tema 15. mutaciones
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Biología. 2º bachilleratoUnidad 14. Genética molecular
C.E.M HIPATIA-FUHEMMiguel Ángel Madrid
15 Alteraciones de la información genética
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Guión del tema
MUTACIONES
ORIGEN
EFECTOS
INDUCIDAS AGENTES MUTAGÉNICOS QUÍMICOS
BIOLÓGICOSSALUD CÁNCER
NATURALES FÍSICOS
CLASIFICACIÓN
SOMÁTICAS
GERMINALES
GÉNICAS
CROMOSÓMICAS
GENÓMICAS
DOMINANTES
TIPO CÉLULAS
EXTENSIÓN MATERIAL GENÉTICO
RECESIVAS
EXPRESIÓN GÉNICA
CONCEPTO
EVOLUCIÓNVARIABILIDAD
GENÉTICA
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Concepto de mutación
(del latín mutare = cambiar)
Hugo de Vries
La teoría de la mutación, 1901
Mutación
Cambio o variación que se produce en el material genético de
un ser vivo
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Efectos de las mutaciones Mutación y evolución
Mutación Variabilidad genética
Evolución
Charles Darwin
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Tipos de mutaciones
CLASIFICACIÓN DE LAS
MUTACIONES
TIPO CÉLULASSOMÁTICAS
GERMINALES
EXPRESIÓN GÉNICA
DOMINANTES
RECESIVAS
GÉNICASEXTENSIÓN MATERIAL GENÉTICO
CROMOSÓMICAS
GENÓMICAS
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TIPOS DE MUTACIONESSEGÚN LAS CÉLULAS
AFECTADASSEGÚN LAS CÉLULAS
AFECTADASSEGÚN LA EXTENSIÓN DEL
MATERIAL GENÉTICO AFECTADOSEGÚN LA EXTENSIÓN DEL
MATERIAL GENÉTICO AFECTADO
GERMINALESGERMINALES SOMÁTICASSOMÁTICAS
GÉNICASGÉNICASCROMOSÓMICASCROMOSÓMICAS GENÓMICASGENÓMICASAfectan a gametos o células madre.Se transmiten a la descendencia.Sobre ellas actúa la selección natural.
Afectan a gametos o células madre.Se transmiten a la descendencia.Sobre ellas actúa la selección natural.
Afectan a células somáticas y sus descendientes.Afectan al individuo.No son heredables.No juegan papel en la evolución.
Afectan a células somáticas y sus descendientes.Afectan al individuo.No son heredables.No juegan papel en la evolución.
Afectan a la disposición de genes en el cromosoma.
Afectan a la disposición de genes en el cromosoma.
Provocan cambios en la secuencia de nucleótidos de un gen.
Provocan cambios en la secuencia de nucleótidos de un gen.
Alteran el número de cromosomas típico de la especie.
Alteran el número de cromosomas típico de la especie.
SEGÚN SU ORIGENSEGÚN SU ORIGEN
AL AZARAL AZARPROVOCADAS POR
AGENTES MUTAGÉNICOS
PROVOCADAS POR AGENTES
MUTAGÉNICOS
SEGÚN SU EFECTOSEGÚN SU EFECTO
NEUTRASNEUTRASPERJUDICIALESPERJUDICIALES BENEFICIOSASBENEFICIOSAS
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TIPOS DE MUTACIONES POR SU EFECTO
Nocivas, la mayoría, pues un cambio al azar de cualquier información siempre lleva a una información "sin sentido" o defectuosa para el individuo que la tiene.
Neutras, sin efecto.
Beneficiosas para el individuo y para la especie si se transmite a su descendencia (las menos).
