lunes, 23 de abril de 2012

UNIDAD V: REPARACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO


  SEP                                SNEST                            DGEST



UNIDAD V: 

REPARACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO



QUE PRESENTA:

Arisbeth Salgado Mendoza
09930054


Lic. BIOLOGIA VI "A"


Ciudad Altamirano, Gro. México. ABRIL del 2012







INTRODUCCIÓN:


REPARACIÓN DE LOS DAÑOS EN EL ADN

Cono hemos venido viendo hasta el momento, existen muchos agentes físicos y químicos que pueden producir lesiones en el ADN. Por tanto, deben existir mecanismos que permitan prevenir y reparar los daños que se producen en el material hereditario tanto de forma espontánea como los inducidos.
Como ya hemos visto cuando hablamos de la replicación del ADN, la propia ADN polimerasa III posee la subunidad ε que tiene una función correctora de pruebas que permite detectar cuando la ADN polimerasa ha introducido un nucleótido que no es el correcto y retirarlo. Este es un primer mecanismo que evita que se produzcan mutaciones durante la replicación. Además de este mecanismo existen otros que previenen posibles daños y que reparan las lesiones producidas:

·         Sistemas que evitan los errores antes de que ocurran.
·         Reparación directa de las lesiones en el ADN.
·         Sistemas de reparación por escisión.
·         Reparación posterior a la replicación.

SISTEMAS QUE EVITAN LOS ERRORES ANTES DE QUE OCURRAN

Superóxido dismutasa: este enzima convierte los radicales superóxido en peróxido de hidrógeno.
Catalasa: este enzima convierte el peróxido de hidrógeno en agua.
Gen mutT: este gen codifica para un enzima que impide la incorporación de la 8-oxo-G al ADN. Este enzima hidroliza el trifosfato de la 8-oxo-G a la forma monofosfato.

REPARACIÓN DIRECTA DE LAS LESIONES EN EL ADN

Fotorreactivación: sistema de reparación directa de los daños producidos por la luz UV. La luz UV produce dímeros de pirimidinas, fundamentalmente dímeros de Timinas. El enzima Fotoliasa codificada por el gen phr reconoce en la oscuridad los dímeros de Timina y se une a ellos, y cuando se expone a la luz (mediante un fotón) deshace el dímero de Timinas.
Transferasa de grupos alquilo (metilo o etilo): elimina los gupos alquilo producidos por el EMS o por NG. El enzima metiltransferasa transfiere el grupo metilo de la O-6-metilguanina a una cisteína (cys) de la enzima.

SISTEMAS DE REPARACIÓN POR ESCISIÓN

Reparación de los daños de la luz UV (Endonucleasa uvrABC): La Endonucleasa uvrABC es una escilnucleasa codificada por los genes uvrA, uvrB y uvrC que corta el ADN. La Helicasa II de ADN separa las dos hélices y retira 12 nucleótidos. La ADN polimerasa I rellena el hueco producido por la Helicasa II y la Ligasa sella los extremos.
Reparación AP: reparación de las sedes apurínicas o apirimidínicas. La llevan a cabo las Endonucleasas AP de la clase I que cortan por el extremo 3' y las de la clase II que cortan por el extremo 5'. Una exonucleasa elimina una pequeña región que contiene entre dos y 4 nucleótidos, la ADN polimerasa I rellena el hueco y la Ligasa sella los extremos.
Reparación mediante glucosidasas: estas enzimas detectan las bases dañadas y las retiran rompiendo el enlace N-glucosídico con el azúcar. Como consecuencia se origina una sede AP que se repara de la forma indicada anteriormente (reparación AP). La Glucosidasa de Uracilo elimina el Uracilo (U) del ADN. La Glucoxidasa de Hipoxantina, elimina la Hipoxantina (H) del ADN. Además  de estas dos glucosidasas existen otras diferentes.
Sistema GO: dos glucosidasas producto de los genes mutM y mutY actúan conjuntamente para eliminar las lesiones que produce la 8-oxo-G (GO).

REPARACIÓN POSTERIOR A LA REPLICACIÓN

Reparación de apareamientos incorrectos: la reparación de apareamientos incorrectos posterior a la replicación requiere la existencia de un sistema que sea capaz de realizar las siguientes operaciones:
  • Reconocer las bases mal apareadas.
  • Determinar cual de las dos bases es la incorrecta.
  • Eliminar la base incorrecta y sintetizar.
Esta reparación la realizan los productos de los genes mutH, mutL, mutS y mutU. Además, para distinguir la hélice de nueva síntesis de la hélice molde y así saber eliminar la base incorrecta, el sistema consiste utiliza el hecho de que la hélice de nueva síntesis tarda un cierto tiempo en metilarse la Adenina (A) de la secuencia GATC, mientras que la A de la secuencia GATC de la hélice molde ya está metilada. El enzima que   reconoce la secuencia GATC metilando la A que contiene es la Metilasa de Adenina.



