AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

TEMA 8: LAS MUTACIONES 1. CONCEPTO DE MUTACION. TIPOS DE MUTACIONES 2. MUTACIONES GENICAS 3. MUTACIONES CROMOSOMICAS 4. MUTACIONES GENOMICAS 5. AGENTES MUTAGÉNICOS 6. MUTACIONES Y EVOLUCIÓN 7. MUTACIONES Y CÁNCER

1. CONCEPTO DE MUTACION. TIPOS DE MUTACIONES Una mutación es cualquier cambio que se produce en el genotipo de un individuo. Se refiere, por tanto, a cualquier cambio que se produzca en el material hereditario del individuo que en la inmensa mayoría de los seres vivos es ADN. Según la hipótesis de colinearidad de Crick, una secuencia concreta de nucleótidos del ADN se corresponde con una secuencia específica de aminoácido en la cadena polipeptídica que se forma puesto que según el código genético a cada triplete de bases le corresponde un aminoácido determinado. Por tanto, cualquier cambio que altere la secuencia de bases de un fragmento de ADN podrá producir un cambio en la secuencia de aminoácido de una cadena polipeptídica y por tanto, podrá originarse una proteína diferente que puede dar origen a un fenotipo distinto en el individuo que porta la mutación. El nuevo fenotipo aparecido, en general es menos favorable para el individuo que el fenotipo original, aunque no siempre es así. Casi todas las mutaciones son perjudiciales para el individuo que las porta. Muchas veces provoca la no viabilidad del zigoto que la porta y otras veces suelen producir enfermedades o malformaciones (mutaciones letales, subletales y patógenas). Algunas mutaciones son neutras porque en el instante en el que se producen, no proporcionan al individuo que las porta ningún perjuicio ni beneficio. Estas mutaciones que se van acumulando sin tener una presión selectiva, si en un momento concreto cambian las condiciones ambientales, pueden favorecer al individuo que las porta y perjudicarle, según sea la presión selectiva frente a las nuevas condiciones. Finalmente, hay muy pocas mutaciones favorables, porque lo normal es que cada especie está bien adaptada al medio en el que vive y por tanto es difícil que una mutación confiera una ventaja que proporcione una mayor capacidad de supervivencia al individuo. Pero en cualquier caso, a nivel de una población, la TEMA 8: LAS MUTACIONES -1

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

mutación es un proceso muy importante porque permite introducir variabilidad genética en las poblaciones. La selección natural podrá actuar de forma distinta sobre las distintas combinaciones genéticas lo cual es el mecanismo fundamental de la evolución. Las mutaciones pueden afectar a las células somáticas (mutaciones somáticas) o a las células germinales (mutaciones germinales). En el primer caso, la mutación no suele tener repercusiones para el individuo a no ser que tal mutación provoque la transformación de la célula en cancerosa. Si este no es el caso, puede ocurrir que la célula mutada no sea viable y entonces será sustituida por otra normal o bien si es viable, al dividirse por mitosis dará lugar a un clon de células mutadas sin más complicaciones. Las mutaciones germinales sí son trascendentales ya que son heredables y todas las células del nuevo organismo tendrán la misma información que la célula zigoto. Las mutaciones pueden producirse de forma espontánea (mutaciones espontáneas o naturales) o pueden ser provocadas por diversos agentes físicos, químicos o biológicos a los que genéricamente se les llama agentes mutágenos o mutagénicos. En este caso se habla de mutaciones inducidas. En el ser humano, la tasa de mutación espontánea es de un gen mutado por cada 100.000 genes lo que resulta por término medio un gen mutado por cada gameto que se forma. Puesto que en la formación del zigoto intervienen dos gametos, deducimos que en cada generación se incorporan dos genes mutados por individuo y por tanto, millones de genes mutados si se considera la población mundial. Esto es lo que se denomina carga genética de efectos negativos. En las poblaciones de seres vivos "silvestres" las mutaciones que producen efectos negativos en los individuos, tienden a desparecer con el paso de las generaciones, pero debido a la protección sanitaria y social, en el ser humano la carga genética de efectos negativos va aumentando generación tras generación. Las mutaciones pueden producirse a varios niveles: 1.- Mutaciones a nivel molecular, llamadas mutaciones génicas. Son los cambios que se producen en la molécula de ADN y por tanto afectan a una o varias bases nitrogenadas. 2.- Mutaciones a nivel cromosómico, son llamadas mutaciones cromosómicas o estructurales.- Son aquellas que afectan a la estructura de los cromosomas. Son observables a microscopio. 3.- Mutaciones a nivel genómico, llamadas mutaciones genómicas, o numéricas o cariotípicas. Son las que afectan a la dotación cromosómica del individuo, es decir que aparecen cromosomas de más o de menos o incluso que aparece un número de series haploides distinto del normal.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -2