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Las mutaciones
Polidactilia
Génicas o puntuales Cromosómicas Genómicas
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Mutaciones génicasADN GAT GGT CGT CAG ACG TCT TGTARNm CUA CCA GCA GUC UGC AGA ACA
TIPO DE MUTACIÓN CONSECUENCIAS
SIN MUTACIÓN
TRANSICIÓN
TRANSVERSIÓN
INSERCIÓN
DELECIÓN
ADN GAT GGT CGT CGG ACG TCT TGTARNm CUA CCA GCA GCC UGC AGA ACA
ADN GAT GGT CGT CCG ACG TCT TGTARNm CUA CCA GCA GGC UGC AGA ACA
ADN GAT GGT CGT TCA GAC GTC TTG TARNm CUA CCA GCA AGU CUG CAG AAC A
ARNm CUA CCA GCA GUC UGA GAA CAADN GAT GGT CGT CAG ACT CTT GT
Proteína Leu Pro Ala Val Cys Arg Thr
Símil lingüístico dos por dos son más que uno
Proteína Leu Pro Ala Ala Cys Arg ThrSímil lingüístico dos por dos sen más que uno
Proteína Leu Pro Ala Gly Cys Arg Thr
Símil lingüístico dos por dos sin más que uno
Proteína Leu Pro Ala Ser Leu Gln AsnSímil lingüístico dos por dos sso nmá squ eun o
Proteína Leu Pro Ala Val Stop
Símil lingüístico dos por dos son
púrica por púrica
pirimidínica por pirimidínica
púrica por pirimidínica
pirimidínica por púrica
adición de nucleótidos
pérdida de nucleótidos
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Mutaciones génicas
Consecuencias de los distintos tipos de mutaciones génicas
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TALASEMIA MENOR: glóbulos rojos elipsoidales (mutación génica por sustitución de un aminoácido en la hemoglobina)
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ANEMIA FALCIFORME: Glutámico sustituido por valina en posición 6 de las cadenas beta de la hemoglobina
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ANEMIA FALCIFORME
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Mutaciones cromosómicas
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DELECCIÓN CROMOSÓMICA
Ej. Síndrome del “maullido del gato” por delección en el cromosoma 5
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Mutaciones cromosómicas
Delección
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Mutaciones genómicas
Mecanismos de fusión y fisión céntricas
Fusión
Fisión
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Mutaciones genómicas
MONOPLOIDÍA
Afectan al número normal de dotaciones cromosómicas
Afectan al número de alguno de los cromosomas
ALOPOLIPLOIDÍA
Incorporan un juego de otra especie
TRIPOLIDES (3n)
TETRAPLOIDES (4n)
POLIPLOIDES (Xn)
POLIPLOIDÍA
Existe un solo cromosoma de cada par (n).
Contienen más de un juego completo de cromosomas.
EUPLOIDÍAS
SÍNDROME TRIPLO X
Carecen de un cromosoma de una
pareja de homólogos
SÍNDROME DE TURNER
MONOSOMÍAS
Poseen un cromosoma de más
SÍNDROME DE DOWN
En autosomas
CARIOTIPO XYY
SÍNDROME DE KLINEFELTER
En cromosomas sexuales
ANEUPLOIDÍAS
TRISOMÍAS
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Mutaciones genómicas Aneuploidías
ANEUPLOIDÍAS
Nulisomías Monosomías Trisomías
Adición o pérdida de uno o varios cromosomas
Pérdida de una pareja de cromosomas
homólogos
Pérdida de un cromosoma
Adición de un cromosoma
Síndrome de Turner Cromosomas sexuales
Síndrome de Klinefelter
Síndrome triple X
Síndrome duplo Y
Autosomas
Síndrome de Down
Síndrome de Edwards
Síndrome de Patau
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Síndrome de Turner (44+X)
Mutaciones genómicas Aneuploidías
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Mutaciones genómicas Aneuploidías
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CARIOTIPO TURNER XO
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Síndrome de Down (45+X_) 21
Mutaciones genómicas Aneuploidías
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TRISOMIA S. DE DOWN 2N=46+1 (GRUPO 21)
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• CARACTERÍSTICAS DEL SÍNDROME DE DOWN.1. Cabeza y cara: redondas y pequeñas.2. Ojos: tipo oriental con inclinación hacia arriba y hacia afuera, con un pliegue
en el ángulo interno..3. Nariz: pequeña y chata con tabique nasal ancho y ligeramente deprimido.4. Orejas: pequeñas con contorno doblado. 5. Piel: con diferentes tonalidades o “aspecto marmóleo”.Exceso de piel en la
nuca.6. Tono muscular: disminuido en estado de reposo que hace que la lengua
tienda a salirse.7. Extremidades: cortas con manos y pies pequeños y anchos. Dedos cortos y
gruesos. Manos con un pliegue transversal muy marcado en la palma. Dedo meñique corto y no curvado.
