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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Biológicas

GENOTOXICOLOGÌA “Mutaciones y aberraciones cromosómicas” PRESENTAN: Gutiérrez León Iván G. Izquierdo de la Cruz Yesenia.  Martínez Sánchez Lucia. Murillo Yanes D. Gabriela.  Salazar González Paola G. CATEDRÀTICO: Reyna Fósil Monterrubio.

Equipo:3 Villahermosa Tab. 29 de Marzo de 2011

1.MUTACIÓN 1.1 NIVELES Y TIPOS DE MUTACIÒN

3. ¿SABÍAS QUE? (IMPORTANCIA EVOLUTIVA)

MUTACIONES

1.2TIPOS DE MUTÁGENOS

2.2 ESTRUTURALES Y ABERRACIONES CROMOSÓMICAS

1.2.1 MUTÁGENOS QUÍMICOS

2.1NUMÉRICAS

2.ABERRACIÒN

1.2.2. MUTÁGENOS FÍSICOS

1.MUTACIÓN

Una mutación es cualquier alteración(cambio) heredable en la secuencia del ADN. FÍSICAS

MUTACIÓN

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

1.1 NIVELES Y TIPOS DE MUTACIÓN 1.1.1GÉNICA (UN SOLO GEN)

1.1.1.1SUSTITUCIÓN

EN NÚMERO

NIVELES DE

TRANSVERSAL TRANSICIONAL SIN SENTIDO CONTRASENTIDO SILENCIOSA INSERCIÓN DELECIÓN

1.1.2CROMOSÓMICA(SEGMENTO DEL CROMOSOMA)

MUTACIONES ESTRUCTURA

1.1.3GENÓMICA(CROMOSOMAS COMPLETOS POR EXCESO O DEFECTO O JUEGOS CROMOSÓMICOS

SUSTITUCIÓN

TRANSVERSAL Cambio de bases

A –C G -T(U) PURINAS

PIRIMIDINAS

PURINA-PIRIMIDINA PIRIMIDINA- PURINA

GAU UAU

UAU

GAU

TRANSICIONAL Cambios de bases

A–C G – T(U)

PURINA-PURINA PIRIMIDINAS-PIRIMIDINAS

UGU UAU UAU UGU

SIN SENTIDO Codón o triplete codifica una señal de terminación

UCA UGA

SERINA TERMINACIÓN (STOP)

CONTRASENTIDO Produce o codifica un codón que codifica otro aminoácido

UCU UUU

SERINA FELINALALANINA

SILENCIOSA Produce un codón que codifica el mismo aminoácido

SERINA UCU,UCC,UCA,UCG, AGU,AGC

INSERCIÓN Se insertan 1 o más bases a la cadena de ADN

GCC AGC TTT GGC CTT SE INSERTA

T

GCC AGC TTT TTG GCC TT…

DELECIÓN Pérdida de 1 o más bases.

GCC AGC TTT GGC CTT PÉRDIDA DE LA BASE

GCC AGC TTT GGC CT…

T

MECANISMO MOLECULAR DE LAS MUTACIONES Macrolesiones: millones de pares de bases. (cromosomicas)

Microlesiones: un solo par o unos pocos pares de bases. (génicas)

1.2TIPOS DE MUTÁGENOS Existen una gran variedad de agentes físicos y químicos que pueden inducir mutaciones. Múgatenos químicos Se conocen varios productos químicos que son mutagénicos, clasificándose según su modo de acción en:  Análogos de bases  Agentes que reaccionan con el DNA  Agentes alquilantes  Agentes intercalantes

Múgatenos físicos

son radiaciones que pueden alterar la secuencia y estructura del ADN

 Luz ultravioleta  Radiación ionizante

ANÁLOGOS DE BASES Debido a su similitud estructural los análogos de bases como el 5-Bromouracilo o la 2-aminopurina se incorporan el ADN que se replica en lugar de las bases correspondientes timina y adenina Cuando uno de estos análogos de bases se incorpora en el ADN, la replicación puede ocurrir normalmente aunque ocasionalmente ocurren errores de lectura que resultan en la incorporación de bases erróneas en la copia de ADN

Ejemplo; El 5-bromouracilo se puede aparear con guanina (la timina se aparea con adenina) ocasionando la transición de AT a GC (la guanina se aparea con citosina). La 2-Aminopurina puede aparearse con citosina ocasionando la transición de AT a GC.

El esquema representa la sustitución de las bases normales por una molécula de 5-bromouracilo

AGENTES QUE REACCIONAN CON EL ADN Existen una serie de agentes químicos que reaccionan directamente sobre el ADN que no se esta replicando ocasionando cambios en las bases lo que provoca un apareamiento incorrecto Acido nitroso (HNO2) desamina la adenina a hipoxantina y la citosina a uracilo

Debido a distintas propiedades de apareamiento de los productos de desaminacion

La hipoxantina (se aparea con citosina; uracilo con adenina) se producen transiciones ATGC y/o GC->AT

Hidroxilamina NH2OH reaccionan con la citosina donde el grupo amino es remplazado por un grupo hidroxilamino.