                                                  Reparación directa: Fotorreactivación



Reparación por escisión: daños UV



Reparación posterior a la replicación



Reparación sedes AP



Reparación por recombinación: cuando la ADN polimerasa III encuentra un dímero de Timina (T) producido por luz UV no sabe que nucleótido poner saltando la región y dejando un hueco. Como consecuencia esa región queda como ADN de hélice sencilla. Debido a que la luz UV produce muchos dímeros de Timina, se produce un bloqueo en la replicación y para evitar que la célula muera y pueda replicarse se dispara el sistema de emergencia SOS. La puesta en marcha del sistema SOS comienza porque el ADN de hélice sencilla activa a la proteína RecA que a su vez interacciona con la proteína LexA. La proteína LexA es un represor de los genes uvrA, uvrB, uvrD, sulA y sulB. Todos estos genes tienen en el promotor una secuencia denominada caja SOS. La proteína LexA normalmente impide la transcripción o expresión de los genes citados anteriormente, pero cuando interacciona con la proteína RecA deja de impedir la expresión de estos genes, pudiéndose sintetizar las proteínas correspondientes y reparar los daños producidos por la luz UV.




OBJETIVOS:

  • ü  Definirá la mutación, su papel en la genética molecular y los distintos tipos que se conocen.
  • ü  Relacionará los distintos mutágenos con los defectos en la organización del genoma.
  • ü  Conocerá los mecanismos de reparación molecular del material genética de los seres vivos con el fin de entender la estabilidad y la variabilidad genética




METODOLOGÍA:

Se llevara acabo mediante el proceso de la explicación del docente así como nosotros mismos vallamos participando y aprendiendo en el transcurso de la unidad establecida.







5.1 CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE LESIÓN AL ADN


La mutación en genética y biología, es una alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia. 



MUTACIONES GÉNICAS

Sustituciones de bases: cambio o sustitución de una base por otra en el ADN.

·         Transiciones: cambio de una purina (Pu) por otra purina, o bien cambio de una pirimidina (Pi) por otra pirimida.

·         Transversiones: cambio de una purina (Pu) por una pirimidina (Pi) o cambio de una pirimidina (Pi) por una purina (Pu).



Inserciones o adiciones y deleciones de nucleótidos: se trata de ganancias de uno o más   nucleótidos (inserciones o adiciones) y de pérdidas de uno o más nucleótidos (deleciones). Tienen como consecuencia cambios en el cuadro o pauta de lectura cuando el número de nucleótidos ganado o perdido no es múltiplos de tres.

Duplicaciones: consiste en la repetición de un segmento de ADN del interior de un gen.
Inversiones: un segmento de ADN del interior de un gen se invierte, para ello es necesario que se produzcan dos giros de 180º , uno para invertir la secuencia y otro para mantener la polaridad del ADN.

Transposiciones: un segmento de un gen cambia de posición para estar en otro lugar distinto del mismo gen o en otro lugar del genoma.






