El ADN como Portador de la Información Genética

Experimento de Griffith

La explicación es que una “sustancia transformante” de las bacterias S destruidas había entrado en las de tipo R permitiéndoles fabricar la cápsula y convertirse en la variedad S. Esta sustancia es la portadora de la información genética. Después Avery, McLeod y McCarthy demostraron que esta sustancia transformante estaba formada por ADN.

El ADN como Portador de la Información Genética

Cuando un virus infecta una célula, solo penetra el ácido nucleico en el interior de la misma, por tanto, esta molécula es la que tiene la información para que se fabriquen los nuevos virus.

Concepto de Información Genética

La información genética es la secuencia o el orden en que se encuentran colocados los nucleótidos en una molécula de ácido nucleico. Cada molécula de ácido nucleico se caracteriza por una secuencia determinada. En las células se interpreta esta información y a partir de ella se determina la posición en que se han de colocar los aminoácidos de cada molécula de proteína. Las proteínas son las responsables del metabolismo, del desarrollo embrionario, de los caracteres, del comportamiento, etc. Los seres vivos se construyen según el programa existente en su información genética.

Gen

Secuencia de nucleótidos de una molécula de ADN que tiene información para realizar una función determinada. Muchos genes tienen información para fabricar ARNm dando lugar a proteínas, otros a ARN ribosómico y otros a ARN transferente, por tanto, también se puede decir que gen es toda secuencia de ADN que se transcribe en ARN. El tamaño de los genes varía dependiendo de la cantidad de información que contengan.

Genoma

Conjunto de genes de un organismo. Las diferencias entre genomas procariotas y eucariotas están relacionadas con la estructura y cantidad de ADN, y el modo en que se organiza la información genética.

Procariota

Está en el citoplasma en el nucleoide y en los plásmidos, se organiza en un cromosoma principal de ADN circular y plásmidos también circulares, todo el ADN contiene información para la síntesis de proteínas y estructura: los genes son continuos.

Eucariota

Se localiza en la mayor parte en el núcleo, pero también en mitocondrias y cloroplastos, se organiza en el genoma nuclear formado por varias moléculas lineales de ADN, mayores que el cromosoma procariota y asociados a histonas y el genoma de mitocondrias y cloroplastos semejante al procariota, de cantidad mayor de ADN, solo se traduce el 10% y gran parte del genoma carente de genes es altamente repetitivo y en consecuencia la cantidad del ADN no es proporcional a la cantidad de genes. Su estructura: los genes no suelen ser continuos, entre las secuencias codificadoras se intercalan secuencias de nucleótidos carentes de información genética.

Flujo de la Información Genética

El “Dogma Central de la Biología Molecular” describe cómo se produce el flujo de información genética que se encuentra en el ADN.

1. Para transmitir la información genética, es necesario que el ADN se duplique, es decir, haga copias idénticas de sí mismo. A este proceso le llamamos replicación.
2. Por otra parte, el ADN almacena la información genética y debe expresarla a través de la síntesis de proteínas. El ADN dirige el proceso de síntesis en dos fases y se ayuda de otras moléculas por su localización. El ADN está en el núcleo y la síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas, situados en el citoplasma. La molécula intermediaria entre el ADN y ribosomas es el ARNm. El proceso de transcripción permite obtener una molécula de ARNm, que es copia de un fragmento de ADN.
3. La información que contiene el ARNm debe traducirse, gracias al ARNt y al ARNr. La secuencia de aminoácidos pasa a proteínas a través del proceso de traducción. Por último, el ARN puede actuar de molde para su propia replicación, observado en algunos fagos.

Concepto Replicación ADN

Proceso que tiene lugar antes del comienzo de la división celular, cada molécula de ADN se duplica realizando 2 copias idénticas de sí misma, esto permite que las células hijas reciban la misma información genética. Localización: ocurre en los lugares de la célula donde está el ADN, en el núcleo de las células eucarióticas, en las mitocondrias, en los cloroplastos, y en el citoplasma de las células procariotas. Significado biológico: Gracias a la replicación del ADN se garantiza la conservación y transmisión del material genético a lo largo de las generaciones.

