MUTACIONES: Concepto y Clasificación General
Las mutaciones son alteraciones o cambios en la información genética de un ser vivo. La unidad genética que puede mutar es el gen. Se clasifican en función de las células afectadas o la extensión del ADN afectado.
Clasificación según las Células Afectadas
Mutaciones Germinales
Afectan a los gametos, se transmiten a la descendencia y son la fuente primaria de variabilidad genética (sobre ellas actúa la selección natural, siendo esenciales en el proceso evolutivo).
Mutaciones Somáticas
Afectan a las células somáticas (las del organismo), pero no a la descendencia. Solo afectan al individuo que las padece y no tienen repercusión evolutiva.
EXTENSIÓN DE LA MUTACIÓN
MUTACIONES GÉNICAS
Afectan a uno o varios nucleótidos de ADN.
1) Por Sustitución de Bases
Ocurre cuando un par de bases es cambiado por otro en una posición determinada.
a) Transiciones
Una base púrica cambia por otra púrica, o una pirimidínica por otra también pirimidínica. Son más frecuentes porque provocan menos alteración que las transversiones en la estructura de doble hélice del ADN (son menos reconocidas como errores y pasan desapercibidas), lo que conlleva una menor probabilidad de ser corregidas por los sistemas de reparación del ADN.
b) Transversiones
Una base púrica se cambia por una pirimidínica, o una pirimidínica por una púrica.
2) Por Adición o Deleción de Bases
Ocurre cuando se añaden o se quitan pares de bases. Esto altera la longitud de la cadena, codificando para polipéptidos más o menos largos.
a) Por Adición
Ocurre cuando se insertan nucleótidos adicionales interpuestos entre los que ya existían.
b) Deleción
Se pierden uno o más nucleótidos de la cadena.
3) Efectos Fenotípicos de las Mutaciones Génicas
Estas mutaciones dan lugar a nuevos alelos, pero no todas tienen efectos fenotípicos, ya que en muchos casos una mutación no causa el reemplazo de aminoácidos en la proteína que codifica el gen que muta, por lo que la función celular correspondiente no está afectada.
a) Sustituciones Silenciosas
El cambio de la base origina un codón sinónimo, por lo que no se modifica ningún aminoácido de la proteína codificada. Suele afectar a la tercera base de un triplete porque, debido al balanceo de la última base, los codones sinónimos se diferencian en su tercera base.
b) Sustituciones No Sinónimas
El cambio de base genera un codón con significado distinto.
i) Mutaciones con Cambio de Sentido
El nuevo codón codifica para un aminoácido distinto, con lo cual la mutación provoca un cambio de aminoácido en la proteína. Un ejemplo es la mutación que causa el reemplazo del ácido glutámico en posición 6 de la cadena beta de la hemoglobina por una valina, resultando en una hemoglobina anómala que da lugar a la anemia falciforme.
ii) Mutaciones Sin Sentido
El nuevo codón, en lugar de codificar un aminoácido, es un codón de stop (o parada), lo que origina proteínas más cortas.
iii) Mutaciones con Ganancia de Sentido
La mutación transforma un codón de stop en un codón codificante, lo que da lugar a proteínas más largas. Un ejemplo es la que ocasiona una variante de la alfa-hemoglobina que provoca la alfa-talasemia.
c) Adiciones o Deleciones
Si son de grupos de tres bases (o múltiplos de tres), introducen o eliminan aminoácidos de la proteína sin cambiar la pauta de su lectura. Las que no sean de múltiplos de tres provocan un desplazamiento del marco de lectura, lo que implica un cambio de todos los aminoácidos a partir del punto de deleción o adición, y suele tener consecuencias fatales. Las mutaciones con cambio de marco de lectura introducen también codones de stop, con lo cual, además de proteínas alteradas, producen proteínas más cortas, y estas ven comprometida su funcionalidad.
MUTACIONES CROMOSÓMICAS
Afectan a la estructura de los cromosomas. Con frecuencia, alteran el apareamiento entre los cromosomas durante la meiosis, generando gametos defectuosos y disminuyendo la fertilidad.
Mutación por Inversión
Consiste en el giro de 180º de un fragmento cromosómico, de tal forma que su secuencia génica está invertida respecto al resto del cromosoma. Por ejemplo, la hemofilia A se debe a una inversión que afecta al gen del factor VIII de la coagulación, situado en el cromosoma X.
Mutación por Deleción
Pérdida de un fragmento cromosómico y, por tanto, de los genes contenidos en él.
Mutación por Duplicación
Repetición de un fragmento cromosómico más de una vez en el mismo cromosoma o en otro. Ejemplo: el síndrome de Charcot-Marie-Tooth, provocado por la duplicación del cromosoma 17.
Mutación por Translocación
Cambio de localización de un fragmento cromosómico. Puede ser recíproca o no (transposición). Ejemplo: la leucemia mieloide crónica, originada como consecuencia de un intercambio.
TRANSPOSONES Y MUTACIÓN
Un transposón es una secuencia de ADN que tiene la propiedad de cambiar su posición dentro del genoma porque posee una enzima (transposasa) que corta los extremos del transposón y lo inserta en otro punto del genoma. Una enzima ADN polimerasa rellena los huecos y la ADN ligasa restablece los enlaces fosfodiéster, recuperando la continuidad de la secuencia de ADN. De esta forma, los transposones originan mutaciones por deleciones en el gen de procedencia y adiciones en el gen en el que se insertan, lo que representa una importante fuente de variabilidad genética para las especies.
MUTACIONES GENÓMICAS
Afectan al número de cromosomas y constituyen las principales causas de abortos espontáneos.
1) Euploidías
Mutaciones que afectan al número de dotaciones haploides de cromosomas.
a) Poliploidía
Hay más de dos juegos haploides de cromosomas (individuos triploides o tetraploides). Es frecuente en plantas y suele ir acompañada de un aumento en el tamaño de los ejemplares. En animales suele ser incompatible con la vida.
b) Monoploidía / Haploidía
En organismos con ciclos haplontes suele existir de forma natural. En animales solo se da en algunas especies con reproducción partenogenética.
2) Aneuploidías
Mutaciones que afectan solo a los cromosomas de un par. Las más habituales son las monosomías (falta uno de los cromosomas del par) y las trisomías (un cromosoma de más en el par). Para un par de homólogos determinado, se pueden obtener varios tipos de gametos dependiendo de si la no disyunción ocurre en la meiosis I o II:
a) No Disyunción en Meiosis I
Origina dos gametos disómicos (con dos cromátidas homólogas) y dos gametos nulisómicos (sin cromátidas del par de homólogos).
b) No Disyunción en Meiosis II
Origina dos gametos normales (una sola cromátida homóloga), un gameto disómico y otro nulisómico.
Tras la fecundación, los gametos nulisómicos darán lugar a cigotos con una monosomía (2n-1) y los gametos disómicos a cigotos con una trisomía (2n+1).