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

Aunque las mutaciones espontáneas son muy frecuentes, su manifestación externa es mucho menor debido a varias razones: a) En muchas ocasiones, los mecanismos de reparación del ADN actúan adecuadamente y eliminan la mutación. b) A veces, la alteración de la secuencia de bases nitrogenadas no afecta a la secuencia de aa de la proteína codificada. Suele ocurrir esto cuando el cambio afecta a la tercera base de una codon gracias a la propiedad de degeneración del código genético. c) Muchas veces, queda alterada la secuencia de aa de la proteína, pero no afecta a su funcionalidad porque se trata de aa que no intervienen en la estabilización de la estructura secundaria, terciaria o cuaternaria de la proteína ni a ningún aa que sea imprescindible para que la proteína realice su función correctamente. d) Algunas veces se producen mutaciones inversas, que vuelve a un gen mutado en su forma silvestre anterior a la mutación. e) Los genes mutados, en muchas ocasiones, son recesivos frente al gen no mutado o silvestre. Por ello sólo se manifiestan cuando se encuentran en homocigosis. f) Las mutaciones sólo se manifiestan en las células hijas de la que ha padecido la mutación. Por ello, si la célula es somática y no germinal, sólo el grupo de células hijas manifestará la mutación.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -3

AURORA APARICIO MANRIQUE

2.

BIOLOGÍA 2º BACH

MUTACIONES GÉNICAS O PUNTUALES

Una mutación génica es aquella que afecta a la composición química de un gen, es decir que se produce una alteración en la secuencia de nucleótidos del ADN que constituye ese gen. Las mutaciones génicas pueden ser de varios tipos: SUSTITUCIÓN de bases Se cambia una base por otra en el sistema de replicación. Las enzimas al copiar sobre el ADN molde, cometen un error y colocan una base equivocada. Las mutaciones génicas por sustitución de bases suelen clasificarse en dos grupos: transiciones, cuando se cambia una base púrica por otra base púrica o una pirimidínica por otra pirimidínica; y las transversiones en las que se sustituye una púrica por una pirimidínica o viceversa. Las sustituciones provocan la alteración de un sólo triplete, no suelen ser perjudiciales a no ser que se forme un codon sin sentido o afecte a un aa del centro activo de la proteína. Ejemplo de sustitución es la que origina la anemia falciforme.

ADICIÓN O INSERCIÓN de bases Se produce la inserción de un nucleótido. Enfermedades debidas a este tipo de mutaciones son la fenilcetonuria, alcaptonuria, tirosinosis, cretinismo y albinismo, todas ellas relacionadas con el metabolismo de la tirosina. (Transparencia) DELECIÓN O PÉRDIDA de bases Se suprime una base. Las mutaciones de adición y deleción son más graves que las sustituciones porque todos los tripletes de bases estarán cambiados a partir del punto en el que se ha producido la mutación y por tanto el mensaje codificado será totalmente distinto. Las mutaciones por pérdida o adición suelen producirse por un emparejamiento anómalo durante la replicación entre la hebra molde y la que se está sintetizando. A este fenómeno se le llama cambio de fase. Se trata de un deslizamiento de la hebra que se está formando sobre la hebra molde de forma que se originan bucles al volverse a emparejar. El crecimiento continua y la mutación se manifiesta en la siguiente replicación. Las secuencias repetidas suelen provocar cambios de fase y con ello adiciones o deleciones. Estas secuencias repetidas se suelen conocer con el nombre de "puntos calientes" por ser lugares mucho más mutables que otros.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -4

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

TRANSPOSICION O TRANSLOCACION de bases Un segmento del ADN cambia de lugar. Es decir, se rompe un fragmento de molécula y se une después, pero en otro lugar. El desplazamiento de secuencias de la cadena nucleotídica provoca la aparición de nuevos tripletes lo que modificará el mensaje genético.

