Mutaciones Genéticas: Tipos, Causas y Consecuencias

Mutación de ADN.

En genética, se denomina mutación genética, mutación molecular o mutación puntual a los cambios que alteran la secuencia de nucleótidos del ADN. No se debe confundir con mutación génica, que se refiere a una mutación dentro de un gen. Estas mutaciones en la secuencia del ADN pueden llevar a la sustitución de aminoácidos en las proteínas resultantes. Un cambio en un solo aminoácido puede no ser importante si es conservativo y ocurre fuera del sitio activo de la proteína. De lo contrario, puede tener consecuencias severas, como por ejemplo:

• La sustitución de ácido glutámico por valina en la posición 6 de la cadena polipeptídica de la beta-globina da lugar a la enfermedad anemia de células falciformes en individuos homocigóticos, debido a que la cadena modificada tiene tendencia a cristalizar a bajas concentraciones de oxígeno.
• Las proteínas del colágeno constituyen una familia de moléculas estructuralmente relacionadas que son vitales para la integridad de muchos tejidos, incluidos los huesos y la piel. La molécula madura del colágeno está compuesta por 3 cadenas polipeptídicas unidas en una triple hélice. Las cadenas se asocian primero por su extremo C-terminal y luego se enroscan hacia el extremo N-terminal. Para lograr este plegado, las cadenas de colágeno tienen una estructura repetitiva de 3 aminoácidos: glicina – X – Y (X es generalmente prolina y Y puede ser cualquiera de un gran rango de aminoácidos). Una mutación puntual que cambie un solo aminoácido puede distorsionar la asociación de las cadenas por su extremo C-terminal, evitando la formación de la triple hélice, lo que puede tener consecuencias severas. Una cadena mutante puede evitar la formación de la triple hélice, aun cuando haya 2 monómeros de tipo salvaje. Al no tratarse de una enzima, la pequeña cantidad de colágeno funcional producido no puede ser regulada. La consecuencia puede ser la condición dominante letal osteogénesis imperfecta.

Importancia de las Mutaciones

Según la teoría de la evolución, la diversidad biológica que observamos a nuestro alrededor se debe fundamentalmente a las mutaciones que se dan en el código genético de las especies. Esta circunstancia nos hace plantearnos la relevancia de dicho fenómeno, como asimismo sus alcances en lo que hace a una explicación coherente de toda la historia de los seres vivos que existen. Desde el punto de vista teórico, las posibilidades de cambio en las especies y su selección en función del ambiente fueron planteadas en el siglo XIX, pero es en el siglo XX en donde se logró una explicación más cabal sobre este tema, sobre todo a partir de los avances realizados en genética.

Lo primero que cabe la pena señalar es que las especies existentes sufren mutaciones en su código genético a medida que se van reproduciendo, mutaciones que se dan de forma aleatoria, es decir, azarosa. De estas mutaciones, algunas serán beneficiosas debido a que significan una mejor adaptación al ambiente; dichas mutaciones, por lo tanto, tenderán a quedar vigentes. Así, los individuos que tengan mutaciones en su ADN que signifiquen una ventaja con respecto a otros en términos de adaptabilidad, tenderán a mejorar su tasa de reproducción.

Como podemos observar, el concepto de mutación es fundamental para comprender la teoría evolutiva, teoría que hoy en día es la más aceptada desde la comunidad científica. Las mutaciones han hecho, por lo tanto, que exista esta variedad tan inmensa de seres vivientes conjuntamente con el ambiente. Así, de los organismos unicelulares se pasó a los pluricelulares y a los organismos capaces de colonizar la tierra, con toda las variantes hoy observables. Los especialistas intentan comprender la manera en que dichas mutaciones se fueron dando en los distintos seres vivos observados (presentes o extintos) de modo tal que pueda conocerse el derrotero que tomó la vida.

Cabe mencionar, no obstante, que existen algunas críticas a la teoría evolutiva, críticas que establecen que quizá las mutaciones no tengan un rol tan relevante en lo que respecta a la variabilidad en especies. Estas críticas postulan la importancia de la simbiogénesis en el proceso de formación de nuevos seres vivos, circunstancia que hace que la existencia de mutaciones quede en segundo plano. Dicho proceso es aceptado por la comunidad científica en algún caso especial observado en la naturaleza, caso en donde dos seres vivos distintos combinan su ADN. No obstante, como ya hemos señalado, todavía es la teoría evolutiva la que lleva la delantera en cuanto a aceptación.

Fuente: https://www.importancia.org/mutaciones.php

Tipos de Mutaciones Genéticas

Entre las mutaciones genéticas podemos distinguir distintos factores:

• Mutación silenciosa o sinónima: Cuando no cambia la secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica. Los cambios en el nucleótido no resultan en cambios estructurales o funcionales de la proteína.