Hipótesis sobre la Replicación del ADN

La “hipótesis conservativa” decía que al duplicarse 1 molécula de ADN una copia lleva las 2 cadenas originales y la otra copia las 2 cadenas nuevas. La “hipótesis dispersiva” decía que las 2 copias formadas tienen fragmentos de las cadenas viejas y fragmentos nuevos. Finalmente, la “hipótesis de la replicación semiconservativa” del ADN fue propuesta por Watson y Crick, que decían que el ADN está formado por 2 cadenas complementarias, estas cadenas se separan y a partir de cada 1 se produce una nueva cadena complementaria. Los experimentos de Meselson y Stahl demostraron que esta última es la correcta.

Proceso Replicación Procariota y Eucariota

Iniciación

Se produce el desenrollamiento y apertura de la doble hélice. La enzima helicasa rompe los enlaces de H entre bases nitrogenadas de la doble hebra de ADN y las separa. La enzima girasa evita las tensiones que se producen en el desenrollamiento de la cadena de ADN. En el lugar de origen de la replicación, se forman unas burbujas de replicación en las que hay 2 zonas con forma de Y, llamadas origen de replicación donde se van a sintetizar las nuevas hebras de ADN y se extienden en los 2 sentidos (bidireccional). Cada cadena constituye un molde a partir del cual se fabrica la otra cadena complementaria. En procariotas hay un único origen de replicación (OriC), mientras que en eucariotas hay muchos.

Elongación

La enzima ARN polimerasa, se sitúa en el origen de replicación y va uniendo ribonucleótidos complementarios a la cadena de ADN molde hasta formar un fragmento de ARN cebador de 10 nucleótidos. Ocurre así porque la enzima que sintetiza ADN (ADN polimerasa) que actúa a continuación necesita partir de un fragmento previo, llamado cebador, a la cual le va uniendo desoxirribonucleótidos enfrentándolos a sus complementarios de la cadena de ADN molde. Para fabricar las nuevas cadenas se usan nucleótidos trifosfato que son transformados en nucleótidos monofosfato liberando energía, que se utiliza para formar los enlaces que unen a estos nucleótidos entre sí. El crecimiento de las cadenas nuevas ocurre siempre en sentido 5’→3′. Como las 2 cadenas del ADN son antiparalelas, habrá variaciones en la elongación en función de la hebra de la que se trate: Conforme se va abriendo la doble hélice 1 de las 2 cadenas, llamada hebra conductora, crece de forma continua en el mismo sentido de avance de la horquilla de replicación, pero la otra cadena, llamada hebra retardada, se va sintetizando en sentido contrario al de avance de la horquilla de replicación, y se hace de forma discontinua en fragmentos, llamados fragmentos de Okazaki, cada uno tiene un ARN cebador y unos cientos de nucleótidos en eucariotas. Después, otra enzima ADN polimerasa I va separando los nucleótidos de los ARN cebadores y los sustituye por nucleótidos de ADN. Finalmente, una enzima ligasa une los fragmentos de Okazaki de la hebra retardada. En procariotas hay 3 tipos de ADN polimerasas, mientras que en eucariotas hay hasta 5 tipos: ADN pol III lleva a cabo la síntesis de la nueva cadena de ADN durante la replicación y, posteriormente, interviene ADN polimerasa I, que retira los fragmentos de ARN cebador y los sustituye por ADN. La velocidad de elongación es más lenta en eucariotas.

Terminación

En procariotas, la replicación termina cuando las horquillas de replicación llegan a un punto de terminación (ter) del cromosoma. Y resultan 2 cromosomas circulares. En eucariotas hay 1 problema añadido al llegar al final del cromosoma (telómero) ya que al ser su ADN lineal, no circular, cuando se elimina el último ARN cebador, la hebra retardada queda incompleta. Así, el telómero se va acortando un poco cada vez que la célula se divide. Este fenómeno se asocia a los procesos de envejecimiento y muerte celular.

Corrección Errores Replicación

La enzima ADN polimerasa corrige los errores que se van produciendo durante la replicación, si el nucleótido que ha colocado no empareja correctamente con el de la cadena molde, lo elimina gracias a su actividad exonucleasa y a continuación coloca en su lugar el nucleótido correcto, para seguir con la síntesis de la cadena de nucleótidos.

