Se denominan mutaciones a los cambios del material genético que permiten diferenciar entre individuos.

Pueden ser:

• Naturales
• Inducidas (artificiales): provocadas por agentes mutagénicos.

Se pueden clasificar según el tipo de células afectadas y la extensión de material genético afectado:

• Somáticas y germinales
• Génicas, cromosómicas y genómicas, respectivamente.

Mutaciones Génicas

Son alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen. Se clasifican en:

• Sustitución de bases:
  • Transición: el cambio de una base púrica por otra púrica o pirimidínica por pirimidínica.
  • Transversión: el cambio de una base púrica por una pirimidínica o viceversa. (ambas silenciosas)
• Pérdida o inserción de nucleótidos:
  • Deleciones: pérdida de un nucleótido.
  • Inserciones: ganancia de un nucleótido.

Ambos tipos (deleciones e inserciones) son graves y afectan al proceso de síntesis proteica. Las de inserción son las que provocan la mayoría de mutaciones espontáneas.

Bases púricas: A, G

Bases pirimidínicas: T, U, C

Causas

Las principales causas de mutaciones génicas son:

• Errores de lectura durante la replicación.
• Lesiones fortuitas del ADN.
• Transposiciones: cambios de posición de segmentos de ADN.

Errores de Lectura

Los errores de lectura aparecen de forma espontánea durante la replicación del ADN debido a la forma isomérica de bases nitrogenadas que dificulta la complementariedad (=H+).

Lesiones Fortuitas

Las lesiones fortuitas del ADN son alteraciones de la estructura de uno o varios nucleótidos que aparecen espontáneamente aunque el ADN no se esté replicando.

Reparación de Mutaciones

La ADN polimerasa lleva a cabo la reparación de mutaciones génicas, la corrección de pruebas. Ello contribuye en una actividad exonucleasa de esta enzima, que reduce la posibilidad de cometer errores. La enzima, antes de añadir nuevos nucleótidos, comprueba si el anterior es correcto y, en caso de no serlo, lo retira y lo sustituye por el que corresponde; esto es, la actividad autocorrectora del ADN polimerasa.

Esta reparación se lleva a cabo por escisión de ADN o sin escisión, y el más significativo es el sistema enzimático. Las enzimas del sistema SOS eliminan el bloqueo de la duplicación al existir modificaciones de bases. En los lugares en los que hay una base errónea, el sistema SOS introduce una base al azar que probablemente sea errónea. A pesar de que continúe la replicación, las células hijas podrán sufrir numerosas mutaciones (cánceres).

Mutaciones Cromosómicas

Son las mutaciones que provocan cambios en la estructura interna de los cromosomas, afectando a la secuencia de genes dentro de los cromosomas. Pueden darse por:

• Deleción: pérdida de un fragmento del cromosoma.
• Duplicación: repetición de un segmento de cromosoma.
• Inversión: cambio de sentido en el cromosoma debido a un fragmento.
• Traslación: cambio de posición de un segmento de cromosoma.

Ejemplo: Cri du Chat (delección del brazo corto del cromosoma 5)

Las mutaciones genómicas afectan al número de cromosomas propio de una especie: aneuploidías y euploidías.

Aneuploidías

Consisten en un cambio en número de cromosomas por ganancia o pérdida de uno o varios. Pueden darse por:

• Nulisomía: falta de un par de cromosomas.
• Monosomía: falta de un cromosoma.
• Disomía: N+1 cromosoma.
• Trisomía: 2N+1 cromosoma.

En autosomas: síndrome de Down (trisomía del cromosoma 21)

En heterocromosomas: Síndrome de Turner (monosomía del cromosoma X)

Euploidías

Son alteraciones del número de juegos completos de cromosomas de un organismo. Suele darse más en vegetales y pueden darse de dos maneras:

• Haploidía: es la condición habitual en algunas fases de los ciclos vitales.
• Poliploidía: presencia de más de dos juegos cromosómicos (triploide 3n, tetraploide 4n). Las plantas tetraploides tienen los frutos más grandes.

Agentes Mutagénicos

Son factores que aumentan sensiblemente la frecuencia de mutación en los seres vivos, alterando o dañando la composición y la estructura del ADN.

Existen dos tipos:

• Físicos:
  • Ionizantes: rayos X, rayos gamma (γ) y emisiones de partículas radiactivas alfa (α) y beta (β). Son más energéticas que las UV y provocan la pérdida de electrones del ADN que quedan en forma muy reactiva.
  • No ionizantes: rayos ultravioleta (UV). Son radiaciones electromagnéticas más energéticas que la luz visible y pueden formar dímeros de timina.
• Químicos: (talidomida, amianto, monóxido de nitrógeno). Son sustancias que reaccionan con el ADN provocando modificaciones en las bases nitrogenadas, sustituciones de una base por otra análoga o la intercalación de moléculas.

Mutación y Cáncer

En el organismo se pueden dar procesos de proliferación celular incontrolada que originan una masa de células (tumor), que a veces generan un tumor maligno. Las células cancerosas se diferencian de las normales en que poseen una proliferación rápida e incontrolada, además pueden migrar hacia otros órganos y tejidos (metástasis), son capaces de alterar la adhesión celular y su movimiento al mostrar cambios en la estructura del citoesqueleto, poseen una adhesión con otras células y con la matriz extracelular más reducida, frecuentemente secretan enzimas que les permite invadir tejidos próximos y tienen proteínas de membrana diferentes, con función receptora de señales que inducen la división celular.

Mutación y Evolución

La evolución es el proceso de transformación de unas especies en otras mediante variaciones que han ido sucediendo, generación tras generación, a lo largo de miles de años. La teoría sobre la evolución de Charles Darwin fue significativa: la selección natural.

Esta se da de acuerdo a 3 factores:

• Elevada tasa de natalidad.
• Variabilidad de la descendencia.
• Competencia por los recursos: se establece una selección natural ante individuos que compiten por los recursos.