INSTITUTO UNIVERSITARIO DE
CIENCIAS DE LA SALUD
FUNDACION HÉCTOR A. BARCELÓ
FACULTAD DE MEDICINA
Guía de Genética
MUTACIONES
Cátedra Histología Embriología y Genética
Revisión 2022
Equipo Docente Genética
Carrera de Medicina
MUTACIONES
La genética es la ciencia que se encarga de estudiar todo lo relacionado con la herencia;
entendiéndose como tal la transmisión de caracteres o información de generación en
generación.
Debemos recordar que dicha transmisión se efectúa mediante los genes, siendo éstos,
fragmentos de ADN que tienen la información para la síntesis de una proteína o ARN.
Sabemos que sólo el 5 % del ADN corresponde a genes, mientras que el 95 % restante
se denomina ADN intergénico.
Los genes que se encuentran en el mismo locus (ubicación de un gen en un cromosoma)
de cromosomas homólogos y tienen la información para una determinada característica
se denominan ALELOS. En una especie determinada pueden haber muchos alelos para
un determinado carácter, de los cuales solo se pueden presentar dos en un individuo
diploide( Ejem color de ojos)
Si un individuo posee dos alelos diferentes para un gen se denomina Heterocigota y si
posee dos alelos del mismo tipo será Homocigota.
Una de las contribuciones de Mendel a la genética fue la demostración de que los
efectos de un alelo en un locus pueden ocultar los de otro alelo en el mismo locus, esto
se debe a la existencia de Alelos dominantes y alelos recesivos (convencionalmente el
alelo dominante va en mayúscula y el alelo recesivo en minúscula)
Esto puede graficarse en el cuadro de Punnett.
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Cuadro de Punnet: cruce entre progenitores homocigotos HH y hh. Convencionalmente
el alelo dominante va en mayúscula y el alelo recesivo en minúscula.
El alelo dominante se expresa en heterocigosis (por supuesto en homocigosis
dominante)
El alelo recesivo solo se expresa en homocigosis
Todo cambio en el ADN génico (mutaciones) traerá una consecuencia en ese mismo
individuo (si la mutación ocurre en una célula somática) o en su descendencia (si ocurre
en una célula sexual o gameta). Esto ocurre cuando las mutaciones ocurren en el ADN
codificante o en las secuencias reguladoras porque las mutaciones que se producen en
otras partes del genoma no tienen consecuencias.
Las alteraciones en cualquiera de los genes o en combinaciones de ellos pueden
producir trastornos genéticos.
Estos se clasifican en:
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• Trastornos cromosómicos.
• Trastornos monogénicos en los que hay un único gen alterado: se los denomina
en general trastornos mendelianos o trastornos monogénicos.
• Trastornos multifactoriales: se originan a partir de la combinación de múltiples
causas genéticas y ambientales.
• Trastornos mitocondriales.
Mutaciones
Las mutaciones pueden ser definidas como cambios permanentes en la secuencia de
bases del ADN, esto es en uno o más nucleótidos del ADN. Es un fenómeno que ocurre
a nivel molecular, no pueden observarse al microscópico y requieren para su detección
otros métodos complementarios como la Reacción en Cadena de la polimerasa (RCP)
Pueden producirse en células somáticas o en células germinales, siendo estas últimas
las más trascendentales desde el punto de vista de la herencia.
Si se produce en las células somáticas se generarán 2 líneas celulares con didtinto
genotipo, fenómeno que se denomina mosaicismo.
Por lo tanto, sólo son heredables cuando afectan a las células germinales; si afectan a
las células somáticas se extinguen, por lo general con el individuo, a menos que se trate
de un organismo con reproducción asexual.
Pueden ser naturales (espontáneas) o inducidas (provocadas artificialmente con
radiaciones, sustancias químicas u otros agentes mutágenos).
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Se distinguen tres tipos de mutaciones según la extensión del material genético
afectado:
• Mutaciones génicas.
• Cromosomopatías estructurales.
• Cromosomopatías numéricas.
Los cambios cromosómicos son diagnosticables mediante métodos microscópicos, por
eso en la literatura en general se reserva el término “mutación” para los cambios
moleculares.
