domingo, 10 de diciembre de 2017

Mutaciones: Mutaciones Cromosómicas

Las mutaciones cromosómicas afectan a porciones muy grandes de ADN. Pueden corresponder a mutaciones que afecten a grandes zonas de ADN, que incluyen uno o varios genes, afectar a porciones amplias de cromosomas cambiando su morfología e incluso hacer variar el número de total de cromosomas.
Analizaremos las mutaciones cromosómicas dividiéndolas por grandes grupos.
Por un lado, tenemos alteraciones que afectan a la estructura del cromosoma; por otro lado, hay alteraciones que afectan al número total de cromosomas.
Alteraciones estructurales de los cromosomas.
Amplificaciones.
En estas mutaciones encontramos regiones de un cromosomas que se multiplican, dando lugar a una o múltiples copias de la misma. Todos los genes que se encuentren en la región amplificada se amplificarán también, originando por lo tanto genes multiplicados.
Suelen ser visibles bajo el microscopio óptico, pues alteran el bandeado de los cromosomas. Los cromosomas tienen una serie de bandas transversales características. Las amplificaciones originarán que en el cromosoma una o varias bandas aparezcan multiplicadas, o lo que es lo mismo repetidas.
Grandes Delecciones.
Se trata de falta o ausencia de grandes regios de ADN, que puede implicar uno o varios genes. Al igual que en el caso anterior, suelen ser visibles bajo el microscopio óptico, siendo perceptible la falta de alguna de las bandas de algún cromosoma, o el cambio en el grosor de las mismas.
Suelen tener consecuencias graves, dado que la alteración suele afectar a amplios grupos de genes.
Traslocaciones.
Las traslocaciones son cambios que se producen entre diferentes cromosomas, de forma que un trozo de un cromosoma se desplaza hacia otro cromosoma. Puede producirse un intercambio, es decir, un trozo de un cromosoma se intercambia con otro trozo de otro cromosoma. O pueden ser unidireccional es, o lo que es lo mismo, un trozo de un cromosoma se mueve hacia otro cromosoma sin que haya correspondencia inversa.
Las traslocaciones pueden, asimismo, producirse entre cromosomas homólogos o entre cromosomas totalmente diferentes.
Inversiones.
Un trozo de un cromosoma se invierte. Se aprecia en el bandeado del cromosoma, donde se percibe que el patrón de bandas de dos cromosomas homólogos es diferente y en uno es justo el inverso del otro. Literalmente una amplia región de ADN se ha dado la vuelta. 

Alteraciones numéricas en cromosomas.
Se trata de alteraciones en el número de cromosomas. Se dividen en dos grandes grupos, las poliploidías y las aneuploidías.
Las poliploidías aparecen cuando un organismo tiene aumentado el número de todos sus cromosomas. Es decir, si un organismo normal tiene una dotación 2n, con dos pares de cromosomas homólogos de cada tipo de cromosoma, los organismos pluriploides pueden ser 3n si tienen tres copias de cada cromosoma, denominándose triploides; o 4n cuando tienen cuatro copias de cada cromosoma y denominándose tetraploides.
Los organismos poliploides son muy poco frecuentes en animales. Las poliploidías en humanos son letales, dando lugar a individuos inviables que mueren antes del nacimiento o a los pocos días después de nacer. Son, sin embargo, relativamente habituales entre los vegetales. Muchas especies de maíz, por ejemplo, presentan poliploidías, obteniéndose organismos viables y con propiedades interesantes; en muchos vegetales está asociado a gigantismo.
Las aneuploidías son alteraciones en el número de cromosomas, afectando a cromosomas concretos en lugar de afectar a la dotación general. Pueden ser de dos grandes tipos, dándose casos de ausencia de alguno de los cromosomas (que se denominan monosomías) o de presencia de cromosomas de más (trisomías si hay tres copias de un cromosoma o tetrasomías si hay cuatro copias de algún cromosoma).
En seres humanos solo existe un tipo de aneuplodía viable que curse con ausencia de algún cromosoma (monosomía). Se trata del síndrome de Turner, en el cual se aprecia la ausencia de uno de los dos cromosomas X. O lo que es lo mismo, organismos X0. Los humanos con monosomía X0 son mujeres, de baja estatura, con cierto aspecto infantil al no desarrollar la mayor parte de las características sexuales secundarias femeninas (mamas o anchura de la cadera, entre otras), pliegues cutáneos que afectan a la zona del cuello e inflamación crónica de manos y pies. Suelen ser individuos estériles.

