Tema 2: Mutaciones Cromosómicas y Anomalías PDF

Unidad 2: Mutaciones Cromosomas y anomalías cromosómicas 1. Introducción 1.1. Agentes mutagénicos 1.2. Distribución de los pares de cromosomas 2. Clasificación 2.1. Mutaciones cromosómicas/cromosomopatías 2.2....

Unidad 2: Mutaciones Cromosomas y anomalías cromosómicas 1. Introducción 1.1. Agentes mutagénicos 1.2. Distribución de los pares de cromosomas 2. Clasificación 2.1. Mutaciones cromosómicas/cromosomopatías 2.2. Mutaciones que afectan al numero de cromosomas a) Mutaciones Autosómicas b) Mutaciones Gonosómicas (Células Sexuales) 2.3. Pruebas Citológicas para Detectar las Aneuploidías Cromáticas 3. Mutaciones Genéticas 3.1. Clasificación de Mutaciones Genéticas 1. Sustitución De Nucleótidos 2. Adicion o Perdida de Nucleotidos 3. Inversiones (translocación robertsoniana) 1. INTRODUCCIÓN Mutaciones: Cambios aleatorios e inesperados en el ADN o genes (genotipo) en seres vivos. Por lo que, las características visibles de los individuos varían (fenotipo). Son heredables. Su existencia no se corresponde con el proceso de adaptación. La mayoría van en contra de la adaptación → generadores de patología. Si la mutación fuese útil, la selección natural la elegiría y se fijaría en la genética de los seres vivos. El proceso evolutivo se basa en cambios genéticos. Es posible transmitir mutaciones (HERENCIA) siempre y cuando se produzcan en las células germinales. 1.1 AGENTES MUTAGÉNICOS Favorecen las tasas de mutación: a) M. Químicos: productos químicos mutagénicos generados por la producción industrial. b) M. Físicos: Radiaciones cósmicas, rayos UVA, emisiones de productos radioactivos. c) Drogas Autosomas: 1-22 1.2 DISTRIBUCIÓN DE LOS PARES DE CROMOSOMAS Gonosomas: Par 23 (XX, XY) 2. CLASIFICACIÓN Mutación cromosómica Mutación genética La mutación genética es una alteración de la secuencia de Las mutaciones cromosómicas son alteraciones de la nucleótidos de un gen. estructura cromosómica o del número de cromosomas. Causada por errores en la replicación del ADN y mutágenos Causada por errores en el crossing over durante la meiosis. como los rayos UV y los productos químicos. La alteración se produce en la secuencia de nucleótidos de La alteración se produce en un segmento de un cromosoma. un gen. Afecta a un solo gen. Afecta a varios genes. Influencia comparativamente baja. A veces puede ser letal. Puede causar anemia falciforme, hemofilia, fibrosis quística, Puede causar el síndrome de Klinefelter, el síndrome de síndrome de Huntington, enfermedad de TaySachs y Turner y el síndrome de Down. cánceres. 1 2.1. MUTACIONES CROMOSÓMICAS / CROMOSOMOPATÍAS Causan daño en estructura de los cromosomas. La gravedad de efectos depende del tamaño del fragmento afectado TIPOS: 1. DELECIÓN: Pérdida de parte de la cadena de ADN. Tipo de anomalía estructural, tiene más efectos en el fenotipo. Perdida de nucleótidos. 2. DUPLICACIÓN: Mismo segmento de ADN con uno o varios genes. Dentro de un cromosoma, se repete 2 o + veces. 3. INVERSION: Genes cambian su posición en el cromosoma giro 180° (segmento cromosoma) I. Pericéntrica: cambio afecta ambos lados centrómero. I. Paracéntrica: cambio afecta a un lado centrómero. 4. TRANSLOCACIÓN: Se traslada uno de los segmentos del cromosoma. Recíproca: el segmento va a otro cromosoma (no homólogo). No reciproca: cambia de lugar en el mismo cromosoma. 5. FUSIÓN: Asociación (unión) de dos cromosomas. 6. FISIÓN: División de un cromosoma. 7. TRANSVERSIÓN: Se cambia solo 1 base nitrogenada SIGNIFICADO BIOLÓGICO/EVOLUTIVO: Generan 2 TIPOS de cambio: a) Alteraciones en la cantidad de ADN: Mutaciones que más influyen en evolución. Material genético de los organismos puede perderse o añadirse. - Deleción - Duplicación: Duplicación del material = Diversidad genética. Segmentos DUPLICADOS: asumen otras funciones. Segmentos ORIGINALES: función original. No existe relación entre cantidad de ADN en organismo y su complejidad organizativa (angiospermas) b) Alteraciones de la posición de los genes en los cromosomas: Interacción entre los genes cambia, influyen en la actividad de los genes. Cambio evolutivo del primate al hombre: 1) Fusión de 2 cromosomas del chimpancé 2) Nueve inversiones pericéntricas. 