Mutaciones génicas
Las mutaciones Génicas son aquellas que producen alteraciones en la secuencia de
nucleótidos de un gen. Un gen puede sufrir muchas mutaciones a lo largo de su
extensión.ejem. se han reportado arriba de 2000 mutaciones en el gen CFTR, de la
fibrosis quistica
Pueden clasificarse acuerdo con un criterio Morfológico o de acuerdo a un criterio
Funcional.
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De acuerdo a su morfología las mutaciones pueden ser puntuales y de extensión
variable si afectan a más de una base.
a) Puntuales: afecta a una única base, es decir un par de bases complementarias.
Este tipo de mutación determina que al replicarse el ADN en vez de incorporarse
la base complementaria correcta se incorpora una diferente.
Estas mutaciones puntuales son sustituciones de base y se clasifican en:
• Transiciones: Es el cambio en un nucleótido de una base púrica por otra
púrica o de una pirimidínica por otra pirimidínica.
• Transversiones: Es el cambio de una base púrica por una pirimidínica o
viceversa.
b) De extensión variable. Cuando pueden afectar más de una base. Pueden ser
deleciones, inserciones o expansión de repeticiones de tripletes. Las
inserciones génicas son adiciones de nucleótidos en la secuencia del gen y las
Deleciones génicas la pérdida de nucleótidos.
Las Deleciones o inserciones de uno o más pares de bases pueden dar lugar a proteínas
con aminoácidos adicionales o ausentes, especialmente cuando el número de pares de
bases no es un múltiplo de tres (los codones consisten en grupos de tres pares de bases,
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estas insersiones o deleciones pueden afectar los codones posteriores, originando el
corrimiento del Marco de Lectura)
Las sustituciones provocan la alteración de un único triplete y, por tanto, salvo que
indiquen un triplete de parada (codón de stop), o un aminoácido distinto, pueden no ser
perjudiciales. Sin embargo, las mutaciones que impliquen un corrimiento en el orden de
lectura, adiciones o deleciones, salvo que se compensen entre sí, pueden alterar la
secuencia de aminoácidos de la proteína codificada y sus consecuencias suelen ser
graves.
Desde el criterio funcional las mutaciones pueden ser:
• Silenciosas: en este caso no se observa ningún efecto en el fenotipo. Son
sustitución de pares de bases que no altera la secuencia de aminoácidos.
• De cambio de encuadre (por deleción o inserción). En este caso se produce un
cambio en el marco de lectura de los tripletes, por la pérdida o adición de una o
dos bases (o múltiplo de dos)
• Sin sentido: corresponden al cambio de una base que convierte un triplete
codificante en uno sin sentido, que al ser reconocido por los factores de
terminación produce la interrupción de la síntesis proteica.
• De cambio de sentido: Son las sustituciones de bases, limitado a un triplete.
Transforman un triplete en otro con significado diferente (codifica otro
aminoácido)
• De elementos de control: corresponden a mutaciones que afectan secuencias
como un Promotor, intensificador, u otras secuencias reguladoras.
• De expansión de repetición de tripletes: Expansión de regiones de ADN que tiene
tripletes repetidos en tandem. El número de repeticiones aumenta desde un
número relativamente pequeño en una persona sana hasta un número en el cual
se desencadena una enfermedad. Cuando esto ocurre en determinadas partes
del genoma provoca una enfermedad genética como la Corea de Huntington.
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En todos los tipos de mutaciones el error en la secuencia de bases debe ser
autoreproducible en cada división celular, ya que de lo contrario quedaría limitado a la
célula en la que ocurrió y la células podría morir (apoptosis) sin consecuencias en un
organismo multicelular.
Un determinado gen puede estar afectado por muchas y diversas mutaciones y pueden
expresarse de formas muy variada, desde cambios silenciosos o afectando gravemente
la estructura de la proteína involucrada. En conjunto de mutaciones conocidas que
afectan a un gen es conocida como el espectro de mutación de ese gen, conocer estos
espectros son muy útiles para el diagnóstico de las enfermedades genéticas.