Concepto de Transcripción

1ª fase de la síntesis proteica. Consiste en copiar la información de una parte del ADN sintetizando una molécula de ARNm, ARNr o ARNt. La información del gen se encuentra en 1 de las cadenas del ADN, la hebra codificadora. La transcripción está catalizada por ARN –polimerasas. Estas leen en sentido 3’  5’ la cadena de ADN mientras que el sentido de la síntesis de ARNm es 5’ 3’. Localización: ocurre el lugar donde se encuentra el ADN, es decir en el núcleo de las células eucariotas (la síntesis del ARNr tiene lugar en el nucleolo), en las mitocondrias, en los cloroplastos, y en el citoplasma de las células procariotas. Significado biológico: La transcripción permite la expresión de la información genética.

Regulación de Expresión Génica

Todas las células tienen la dotación completa de ADN, la han recibido de la célula madre a través del proceso de mitosis. Pero la mayoría de los genes que tienen no se expresan, están inactivados y no se fabrican sus proteínas correspondientes. La regulación de la expresión génica es necesaria por dos motivos:

• Las células solo fabrican lo que necesitan en cada momento, si no fuera así habría una gran cantidad de proteínas y enzimas de todo tipo y se produciría un caos. Las proteínas que se producen continuamente se llaman constitutivas y aquellas cuya fabricación está regulada se llaman inducibles.
• Una vez que ocurre la diferenciación celular, en cada tipo de célula solo se transcriben los genes que necesita para llevar a cabo sus funciones, esto es lo que distingue a las células de los diferentes tejidos. Unos genes se expresan en todas las células pero otros no, por eso células diferentes contienen proteínas comunes para las funciones comunes y diferentes para las funciones específicas.

La regulación de la transcripción se puede llevar a cabo de diferentes formas:

1. Mediante el promotor. El promotor es una secuencia del ADN que hay poco antes del comienzo de los genes, puede ser específica de un gen concreto o puede ser común para varios genes. La transcripción solo se produce si se unen al promotor determinadas moléculas necesarias: la enzima ARN polimerasa, los factores de transcripción y sustancias activadoras. También hay proteínas represoras que impiden la transcripción. Se llaman genes reguladores a los que producen proteínas que regulan la expresión de otros genes.
2. Mediante la condensación o descondensación de la cromatina. Si la cromatina está condensada no se puede llevar a cabo la transcripción. Para que se produzca la transcripción del ADN debe estar desplegado.

Proceso Transcripción

Se divide en varias fases:

1.- Iniciación

Descondensación de la región de ADN que se va a transcribir. Unión de la enzima ARN polimerasa al promotor: que es una secuencia de nucleótidos que hay en una de las cadenas del ADN, aquí hay una señal que indica el lugar de comienzo del gen. Se une a la zona e induce la apertura de la doble hélice creándose una burbuja de transcripción. A partir de ese lugar la ARN polimerasa empieza a avanzar para realizar la transcripción.

2.- Elongación

La ARN polimerasa recorre la cadena de ADN molde (en sentido 3’→5’) utilizándola como molde para fabricar la cadena de ARN. La ARN polimerasa utiliza ribonucleótidos trifosfato, los descompone obteniendo ribonucleótidos monofosfato que va uniendo entre sí, y también se obtiene energía necesaria para formar los enlaces éster que los unen. Después de 30 nucleótidos se le añade al ARN una cabeza de metil-GTP en el extremo 5’. Esta cabeza parece tener una función protectora para que las enzimas exonucleasas que destruyen los ARN no lo ataquen. Una vez que esto ha ocurrido, continúa la síntesis del ARN en dirección 5′>3′. El crecimiento del ARNm ocurre en sentido 5’→3′. A medida que la enzima se desplaza por el ADN, éste va recuperando su forma inicial de doble hélice.

3.- Terminación de la transcripción

El final de la transcripción lo indica una secuencia de nucleótidos de la cadena molde. Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región terminadora del gen, finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poliA-polimerasa añade una serie de nucleótidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado ahora ARNm precursor, se libera.