8. Estatura: menor que la de otros hermanos y en niños menor a la que le correspondería por su edad.
9. Peso: Algo de sobrepeso.10. Afecciones: Algunos bebés nacen con afecciones cardíacas que podrían
requerir de una intervención quirúrgica. Frecuente el estrabismo, la mala posición dental, la caries y la infertilidad en los hombres.
11. Inteligencia: Deficiencia mental aunque el grado de inteligencia varía en cada persona, sobre en los que tienen mosaicismo cromosómico.
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Fig. 1 Niña de raza mongola con síndrome de Down. Su facies se distingue de la de un niño normal de la misma raza. (Fuente: McKusix,V.A. 1961. Medical genetics. Pergamon Press)
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ORIGEN DEL SINDROME DE DOWN 2N=46+1
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Síndrome de Edwards (45+X_) 18
Mutaciones genómicas Aneuploidías
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Síndrome Edwards 47,+18
Niños + pequeños, cráneos alargados, orejas faunescas, cuello ancho, dislocación congénita de las caderas, mentón deprimido.
Ecabalgamiento de los dedos
Viven menos de 4 meses, mueren por neumonía o fallo cardíaco
Edad materna alta 34.7 años, bebés mayormente hembras, se presenta 1/8000 nacidos
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Síndrome de Patau (45+X_) 13
Mutaciones genómicas Aneuploidías
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Síndrome Patau 47, +13Profundo retraso mental, fisura labiopalatina y polidactilia,
Malformaciones en muchos sistemas orgánicos.
Mueren a los 6 meses y la mayoría son varones.
Edad promedio de padres 32 años.
1/20,000 nacimientos
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Óvulo con dos cromosomas X
XYY XXX XXY
Hombre (Trisomía XYY)
Superhembra (Síndrome triplo X)
Hombre (Síndrome de Klinefelter)
Trisomías en los cromosomas sexuales
Espermatozoide con dos cromosomas Y
Óvulo normal
Espermatozoides normales
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SINDROME KLINEFELTER XXY
Los varones que padecen este síndrome tienen la constitución cromosómica XXY. Aparece con una frecuencia de l/700 niños nacidos y parece que aumenta la probabilidad con la edad de los padres. Son estériles porque no tienen esper-matogénesis. Se estima que un 25 por 100 de los varones Klinefelter presentan retraso mental (muchas veces por la falta de atención que han tenido).
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Síndrome de Klinefelter (44+XXY)
Mutaciones genómicas Aneuploidías
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Mutaciones genómicas Aneuploidías
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Síndrome triple X (44+XXX)
Mutaciones genómicas Aneuploidías
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Síndrome duplo Y (44+XYY)
Mutaciones genómicas Aneuploidías
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CARIOTIPO XYY
Los individuos afectados son generalmente muy altos y delgados. La mayoría presenta un acné severo durante la adolescencia. Pueden asociar también problemas antisociales o del comportamiento o tener una inteligencia inferior a la media.
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Mutaciones genómicas Euploidías
EUPLOIDÍAS
Haploidía Poliploidía
Adición o pérdida de juegos cromosómicos completos
Un solo juego de cromosoma (n)
Más de dos juegos de cromosoma
Diferencias entre juegos
Autopoliploidías Alopoliploidías
Número de juegos
Triploidías (3n)
Tetraploidías (4n)
Pentaploidías (5n)Juegos cromosómicos
igualesJuegos cromosómicos
diferentes
Trigo blando (6n)
Soja (4n)
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Mutaciones genómicas VOLVER
Trigo blando(hexaploide)
Soja(tetraploide)
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Origen de las mutaciones
ORIGEN DE LAS MUTACIONES
FÍSICOS
NATURALES
AGENTES MUTAGÉNICOS
INDUCIDAS
QUÍMICOS
BIOLÓGICOSAgentes que dañan o alteran la estructura y composición del
material genético
Agentes físicos
Agentes químicos
Agentes biológicos
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Agentes mutagénicos
FÍSICOS
QUÍMICOS
BIOLÓGICOS
Tipos de agentes mutagénicos
Radiaciones ionizantes
Radiaciones no ionizantes
Rayos X
Rayos gamma
Partículas alfa y beta
Ejemplos
Radiaciones ultravioleta
Análogos de bases
Inductores cambios químicos
Agentes alquilantes
Agentes intercalantes
5-bromouracilo
Ácido nitroso
Etil-metano-sulfonato
Naranja de acridina
Virus
Bacterias
Hepatitis B y C
Papilomavirus
VIH
Helicobacter pylori
Radiaciones
Compuestos químicos
Organismos «vivos»
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Radiación ultravioleta
Los dímeros distorsionan la conformación del ADN inhibiendo la replicación
Agentes mutagénicos
EMS
Guanina6-Etilguanina
Enlace de hidrógeno
MUTÁGENOS FÍSICOSMUTÁGENOS FÍSICOS
• Radiaciones ionizantes
• Radiaciones no ionizantes
MUTÁGENOS QUÍMICOSMUTÁGENOS QUÍMICOS
• Ácido nitroso
• Agentes alquilantes
• Sustancias análogas a las bases nitrogenadas
• Sustancias intercalantes
Pueden provocar la rotura de los cromosomas y modificar las bases nitrogenadas.