5.1.1 LESIONES ESPONTANEAS



Además de los errores de replicación, las lesiones espontáneas, que producen daños en el DNA de forma natural, también pueden causar mutaciones, Dos de las lesiones espontáneas más frecuentes son el resultado de la desaminación y de la despurinización.
La despurinización, la más común de las dos, implica la interrupción del enlace glucisídico entre la base y la desoxiribosa y la pérdida posterior de un residuo de guanina o adenina del DNA. Una célula de mamífero pierde de forma espontánea alrededor de 10.000 purinas de su DNA durante un tiempo de generación de 20 horas a 37ºC. Si estas lesiones persistieran, conducirían a un daño genético importante porque los sitios sin purina que se originan no pueden especificar una base complementaria a la purina original durante la replicación. Sin embargo, sistemas de reparación eficaces eliminan les sitios sin purinas. Bajo ciertas circunstancias se puede insertar una base en un sitio sin purina; con frecuencia esto da como resultado una mutación.
La desaminación de citosina produce uracilo. Los residuos de uracilo no reparados emparejarán con adenina durante la replicación, produciendo la conversión de un par G·C en un par A·T (una transición G·CA·T). Una de las enzimas celulares de reparación, la glucosilasa de uracilo de DNA, reconoce residuos de uracilo en el DNA y los escinde, dejando un hueco que es rellenado posteriormente. El análisis de puntos calientes de transición G·CA·T en el gen lacI he demostrado que aparecen residuos de 5-metilcitosina en cada punto caliente. La posición de la 5-metilcitosina correlaciona bien con los sitios más mutables. Esto se debe a que la desaminación de la 5-metilcitosina origina 5-metiluracilo, que no es reconocida por la enzima glucosilasa de uracilo de DNA y por tanto no se repara. Así pues, las transiciones CT debidas a desaminación se detectan más frecuentemente en sitios con 5-metilcitosina, que se encuentran en bacterias y en células superiores.
Las bases dañadas oxidatívamente representan un tercer tipo de lesión espontánea implicada en la mutagénesis. El metabolismo aerobio normal genera, como subproducto, ciertas especies activas de oxígeno, como radicales superóxido (O2-), peróxido de hidrógeno (H2O2) y radicales hidroxilo (OH). Todas ellas causan lesiones oxidativas en el DNA que dan lugar a mutaciones y que han sido relacionadas con varias enfermedades humanas. La figura 5 muestra un productos del daño oxidativo. El producto 8-oxo-7,8-dihidro-desoxi-guanina (8-oxodG) empareja con frecuencia erróneamente con A, produciendo un alto número de transversiones GT.






5.1.2 LESIONES INDUCIDAS




Las mutaciones pueden ser espontáneas o inducidas. Las primeras son aquellas que surgen normalmente como consecuencia de errores durante el proceso de replicación del ADN. Tales errores ocurren con una probabilidad de 10 ^ -7 en células haploides y 10 ^ -14 en diploides.

Mutaciones inducidas

Las mutaciones inducidas surgen como consecuencia de la exposición a mutágenos químicos o biológicos o a radiaciones. Entre los mutágenos químicos se pueden citar:
§  los análogos de bases del ADN (como la 2-aminopurina), moléculas que se parecen estructuralmente a las bases púricas o pirimidínicas pero que muestran propiedades de apareamiento erróneas;
§  los agentes alquilantes como la nitrosoguanidina, que reacciona directamente con el ADN originando cambios químicos en una u otra base y produciendo también apareamientos erróneos;
§  y, por último, los agentes intercalantes como las acridinas, que se intercalan entre 2 pares de bases del ADN, separándolas entre sí.
Como mutágenos biológicos podemos considerar la existencia de transposones o virus capaces de integrarse en el genoma.
Las radiaciones ionizantes (rayos X, rayos cósmicos y rayos gamma) y no ionizantes (sobre todo la radiación ultravioleta) también inducen mutaciones en el ADN; las primeras se originan por los radicales libres que reaccionan con el ADN inactivándolo, y las segundas aparecen como consecuencia de la formación de dímeros de pirimidina en el ADN, es decir, como consecuencia de la unión covalente de 2 bases pirimidínicas adyacentes.
Un agente utilizado a menudo para inducir mutaciones (mutagénesis) en organismos experimentales es el EMS (sulfato de etilmetano). Este mutágeno puede alterar la secuencia del DNA de diversas maneras como modificar químicamente las bases de G en DNA. Esta alteración en la secuencia de un gen se conoce como mutación puntual.






5.1.2.1 FIJACIÓN DE LA SELECCIÓN



La mayoría de las mutaciones genéticas son perjudiciales para el organismo que las porta. Una modificación aleatoria es más fácil que deteriore y que no mejore la función de un sistema complejo como el de una proteína. Por esta razón, en cualquier momento, el número de sujetos que portan un gen mutante determinado se debe a dos fuerzas opuestas: la tendencia a aumentar debido a la propagación de individuos mutantes nuevos en una población, y la tendencia a disminuir debido a que los individuos mutantes no sobreviven o se reproducen menos que sus semejantes
Por lo general, las mutaciones son recesivas, sus efectos perjudiciales no se expresan a menos que dos de ellos coincidan para dar lugar a una situación homocigótica. Esto es más probable en la procreación consanguínea, en el apareamiento de organismos muy relacionados que pueden haber heredado el mismo gen mutante recesivo de un antecesor común. Por esta razón, las enfermedades hereditarias son más frecuentes entre los niños cuyos padres son primos que en el resto de la población.