Sistemas de reparación de las mutaciones génicas Las células cuentan con diversos mecanismos para reparar las alteraciones ocasionadas en su ADN por mutación. Los procesos más importantes mediante los cuales se reparan los errores de replicación son: a) ADN-polimerasa posee una función exonucleasa o correctora de errores que reduce el número de equivocaciones. Consiste en que cada vez que añade un nuevo nucleótido, puede reconocer si el anterior está correctamente puesto o no. En caso de haber equivocación, puede retirarlo y poner el correcto. b) Reparación con rotura de un fragmento de ADN. Son llevados a cabo por varias enzimas con función endonucleasa pueden ir leyendo sobre el ADN molde y la cadena recién formada. Pueden detectar errores y en tal caso producen dos cortes a ambos lados del error. Posteriormente, actúa una enzima exonucleasa que elimina todos los nucleótidos del segmento cortado. A continuación la ADN polimerasa II sintetiza el segmento correcto y finalmente una ADN ligasa une el segmento a la hebra de ADN que se ha formado. c) Enzimas fotorreactivas. Debido a la acción de ciertos agentes mutágenos, por ejemplo la luz ultravioleta, se forman dímeros de timina, es decir se crean enlaces entre dos nucleótidos de timina consecutivos. Las enzimas fotorreactivas (por ejemplo la ADN-fotoliasa) se unen al lugar dañado en la oscuridad y cuando la célula recibe la luz y son capaces de romper los enlaces de los dímeros.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -5

AURORA APARICIO MANRIQUE

3.

BIOLOGÍA 2º BACH

MUTACIONES CROMOSÓMICAS O ESTRUCTURALES

Son aquellas en las que el cambio del genotipo afecta a algún segmento cromosómico que incluya más de un gen. Son por tanto, cambios en la disposición de los genes de los cromosomas, a veces con pérdida, otras con ganancia y otras sin variación en el contenido total de información genética, pero sí en el orden de los loci. La mayoría de estas mutaciones son observables a microscopio gracias a la técnica del bandeado. Según esta técnica cada cromosoma está formado por una sucesión de bandas claras y oscuras. Cuando se observa que se ha cambiado o añadido o falta alguna banda se puede deducir que ha ocurrido una mutación cromosómica. Las mutaciones cormosómicas se originan por la rotura espontánea de los cromosomas. Este fenómeno a veces se incrementa por las condiciones ambientales o por agentes mutágenos. Pueden ser de varios tipos: * DELECIONES: consisten en la pérdida de un segmento cromosómico y por tanto la pérdida de la parte de información genética contenida en él. Normalmente si la deleción es grande se pierden muchos genes y tiene consecuencias patológicas o incluso letales para el individuo que la sufre. En la especie humana se conocen varias deleciones, por ejemplo la enfermedad llamada grito de gato, se debe a una deleción que afecta al brazo corto del cromosoma 5. Acarrea deficiencia mental y múltiples malformaciones; se llama así porque los niños que lo padecen tienen un llanto débil y quejumbroso que recuerda el maullido de un gato. El cáncer de retina (retinoblastoma) se debe a una deleción del brazo largo del cromosoma 13. * DUPLICACIONES, consisten en la repetición de un segmento cromosómico de mayor o menor extensión. La réplica puede encontrarse en el mismo cromosoma o en otro distinto. En la especie humana no se conocen mutaciones de este tipo, esto no quiere decir que no se produzcan sino más bien que los individuos afectados no llegan a nacer (abortos espontáneos). Desde el punto de vista evolutivo, las duplicaciones son de extraordinaria importancia porque permiten aumentar la cantidad de genes y posteriores mutaciones permitirían la aparición de nuevos genes y caracteres. * INVERSIONES, suponen la ruptura del cromosoma por dos puntos y el cambio de sentido del fragmento dentro del propio cromosoma. No suelen tener repercusiones negativas ni positivas para el individuo que la sufre puesto que no se pierde información genética, sólo cambia de orden. Pero sí puede provocar la aparición de mutaciones en los gametos formados por el individuo portador.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -6

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

* TRANSLOCACIONES: Un segmento cromosómico cambia de posición trasladándose a otro lugar del mismo cromosoma, a su homólogo o a otro cromosoma cualquiera. Puede producirse a nivel de un solo cromosoma, es decir, un fragmento de un cromosoma concreto pasa a ocupar otro lugar, pero dentro del propio cromosoma. También puede producirse entre dos cromosomas, homólogos o no homólogos, de manera que un segmento de un cromosoma pasa a situarse en otro diferente. Este tipo de translocaciones se llaman transposiciones. Las translocaciones más frecuentes son las llamadas translocaciones recíprocas en las que se intercambia un fragmento cromosómico entre dos cromosomas homólogos o no homólogos. Este tipo de mutaciones no afectan al individuo que la porta, pero puede afectar gravemente a su descendencia.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -7

AURORA APARICIO MANRIQUE

4.