Maduración del ARNm

Dentro de los genes de las células eucariotas hay intercaladas unas secuencias que no tienen información para codificar los aminoácidos de la proteína, estas secuencias se llaman intrones y están intercaladas entre las secuencias que codifican la proteína llamadas exones. Los intrones se transcriben pero no se traducen. El número y tamaño de los intrones que hay en los genes es muy variable (en las células procariotas no hay). La función de los intrones no está clara. Una vez realizada la transcripción se lleva a cabo la maduración del ARNm que consiste en cortar los intrones mediante una enzima compuesta por ARN y proteína llamada ribozima, después otra enzima, la ligasa, une los exones entre sí para formar el ARNm maduro. Por esto, a partir de la secuencia de nucleótidos del ARNm maduro no se puede conocer la secuencia completa del ADN que lo ha producido, debido a que faltan los intrones. Una vez producido el ARNm maduro en el núcleo de la célula, se dirige al citoplasma y se une con los ribosomas para que se lleve a cabo la síntesis de proteínas.

Transcripción en Procariotas: Diferencias con Eucariotas

1. En los procariotas el ARNm no tiene ni caperuza ni cola.
2. Tampoco tiene intrones y por lo tanto no requiere de un mecanismo de maduración.
3. Al mismo tiempo que el ARNm se transcribe se está ya traduciendo.
4. Los genes son policistrónicos, esto es, un ARNm contiene información para varias proteínas.

Concepto Traducción

2ª etapa del proceso de síntesis de proteínas. Es el proceso en el que los aminoácidos se van colocando en el orden establecido por la secuencia de nucleótidos del ADN que ha sido transcrita en el ARNm. Cada grupo de 3 nucleótidos del ARNm se llama codón y determina la posición en que ha de colocarse el aminoácido correspondiente. Al mismo tiempo, se va produciendo la unión de los aminoácidos entre sí, formándose la molécula de proteína. Localización: Este proceso ocurre en los ribosomas. Significado biológico: proceso fundamental por el que se lleva a cabo la síntesis de proteínas.

Proceso de Traducción

Se divide en fases:

1.- Activación de los aminoácidos

Las enzimas llamadas aminoacil-ARNt-sintetasas activan los aminoácidos y los unen a sus ARNt específicos, formándose los complejos aminoácido-ARNt.

2.- Formación del complejo de iniciación de la traducción

La subunidad pequeña del ribosoma se une con el ARNm. El ARNm se fija a la subunidad menor de los ribosomas, en el 1º de los lugares de fijación de esta subunidad. En el ARNm hay una señal que indica donde tiene que comenzar la traducción, es el primer codón AUG. A este codón se une el ARNt con su anticodón complementario que corresponde al aminoácido Metionina (Met), por tanto, las proteínas de eucariotas recién sintetizadas comienzan por el aminoácido metionina, pero después suele ser eliminada. A continuación, se une la subunidad mayor del ribosoma.

3.- Elongación o crecimiento de la cadena polipeptídica

El ribosoma tiene en su interior 2 centros de unión, el centro P (de “péptido”), donde se sitúa el 1º complejo aminoácido-ARNt, y el centro A (de “aceptor”), donde llega el 2º complejo aminoácido-ARNt cuyo anticodón corresponde al siguiente codón. Las 3 bases del anticodón se unen a las bases del codón del ARNm mediante puentes de H. En el ribosoma se encuentra la enzima peptidil-transferasa que cataliza la formación del enlace peptídico y se forma un dipéptido. A continuación, se libera el primer ARNt del centro P y sale del ribosoma. Después el ribosoma avanza una distancia de 3 nucleótidos. Esto se llama translocación. (La toxina de la difteria inhibe la translocación y detiene la traducción). Ahora, el complejo del segundo aminoácido queda en el centro P y la sede A está libre para que entre el siguiente ARNt con su aminoácido. Todo este proceso se vuelve a repetir y se van uniendo nuevos aminoácidos a la cadena del péptido.

4.- Terminación y liberación de la cadena

La terminación de la síntesis y la liberación de la proteína está señalada por un codón sin sentido, que es un codón que no tiene ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario a él, y la traducción se interrumpe. Entonces tiene lugar el último cambio de la cadena de la proteína a la sede P del ribosoma y a finalmente ésta se libera del ribosoma con ayuda de los factores de liberación. Se pueden realizar muchas copias simultáneas de la misma proteína por varios ribosomas que recorren la cadena de ARNm al mismo tiempo. Los ribosomas unidos al mismo ARNm forman un polirribosoma.

5.- Plegamiento

El polipéptido deberá plegarse y adoptar la conformación espacial propia.