Mutación somática frente a la mutación germinal

Mutación somática: Es ua mutación que ocurre en tejidos somaticos. Si esta ocurre en tejido en desarrollo crea una población de celulas mutantes, con lo que a menudo se expresa fenotipicamente como un sector mutante.
Puede una mutación somática trasmitirse a la descendencia? Por definición, esto es imposible, sin embargo hay que tener  en cuenta que  si se toma un explante de un tejido mutante donador, y se hace crecer, la planta derivada de el., puede desarrollar tejido germinal y trasmitir el gen mutante.

Mutación germinal:
Es aquella que ocurre en tejidos germinales, específicamente en gametos (células sexuales). Si estas células participan en la fecundación, la mutación se trasmitirá a la siguiente generación

Clasificación de las mutaciones

Mutaciones puntuales o a nivel del DNA:
Son aquellas que ocurren a nivel de un par de nucleotidos en la doble cadena de DNA, puede tener causas espontáneas o ser inducida.
a) Transiciones: son las mutaciones que ocasionan la sustitucion  de una purina por una purina o una pirimidina por una pirimidina. La polimerasa de DNA III  tien la capacidad de reparar estos errores en la replicación.
b) Transversiones: ocurre cuando una pirimidina es sustituida por una purina y viceversa.
c) Mutaciones de cambio de fase: ocurre cuando hay una deleccion de una base, lo que ocasiona que el cuadro de lectura del DNA cambie, esto conlleva a proteinas muy modificadas.

Mutaciones cromosómicas

a) mutaciones en un segmento de cromosoma:
Una parte del cromosoma se puede separar, invertir y después unirse de nuevo al cromosoma en el mismo lugar. A esto se le llama inversión. Si el fragmento separado se une a un cromosoma distinto, o a un fragmento diferente del cromosoma original, el fenómeno se denomina translocación. Algunas veces se pierde un fragmento de un cromosoma que forma parte de una pareja de cromosomas homólogos, y este fragmento es adquirido por el otro. Entonces, se dice que uno presenta una deleción o deficiencia (dependiendo si el fragmento que se pierde es intersticial o terminal, respectivamente) y el otro una duplicación. Por lo general, las deficiencias o deleciones son letales en la condición homocigótica, y con frecuencia las duplicaciones también lo son. Las inversiones y las translocaciones suelen ser más viables, aunque pueden asociarse con mutaciones en los genes cerca de los puntos donde los cromosomas se han roto. Es probable que la mayoría de estos reordenamientos cromosómicos sean la consecuencia de errores en el proceso de sobrecruzamiento.
Las delecciones de regiones cromosomitas especificas en humanos producen síndromes únicos, por ejemplo el de “cri du chat” (grito de gato), cuya causa es una deleccion en el brazo corto (p) del cromosoma 5, el rasgo característico es el llando semejante al maullido de un gato de los niños, presentan microcefalia y cara en forma de luna y retraso mental.






5.1.2.2 AGENTES MUTAGENICOS



Es un agente físico, químico o biológico que altera o cambia la información genética (usualmente ADN) de un organismo y ello incrementa la frecuencia de mutaciones por encima del nivel natural. Cuando numerosas mutaciones causan el cáncer adquieren la denominación de carcinógenos. No todas las mutaciones son causadas por mutágenos. Hay "mutaciones espontáneas", llamadas así debido a errores en la reparación y la recombinación del ADN.

Tipos de agentes mutágenos:

Estos agentes mutagénicos se pueden clasificar en:
§  Mutágenos químicos: son compuestos químicos capaces de alterar las estructuras del ADN de forma brusca, como por ejemplo el ácido nitroso (agente desaminizante), brominasy algunos de sus compuestos.
§  Mutágenos físicos: son radiaciones que pueden alterar la secuencia y estructura del ADN. Son ejemplos la radiación ultravioleta que origina dímeros de pirimidina (generalmente detimina), y la radiación gamma y la alfa que son ionizantes.También se considerar agentes físicos los ultrasonidos,con 400.000 vibraciones por segundo,que han inducido mutaciones en Drosophila y en algunas plantas superiores, y centrifugación, que también producen variaciones cromosómicas estructurales.
§  Mutágenos biológicos: son aquellos organismos “vivos” que pueden alterar las secuencias del material genético de su hospedador; como por ejemplo; virus, bacterias y hongos. Son ejemplo los transposones (fragmentos autónomos de ADN).
§  Factores que no son agentes mutágenos pero que determinan si una mutación tendrá lugar o no:temperatura,presión de oxígeno, envejecimiento.
§  Mutágenos que resultan de sustancias no carcinógenas metabolizadas, por ejemplo, el benzopireno es la sustancia resultante del metabolismo del hígado.