3) Dos adiciones de materia cromosómica (Translocación) 2.2. MUTACIONES QUE AFECTAN AL NÚMERO DE CROMOSOMAS EUPLOIDÍA: Cariotipo: Dotación completa de cromosomas ★ 2 grupos de cromosomas Mayoría de organismos eucariotas son diploides: ★ Se hereda uno de cada progenitor ★ 2 conjuntos → cromosomas en células somáticas y 1 gametos. ★ Célula con mayor número de cromosomas: n- 2n-3n- 4n ★ Da lugar a creación de nuevas especies. POLIPLOIDÍA: ★ Común en plantas: helechos y angiospermas. No en los animales ★ Afecta a todos los pares de cromosomas, no a uno en concreto. 2  ANEUPLOIDIA: Cariotipo: Dotación de cromosomas no completa. Genoma contiene número irregular de cromosomas (no exacto del núm. haploide). En la meiosis, los cromosomas no se separan. Puede ocurrir en autosomas (1-22) y gonosomas. 3 cromosomas → TRISOMÍA (2n + 1) = 47 cromosomas 1 cromosoma de determinado par → MONOSOMÍA (2n - 1) = 45 cromosomas Déficit más grave que exceso de cromosomas y más graves las cromosomopatías (td el cromosoma) autosómicas que las geonómicas (una parte). MUTACIONES AUTOSÓMICAS Autosoma: cualquier cromosoma que no sea sexual. SÍNDROME DE DOWN: 45 autosomas + XX/XY (Trisomía del cromosoma 21) – Incidencia: → 1/700 – Madres > 45 años 1/50 cromosomas distribuidos incorrectamente. ¿Por qué? cromosomas tengan menos protección a radiación natural, impidiendo correcta división. 90% TRISOMIA EN CROMOSOMA 21: Ausencia de correcta distribución cromosómica en meiosis. Durante el proceso de división de gametos, hay un momento en el que no se dividen bien. Por ello, va a haber células con 3 cromosomas. meiosis I (siempre células con trisomías o nulisomía aborto). Se puede dar en meiosis II nulisomía (aborto), trisomía o euploidía. Problema producido en meiosis, el problema lo tiene el gameto entero, por lo que TODAS las células van a estar afectadas. 5% TRISOMIA EN EL CROMOSOMA 21: Modo de mosaico en la mitosis. Tienen 2 líneas celulares. Hay células que tienen trisomía y otras que no. Algunas tienen cantidad normal = los síntomas van a ser menos graves. Otras 47, un cromosoma de más. No correcta distribución en mitosis. 5% TRANSLOCACIÓN DEL CROMOSOMA 21: + Frecuente, 21 sobre el cromosoma 14 o 15. Alteración hereditaria y se suele dar en madres jóvenes. Características fenotípicas: SIGNOS FISICOS: NIVEL COGNITIVO: ★ Baja estatura menor rendimiento ★ Hipotonía muscular ★ Desarrollo sexual: hombres 100% estériles. cuello corto ★ Problemas congénitos en el corazón ★ Cabeza: facciones planas rostro ★ Tendencia a la infección respiratoria nariz pequeña ★ Mortalidad 40% dientes pequeños, lengua grande ★ Retraso en el desarrollo cognitivo Manos cortas, ★Extremidades Pliegue palmar transversal 1 pliegue en el quinto dedo, pie intermedio (entre el 1º y 2º dedo) La mayoría de los chicos no sobrevivían. Tenían más probabilidad de sufrir infecciones respiratorias. Esperanza de vida: 20 años. Afortunadamente, en la actualidad, los avances de la medicina han hecho que encuentren mayor bizi esperantza (50-60 años). 3  SÍNDROME DE EDWARDS: 45autosomas +XX/XY (Trisomía cromosoma 18) – Incidencia → 1/4000; – Sintomatología → Orejas displásticas y de implantación baja, Manos en el arco, Pies convexos (en mecedora), Anomalías en los ojos y en el corazón – Esperanza de vida media: 3 meses. SINDROME DE PATAU: 45autosomas +XX/XY (Trisomía cromosoma 13) – Incidencia → 1/5000 – Sintomatología → Labio leporino, paladar hendido, anomalías en los ojos, cerebro y corazón. – Esperanza de vida media: 3 meses. MUTACIONES GONOSÓMICAS (células sexuales) SINDROME DE TURNER: 44 autosomas + XO (monosomía) – Incidencia → 1/5000 (madres avanzada edad) – Sintomatología → Aumento de pliegue nucal, mandíbula pequeña, orejas salidas, malformación antebrazo, dedo corto, esterilidad, baja altura, infantilismo psíquico y físico. – Tratamiento terapéutico → tratamiento hormonal SINDROME DE KLINEFELTER: 44 