AGENTES ALQUILANTES Grupo de productos químicos que afectan al ADN que no se replica.

Los compuestos utilizados mas frecuentemente incluyen: etil metano sulfonato

EMS

metil metano sulfonato

MMS

dietil sulfato

DES

AGENTES ALQUILANTES El N-metil-N-nitrosoguanidina (NTG), cancerígeno, es uno de los múgatenos químicos mas efectivo. Se obtienen, en condiciones optimas, un gran numero de mutantes con una tasa de muerte baja.

El mecanismo molecular exacto de la reacción de la NTG no se conoce todavía

AGENTES INTERCALANTES Un grupo interesante de sustancias como las acridinas y bromuro de etidio, son moléculas planas que se insertan entre dos pares de bases del ADN, separándolas entre si.

Esquema del modo de acción del agente intercalante acridina

AGENTES INTERCALANTES Aunque las acridinas son útiles en investigación, no son muy adecuadas para el aislamiento rutinario de mutantes durante el desarrollo de cepas ya que tienen poco o ningún efecto mutagénico en bacterias.

Luz ultravioleta Agente mas efectivo es la radiación ultravioleta de longitud de onda corta la mas efectiva esta comprendida entre los 200 y 300 nm.

La radiación UV es muy útil en el aislamiento de mutantes de cultivos bacterianos

Luz ultravioleta Ejemplo:

El esquema representa la formación de dímeros de timina provocada por la radiación UV

Radiación ionizante Es una forma de radiación mas potente e incluye rayos de longitud de onda mas corta como los rayos X, rayos cósmicos y rayos gamma. Entre las especies químicas formadas por la radiación ionizantes se encuentran radicales libres, siendo el mas importante el radical hidroxilos (OH).

Los radicales libres, reaccionan con el ADN, y lo inactivan produciendo rupturas que dan lugar a cambios estructurales importantes como son las mutaciones cromosomales.

A baja dosis de radiación ionizantes solo ocurren unos cuantos impactos sobre el ADN, pero a mayores dosis ocurren impactos múltiples que conducen a la muerte de la célula .

Al contrario que la radiación UV, la radiación ionizante penetra fácilmente el vidrio y otros materiales.

Ionizante

rayos gamma rayos X

UV No ionizante infrarrojo microondas radar

10-11 10-10 Amstrong A 10-9 nanómetro nm 10-7 10-6 micrómetro um 10-2 centímetro cm 1 metro

Diferentes tipos de radiación que se presentan en la naturaleza, se observa que la radiación ionizante es de longitudes de ondas muy pequeñas

2. ABERRACIÓN CROMOSÓMICA Es un error durante la meiosis de los gametos o de las primeras divisiones del huevo y que provoca una anomalía de número o estructura de los cromosomas.

Estos cambios pueden ser observados en la metafase del ciclo celular y que tienen su origen en roturas (procesos clastogénicos) de las cadenas de ADN no reparadas o mal reparadas, entre otros factores.

ABERRACIONES CROMOSOMICAS ( Cambios de número o estructura de los cromosomas) Numéricas

Estructurales

Determinan una alteración del complemento cromosómico normal. Se originan por exceso o por defecto del número normal de cromosomas

Afecta al número de cromosomas

Variación en el nº de juego cromosómicas

Variación en el número de cromosomas

-Haploidia, disminuye

- Aneuploidia no hay

el número de juegos de cromosómicos -Poliploidia aumenta el número de juegos cromosómicos

un número exacto de juegos cromosómicos básicos. Perdidas o ganancias de 1, 2, 3 o mas cromosomas

Son cambios de la estructura normal de los cromosomas; son heredables siempre que ocurran en los cromosomas de las células germinales. Afectan la estructura de los cromosomas, forma y tamaño

Variación en el número de genes

Variación en la disposición de los genes

-Deleciones

-inversiones

perdida de genes - Duplicaciones aumento de genes

inversión de genes

- Translocasiones intercambio de genes entre cromosomas

H A P L O I D I A

DISMINUYE NÚMERO DE JUEGOS DE CORMOSOMAS

El término haploide se aplica a toda célula, tejido u organismo que posee una constitución cromosómica igual a la de los gametos de la especie. Un individuo haploide tiene la mitad de los cromosomas que los normales de su especie, sólo tiene un complemento cromosómico completo y su contenido en ADN es igual al valor-C de la especie a la que pertenece. En la meiosis todos los cromosomas estarán en forma de univalentes y la inmensa mayoría de sus gametos serían inviables

P O L I P L O I D I A

AUMENTO EN EL NÚMERO DE CROMOSOMAS El termino poliploidia se describe a instancia como mas de dos múltiples de los cromosomas haploides establecidos en base. La atribución de poliploidia es basada sobre el número designado de cromosomas base: triploidia tiene 3n cromosomas, tetraploidia tiene 4n, pentaploidia 5n, etc. Esta condición es relativamente muy común en muchas especies de animales, pero es bien conocido en aves, anfibios y peces, siendo más común en especies de plantas. La poliploidia es originada de dos maneras: 1)Autopoliploidia y 2) alopoliploidia

La poliploidia es originada de dos maneras: 1)Autopoliploidia y 2) alopoliploidia

A N E U P L O I D Í A

Nulisomía: (2n-2) Falta 1 par de cromosomas homólogos

Monosomía: (2n -1)

Trisomía: (2n 1)

Trisomía 21 o Síndrome de Down que tienen 47 cromosomas. Trisomía 18 o Síndrome de Edwards. También tienen 47 cromosomas. Monosomía X o Síndrome de Turner. Trisomía sexual XXX o Síndrome del triple X. Trisomía sexual XXY o Síndrome de Klinefelter. Síndrome de cri du chat par de cromosoma 5.