El Código Genético

Concepto

Es la correspondencia que existe entre los diferentes codones del ARNm y los aminoácidos que se colocan en la posición que ocupan dichos codones. En la tabla del código genético hay 64 codones, que son las diferentes combinaciones de los cuatro nucleótidos dispuestos en grupos de 3 (4 x 4 x 4 = 64). Los aminoácidos se indican con sus abreviaturas de 3 letras o con su símbolo de 1 letra.

Características

1. Cada aminoácido está codificado por un codón de 3 nucleótidos.
2. El código genético es universal. Esto quiere decir que es el mismo para todos los organismos, y se debe a que todos ellos tienen un origen común. Como consecuencia en 1 célula se podría expresar información de otra especie o de 1 virus.
3. El código genético es degenerado. Es decir, la mayoría de los aminoácidos están codificados por más de 1 codón. Los tripletes que codifican al mismo aminoácido se llaman codones sinónimos. El hecho de que haya codones sinónimos tiene la ventaja de que si se produce una mutación que cambie un nucleótido de un codón hay menos probabilidad de que este codifique a otro aminoácido o de que se convierta en un codón sin sentido que interrumpa la síntesis de la proteína.
4. Ningún codón codifica a más de 1 aminoácido.
5. Hay un codón de inicio AUG y que codifica la metionina. Hay 3 codones sin sentido que no corresponden a ningún aminoácido, son las señales de terminación de la síntesis de la proteína UAG, UGA, UAA). Hay 61 codones con sentido que dirigen la incorporación de aminoácidos a las proteínas.
6. La lectura de los codones del ARNm se hace en sentido 5’→ 3′ desde el codón que indica el comienzo hasta el que indica el final. Ningún nucleótido es saltado ni pertenece a dos codones consecutivos.

Concepto: Una Mutación

Es cualquier alteración de la secuencia de nucleótidos de ADN. El ADN es una molécula muy estable, que se replica con gran precisión, y a pesar de ello se producen cambios en su estructura y errores en su replicación. Esta alteración se manifiesta durante la traducción porque se produce cambio en la secuencia de aminoácidos y por tanto en la proteína. Las mutaciones originan:

1. Cambios genéticos que conducen a la muerte celular o a padecer enfermedades, incluido el cáncer.
2. Desde el punto de vista evolutivo, son muy importantes, pues son la primera fuente de variabilidad genética en la población. Esta variabilidad entre los miembros de la población permite que frente a cambios ambientales, algunos individuos sobrevivan y otros podrían desaparecer. Luego habría adaptación y evolución: los que sobrevivan podrán transmitir las características que han hecho posible su supervivencia. Ocurre lo que denominamos como Selección natural. La recombinación y segregación, son la 2ª fuente de variabilidad genética.

Tipos de Mutaciones

Los criterios son variados:

1.- En función de la extensión de material genético afectado

a).- Mutaciones genómicas

Son alteraciones del número normal de cromosomas característico de la especie. Aneuploidías. Alteración en el número de cromosomas por ganancia o pérdida de uno o varios. Nulisomía (falta una pareja), monosomía (falta un cromosoma de la pareja), trisomía (hay un cromosoma de más en una pareja). Síndrome de Down es una trisomía del cromosoma 21. Euploidías: Alteración en el número de dotaciones cromosómicas. Haploidía, con un solo juego de cromosomas (n), poliploidía, con más de un juego: triploidía (3n), tetraploidía (4n). La poliploidía es inviable en humanos (abortos) pero frecuente en plantas (hojas y frutos más grandes).

b).- Mutaciones cromosómicas

Afectan a la disposición de los genes de un cromosoma, pero no a la secuencia de nucleótidos del gen. Deleción. Un fragmento de ADN o conjunto de genes se eliminan del cromosoma. Duplicación de un fragmento de ADN o conjunto de genes. Inversión o cambio de sentido de un fragmento de ADN o conjunto de genes. Translocación o cambio de posición de un segmento de cromosoma. Puede ser translocación recíproca o transposición.

c).- Mutaciones génicas

Son alteraciones de la secuencia de nucleótidos que hay en un gen. Se distinguen: Mutaciones por sustitución de bases. Que a su vez se pueden clasificar en transiciones y transversiones. Mutaciones por pérdida (delección) o inserción de nucleótidos.