5.1.3 FÍSICOS


Radiación

Es un proceso físico mediante el cual la energía viaja por el espacio. Hay 2 formas principales de esta energía:
§  Electromagnética: se describe como ondas de energía eléctrica. Por ejemplo: rayos gamma, rayos X, radiación ultravioleta.
§  Corpuscular: está formado por partículas atómicas y subatómicas que se mueven a grandes velocidades y provocan daños cuando chocan con otras partículas incluyendo las moléculas biológicas. Por ejemplo: partículas alfa y partículas beta.
Ambos se conocen como radicaciones ionizantes, porque producen iones capaces de reaccionar física y químicamente al ponerse en contacto con las moléculas biológicas. Pero no todas las formas mutagénicas de la radiación producen iones. La luz ultravioleta es un potente mutágeno con menos energía que la radiación ionizante. Las longitudes de onda con baja frecuencia tienen poca energía mientras que las longitudes de onda de alta frecuencia tienen mucha energía.
Agentes Mutagenos Físicos: Aquí se incluyen las radiaciones atómicas, rayos X producen esterilidad en plantas, animales y hombre. También afectan a los tejidos como huesos, nervios, músculos, hígado, riñón, etc.

Medidas de la radiación

Dosimetría: es el método para medir la radiación. En biología las unidades que se suelen utilizar son; el roentgen, rad, rem, gray y sievert.
§  Roentgen: cantidad de radiación ionizante que produce 2.083x109 pares de iones en 1 cm3 de aire.
§  Rad: es la dosis de radiación que se absorbe, es decir, mide la radiación absorbida por el organismo y no la radiación producida. Es una cantidad igual a 100 ergios de energía absorbida por gramo de tejido irradiado.
§  Rem: equivalente humano del roentgen, la cantidad de radiación ionizante que produce los mismos efectos biológicos que un rad de rayos.
§  Sievert: es una unidad derivada del Sistema Internacional que mide la dosis de radiación absorbida por la materia.
La exposición habitual en países desarrollados es de 2 a 3 milisieverts en la población general.

Fuentes de la radiación

El simple hecho de estar vivos nos expone a radiaciones que pueden causar mutación. Estamos expuestos constantemente a las radiaciones:
§  Radiaciones ambientales, proceden de fuentes naturales de la radiación como los rayos cósmicos, la luz solar y los minerales radiactivos de la corteza terrestre como el torio y eluranio, y el gas radón.
§  Radiaciones producidas por el hombre, como las usadas en exploraciones médicas porque pueden obtenerse rayos X producidos con una máquina(radiografías, TACs), las producidas en laboratorios de investigación, centrales nucleares porque en éstas pueden obtenerse rayos alfa, beta y gamma de fuentes radiactivas como el radio y el cobalto-90 y algunas plantas de manufactura. Muchos productos de consumo producen radiación y pueden ser un factor de exposición a la misma, como aparatos de televisión, detectores de humo, los relojes de esfera luminosa.También las radiaciones ionizantes que se utilizan para romper la dormancia de las semillas, para inhibir el brotado de las patatas durante su almacenaje, para eliminar parásitos y para esterilizar alimentos de consumo humano.Contribuciones del uso médico de los rayos X y los riesgos de irradiación en el trabajo son comparativamente menores a la exposición natural.Otra fuente de radiación fueron bombas atómicas y de hidrógeno, de las que hoy en día muchas personas todavía sufren sus efectos.

Efecto biológico de la radiación

Los efectos biológicos de la radiación consisten en alteraciones a diversos niveles de organización, como son las moléculas, los orgánulos y las células.