BIOLOGÍA 2º BACH

MUTACIONES GENÓMICAS O NUMÉRICAS

Son las que provocan alteraciones en el número de cromosomas característico de la especie (cariotipo). Producen siempre alteraciones graves ya que cada cromosoma es portador de numerosos genes. Las más tolerables son las que afectan a cromosomas de pequeño tamaño. Pueden ser de dos tipos:

EUPLOIDÍA La mutación afecta al número de juegos cromosómicos completos, es decir al número haploide de la especie. De esta manera se produce un aumento o disminución del número de juegos cromosómicos. El aumento de juegos cromosómicos se llama poliploidía. La mayoría de los organismos son diploides, tienen por tanto dos juegos de cromosomas, pero también hay organismos que tienen 3 juegos completos (triploides) o 4 juegos (tetraploides), o en general n juegos o poliploides. En los animales hay algunos insectos que pueden tener individuos triploides o tetraploides, pero donde esto es más frecuente es entre los vegetales. Por ejemplo existen helechos que son poliploides y tienen hasta 250 juegos de cromosomas. En algunos casos se induce artificialmente la aparición de individuos poliploides, por ejemplo el centeno tetraploide presenta una semilla más grande que el centeno diploide por lo que comercialmente es más rentable. Para inducir este tipo de mutaciones se emplea una sustancia llamada colchicina que impide la formación del huso acromático y así se forman gametos 2n que tras la fecundación darán lugar a zigotos 4n. La disminución del número de juegos cromosómicos se denomina haploidía. Son mutaciones prácticamente inexistentes entre los animales pues la posibilidad de que un animal haploide llegue adulto es mínima, pero pueden existir animales que presenten determinados tejidos haploides. En vegetales la haploidía es más frecuente aunque no tanto como la poliploidía. Es conocido el caso de las abejas y avispas en las que los machos son haploides pues proceden de óvulos sin fecundar.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -8

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

ANEUPLOIDÍA Son mutaciones que afectan al número de cromosomas de un individuo, pero no a la serie completa de cromosomas, sino a cromosomas individuales, es decir que existen cromosomas de más o de menos. Se conocen como nulisomías si falta la pareja de cromosomas homólogos, monosomías, con un sólo cromosoma, trisomías con tres cromosomas homólogos, tetrasomías (cuatro cromosomas homólogos) y polisomías. En el caso de la especie humana la aneuploidía más conocida es la trisomía del cromosoma 21 que produce el Síndrome de Down. También se conoce, aunque es muy rara, la monosomía del cromosoma 23. Se denomina Síndrome de Turner y los individuos afectados presentan un único cromosoma X. (mujeres X0, con retraso en el crecimiento, infantilismo sexual y esterilidad). El Síndrome Klinefelter o trisomía del 23 XXX) Son hombres con genitales pequeños. Ausencia de espermatogénesis y retraso mental. No se conocen casos en la especie humana de tetrasomías, pero se ha comprobado que muchos de los abortos espontáneos de 1 o 2 meses se deben precisamente a la presencia de este tipo de mutación.

Las causas de las mutaciones genómicas pueden ser varias: + Fusión céntrica: consiste en la unión de dos cromosomas no homólogos con pérdida del centrómero de uno de ellos. Algunos autores suponen que un proceso importante en la evolución humana fue la fusión de dos cromosomas de un primate antecesor, originándose así el par número de de su cariotipo. La especie humana tiene 23 pares de cromosomas, mientras que los primates más próximos en la evolución (chimpancés) tienen 24 pares de cromosomas. + Fisión céntrica: Se trata de la escisión de un cromosoma en dos. + No disyunción de los cromosomas en la meiosis. Durante la primera división meiótica deben separarse los cromosomas homólogos y durante la segunda se separan cromátidas. Un defecto en la separación de cromosomas o de cromátidas puede dar lugar a gametos con tres cromosomas de un tipo a otros con ningún cromosoma.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -9

AURORA APARICIO MANRIQUE

5.