2.- Según las células afectadas

1. Células somáticas: afecta a células somáticas y a las que proceden de ellas por mitosis, no son heredables. Poca importancia para la evolución.
2. Células germinales: afecta a gametos o a células madre de la línea germinal. Estas pueden transmitirse a la descendencia. El nuevo organismo llevará las mutaciones en todas sus células tanto somáticas como sexuales. Son más importantes desde el punto de vista evolutivo.

3.- Según el grado de afectación

1. Perjudiciales: estas pueden ser letales.
2. Beneficiosas: Aumentan la variabilidad del individuo.
3. Neutras: No afectan a la supervivencia del organismo ni a su reproducción.

4.- Según el origen

1. Espontáneas: por causas naturales.
2. Inducidas: originadas por factores externos, ya sean físicos, químicos a los que llamamos agentes mutagénicos.

Transmisión a Células Hijas

Si se produce una mutación en una célula y ésta se divide, las células hijas también la reciben. Si el cambio afecta solo a una de las cadenas de ADN, al producirse la replicación (que es semiconservativa) se transmite solo a una de las células hijas y a toda la descendencia de ésta.

Herencia de las Mutaciones

Una mutación se transmitirá a la descendencia de un individuo si ésta ocurre en sus células germinales (células de los órganos reproductores que dan lugar a los gametos) y el gameto que contiene la mutación interviene en la fecundación. Si la mutación ocurre en células somáticas (todas las demás células no germinales) no se transmitirá a la descendencia del individuo.

Causas

Las causas que dan lugar a mutaciones pueden ser diversas: errores que se producen en la replicación del ADN, fallos en la reparación del material genético, fallos en la distribución de cromosomas durante la meiosis, y los agentes mutagénicos. Según su causa, las mutaciones pueden ser de dos tipos:

1. Mutación espontánea: Es la que está provocada por un proceso natural. Ocurre al azar afectando a cualquier parte del genoma.
2. Mutación inducida: Es la que está provocada de forma artificial usando agentes mutagénicos. Puede estar dirigida hacia un lugar concreto del genoma.

Agentes Mutagénicos

Son aquellos agentes físicos, químicos o biológicos que aumentan la tasa de mutación espontánea de una especie.

a).- Agentes físicos

1. La temperatura: El calor hace que se pierdan diariamente y de forma espontánea miles de bases púricas del ADN, al romperse el enlace N-glucosídico que las une a la desoxirribosa. Por la misma causa, se producen desaminaciones espontáneas que provocan por ejemplo la transformación de citosina en uracilo.
2. Radiaciones NO IONIZANTES: radiación ultravioleta: Estas radiaciones provocan la formación de un enlace entre dos bases pirimidínicas (C y T) contiguas formándose los llamados dímeros de timina o de citosina, las cuales dejan de aparearse con sus respectivas bases complementarias de la otra cadena. Esto hace que se altere la doble hélice de ADN y que la replicación se detenga en este lugar o se produzcan errores. Provocan riesgo de cáncer de piel.
3. Radiaciones IONIZANTES: electromagnéticas de onda corta y y alto poder energético: (partículas α, β, de explosiones nucleares, rayos γ y rayos X: Estas partículas y radiaciones tienen mucha energía y al chocar con las moléculas que encuentran las pueden transformar en iones, que a su vez pueden reaccionar con el ADN produciendo la rotura de sus cadenas. El daño producido depende de la intensidad y del tiempo de exposición.

b). Productos químicos

Hay muchas sustancias mutagénicas como el 5-bromouracilo, el ácido nitroso que provoca desaminaciones en la citosina y en la adenina, agentes alquilantes, hidrocarburos policíclicos que se introducen en la doble hélice y la distorsionan, etc. Algunos aditivos alimentarios, medicamentos, plaguicidas, etc. se encuentran en este grupo de sustancias. También hay sustancias producidas en determinadas reacciones químicas del metabolismo de las células, que son altamente reactivas y dañan al ADN.

c).- Agentes biológicos

• Trasposones: o elementos genéticos móviles. Son segmentos móviles de ADN que pueden cambiar de posición, trasladándose a otro lugar dentro del mismo u otro cromosoma.
• Los virus: que introducen su ácido nucleico en una célula y acaba insertándose en el genoma de ésta, produciendo cambios en la expresión de sus genes.
• Los preparados de naturaleza biológica que se utilizan en medicina terapeútica: vacunas, suero, sangre o antígenos.