Radiación ionizante

Reacciones oxidativas Son radiaciones con pequeña longitud de onda y son por tanto más energéticas lo que conlleva que sean más "penetrantes". Es el principal mecanismo por el que la radiaciones interaccionan con la materia orgánica (y por lo tanto con el ADN)
En el proceso de penetración esta radiación de alta energía produce iones porque al chocar con los átomos hace que éstos liberen elecrones y estos electrones a su vez chocan con otros átomos liberándose nuevos electrones.El cambio del número de electrones transforma un átomo en un estado reactivo iónico. Como el 80% de la célula es agua, la radiación ionizante suele generar radicales libres, en forma de hidrógeno o de radicales hidroxilo (OH) ionizados, derivados ambos del agua.
Estos radicales reaccionan con otras moléculas de su misma clase para formar peróxido de hidrógeno (H2O2) cuyas moléculas tienen gran poder de reacción y puede destruir la estructura de las proteínas y del ADN. La lesión producida por la radiación induce trastornos del funcionamiento de los procesos metabólicos celulares llevándola a la muerte.
Daños cromosómicos: Dependiendo del momento de la división en el que se irradien las células, una aberración cromosómica puede incluir una o dos cromátidas. Ejemplo: a) la irradiación en interfase, antes de que comience la síntesis de DNA, normalmente da lugar a roturas que más tarde aparecen como si se hubiesen producido cuando los cromosomas todavía no se hubiesen replicado (roturas cromosómicas). b) las roturas producidas en el período de interfase después de comenzar la síntesis del DNA normalmente aparecen separadamente en cada una de las dos cromátidas de un cromosoma (rotura de cromátidas)
Se ha sugerido que la irradiación, en lugar de roturas físicas únicas, ocasiona “lesiones” cromosómicas que luego estimulan intercambios entre partes del mismo cromosoma o de diferentes cromosomas, dando lugar, a su vez, a deleciones, translocaciones y otras aberraciones cromosómicas. Así pues, las cromátidas de un cromosoma irradiado pueden solaparse en un punto donde coinciden dos lesiones, dando lugar a intercambios completos o incompletos. Si el intercambio es completo, no se observa un daño morfológico aparente ya que hay una transferencia simétrica de material cromosómico entre las cromátidas hermanas. Tales intercambios pueden detectarse mediante técnicas de tinción diferencial. Los intercambios incompletos dan lugar a la pérdida de material en una o en las dos cromátidas. De igual manera, los intercambios inducidos por rayos X pueden dar lugar a inversiones o a translocaciones, aunque en este último caso debería ocurrir entre cromátidas no homólogas. La radiación puede producir aneuploidía por pérdida de cromosomas.

Radiación no ionizante

Radiación ultravioleta La radiación ultravioleta puede dar lugar también a aberraciones cromosómicas, su efecto es considerablemente más suave que el de los rayos X debido a que son mucho menos penetrantes y no dan lugar a una trayectoria de iones y por consiguiente ha sido utilizada principalmente para estudiar mutaciones puntuales. Teniendo una longitud de onda demasiado larga como para producir iones, la radiación UV parece actuar afectando tan solo a aquellos compuestos que la absorben directamente. En la célula, la absorción directa de los rayos UV está principalmente confinada a compuestos orgánicos con estructuras en forma de anillo, tales como los nucleótidos,siendo citosina y timina las bases que absorben especialmente las longitudes de onda UV.El mecanismo por el que se produce la mutación es el siguiente:la radiación UV provoca la inserción de una molécula de agua en el doble enlace C-C.También se rompen los dobles enlaces de timina por lo que las bases de timina pueden conectarse para formar un dímero. Esta íntima relación entre la radiación UV y los componentes del DNA también aparece al comparar el espectro de absorción de la radiación UV del DNA y las tasas de mutación ocasionadas por las longitudes de onda UV. Estudios in vitro indican que la formación de dímeros de timina puede ser el principal efecto mutagénico producido por los rayos UV. Tales dímeros distorsionan la hélice de DNA e impiden su replicación, como resultado la célula no se divide y puede morir.
También es posible una acción indirecta de la radiación UV porque puede actuar sobre varios precursores del DNA y sobre enzimas que a su vez afectan la mutación.Este proceso puede evitarse por fotorreactivación,es decir, exponiendo las células aradiaciones con longitudes de onda del espectro azul.




5.1.4 QUÍMICOS



La mutagénesis química se descubrió en 1942 cuando Carlota Averbach y J. M. Robson descubrieron que la mostaza nitrogenada (un ingrediente de los gases asfixiantes que se han utilizado en las guerras) producía mutaciones. Al final de la Segunda Guerra Mundial se conocían de 30 a 40 compuestos mutagénicos. Actualmente hay más de 6 millones de sustancias químicas de ese tipo, de los que 500.000 se utilizan en los procesos de fabricación.
En 1977 se creó la International Commission for Protection against Environmental Mutagens and Carcinogens que se dedica a la elaboración de normas de evaluación y de reglamentos sobre el uso y distribución de los agentes químicos mutágenos.
Se pueden clasificar según su modo de acción en:

Análogos de bases

Estos análogos de bases o tautómeros tienen similitud estructural con las bases nitrogenadas, como por ejemplo el 5-bromouracilo o la 2-aminopurina, que se incorporan en el ADN que se replica en lugar de las bases correspondientes timina y adenina.
Cuando uno de estos análogos de bases se introducen en el ADN, la replicación ocurre normalmente aunque se pueden producir errores de lectura que resultan en la incorporación de bases erróneas en la copia de ADN. Es decir, el 5-bromouracilo es un análogo de la timina que contiene bromo en la posición del carbono-5 en lugar del grupo CH3 que aparece en la timina.La estructura normal (forma ceto) del 5-BU empareja con la adenina;sin embargo,el 5-BU puede cambiar con frecuencia a la forma enol o a una forma ionizada que empareja con la guanina.Ésta en otra replicación se apareará con su correspondiente citosina. Por lo tanto, se ha producido una transición de AT a GC.