Las trisomías son más frecuentes y pueden afectar a distintos cromosomas, dando lugar a varios tipos de enfermedades congénitas.
Las más habituales son las que afectan a los cromosomas sexuales. Uno de ellos es la trisomía asociada a la presencia de un cromosoma X extra en hombres, o lo que es lo mismo, individuos XXY. Se denomina síndrome de Klinefelter. Es la enfermedad genética más común en varones. En algunos individuos no muestran síntomas más allá de la infertilidad, aunque por lo general se asocia con una talla elevada en la edad adulta, mayor tendencia a la acumulación de grasa y sobrepeso, vello corporal disminuido, una cierta distrofia facial y aparentes dificultades con el lenguaje (aunque su cociente intelectual no suele ser inferior a la media). 

Otra posibilidad es la presencia de trisomía asociada a la presencia de un cromosoma Y de más, o lo que es lo mismo, individuos XYY. Se denomina síndrome del superhombre o supermacho. Suele asociarse a individuos ligeramente más voluminosos de lo habitual (de mayor tamaño que sus padres, en términos generales), mayor tendencia a tener problemas de aprendizaje y retardo en el desarrollo del lenguaje. 
Otras trisomías afectan a cromosomas somáticos (no sexuales). La más frecuente es la trisomía en el par 21 (es decir, tres cromosomas 21 en lugar de dos), conocido habitualmente como síndrome de Down. Los individuos con esta afección presentan retraso mental severo, cara ancha y aplanada, lengua grande y arrugada y menor estatura de lo habitual. 

Las trisomías también pueden darse en el cromosoma 18, denominándose síndrome de Edwards. Los individuos con este síndrome presentan microcefalia (cabeza de pequeño tamaño), frente estrecha pero prominente, pelvis estrecha con cadera dislocada y dedos sobrepuestos, entre otros. Existe una altísima tasa de mortalidad durante los primeros días de vida.
Otras trisomías, como las del  cromosoma 13, que da lugar al síndrome de Patau, las del cromosoma 9, las del cromosoma 8 o las del cromosoma 16 dan lugar a individuos que normalmente mueren durante el desarrollo fetal, o a las pocas horas después del nacimiento, dados los enormes problemas físicos que llevan asociados.

domingo, 3 de diciembre de 2017

Mutaciones: Mutaciones Puntuales

Como indicamos, se trata de mutaciones que afectan a una o unas pocas bases del ADN. Son relativamente frecuentes, derivadas del proceso de realización o corrección del ADN (el ADN-polimerasa no es totalmente exacta y comete ciertos errores), o por la acción de agentes mutágenos.
Dependiendo del tipo error o mutación, existen varios tipos.
Sustituciones.
Se trata de un cambio de una base por otra. Son mutaciones típicas derivadas de errores en la acción de realización del ADN. Las sustituciones más comunes son los cambios de bases  no complementarias, debido a sus similitudes químicas; es decir, cambios A por G o G por A, así como cambios T por C o C por T.

Los efectos de las sustituciones son muy variados. Como ya indicamos, lo más probable es que no afecte a ningún gen, ya que la mayor parte del ADN no codifica para proteínas. 
En caso de que afecte a un gen, las mutaciones pueden ser silenciosas si el cambio de bases no afecta a la secuencia de aminoácidos de la proteína. Esto sucede cuando el cambio afecta a una base de un codon de forma que el nuevo codon codifica para el mismo aminoácido. Por ejemplo, el codon TGA codifica para el aminoácido Treonina. Si una mutación cambia la base A por una base T, el codon pasaría a ser TGT; pero no habría efectos, puesto que el codon TGT también codifica para la Treonina.

Las sustituciones pueden causar daños más severos cuando provocan que el cambio de codon haga que el nuevo aminoácido sea totalmente diferente al original. El codon CCC codifica para la Prolina. Si cambiamos la primera C por una T, tendríamos el codon TCC, que codifica para la Serina, un aminoácido bastante diferente. Esto podría provocar disyunciones importantes en la proteína.

