Concepto de Mutación

Una mutación es un cambio estable e impredecible en la estructura o cantidad del material genético que puede ocasionar modificaciones en los caracteres morfológicos o fisiológicos del organismo portador. Pueden tratarse de cambios puntuales en la secuencia de nucleótidos de un gen, cambios en la estructura de los cromosomas o en el número de estos.

Estos cambios son siempre heredables a nivel celular (de una célula a sus descendientes), pero en los organismos pluricelulares solo se transmiten a la descendencia cuando se producen en las células germinales del progenitor.

Clasificación de los Agentes Mutágenos

Los agentes mutágenos son factores que aumentan significativamente la frecuencia de las mutaciones.

A. Agentes Mutágenos Físicos

Son radiaciones de alta energía capaces de dañar el ADN y causar mutaciones. Entre ellas destacan:

• Radiación Ultravioleta (UV)

  Procedente del Sol, comprende dos tipos de radiaciones que pueden ocasionar cáncer de piel:

  • Los rayos UVB son absorbidos por el ADN y provocan la formación de enlaces covalentes entre dos bases pirimidínicas sucesivas de la misma cadena, dando lugar a dímeros de timina y de citosina. Esto provoca que los puentes de hidrógeno se rompan y la doble hélice de ADN se desorganice alrededor de los dímeros.
  • Los rayos UVA son absorbidos por el ADN e incrementan la producción de radicales libres que reaccionan con el ADN, provocando mutaciones.

• Radiaciones Ionizantes

  Son radiaciones de longitud de onda muy corta y, por tanto, muy energéticas. Provocan la ionización de los átomos de las sustancias que atraviesan, transformándolas en iones y radicales muy reactivos capaces de provocar la rotura de las cadenas de ADN o la modificación química de alguno de sus componentes. Entre estas radiaciones se encuentran los rayos X, los rayos γ y los flujos de neutrones y protones originados en los reactores nucleares.

• Radiación Corpuscular

  Formada por partículas α y β que se emiten en los procesos de desintegración de isótopos radiactivos. Sus efectos sobre el ADN son similares a los producidos por las radiaciones γ o los rayos X. Los elementos radiactivos generados (por ejemplo, en accidentes de centrales nucleares) se pueden incorporar a los tejidos del organismo a través de las cadenas tróficas (verdura, carne, leche, etc.), causando mutaciones que pueden desencadenar la aparición de tumores cancerígenos.

B. Agentes Mutágenos Químicos

Son sustancias que reaccionan con el ADN y provocan la modificación química de sus bases, lo que da lugar a sustituciones, inserciones o deleciones. La mayoría de ellos son mutágenos carcinogénicos.

• Análogos de Bases

  Estas bases análogas se incorporan durante la replicación y producen errores de apareamiento. Por ejemplo, el 5-bromouracilo puede incorporarse en lugar de la timina, y la 2-aminopurina lo hace en lugar de una adenina, provocando errores en la replicación.

• Formación de Uniones Covalentes (Adductos)

  Determinadas sustancias (como el benzopireno del alquitrán y el tabaco, o las aflatoxinas producidas por hongos en las semillas) se unen covalentemente a determinadas bases del ADN, separándolas de su correspondiente pentosa y provocando una mutación.

• Desaminación

  Determinados compuestos nitrogenados producen la desaminación de las bases, de manera que durante la replicación se aparean con una base que no les corresponde. Un ejemplo es el ácido nitroso (conservante en embutidos) que desamina la Adenina (A) y causa la sustitución de un par de bases A-T por un par G-C. Otros compuestos, como el bisulfito sódico (conservante en frutos secos, vino, etc.), aceleran la desaminación de la Citosina (C) transformándola en Uracilo (U), produciendo transiciones.

• Agentes Alquilantes

  Sustancias como el gas mostaza, la dimetilnitrosamina o el dimetilsulfato introducen grupos alquilo (metilo, etilo, etc.) en las bases del ADN, originando apareamientos incorrectos y alterando la replicación.

C. Agentes Mutágenos Biológicos

Algunos agentes biológicos aumentan la frecuencia de la mutación génica. Entre estos agentes destacan:

• Virus

  Algunos pueden producir cambios en la expresión de ciertos genes (por ejemplo, los retrovirus o el virus de la hepatitis B humana). Algunos, denominados oncovirus, son capaces de desarrollar cáncer (como el papilomavirus o el virus del herpes genital, que puede provocar cáncer de cuello de útero).

• Transposones (Elementos Móviles)

  Estos elementos móviles se han encontrado en todo tipo de organismos (maíz, levaduras, insectos, bacterias, etc.) y pueden originar mutaciones, ya que causan una activación o inactivación génica no deseada al insertarse en los genes estructurales o en los reguladores.

Estructura y Enlaces de las Principales Biomoléculas

Glúcidos (Carbohidratos)

Los monómeros son monosacáridos que se unen entre sí mediante el enlace O-glucosídico. Este consiste en la formación de un puente de oxígeno entre el grupo hidroxilo del carbono carbonílico o anomérico de un monosacárido ciclado con el hidroxilo de otro carbono de otro monosacárido ciclado, con pérdida de una molécula de agua.

Lípidos

El enlace característico es el enlace éster, que se forma entre un grupo alcohol (–OH) y un grupo carboxilo (–COOH).

• Ácidos Grasos

  Son cadenas largas hidrocarbonadas con un grupo carboxilo en el extremo (ácidos monocarboxílicos). Su fórmula general es CH₃–(CH₂)n–COOH.

• Acilglicéridos

  Moléculas formadas por la unión de uno, dos o tres ácidos grasos con una molécula de glicerol o glicerina (propanotriol). La unión se da entre los grupos –OH de cada molécula, liberando una molécula de agua. El enlace recibe el nombre de éster.

• Fosfolípidos

  Están formados por dos ácidos grasos, una glicerina y un ácido fosfórico. La unión entre estas moléculas se realiza mediante enlaces de tipo éster (la glicerina está esterificada con un grupo fosfato y dos ácidos grasos).

• Esfingolípidos

  Están formados por un ácido graso (saturado o monoinsaturado), una esfingosina (aminoalcohol) y un grupo de carácter polar. La esfingosina unida por un enlace amida con el ácido graso forma una estructura llamada ceramida.

• Ceras o Céridos

  Se forman por la unión de un ácido graso de cadena larga (de 14 a 36 átomos de carbono) con un monoalcohol, también de cadena larga (de 16 a 30 átomos de carbono), mediante un enlace éster.

Proteínas

Los monómeros que forman las proteínas se llaman aminoácidos. El enlace que da lugar a la formación de estas biomoléculas es el enlace peptídico. El enlace peptídico es un enlace covalente, tipo amida, que se establece entre el grupo carboxilo o ácido (–COOH) de un aminoácido y el grupo amino (–NH₂) del otro aminoácido.

Mutaciones y su Rol en la Evolución

Algunas mutaciones mejoran los genes, lo que implica que la nueva proteína adquiere nuevas propiedades, mejora su función o participa en la formación de estructuras más eficaces. Los individuos portadores de la mutación poseen ventajas adaptativas, por lo que el gen mutado, con el tiempo y gracias a la selección natural, es posible que sustituya al gen inicial en la mayoría de los individuos.

La evolución es un fenómeno de poblaciones; no es el individuo el que evoluciona, sino la población, que presenta la variabilidad génica que permite actuar a la selección natural.