Mutaciones puntuales por sustitución de bases: Transiciones y Transversiones

• Mutación puntual, por sustitución de bases: Se producen al cambiar en una posición un par de bases por otro (son las bases nitrogenadas las que distinguen los nucleótidos de una cadena). Distinguimos dos tipos que se producen por diferentes mecanismos bioquímicos:
  • Mutaciones transicionales o simplemente transiciones, cuando un par de bases es sustituido por su alternativa del mismo tipo. Las dos bases púricas son adenina (A) y guanina (G), y las dos pirimídicas son citosina (C) y timina (T). La sustitución de un par AT, por ejemplo, por un par GC, sería una transición.
  • Mutaciones transversionales o transversiones, cuando un par de bases es sustituida por otra del otro tipo. Por ejemplo, la sustitución del par AT por TA o por CG.
• Mutación no sinónima: Cuando los cambios en las bases dan lugar a un nuevo aminoácido, generando cambios estructurales o funcionales en la secuencia de la proteína.
• Mutación nula: Cuando afecta al centro activo, o a un sitio cercano a este, provocando la posible falta de función. Si las mutaciones afectan a regiones menos críticas de una proteína, su efecto será probablemente menos grave, generando con frecuencia mutantes rezumantes o parcialmente inactivos.
• Mutaciones de corrimiento o desfase: Cuando se añaden o se quitan pares de nucleótidos alterándose la longitud de la cadena. Si se añaden o quitan pares en un número que no sea múltiplo de tres (es decir, si no se trata de un número exacto de codones), las consecuencias son especialmente graves, porque a partir de ese punto, y no sólo en él, toda la información queda alterada. Hay dos casos llamados «indels»:
  • Mutación por pérdida o deleción de nucleótidos: En la secuencia de nucleótidos se pierde uno y la cadena se acorta en una unidad.
  • Mutación por inserción de nuevos nucleótidos: Dentro de la secuencia del ADN se introducen nucleótidos adicionales, interpuestos entre los que ya había, alargándose correspondientemente la cadena.

Además, pueden dar lugar a mutaciones sin sentido si se introduce un codón de terminación.

• Mutaciones en los sitios de corte y empalme (Splicing)

Las mutaciones de corrimiento del marco de lectura también pueden surgir por mutaciones que interfieren con el splicing del ARN mensajero. El comienzo y final de cada intrón en un gen están definidos por secuencias conservadas de ADN. Si un nucleótido muta en una de las posiciones altamente conservada, el sitio no funcionará más, con las consecuencias predecibles para el ARNm maduro y la proteína codificada. Hay muchos ejemplos de estas mutaciones, por ejemplo, algunas mutaciones en el gen de la beta globina en la beta talasemia son causadas por mutaciones de los sitios de splicing.

La Herencia en la Especie Humana

La especie humana posee 46 cromosomas en todas sus células somáticas, que son diploides (2n). Los gametos son nuestras únicas células haploides (n) y para la formación del nuevo ser, tanto el óvulo como el espermatozoide aportan un juego completo de cromosomas, es decir, 23, con lo que se garantiza la conservación del número característico de la especie. Como ya se ha dicho, en ellos están los genes, es decir, la información necesaria para el desarrollo de todas las características hereditarias del nuevo organismo. Los cromosomas que son comunes en ambos sexos se llaman autosomas y los que son diferentes se denominan heterocromosomas o cromosomas sexuales: son homólogos en la mujer (XX) y diferentes entre sí en el hombre (XY). El conjunto de todos los cromosomas de una célula constituye su cariotipo; en él se reflejan el número y el aspecto de todos los que caracterizan a la especie. La representación gráfica del cariotipo, con los cromosomas numerados y ordenados por parejas de homólogos, tamaños y formas se denomina cariograma o idiograma.

Existe una gran diversidad entre las personas en cuanto a sus rasgos faciales, al color del pelo o de los ojos, la constitución corporal, la estatura, etc. Algunas peculiaridades aparecen a lo largo de la vida del individuo, como consecuencia de las condiciones en las que se desarrolla, y no se transmiten a la descendencia: se llaman caracteres adquiridos. Otros, sin embargo, son caracteres hereditarios, ya que con frecuencia se repiten a lo largo de las generaciones. A veces, las diferencias entre individuos son pequeñas y graduales, como en el caso del color de la piel o del peso: se les llama por ello caracteres cuantitativos y, en general, su manifestación está muy influenciada por el «ambiente» que condiciona la expresión del genotipo. Por el contrario, en los denominados caracteres cualitativos se observan diferencias discontinuas o bruscas, como por ejemplo el tipo de factor Rh sanguíneo humano, que solo puede ser positivo o negativo, o el albinismo, ausente o presente.

