 cromosomas). Una persona tetrasómica posee 48 cromosomas.

Pentasomía, (2n+3 cromosomas).

Euploidía es el estado celular en el cual la célula tiene uno o más juegos completos de cromosomas (dotaciones monoploides (x)) de su especie; dependiendo de especies, se excluyen los cromosomas sexuales. Los individuos con euploidía pueden presentar o no un número anormal de cromosomas diferente al habitual. Por ejemplo, un humano, tiene 46 cromosomas, que es un número múltiplo de 23, sus número de cromosomas monoploide (x) (que en el caso de los humanos coincide con el número de cromosomas haploide (n); x = n = 23), por lo tanto es euploide (2x = 2n = 46). Un humano hipotético anormal, pero con juegos enteros de cromosomas, por ejemplo, 69, sería también euploide, en tanto que 69 sería múltiplo entero del número monoploide (3x = 69). No se debe confundir con la aneuploidía, que, en contraposición a la euploidía, se refiere a una alteración en la cantidad de uno de los tipos de cromosomas homólogos.

La euploidía puede ser de dos tipos:

- Monoploidía: la que poseen los organismos haploides (n); significa que solo tienen un único cromosoma de cada tipo.

-

 Poliploidía: la poseen individuos con varios juegos completos de cromosomas homólogos (triploidías 3n, tetraploidías 4n...). A su vez se divide en autopoliploidía, si las distintas dotaciones pertenecen originariamente a una única especie, o alopoliploidía, si son producto de hibridación de dos o más especies. Es bastante frecuente en plantas, sobre todo en angiospermas(47%), y se utiliza en biotecnología de forma inducida para mejorar los cultivos y la producción agrícola. El ejemplo más conocido de organismo aloploliploide es el trigo actual de consumo, que es alohexaploide, cuyo número de cromosomas es 42 en el estado diploide (2n = 42) y 21 en los gametos, haploides (n). Es un organismo hexaploide (6x), porque tiene 6 copias del juego monoploide (x) de 7 cromosomas (6x = 42) (con más precisión, es un alohexaploide, el prefijo alo- es porque originariamente, los juegos monoploides de 7 cromosomas provienen de especies diferentes). Cualquiera de las células de esta especie que tuviera juegos completos de cromosomas con 7, 14, 21, 28, 35 ó 42 cromosomas sería un euploide.

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

http://www.unavarra.es/genmic/genetica%20y%20mejora/cambios%20cromosomicos/Cambios%20cromosomicos%20numericos%20II.htm

 Kerber, ER (enero 1964). «Wheat: Reconstitution of the Tetraploid Component (AABB) of Hexaploids.». Science 143 (3603):  pp. 253-255. PMID 17753152. http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/143/3603/253. Consultado el 18 de agosto de 2009.

Benjamin, A.Pierce. Genética,Un enfoque conceptual.[Traducción Silvia Fernández Castelo...et al.] -2ªed.- Buenos Aires;Madrid:Médica Panamericana, (2005).

INTRODUCCION

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.

Evolución: los cambios que han originado la diversidad de los seres vivientes en la Tierra, desde sus orígenes hasta el presente.

Las mutaciones y su evolución:

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. 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 mutaciones. 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.

Las mutaciones con el tiempo han ido evolucionando en todos los campos, tanto favorablemente como negativamente, en lo favorable porque han tratado de manipular el ADN para así crear nuevas especies o al menos poderlas modificar en algunas cosas como cambiarle el color de ojos , su pelo entre otras tanto para el humano como para los animales y para las plantas en su estructura y color. También tratando de manipular el ADN para así mirar que es lo que falla en este y crear nuevas antivirus para las enfermedades.