Trisomía 21 Anomalía cromosómica que da como resultado la aparición de 47 cromosomas en vez de los 46 habituales, por la existencia de tres copias en el par 21, en vez de dos normales.

Las características principales son: Ojos alargados con el cutis plegado en el rabillo del ojo. Hiperflexibilidad de las extremidades. Manos pequeñas y anchas. Pies anchos y dedos cortos. Orejas pequeñas. Puente de la nariz aplanado. Cuello corto y cabeza pequeña.

CRI DU CHAT Es una alteración en el par de cromosomas número 5 que provoca retraso mental y que se reconoce por un peculiar llanto agudo similar al maullido de un gato.

Rasgos característicos son : Retraso mental. Bajo peso al nacer.  Dificultades con el lenguaje. Cabeza pequeña y una peculiar forma de llorar similar al maullido del gato, provocada por un estrechamiento de laringe

POBLACIÓN CON POLIMORFISMO

VARIACIONES

HOMOCIGÓTICO ESTRUCTURAL POR MUTACIÓN

CROMOSOMICAS

ESTRUCTURALES

HOMOCIGÓTICOS ESTRUCTURALES NORMALES

CON AMBOS CROMOSSOM AS HOMÓLOGOS

AFECTADOS CON AMBOS CROMOSOM AS HOMÓLOGOS

Con un cromosoma normal y el otro portador de la mutación.

E INDIVIDUOS HETEROCIGÓTICOS ESTRUCTURALES

Variación en la disposición de los genes

Variación en el número de genes

DEFICIENCIA

EXTREMO DEL CORMOSOMA

DELECIÓN GRANDE(VISBLE AL MICROSCÓPIO)

Falta un segmento cromosómico Pérdida de genes

MENOR TAMAÑO DE LO NORMAL

Observable al microscopio

DUPLICACIÓN No suelen tener una manifestación fenotípica, sino mediante análisis citogenéticos y moleculares.

Aumento de genes: El segmento cromosómico se replica más de una vez por error en la duplicación del ADN

Ejemplo

PERICÈNTRICAS OCURREN EN BRAZOS DIFERENTES, LA INVERSIÓN INVOLUCRA AL CENTRÓMERO DOS RUPTURAS Y

INVERSIONES

POSTERIOR REUNIÒNDEL SEGMENTO FRAGMENTADO PERO INVERTIDO

RUPTURA EN EL MISMO BRAZO CROMOSÒMICO, NO INVOLUCRA EL CENTRÒMERO

Segmento cromosómico cambia de orientación dentro del cromosoma. Para que se produzca este suceso es necesario una doble rotura y un doble giro de 180º del segmento formado por las roturas.

PARACÈNTRICA

Translocaciòn

Dos cromosomas no homólogos intercambian segmentos cromosómicos genera una proteína nueva. fragmento de un cromosoma se une a otro cromosoma diferente con lo que puede darse el caso de tampoco se vea afectada la información

Existen diversos mecanismos mediante los cuales dos cromosomas acrocéntricos dan lugar a un cromosoma meta o submetacéntrico (fusión) y el caso recíproco (Fisión)

Las translocaciones pueden utilizarse en la construcción de mapas citogenéticos ya que permiten calcular distancias entre el punto de translocación y distintos loci situados en los cromosomas implicados

¿SABÍAS QUE?

DELETEREO: Expresión de un gen que causa acortamiento de su ciclo biológico, empeorando su calidad de vida o algún daño en un organismo.

PAPEL EVOLUTIVO DE LAS DUPLICACIONES

Divergencia evolutiva: dada por los cambios evolutivos que experimentará cada uno de los grupos separados, por deriva génica, mutaciones y selección natural.

PAPEL EVOLUTIVO DE LAS INVERSIONES

Pueden

ser

un

mecanismo

de

aislamiento

reproductivo.Las inversiones no involucran pérdida o

ganancia de material genético. Los individuos portadores de inversiones cromosómicas no suelen estar afectados en su fenotipo sino en su fertilidad.

BIBLIOGRAFÍA  COX T. Y SINCLAIR J. 1998. Biología molecular en medicina. Editorial Médica Panamericana S.A., 1 ed. Argentina. 365 pp.  H artl D L., Jones E W. 1998.Genetics:Principles and Analysis.4°.Jones and Barlett Publishers. Boston E.E.U.U.

 www.elmundo.es/.../2005/05/.../1115993478.html  http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacio n.htm  http://biolemadutra.blogspot.com/2008/09/mutacionesgenticas-son-las.html  http://pi2bach.colegioalboran.es/?p=1008