El estudio de los cromosomas humanos ha permitido localizar muchos de sus genes. En la tabla 1 se muestran algunas variaciones humanas discontinuas «intrascendentes» con herencia autosómica. También ha posibilitado la comparación entre los cromosomas de personas sanas y enfermas para comprender la relación entre ciertas anomalías génicas y los trastornos que ocasionan. En la tabla 2 aparecen algunas alteraciones y enfermedades humanas hereditarias.

Anomalías Cromosómicas

Aproximadamente uno de cada 200 bebés nace con una anomalía cromosómica.

Los cromosomas son estructuras microscópicas que se encuentran presentes en las células del organismo. Contienen los genes que determinan rasgos como el color de los ojos y del cabello y que controlan el crecimiento y el desarrollo de cada componente de nuestro sistema físico y bioquímico.

Los seres humanos tienen 23 pares de cromosomas, es decir, 46 cromosomas en total. Heredamos uno de los cromosomas de cada par de nuestra madre y el otro de nuestro padre. Uno de estos pares está formado por los cromosomas que determinan el sexo. Las mujeres tienen dos cromosomas X y los hombres un cromosoma X y un cromosoma Y.

Tipos de Anomalías Cromosómicas

Anomalías cromosómicas estructurales: Se trata de alteraciones en la estructura de los cromosomas. Dichas alteraciones pueden ser de dos tipos:

• Con ganancia o pérdida de material genético: esto tendrá una implicación a nivel fenotípico para el portador. Ejemplo: deleción, inserción, etc.
• Sin ganancia ni pérdida de material: normalmente no tiene ninguna consecuencia para el portador, pero sí tiene consecuencias a nivel reproductivo. Ejemplo: translocación equilibrada, inversión, etc.

Anomalías cromosómicas numéricas: Son la pérdida o la ganancia de uno o varios cromosomas. Pueden afectar tanto a autosomas (cualquier cromosoma que no sea sexual) como a cromosomas sexuales. Existen diferentes tipos:

• Monosomía: pérdida de un cromosoma. Por tanto, solamente quedará una copia del cromosoma cuando en una situación de normalidad habrían dos.
• Trisomía: Existencia de tres copias de un cromosoma específico, en lugar de dos (en una situación de normalidad). El síndrome de Down es un ejemplo de trisomía. Las personas con síndrome de Down tienen tres copias del cromosoma 21.
• Otros.

¿Qué ocurre si un embrión presenta alguna anomalía cromosómica?

La gran mayoría de los embriones con anomalías cromosómicas no concluyen con embarazo o bien acaban en abortos. Los embriones que evolucionan pueden resultar en el nacimiento de un niño afectado de alguna patología.

¿Cómo se puede evitar el embarazo con riesgo de una anomalía cromosómica?

Se puede evitar realizando un ciclo de Fecundación in Vitro y Diagnóstico Genético Preimplantacional (DGP). Esta técnica se realiza en el embrión antes de su implantación en el útero. El DGP informa sobre el estado de cada uno de los embriones concebidos, y permite que únicamente los sanos sean transferidos al útero.

Biotecnología

La biotecnología (del griego βίος [bíos], «vida», τέχνη [-tecne-], «destreza» y -λογία [-logía], «tratado, estudio, ciencia») es el uso de técnicas para la modificación de organismos vivos. La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico define la biotecnología como la «aplicación de principios de la ciencia y la ingeniería para tratamientos de materiales orgánicos e inorgánicos por sistemas biológicos para producir bienes y servicios».^{[cita requerida]} Sus bases son la ingeniería, física, química, medicina y veterinaria; y el campo de esta ciencia tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la ciencia de los alimentos, el tratamiento de residuos sólidos, líquidos, gaseosos y la agricultura.

Probablemente el término fue acuñado por el ingeniero húngaro Károly Ereki, en 1919, cuando lo introdujo en su libro Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria.¹​²​

Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como «toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos».³​⁴​

El Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre la Diversidad Biológica⁵​ define la biotecnología moderna como la aplicación de:

• Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos.
• La fusión de células más allá de la familia taxonómica, que supere las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no sean técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicionales.
• La experiencia reciente ha demostrado que se pueden obtener con una baja probabilidad resultados aleatorios no reproducibles en el proceso de modificación génica, por lo que la comunidad científica se está postulando por la clasificación específica de este tipo de productos y la creación de un protocolo que garantice la seguridad de todos los supuestos resultados inesperados probables.