Provocan la formación de enlaces covalentes entre dos bases pirimidínicas contiguas, dando origen a dímeros.
Transforma la citosina en uracilo y la adenina en hipoxantina provocando incorporación de bases erroneas en la replicación del ADN.
Añaden grupos etilo o metilo a las bases nitrogenadas alterando la replicación del ADN.
Sustituyen a las bases nitrogenadas del Adn y provocan transiciones.
Se intercalan entre las bases de una cadena dando origen a inserciones o delecciones de un solo par de bases.
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RADIACIONES MUTAGÉNICAS
EFECTO
DE ALTA ENERGÍA
(cósmicos, rayos X, alfa, beta, gamma…)
1) Rompen el DNA, los cromosomas.
2)Ttransforman sus bases en iones reactivos que forman radicales distintos en su molécula y emparejan con otras bases distintas a las habituales.
3) Escinden las moléculas de agua en OH(-) y H3O(+) que favorecen a su vez la formación de peróxidos que pueden producir cambios en las bases nitrogenadas y emparejamientos anómalos.
DE BAJA ENERGÍA
(radiación UVA)
Hace que dos T próximas en la misma hebra formen un dímero de pirimidinas
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Clasificación de los tumores
Efectos de las mutaciones Mutación y cáncer
Sufijo -oma
Crecimiento local y lento
No metástasis
No úlceras ni necrosis
Arquitectura tisular semejante
No recidiva
Evolución clínica favorable
Sufijo – sarcoma (carcinoma)
Crecimiento invasivo y rápido
Metástasis
Úlceras y necrosis
Arquitectura tisular diferente
Recidiva
Evolución clínica mortal
TUMORES BENIGNOS TUMORES MALIGNOS(CÁNCER)
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Principales cánceres hereditarios
Efectos de las mutaciones Mutación y cáncer
Cáncer de mama Cáncer de ovario Cáncer colorrectal
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La mutación y el cáncer
Núcleo de célula
cancerosa
Virus del papiloma humano
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Base molecular del cáncerCélula normal
Lesión ADN
Activación oncogenes
Inactivación genes supresores tumores
Expresión de productos de los genes alterados
Cáncer
Reparación
Mutación
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Células cancerígenas
Efectos de las mutaciones Mutación y cáncer
Diferenciación celular Apoptosis
CÉLULAS NORMALES
CÉLULAS CANCESOSAS
FACTOR ONCOGÉNICO
División celular normal
FACTORES REGULADORES
Hiperplasia Displasia
Mutación
Formación de una célula cancerosa
Neoplasia Metástasis
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Agentes cancerígenos
Efectos de las mutaciones Mutación y cáncer
BacteriasVirus
Tabaquismo
Alcoholismo
Dieta rica en grasa y sal
Radiaciones
Sedentarismo
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Virus y cáncer
Efectos de las mutaciones Mutación y cáncer
Virus Inmunodeficiencia Humana Virus Hepatitis B y C Papilomavirus Humano
Cáncer de cuello de úteroCáncer de hígado
Cáncer de piel
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Bacterias y cáncer
Efectos de las mutaciones Mutación y cáncer
Helicobacter pylori Cáncer de estómago
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Efectos de las mutaciones Mutación y evolución
Mutación Variabilidad genética
Evolución
Charles Darwin