autosomas +XXY (Fenotipo masculino) – Incidencia → 1/500 – Síntomas → Problemas con desarrollo de caracteres sexuales secundarios. Gónadas: Pequeñas dimensiones, esterilidad. Ginecomastia: 40%, altos, poco pelo en el cuerpo. - Niñ@s inmaduros. Trastornos del comportamiento: - Nerviosos – Tratamiento → Hormonal - Tímidos SINDROME DE DUPLO: 44 autosomas + XYY (Fenotipo masculino) – Incidencia → 1/1000 – Síntomas → No se detectan alteraciones físicas o cognitivas en la infancia Altura: alta Adultos violentos = Falso SINDROME DE LA TRIPLE X: 44 autosomas +XXX – Incidencia → 1/700 – Síntomas → Altura alta Problemas de aprendizaje, motores y en desarrollo del leguaje. No hay cambios en la apariencia. INTERSEXUALIDAD: Alteración en estructura gonosomica, afectación en gónadas → desarrollo gónadas ambiguas 4 2.3 PRUEBAS CITOLÓGICAS PARA DETECTAR LAS ANEUPLOIDIAS CROMATICAS Murray Barr (1923) → Investigaciones con células de gatos: Células gatas: Un corpúsculo negro. Uno de los 2 cromosomas X en cada célula somática femenina es genéticamente inactivo. El corpúsculo de Barr → cromosoma x inactivo. Células gatos (machos): no tenían corpúsculos Corpúsculos de Barr → detectar anomalías gonosomicas sexuales, surgen a raíz de la distribución irregular de cromosomas sexuales; y desordenes del desarrollo sexual. Síndrome de Masculino Femenino Síndrome de Turner Klinefelter 44 autosomas 44 autosomas 44 autosomas 44 autosomas XY gonosomas XX gonosomas XXY gonosomas XO gonosomas Corpúsculos de Barr = 0 Corpúsculos de Barr = 1 Corpúsculos de Barr = 1 Corpúsculos de Barr= 0 3. MUTACIONES GENETICAS Afectan a un solo gen. Son producidas por varias causas que provocan → cambios en la secuencia de nucleótidos ("letras" del ADN) del gen. Esos cambios pueden alterar el funcionamiento de la proteína que el gen codifica. Gen → Proteína: Un gen produce una proteína que realiza una función específica. (no sintetiza proteína) Gen mutado → Proteína alterada: Si GEN tiene una mutación, la proteína resultante puede estar alterada en su estructura o funcionamiento, lo que puede ocasionar problemas de salud. 4000 enfermedades genéticas Alteraciones enzimáticas: hereditarias. Ocurren cuando la Mutaciones génicas afectan a las proteínas enzimáticas. mutación en un gen se transmite de Gen mutado → Enzima alterada → Fallos en las reacciones bioquímicas. una generación a otra. ALTERACIÓN DEL METABOLISMO Fenilcetonuria → mutación génica + alteración enzimática Fenilalanina Tirosina Melanina Adición de fenilalanina sanguínea dificulta desarrollo cerebral infantil (oligofrenia). Necesario hacer → diagnóstico precoz, análisis recién nacido para detectar defectos enzimáticos. Tratamiento dietético (dieta escasa en aminoácidos fenilalanina). 5 3.1. CLASIFICACION DE MUTACIONES GENETICAS 1. SUSTITUCION DE NUCLEOTIDOS Mutaciones que ocurren cuando un nucleótido es modificado por otro nucleótido distinto. i. TRANSICION: ii. TRANSVERSIÓN: PURINA → PURINA PURINA → PIRIMIDINA PIRMIDINA → PIRIMIDINA A través del cambio de un aminoácido se modifica un aminoácido de la hemoglobina. MUTACIONES GÉNEICAS: (sustitución de aminoácidos por causas físicas o químicas): Mutación es sufrida por el nucleótido en la 3º posición. Provocan aparición de mutaciones neutras (mensaje genético no cambia). El código Genético es repetitivo, tiene sinónimos. 2. ADICION O PERDIDA DE NUCLEOTIDOS Tratamiento terapéutico: Aliviar síntomas de enfermedad (insulina para diabetes) Terapia genética, enfermedad monogénica (inserción de genes) 3. INVERSIONES Mutación génica que implica que un conjunto de nucleótidos de un gen sea introducido en orden opuesto. TRANSLOCACIÓN ROBERTSONIANA ★ Un cromosoma 21 y uno del 14 y el 14 y el 21 que faltan se han fusionado. ★ Si al individuo se le transmite el cromosoma fusionado (14-21) se le está dando la misma información genética, por lo que no se produce alteración fenotípica. ★ Puede dar lugar a que la persona sea portadora, normal o con síndrome de Down. ★ La monosomía del 21, del 14, y la trisomía del 14 con incompatibles con la vida. 6