BIOLOGÍA 2º BACH

AGENTES MUTÁGÉNICOS

Son factores físicos, químicos y biológicos que provocan mutaciones y aumentan la tasa espontánea de mutación. Actúan dañando la composición o estructura del ADN.

AGENTES MUTAGÉNICOS FÍSICOS •

•

Radiaciones ionizantes. Son radiaciones que tienen longitud de onda muy corta y son por tanto muy energéticas. Estas radiaciones son rayos X, rayos ganma y la emisión de partículas alfa y beta que se producen en las explosiones nucleares. Las radiaciones provocan la pérdida de electrones en algunos átomos del ADN que quedan en forma de iones muy reactivos. Pueden provocar la rotura de los cromosomas favoreciendo la aparición de mutaciones cromosómicas y también producir modificaciones en las bases que conlleva a la formación de mutaciones puntuales. Radiaciones no ionizantes. Son, fundamentalmente, las radiaciones ultravioleta. No provocan ionización, pero los electrones pasan a niveles orbitales superiores lo que provoca la aparición de mutaciones puntuales.

AGENTES MUTAGÉNICOS QUÍMICOS Numerosas sustancias tienen acción mutágena: la mayoría de las drogas como el LSD, la cafeína, la nicotina, el opio, la morfina, quinina y muchos edulcorantes. Según el tipo de sustancia que sea, pueden provocar distintos efectos: • Modificaciones de las bases nitrogenadas por ejemplo, el ácido nitroso provoca la desaminación de las bases y el gas mostaza añade grupos metilo o etilo en las bases. Todo ello provoca produce mutaciones puntuales. • Sustituciones de bases. Algunas sustancias se parecen a las bases y provocan un emparejamiento erróneo durante la replicación al cambiar una base por otra. (Por ejemplo el 5-bromouracilo puede incorporarse en vez de timina y la 2 aminopurina puede sustituir a la adenina). • Intercalación de moléculas. Ciertas moléculas se intercalan en la cadena polinucleotídica del ADN y provocan mutaciones por inserción o deleción. Son por ejemplo la acridina y la proflavina que son dos colorantes. Otra sustancia, el benzopireno, que se encuentra en el humo del tabaco y en los alquitranes, provoca mutaciones al intercalarse entre las dos cadenas del ADN. AGENTES MUTAGÉNICOS BIOLÓGICOS •

•

Transposones. Son segmentos móviles de ADN que pueden cambiar de posición, trasladándose a otro lugar dentro del mismo u otro cromosoma. Pueden originar mutaciones cuando causan una activación o inactivación génica no deseada al insertarse en los genes estructurales o en los reguladores. Virus. Pueden producir cambios en la expresión de algunos genes. Se cree que los virus mutagénicos podrían realizar su acción al llevar en su genoma fragmentos de ADN tomados de una célula previamente infectada que incorporarían a la nueva célula parasitada.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -10

AURORA APARICIO MANRIQUE

6.