Los daños en el ADN pueden ser reparados para mantener la integridad de la información genética, la importancia biológica de la reparación del ADN es evidente al encontrar múltiples mecanismos de reparación. Estos sistemas incluyen enzimas que simplemente revierten la modificación química, así como complejos enzimáticos más complicados que dependen de la redundancia de la información en la molécula de ADN duplex   para reparar a la molécula
• El DNA está constantemente expuesto a agentes medioambientales que le causan daño (los agentes físicos tales como la radiación y los agentes químicos del medio ambiente y los radicales libres, altamente reactivos producidos en el metabolismo corporal).
• Se estima que cada célula humana pierde diariamente más de 10000 bases por deterioro espontáneo del DNA a temperatura corporal. Las células replican su DNA con una cierta probabilidad de error.
• Una mutación no se puede reparar, pero un daño ó lesión si.
• Cualquier mutación, en cualquiera de los genes es perjudicial para el organismo.
• Existen distintos tipos de daños: se pueden producir espontáneamente ó por agentes externos:
• Rotura de una de las cadenas ó de las dos cadenas: a nivel de las dos cadenas puede romper cromosomas enteros.
• Pérdida de bases: al perder la base se quedan sitios sin base ó sitios AP. Se produce de forma espontánea.
• Modificación de una base: los grupos alquilo se transforman en grupos alquilo.
• Dímeros de Limina: pueden bloquean la transcripción y replicación.
• Enlaces cruzados: se unen por enlaces de H2, normalmente, pero estos enlaces se unen por enlace de tipo covalente altera el apareamiento de las bases ó la continuidad del esqueleto azúcar – fosfato. Interfieren en el metabolismo normal del ADN.
• El daño del ADN debido a procesos metabólicos normales.
• Daño del ADN mitocondrial y nuclear

http://www.buenastareas.com/ensayos/Reparaci%C3%B3n-Del-Material-Genetico/834505.html

http://mutacionenlaevolucion.blogspot.mx/

OBJETIVOS

• Definir la mutación,su papel en la genética molecular y los distintos tipos que se conocen.

• Relacionar los distintos mutágenos con los defectos en la organización del genoma.

• Conocer los mecanismos de reparación molecular del material genética de los seres vivos con el fin de entender la estabilidad y la variabilidad genética.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO

BIOLOGIA MOLECULAR

UNIDAD V

REPARACION DEL MATERIAL GENETICO

ALUMNA:

RUBI PEREZ CARRANZA

PROFESOR:

FRANCISCO JAVIER PUCHE ACOSTA

CD ALTAMIRANO GRO. ABRIL 2012

CONCLUCIONES

EN ESTA UNIDAD NOS DIMOS CUENTA DE LA REPLICACION TANTO DE EUCARIOTAS COMO DE PROCARIOTAS, LA REPLICACION SE LLEBA ACABO DE FORMA SIMILAR EN PROCARIOTAS Y ECUCARIOTAS, LA REPLICACION ES MUY IMPORTANTE YA QUE POR MEDIO DE UNA MOLECULA DE ADN OBTENEMOS DOS EXACTAMENTE IGUALES CADA UNA CON UNA HEBRA NUEVA Y UNA HEBRA ANTIGUA POR ESTO ES QUE SE LE LLAMA A ESTE MODELO SEMICONSERVATIVO. ADEMAS DE QUE EN EL LABORATORIO LLEVAMOS ACABO UNA PRACTICA DE EXTRACCION DE ADN PARA NUETRO MEJOR ENTENDIMIENTO.

La reacción en cadena de la polimerasa, conocida como PCR por sus siglas en inglés (Polymerase Chain Reaction), es una técnica de biología molecular desarrollada en 1986 por Kary Mullis, cuyo objetivo es obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN particular, partiendo de un mínimo; en teoría basta partir de una única copia de ese fragmento original, o molde.

Esta técnica sirve para amplificar un fragmento de ADN; su utilidad es que tras la amplificación resulta mucho más fácil identificar con una muy alta probabilidad, virus o bacterias causantes de una enfermedad, identificar personas (cadáveres) o hacer investigación científica sobre el ADN amplificado. Estos usos derivados de la amplificación han hecho que se convierta en una técnica muy extendida, con el consiguiente abaratamiento del equipo necesario para llevarla a cabo.

Fundamento e importancia

Esta técnica se fundamenta en la propiedad natural de los ADN polimerasas para replicar hebras de ADN, para lo cual emplea ciclos de altas y bajas temperaturas alternadas para separar las hebras de ADN recién formadas entre sí tras cada fase de replicación y, a continuación, dejar que vuelvan a unirse las polimerasas para que vuelvan a duplicarlas. La reacción en cadena de la polimerasa fue perfeccionada por Kary Mullis perteneciente a la Cetus Corporation en California SA, en la década de 1980.