Mutación silenciosa
Mutación de cambio de sentido o
de sentido erróneo
Mutación sin sentido o
finalizadora
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Mutaciones espontáneas y mutaciones inducidas
Se denominan mutaciones Espontaneas aquellas que ocurren en organismos en
condiciones ambientales normales. La mutaciones inducidas ocurren en condiciones
específicas en las que un agente Mutagénico es un acelerador de la tasa espontanea
de mutación.
Si bien algunas mutaciones generan enfermedades genéticas, el carácter espontaneo
de las mutaciones muestra que son factores normales en la vida de los organismos y
contribuyen a la Variación Genética.
Reparación del ADN
La reparación del ADN tiene lugar en todas células normales de los organismos
superiores. Muchas enzimas intervienen en esta reparación del ADN dañado, se estima
que se corrigen el 99,9 de errores iniciales.
Estos sistemas reparan cambios en el ADN inducidos por factores ambientales, que si
no fueran corregidos generarían cambios permanentes. Los defectos en los sistemas
de reparación del ADN pueden provocar muchos tipos de enfermedades.
Los sistemas de reparación del ADN se clasifican en cuatro grandes grupos
• Sistema de reparación de mal Apareamiento de Bases (REMA): es posreplicativo
temprano, repara el mal apareamiento de uno o unos pocos pares de bases.
• Reparación por escisión de bases (REBA): Es posreplicativo tardío y reemplaza
a un nucleótido dañado.
• Reparación por escisión nucleotidica (REN): Ocurre en cualquier momento del
ciclo celular.
• Reparación de rupturas de doble cadena.
Para conocer a detalle el mecanismo, te invito a que visualices el siguiente video
https://youtu.be/vP8-5Bhd2ag
AGENTES MUTÁGENOS
Un agente mutágeno es todo factor capaz de aumentar la frecuencia de mutación
natural.
Existen diversas sustancias, tanto físicas como químicas, capaces de actuar como
agentes mutágenos.
En realidad, actuarán como agentes mutágenos todos aquellos agentes capaces de
alterar el material genético y en particular, aquellos que alteren la secuencia del ADN.
Son capaces de generar sustituciones de bases, deleciones y cambio en el marco de
lectura. La radiación ionizante puede inducir roturas de la doble cadena del ADN.
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Los principales agentes mutágenos son:
a) Agentes físicos:
• Las radiaciones electromagnéticas como los rayos X y los rayos gamma.
• Las radiaciones corpusculares como los rayos α, los rayos ß y los flujos de
protones o neutrones que generan los reactores nucleares u otras fuentes de
radiactividad natural o artificial.
• Ciertos factores físicos como los ultrasonidos, los choques térmicos, la
centrifugación, etc.
b) Agentes químicos:
• Los análogos de las bases nitrogenadas.
• El ácido nitroso (HNO
2
), porque desamina ciertas bases nitrogenadas.
• Los alcaloides como la cafeína, la nicotina, etc.
• El gas mostaza, el agua oxigenada (H
2
O
2
), el ciclamato, etc.
MUTACIONES Y EVOLUCIÓN
La evolución se debe a aquellos procesos por los que las poblaciones cambian sus
características genéticas a lo largo del tiempo. Se llama "pool" génico de una población
al conjunto de genes de la misma, formado por todos los alelos de los genes que tienen
los individuos que la constituyen. Una combinación favorable de alelos en un individuo
favorece su supervivencia y por tanto su reproducción y su extensión en la población.
La mutación es la fuente primaria de variación, pero no la única. La recombinación
génica incrementa la variabilidad. La mayoría de los cambios evolutivos se producen
por acumulación gradual de mutaciones en los genes y por variaciones en su número
y organización. Ahora bien, la mayor parte de las mutaciones génicas son deletéreas
(mortales) y las que se han mantenido es porque producen una mejora y son las
esenciales para la evolución.
La separación entre los miembros de una población impide el intercambio genético entre
los mismos. Esto produce cada vez más diferenciación al tener que adaptarse a
ambientes distintos. Cuando con el tiempo se acumulan diferencias que impiden la
reproducción entre los miembros de esos grupos decimos que se trata de especies
distintas.
