Mutaciones: Alteraciones en la Información Genética

Mutaciones Génicas

Son aquellas que afectan a un solo gen. Consisten en un cambio que se produce en la constitución química de un gen.

Clasificación de las Mutaciones Génicas:

• Mutaciones por sustitución: Consisten en el cambio de una o más bases nitrogenadas por otras diferentes.
• Mutaciones por deleción: Las consecuencias suelen ser muy graves, ya que al eliminar una base se produce un corrimiento en el orden de lectura. Esto significa que todos los tripletes de ahí en adelante se ven modificados al reorganizarse.
• Mutaciones por inserción o adición: Las consecuencias suelen ser muy graves debido al corrimiento en el orden de lectura.

Mutaciones Cromosómicas

Se caracterizan por cambios en la estructura de uno o varios cromosomas. Estos cambios pueden consistir en:

• Deleción: Consiste en la pérdida de un trozo del cromosoma. Si el fragmento contiene muchos genes, la alteración puede tener consecuencias patológicas e incluso letales para el individuo.
• Adición o duplicación: Consiste en añadir un fragmento, con lo cual ese segmento estará repetido una o varias veces.
• Inversión: Consiste en el cambio de sentido de un fragmento del cromosoma.
• Translocación: Es el cambio de posición de un segmento de un cromosoma.

Mutaciones Genómicas

Son aquellas que cambian el número de cromosomas del individuo. Estas pueden ser de dos tipos: euploidía y aneuploidía.

Euploidía

Consiste en cambios en el número de dotaciones haploides de un individuo. Incluye la monoploidía y la poliploidía.

• La poliploidía es un fenómeno bastante frecuente en los vegetales, lo cual provoca que presenten mayor tamaño y vigor. Es poco frecuente en los animales y, cuando se produce, da lugar a embriones inviables.

Aneuploidía

Es la alteración en el número normal de ejemplares de uno o más tipos de cromosoma, sin llegar a afectar al juego completo. En este caso, los individuos presentan algún cromosoma de más o de menos respecto a su dotación normal.

En la especie humana se conocen algunos ejemplos:

• El síndrome de Down se produce por una trisomía en el cromosoma 21.
• El síndrome de Turner consiste en que determinadas mujeres presentan 45 cromosomas: 44 autosomas y un solo cromosoma sexual (X).

Importancia Evolutiva de las Mutaciones

Las mutaciones son las responsables de la aparición de nuevos alelos. Esto contribuye, y de hecho es la principal fuente, a que aumente la variabilidad dentro de la especie. Un mayor grado de variabilidad genética permite que la selección natural actúe, permitiendo la proliferación de los individuos que portan características ventajosas. Por tanto, la información genética es más apropiada para la adaptación de la especie al medio y su consiguiente evolución.

Herramientas de la Ingeniería Genética

Enzimas de Restricción

Son enzimas capaces de reconocer y cortar por puntos concretos en la secuencia de nucleótidos.

Plásmidos

Son pequeños fragmentos de ADN circulares bicatenarios que se utilizan en ingeniería genética para introducir el fragmento de ADN que queremos clonar en una bacteria.

Vector

Uno de los objetivos es introducir un determinado fragmento de ADN en otras células. Para poder conseguirlo es necesario que el ADN introducido lo haga junto con un vector, es decir, una molécula de ADN que puede penetrar en una célula sin ser destruido.

Unión de un Fragmento de ADN a un Vector: ADN Recombinante

Consiste en:

1. Cortar el ADN pasajero (el que queremos introducir en la célula) y el vector con la misma enzima de restricción.
2. Mezclarlos para permitir la formación del ADN recombinante, por la unión de los extremos cohesivos de ambos.
3. Las moléculas de ADN recombinante ya pueden ser introducidas en las células deseadas.

Procesos de Introducción de ADN Extraño

• Transformación: Es la introducción de ADN extraño en bacterias.
• Transfección: Es la introducción en las células eucariotas.
• Transgénesis: Si la inoculación del ADN extraño se realiza en las células reproductoras de animales o plantas, de modo que todas las células del nuevo organismo tendrán alterado su patrimonio genético.

Expresión de los Genes Incorporados

La posibilidad de introducir un gen en bacterias puede servir para clonar dicho gen. Sin embargo, existen desafíos:

1) Diferencias entre genes eucariotas y procariotas

Los genes eucariotas presentan intrones y los de las bacterias no. En lugar de introducir el fragmento de ADN humano original en la bacteria, lo que se ha hecho es lo siguiente (sin la información de los intrones):

1. Aislar ARN mensajero (ARNm) propio de la insulina.
2. Sintetizar un ADN complementario (ADNc) usando transcriptasa inversa.
3. El ADNc carece de intrones.
4. El ADNc se introduce en un vector y se transforma a las bacterias.

2) Necesidad de Secuencias Reguladoras

El ADNc carece del promotor y otras secuencias de interés. El ADNc se obtiene del ARNm, por lo que carece de promotor y terminador, con lo cual no se produce la transcripción del gen dentro de las bacterias. Por tanto, la única solución ha sido cortar con enzimas de restricción las secuencias promotoras de bacterias y unirlas al ADNc humano.

Secuenciación del ADN

Consiste en conocer el orden en el que se encuentran cada uno de los nucleótidos del ADN.

Aplicaciones de la Ingeniería Genética

En la Medicina

• Insulina: Hormona peptídica que regula los niveles de glucosa de la sangre.
• Hormona del crecimiento: Es una proteína de 191 aminoácidos que estimula el crecimiento corporal de los niños.
• Interferón.
• El factor VIII de la coagulación.
• Vacunas.

Terapia Génica

Consiste en introducir el gen correcto en células de un ser vivo que presenta una mutación que le provoca una enfermedad. Esto se puede llevar a cabo en células germinales. El primero de los tipos (terapia en células germinales) aún no se ha llevado a la práctica por las dificultades técnicas y por las connotaciones éticas.

Otras Aplicaciones Médicas

• Diagnóstico de enfermedades genéticas.
• Medicina forense y medicina legal.
• Pruebas de paternidad.

En la Agricultura

• Obtención de distintas variedades transgénicas del maíz.
• Obtención de variedades transgénicas del trigo más nutritivas y más resistentes a las plagas y a los herbicidas.
• Obtención de una variedad de tomate que madura más lentamente.

Producción Animal

Se han realizado modificaciones en peces:

• Carpas transgénicas: Crecen entre un 20% y un 46% más rápido gracias al gen de la hormona de crecimiento de la trucha arcoíris.
• Salmones transgénicos: Resisten mejor las bajas temperaturas gracias a la incorporación de un gen de una especie de pez que vive en el Ártico.