Agentes que reaccionan con el ADN

Son moléculas que reaccionan directamente con el ADN, el cual no está replicándose, ocasionando cambios químicos en las bases lo que provoca apareamientos incorrectos. Se llama transición si se pasa de una base púrica a otra forma de apareamiento de otra base púrica o de una pirimidina en otra pirimidina;se denomina transversión si una purina se convierte en una pirimidina. Estos agentes son el ácido nitroso, la hidroxilamina, agentes alquilantes y otros. Los agentes alquilantes, junto con la luz ultravioleta son los agentes mutagénicos más potentes. Los compuestos más conocidos son el etil metano sulfonato (EMS), metil metano sulfonato (MMS), dietil sulfato (DES),etiletanosulfonato,mostaza nitrogenada, etc.
Etil metano sulfonato (EMS)introduce un metilo en la guanina provocando la transición GC a AT. El ácido nitroso elimina el grupo amino (desaminación) de adenina y citosina,convirtiendo estas bases en hipoxantina (H) y uracilo (U), respectivamente. Hidroxilamina añade un grupo hidroxilo(OH) al grupo amino de la citosina,haciendo que la base sufra un cambio tautomérico. Etiletanosulfonato y mostaza nitrogenada pueden producir mutaciones por adición de grupos metilo o etilo a la guanina, haciendo que se comporte como un análogo de base de la adenina y dando lugar a errores de apareamiento. La aflatoxina B1 es un carcinógeno poderoso que se une a la posición N7 de la guanina.La formación de este producto da lugar a la rotura del enlace entre la base y el azúcar, liberándose la base y el azúcar, generando un sitio apurínico.

Agente intercalantes

Son moléculas planas que se insertan entre dos pares de bases del ADN, separándolas entre sí. Durante la replicación, esta conformación anormal puede conducir a inserciones o deleciones en el ADN, originando mutaciones por corrimiento de lectura. Las sustancias más características de este grupo son las acridinas (naranja de acridina), bromuro de etidio proflavina.
Los colorantes de acridina actúan insertándose ellos mismos entre dos bases púricas vecinas de un sólo filamento del DNA.

Reacciones oxidativas

Las formas reactivas del oxígeno (superóxidos, peróxidos y radicales hidroxilo) que se producen durante el metabolismo normal, la radiación, el ozono y ciertas drogas pueden dañar el ADN e inducir mutaciones provocando cambios químicos en el ADN. Por ejemplo, la 8-oxi-7,8 dihidrodesoxiguanina.




5.2 SISTEMAS DE REPARACIÓN



La reparación del ADN es el conjunto de procesos involucrados en la corrección del daño en el ADN. Los procesos pueden ser pre-replicativos o post-replicativos. 

Los procesos de reparación del ADN se pueden clasificar en:


Reparación directa: 

Se reparan roturas del enlace fosfodiéster entre dos nucleótidos o daños por alquilación, frecuentemente por metilación. En la reparación de roturas interviene la ADN ligasa. Las alquiltransferasas reparan los daños por alquilación, transfiriendo el grupo alquilo, normalmente metilo, del ADN a su propia cadena polipeptídica. Un ejemplo de este tipo d enzima es la O6-metilguanina-ADN metiltransferasa (MGMT) humana. 

DNA fotoliasa: revierte los dimeros de timina - fotorreactivación
Transferasas de grupos alquilo: eliminan los grupos alquilo generados por mutágenos (metanosulfonato de etilo, nitrosoguanidina)

Reparación por escisión:
Reparación por escisión de bases: Se elimina el nucleótido con la base mutada y se introduce el nucleótido correcto uniéndolo con los nucleótidos adyacentes. Este proceso repara daños por alquilación o por radiación ionizante. Esta reparación es compleja y en el proceso intervienen ADN glicosilasas específicas para cada una de las bases alteradas, AP endonucleasas (APE1 específica de humanos), fosfodiesterasas, la ADN polimerasa beta y la ADN ligasa. 
Son sistemas de reparación dependientes de homología. Reparan los daños causados por metilación, desaminación, oxidación o pérdida espontanea de bases (Glicosilasas DNA + Endonucleasas AP + Desoxirribofosfodiesterasa + Polimerasa + Ligasa)