Inicialmente la técnica era lenta, ya que las polimerasas se desnaturalizaban al realizar los cambios de temperatura y era necesario agregar nuevas polimerasas en cada ciclo. Puesto que las temperaturas del ciclo (95 °C en las fases de desnaturalización del ADN) suponen la inmediata desnaturalización de toda proteína, se emplean ADN polimerasas termoestables, extraídas de microorganismos adaptados a vivir a esas temperaturas, restrictivas para la mayoría de los seres vivos. Dichos microorganismos, generalmente arqueas, son: Thermus aquaticus (polimerasa Taq), Pyrococcus furiosus (Pfu), Thermococcus litoralis (Vent) y Thermus termophilus (Tth). Generalmente se emplean mezclas de polimerasas muy procesivas (Taq) con otras capaces de hacer corrección de errores (Pfu, Vent).

 

Hoy, todo el proceso de la PCR está automatizado mediante un aparato llamado termociclador, que permite calentar y enfriar los tubos de reacción para controlar la temperatura necesaria para cada etapa de la reacción (ver más abajo). Muchos termocicladores modernos hacen uso del efecto Peltier, que permite tanto calentar como enfriar los tubos simplemente invirtiendo la corriente eléctrica. Los tubos usados para PCR tienen una pared muy fina, lo que favorece una buena conductividad térmica, permitiendo que se alcance rápidamente el equilibrio térmico. Casi todos los termocicladores tienen un sistema que calienta la tapa de cierre con el fin de evitar la condensación sobre los tubos de reacción. Los termocicladores más antiguos que carecían de este sistema, solucionaban el problema de la condensación con una capa de aceite en la parte superior de la mezcla de reacción o con un poco de cera dentro de los tubos.

Por lo general, la PCR es una técnica común y normalmente indispensable en laboratorios de investigación médica y biológica para una gran variedad de aplicaciones. Entre ellas se incluyen la clonación de ADN para la secuenciación, la filogenia basada en ADN, el análisis funcional de genes, el diagnóstico de trastornos hereditarios, la identificación de huellas genéticas (usada en técnicas forenses y test de paternidad) y la detección y diagnóstico de enfermedades infecciosas.

Reactivos

 

• Los 4 desoxirribonucleósidos-trifosfato (dNTP), sustratos para polimerizar nuevo ADN.
• Dos cebadores o iniciadores (en inglés, primers), oligonucleótidos que son, cada uno, complementarios a una de las dos hebras del ADN. Son secuencias cortas, de entre seis y cuarenta nucleótidos, normalmente de 18 a 22, que permiten que la polimerasa inicie la reacción. Deben estar situados enfrentados y a no mucha distancia. Delimitan la zona de ADN a amplificar, es decir, corresponden a los nucleótidos que definen los extremos de la secuencia que se desea replicar.
• Iones divalentes. Se suele usar magnesio (Mg²⁺), agregado comúnmente como cloruro de magnesio (MgCl₂), o algún otro catión divalente. También se puede emplear manganeso (Mn²⁺), para mutagénesis de ADN mediante PCR, ya que altas concentraciones de Mn²⁺ incrementan la tasa de error durante la síntesis de ADN. Actúan como cofactores de la polimerasa.
• Iones monovalentes, como el potasio.
• Una solución tampón (buffer) que mantiene el pH adecuado para el funcionamiento de el ADN polimerasa.
• ADN polimerasa o mezcla de distintas polimerasas con temperatura óptima alrededor de 70 °C (la más común es la polimerasa Taq).
• ADN molde, que contiene la región de ADN que se va a amplificar.
• Termociclador, el aparato que va a mantener la temperatura necesaria en cada una de las etapas que conforman un ciclo.

Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S, Scharf SJ, Higuchi R, Horn GT, Mullis KB, et al.(1988) Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science 239: 487–491

Griffiths, J.F. A. et al. (2002). Genética. McGraw-Hill Interamericana. ISBN 84-486-0368-0.

Coleman, WB y Tsongalis, GJ (2006). Molecular Diagnostics: For the Clinical Laboratorian. Humana Press. ISBN 1-58829-356-4. pgs. 47-56 y 65-74

Butler, JM (2005). Forensic DNA Typing: Biology, Technology, and Genetics of STR. Academic Press pgs 63-84. ISBN 0-12-147952-8.

http://biologia.laguia2000.com/biotecnologia/secuenciacion-del-adn-reaccion-en-cadena-de-la-polimerasa