Consecuencias de las Mutaciones

1. Mutaciones sin consecuencias (o neutras): También se les llama mutaciones silenciosas porque no se detectan, por ejemplo: las que afectan a un intrón, las que cambian un codón por otro sinónimo, las que cambian un aminoácido por otro de propiedades parecidas, las que afectan a un gen recesivo, etc.
2. Mutaciones con consecuencias: Cuando se produce en un gen y el codón cambia su significado producen efectos perjudiciales a corto plazo (cáncer, enfermedades genéticas) pero también pueden ser beneficiosas para las especies porque dan lugar a la evolución. Producen la alteración de una proteína. Las mutaciones pueden cambiar uno o más codones haciendo que se incorpore un aminoácido distinto del normal en la cadena de la proteína, entonces lo más probable es que ésta sea incapaz de adquirir su estructura y forma habitual y no pueda llevar a cabo su función. Si la mutación produce un codón de parada la cadena polipeptídica será más corta, y si la mutación elimina un codón de parada ya existente la cadena de aminoácidos será más larga.

Consecuencias evolutivas

Entre los individuos de una especie hay muchas semejanzas pero no son idénticos, existen diferencias y al conjunto de éstas últimas se le llama variabilidad genética. Las causas o fuentes de variabilidad genética son:

1. Las mutaciones que originan nuevos genes variantes de un determinado gen, llamados alelos. Si se transmiten a los descendientes pueden producir caracteres nuevos en ellos (mejores o peores) dando lugar a variabilidad genética.
2. En los organismos con reproducción sexual, ocurre el proceso de la meiosis y en ella tiene lugar la recombinación genética y la segregación cromosómica; además en el proceso de la fecundación se produce una unión al azar de los gametos paternos y maternos. Todo lo cual producen nuevas combinaciones de genes y por tanto variabilidad genética.

Evolución de las Especies

Las mutaciones son una fuente de variabilidad genética al generar nuevos alelos. Si existe variabilidad genética puede ocurrir la selección natural que consiste en lo siguiente: los genes mutantes que impiden o dificultan la supervivencia de los individuos, acabarán por desaparecer o disminuir en número, ya que los individuos que los poseen tienen menos posibilidad de reproducirse y de transmitir estos genes a sus descendientes. En algunas ocasiones el cambio de un aminoácido por otro podría mejorar la función de la proteína afectada, y hacer que los individuos portadores de la mutación, tengan más ventajas sobre los demás, los cuales tendrán más posibilidad de reproducirse y transmitir este gen mutante a sus descendientes. La selección natural hace que en las poblaciones vayan perdiéndose determinados genes y acumulándose otros genes nuevos, esto se produce de forma gradual y aumenta la posibilidad de adaptaciones al medio y da lugar a la evolución de las especies.

Efectos perjudiciales

Cáncer

En una célula se puede producir una mutación que se transmitirá a las células hijas, las cuales pueden sufrir, a su vez, nuevas mutaciones. Si en una célula se acumulan mutaciones que alteran genes que intervienen en el control de la división celular, (genes supresores de tumores) o en protooncogenes (que al sufrir mutación se convierten en oncogenes) se convierte en una célula tumoral. Una célula tumoral se multiplica sin control y el resultado es un conjunto de células anormales que se llama tumor. Si se multiplican rápidamente y se trasladan a través del aparato circulatorio a otras partes del organismo produciendo nuevos tumores se llama cáncer.

Enfermedades Hereditarias

Las mutaciones alteran el material genético y pueden causar enfermedades. Si estas alteraciones están en células del organismo progenitor que intervienen en la reproducción, las pueden heredar sus descendientes. El que se manifiesten como enfermedad dependerá de si es una mutación silenciosa o no, de factores ambientales, etc.

Codón

Una secuencia de tres nucleótidos que se localiza en el ARN mensajero.

Anticodón

Un anticodón es una secuencia trinucleotídica ubicada en un extremo de una molécula de ARN de transferencia (ARNt), que es complementario a un codón correspondiente en una secuencia de ARN mensajero (ARNm).

ARN mensajero (ARNm).