Reparación por escisión:
Reparación por escisión de nucleótidos:  Este proceso repara el ADN que se encuentra distorsionado espacialmente debido a la presencia de bases modificadas con grandes grupos químicos, dímeros de pirimidina o uniones intracadena. Este tipo de daño suele producirse por agentes químicos o por radiación ultravioleta. En este proceso de reparación intervienen endonucleasas que cortan de 24 a 29 nucleótidos alrededor del o de los nucleótidos mutados. Previamente se abre la doble cadena. Ocurre normalmente acoplado a la transcripción, donde uno de los factores de transcripción, con actividad helicasa, es el encargado de separar las dos cadenas. Después actúa una ADN polimerasa y una ADN ligasa. 
Corrige los errores voluminosos que la escisión de base no reconoce (bloqueo de la horquilla de replicación o del complejo transcripcional). 

·         Reparación del mal apareamiento de bases: 
     En este caso las diferencias en la metilación de una cadena con respecto a la otra sirven para detectar fallos de replicación. Intervienen proteínas que cuando detectan cadenas hemimetiladas, retiran el nucleótido incorrecto e introducen el correcto. Este tipo de proceso de reparación del ADN puede ir acoplado a la replicación del ADN. 

•    Reparación por recombinación de roturas de la doble cadena:  
   Entre las causas de estas roturas están las radiaciones ionizantes y algunos mutágenos químicos. La reparación de las roturas puede hacerse por unión de extremos no homólogos (NHEJ: Non-Homologous End Joining) o por recombinación homóloga en la que intervienen las mismas proteínas que en la recombinación genética. 

Reparación por escisión:
Reparación por escisión de nucleótidos:   
Corrige los errores voluminosos que la escisión de base no reconoce (bloqueo de la horquilla de replicación o del complejo transcripcional). 

Reparación por escisión:
Reparación postreplicativa: corrige emparejamientos erróneos

Reparación propensa a error:
Sistema SOS: evita el bloqueo en la replicación mediante la adición de bases no específicas (E. coli)

Recombinación a nivel molecular:
Unión de extremos no homólogos - NHEJ (propenso a error)
Recombinación homóloga - SDSA (libre de errores)

Roturas de doble cadena:
Proceso fundamental para la recombinación meiótica. Papel esencial de la proteína SPO II (Levaduras)







"TAREA"
ENSAYO DE LA IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LAS MUTACIONES

La  mutación es la alteración de la información genética, la cual la destacamos como el proceso de la evolución a nivel molecular de cada individuo, en ella establece la variabilidad de cada individuo de una población.
La mutación es la base fundamental del estudio ya que por medio de este proceso nos damos cuenta el cambio del evolucionismo del ser humano, en la cual sabríamos donde se establece la mutación o la alteración del gen para el resultado de la mutación presente y cuales fueron las causas o motivos causantes de dicho factor.
La mutación es considerada como la fuente primaria de la variabilidad genética de dicha evolución, la cual es importante para que la población se amolde o se adapte a los cambios causados por la naturaleza presente  o los cambios climáticos presentes del entorno.
Es importante destacar que cada mutación puede ser considerada como un evento único establecido en dicha población actual, hay que considerar que las mutaciones en los seres vivos, no siempre son consecuencias mala, si no que gracias a estos ocurren cambios en el mundo que ayudan a sobrevivir a cualquier ser vivo en el entorno que nos rodea actualmente.

“QUIEN EVOLUCIONA ES LA ESPECIE, NO EL INDIVIDUO”




CONCLUCION:

En esta unidad aprendimos como se puede reparar el material genético y este puede causar alteraciones al cromosoma y poder presentar una mutación ya sea debido a muchos factores que los presente, también estos pueden indicar la evolución de ser humano en el entorno del medio ambiente. 




BIBLIOGRAFIA:

  • es.wikipedia.org/wiki/Mutación
  • http://html.rincondelvago.com/mutaciones-espontaneas_mecanismos-biologicos-de-reparacion.html
  • http://es.wikipedia.org/wiki/Mutaci%C3%B3n#Mutaciones_espont.C3.A1neas_o_inducidas
  • http://es.wikipedia.org/wiki/Mut%C3%A1geno#Tipos_de_agentes_mut.C3.A1genos
  • http://www.medmol.es/glosario/57/

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