BIOLOGÍA 2º BACH

MUTACIONES Y EVOLUCIÓN

Hemos dicho repetidas veces en este tema que la mayoría de las mutaciones producen un efecto negativo en el individuo que la porta y por ello, al cabo de varias generaciones una mutación letal podría ser un serio peligro para la supervivencia de la especie. Sin embargo, el proceso de la mutación es un factor fundamental de la evolución, las mutaciones son imprescindibles para que se pueda producir la evolución. Para entender esta aparente contradicción hay que tener en cuenta dos cosas: a) La gran mayoría de las mutaciones son recesivas y por tanto sólo se manifiestan en homozigosis, en otras palabras, sólo causan efecto en esta situación. b) Algunas mutaciones en principio perjudiciales o neutras, pueden resultar beneficiosas cuando se produce una variación en las condiciones ambientales. Entonces, la selección natural cambia de dirección y se encarga de seleccionar a los individuos más aptos a su ambiente, de manera que puede ocurrir que la selección natural vaya favoreciendo a los individuos mutados, mejor adaptados, y por tanto estas mutaciones favorables se van transmitiendo y perpetuando progresivamente a través de las generaciones con lo que al cabo de un tiempo la población habrá incorporado en su conjunto el gen mutado y estará más adaptada a su ambiente gracias a una mutación. Un ejemplo muy claro de la importancia que tienen las mutaciones favorables es el que se da entre las bacterias frente a los antibióticos. Muchas veces hemos oído decir que es muy perjudicial tomar antibióticos sin una razón seria porque si después tenemos una enfermedad de importancia los medicamentos no tienen efecto. Muchas bacterias son destruidos por antibióticos como la penicilina, la estreptomicina, etc. En estas bacterias con frecuencia se puede producir una mutación favorable de manera que la bacteria gracias a esa mutación es capaz de formar una proteína que proteja a la bacteria del antibiótico y así el antibiótico deja de afectarla. En esa población de bacterias la selección natural favorecerá a los individuos mutantes, mejor adaptados, y por tanto al cabo de algunas generaciones esa población sólo habrá bacterias resistentes pues son las únicas que irán contribuyendo a formar la generación siguiente y transmitirán a su descendencia el carácter adquirido favorable. Por eso al cabo de algún tiempo ese antibiótico no hace efecto a las bacterias y por tanto perderá todas las propiedades curativas. Para que la selección natural pueda actuar en una población, deben existir diferencias entre los distintos individuos que forman el grupo. Evidentemente, si todos fueran igual genéticamente la presión de la selección natural sería sobre todos ellos igual y no se produciría evolución. La importancia biológica de las mutaciones reside en que es un proceso que aumenta la diversidad genética. Ya Darwin en su teoría de la evolución postuló que existía una enorme variabilidad en la descendencia de una pareja de progenitores y que en este hecho residía la posibilidad de que la selección natural pudiera actuar de distinta forma TEMA 8: LAS MUTACIONES -11

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

sobre cada uno de los descendientes. Darwin no pudo explicar cuál era la causa que producía la variabilidad de los seres vivos. Mediante la teoría sintética o neodarwinismo (Dobzhansky, Mayr, Simpson y Huxley) propuesta en 1940 por científicos de distintas especialidades se construyó una moderna teoría de la evolución que explica la base de la variabilidad genética. Hay diversos procesos que favorecen que haya diferencias genéticas entre los individuos de una población: la reproducción sexual, la recombinación y la mutación. Distintos tipos de organismos utilizan diferentes mecanismos para aumentar su variabilidad genética. En el ejemplo anterior, referido a las bacterias hemos visto que el método que emplean para aumentar la diversidad es su alta capacidad reproductiva que favorece un gran aumento en la tasa de mutación. En los organismos superiores, el proceso de reproducción es mucho más lento y han recurrido a otros mecanismos para aumentar la diversidad como la reproducción sexual mediante la cual se crean nuevas combinaciones genéticas al unirse en cada nuevo individuo la mitad de genes maternos y la mitad paternos. Otro mecanismo es la recombinación genética que se produce entre cromosomas homólogos durante la formación de los gametos. Es también una forma de producir nuevas combinaciones de genes (no se forman nuevos genes sino nuevas combinaciones de los genes ya existentes). La mutación, en cambio, se produce en todo tipo de ser vivo, tanto en los más primitivos que tienen reproducción asexual, como en los más evolucionados. Además es realmente el único mecanismo mediante el cual se forman nuevos genes. La mutación es por tanto, la base de la variabilidad. Sin mutación no habría evolución. A partir de un gen que sólo presenta la posibilidad A, mediante mutación puede formarse el gen a. Si bajo determinadas circunstancias, el nuevo gen a proporciona una ventaja al individuo que lo porta, la selección natural favorecerá su desarrollo y reproducción y con el tiempo aumentará la frecuencia de dicho gen con lo cual la especie evolucionará. Si toda la población fuera invariablemente AA todos los individuos tendrían la misma presión selectiva y su evolución no sería posible. Algunas series alélicas se han originado mediante mutaciones a partir de un único gen primitivo y de esta forma han ido apareciendo nuevos fenotipos fomentando la diversidad intraespecífica.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -12