Parece ser que los seres, a lo largo del tiempo, han ido aumentando la cantidad de
genes (duplicaciones) lo que ha supuesto que sobre estos genes duplicados pudieran
generarse mutaciones con un menor riesgo y favorecer el proceso de creación de
variabilidad. Así, en eucariotas, la cantidad de ADN es mayor que en otros grupos y
mayor que la necesaria para contener la información genética.
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EL CÁNCER
Consideraciones genéticas
Se desarrolla un tumor cuando se produce una multiplicación y crecimiento irregular de
las células. En general, los tumores pueden ser:
• Tumores benignos: localizados y sin crecimiento indefinido.
• Tumores malignos: son aquellos tumores que crecen invadiendo y destruyendo
a los demás tejidos.
El cáncer es un grupo de trastornos que tienen en común el rasgo de un crecimiento
celular incontrolado, fallan los controles del ciclo celular. Esto produce una masa de
células denominada neoplasia o tumor. Para que las células escapen de las
restricciones normales que impiden su proliferación incontrolada deben ocurrir varios
sucesos.
Las células deben producir señales de crecimiento adicionales, resistir a las señales
inhibitorias que en la normalidad inhiben su crecimiento, invalidar la apoptosis celular,
también se desarrollará angiogénesis (formación de nuevos vasos sanguíneos) para
nutrir la masa de células tumorales.
Los tumores malignos pueden emigrar a otros puntos a través del sistema linfático o
circulatorio, lo que da origen a las metástasis.
El cáncer tiene su origen en la aparición de un clon de células liberadas de las
restricciones de programación celular por lo que son capaces de proliferar en forma
inadecuada.
Las alteraciones genéticas de los sistemas reguladores celulares constituyen la base
primaria de la carcinogénesis (desarrollo del cáncer)
La mayoría de los sucesos que desarrollan cáncer ocurren en las células somáticas, por
lo que no se trasmiten a las generaciones futuras.
Sin embargo, algunas mutaciones pueden ocurrir en células germinales, generando
alelos causantes de cáncer y pueden ser transmitidos de una generación a otra
generación, lo que da a lugar a familias con mayor incidencia en algunos canceres,
como por ejemplo el retinoblastoma un tipo de cáncer ocular infantil.
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Las células cancerosas crecen a gran velocidad, tienen proteínas de membrana
distintas, presentan alteraciones en la forma e invaden a los tejidos próximos.
El paso de célula normal a cancerosa se denomina transformación cancerosa. Puede
deberse a:
• Mutaciones.
• Influencia de factores ambientales: un gran número de factores ambientales
desempeñan un papel importante en la carcinogénesis.
• Presencia de ciertos genes (protooncogenes) que pasan a oncogenes al sufrir
una mutación.
• Presencia de ciertos genes (genes supresores de tumor) o genes inhibidores o
supresores de la división celular.
1) Cáncer producido por virus Se conocen virus que favorecen o facilitan la aparición de
células cancerígenas, debido a que producen mutaciones y algunas de estas
mutaciones pueden ser cancerígenas.
2) Cáncer producido por sustancias químicas o por radiaciones. En humanos, la mayoría
de los cánceres están fundamentalmente relacionados con agentes cancerígenos
(agentes causantes de cáncer) como:
• Radiaciones UV, X y nucleares.
• Alquitrán.
• Ahumados.
• Amianto.
• Cloruro de vinilo.
• Anilinas.
• Algunos conservantes y edulcorantes artificiales.
• Bebidas alcohólicas (sobre todo de alta graduación).
• Tabaco (pulmón).
Los agentes mutágenos pueden ser cancerígenos. No son de efectos inmediatos. Es
necesario que actúen repetidamente y que se presenten otros factores para que se
produzca la transformación de una célula normal en cancerosa.
Bibliografía
Solari, A.G. (2011). Genética Humana Fundamentos y aplicaciones en Medicina.
Panamericana
Carey.Bamshad, J. (2020). Genética Médica. Elsevier.
Guía Patrones hereditarios_def (1).pdf
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