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

7. MUTACIONES Y CÁNCER

El cáncer es una enfermedad causada por un proceso de división celular sin control de forma que algunas células se multiplican de forma rápida y desorganizada lo que conduce a la formación de una masa de células llamada tumor. Las células tumorales no reaccionan positivamente a los mensajes químicos externos de regulación y se dividen indefinidamente (pueden incluso llegar a ser inmortales, como el caso de las células HeLa, procedentes de un tumor de Henrietta Lacks, muerta en 1951, que continúan dividiéndose actualmente y se utilizan en la investigación del cáncer). Algunas sellas del tumor primario pueden emigrar a través de la sangre o del sistema linfático a otros tejidos u órganos (metastasis) invadiéndoles y produciendo tumores secundarios que también conducen a la destrucción del tejido. La consecuencia final de este proceso cancerígeno es una proliferación tan tremenda de células que consumen todos los nutrientes y dejan sin alimento a las células sanas de los tejidos. Esto provoca la disminución o pérdida de la actividad de los tejidos hasta llegar al adelgazamiento extremo y, por último, la muerte del organismo por consumición de todas las reservas. La masa de células crece y se reproduce consumiendo todos los nutrientes hasta destruir al organismo del que procede. Todavía no se conocen todos los factores y mecanismos que conducen al desencadenamiento del cáncer, pero está fuera de toda duda la relación que existe entre la aparición de células cancerosas y las mutaciones. Ciertas sustancias o agentes mutagénicos provocan alteraciones del material genético que se manifiestan por el desencadenamiento de procesos cancerígenos. Pero no basta la mutación de un único gen para que se forme un cáncer. La enfermedad surge cuando a partir de una célula, se van acumulando mutaciones en sucesivas generaciones celulares a lo largo del tiempo. Las células se transforman en cancerígenas cuando se producen mutaciones en dos tipos distintos de genes:


PROTOONCOGENES. Se trata de genes que contienen la información para la síntesis de proteínas implicadas en la activación de la división celular. Las mutaciones de los protoocogenes provoca su transformación en oncogenes. Estos genes afectan al crecimiento y diferenciación celular porque producen o bien un exceso de proteínas activadoras normales o bien una forma de proteína mutada hiperactiva que estimula la división celular de forma continua y sin control. Se han descubierto más de cien oncogenes en el hombre y unos 12 protooncogenes.




GENES SUPRESORES de tumores. Codifican proteínas inhibidoras de la división celular. Las mutaciones en estos genes provocan una estimulación un aumento del ritmo reproductor de las células.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -13

AURORA APARICIO MANRIQUE

BIOLOGÍA 2º BACH

Para que las células cancerosas adquieran un transforma invasivo y puedan provocar metástasis, se tienen que producir además nuevas transforma que con el paso del tiempo se van acumulando en las células. Normalmente los sistemas de reparación de errores y otros sistemas de corrección evitan las alteraciones del ADN. Pero al cabo de los años, nuestros genes se ven bombardeados por una incesante legión de agentes mutágenos. Si finalmente las transforma afectan a proteínas encargadas de la corrección de errores, el número de transforma se va acumulando y transmitiendo a la descendencia celular. Y con el tiempo puede desencadenarse la transformación cancerosa.

Cómo proteger nuestro ADN El tabaco, potenciado por el alcohol, y la dieta alimentaria son responsables de las dos terceras partes de las muertes causadas por los distintos tipos de cáncer. Estos son los mejores consejos para proteger nuestro ADN y evitar las mutaciones:


Evita el humo del tabaco. El humo del tabaco que tragan los fumadores es un potente agente mutágeno, pero las dañinas nitrosaminas y benzopirenos se encuentran también en el humo que se expele, así que también los fumadores pasivos se ven afectados. Evita fumar y frecuentar los lugares cerrados y mal ventilados.




Toma el sol con moderación y siempre con cremas que contengan filtros solares. La radiación ultravioleta favorece la aparición de cánceres de piel. (De ahí la importancia de la capa de ozono)




No abuses de las bebidas alcohólicas pues están implicadas en el desarrollo del cáncer de esófago, estómago e hígado, además de potenciar los efectos del tabaco.




Limita el consumo de productos ahumados. Contienen benzopirenos que son potentes cancerígenos. También se encuentran en las zonas quemadas o muy tostadas de la carne, el pescado o el pan.




Evita la utilización de aceites sometidos a sucesivas frituras. Contienen TrpI, Trp-II, IQ y MeIQx que son sustancia mutágenas.




Consume una gran variedad de frutas y verduras, aportan sustancias antioxidantes que eliminan los radicales libres y protegen al ADN de su acción mutágena, también contienen oligoelementos y multitud de sustancias (flavonoides, licopenos, antocianidinas...) que activan los procesos de reparación del ADN.

TEMA 8: LAS MUTACIONES -14