Un cambio aun más severo ocurre cuando la mutación origina que se forme un codon de parada cuando no corresponde. Esto provoca que la proteína formada esté truncada, es decir, le falte un trozo. El codon UGT codifica para la Cisteína. Si la base T se sustituye por una A se formaría el codon UGA que hace que la transcripción se detenga.
Inserciones y Delecciones.
Se trata de mutaciones con las cuales se añade o retira una base de la secuencia. En las inserciones, añadimos una o más bases de más a la secuencia de ADN. En las delecciones perdemos una o más bases de  la secuencia.
Cuando dentro de un gen tiene lugar una inserción o delección de una o dos bases, toda la secuencia posterior se altera y cambia, dando lugar a efectos graves dentro de la proteína. Lo normal es que, a partir del punto de inserción o delección la proteína esté absolutamente desestructurada, pues los aminoácidos no se corresponderán en absoluto con los que deberían.
Las inserciones y delecciones son menos graves cuando afectan a tres bases, ya que se originaría la pérdida de un aminoácido, sin alterar el resto de secuencia de aminoácidos.
Las inserciones y delecciones se contraponen. Es decir, una inserción de una base puede ser revertido si existe una una delección de otra base en un punto próximo y una delección de una base puede ser revertido por una inserción de otra en un punto cercano.

Este proceso de reversión de forma espontánea sería, no obstante, extremadamente improbable (requeriría dos mutaciones puntuales próximas y a la vez).

martes, 28 de noviembre de 2017

Mutaciones: Tipos de Mutaciones

Entendemos como mutaciones a todos aquellos cambios, modificaciones o alteraciones permanentes en la secuencia de bases u organización del ADN o material genético de las células.

Dado que el material genético se transmite de generación en generación, los cambios en su secuencia o en su organización también son transmitidos al los descendientes.
En los seres pluricelulares, cuando una célula somática sufre algún tipo de mutación esta puede resultar inocua, afectando solo a la viabilidad de la célula en cuestión y a su descendencia, o causar algún tipo de enfermedad debido a la disfunción de ésta célula y sus descendientes. El caso más habitual de enfermedad general debido a mutaciones en células somáticas es el cáncer. En este caso, las mutaciones causan que la célula pierda el control sobre su propia división y comience a dividirse de forma descontrolada. También se originan cambios generales cuando la célula modificada es una célula embrionaria, sobre todo en los primeros estados embrionarios cuando el número de células es relativamente bajo y un pequeño número de células van a dar lugar a estructuras importantes, como órganos o incluso tejidos completos.
Cuando la alteración la sufren las células reproductoras, el cambio afectará a la siguiente generación, pues son las encargadas de transmitir el material genético de una generación a otra.
La mayor parte de las mutaciones son inocuas y afectarán a zonas del ADN sin función ninguna, puesto que la mayor parte del ADN no tiene función definida. De las que afecten a zonas de expresión, es decir, a genes o a zonas de control, la inmensa mayoría provocarán daños de mayor o menor grado, provocando alteraciones en proteínas, alterando su función, su control, haciendo que se fabriquen proteínas disfuncionales o provocando cambios en el proceso de fabricación.
Un número mínimo de mutaciones, en cambio, originarán cambios beneficiosos para el individuo, que le ayuden a adaptarse mejor al medio en el que viven. Estas mutaciones que afectan positivamente al individuo o a sus descendientes son la base genética del proceso de evolución.
Tipos de Mutaciones.
Las mutaciones pueden clasificarse atendiendo a varios criterios. Por una parte, las mutaciones pueden clasificarse dependiendo del nivel al que actúan:
  • Mutaciones a pequeña escala: se trata de mutaciones que afectan a zonas puntuales y concretas, con acciones sobre bases de ADN concretas o pequeños grupos de bases. Pueden afectar a un gen concreto, a zonas de control o a zonas de ADN basura.
  • Mutaciones cromosómicas: afectan a los cromosomas y en muchos casos son apreciables bajo el microscopio óptico. Pueden afectar a grandes zonas de ADN, incluyendo a muchos genes o incluso hacer variar al número de cromosomas. 
Dependiendo del origen de la mutación, éstas se pueden clasificar como:
  • Mutaciones espontáneas: surgen espontáneamente, debido a errores en el proceso de duplicación del ADN o durante alguna de las fases de la mitosis o la meiosis.
  • Mutaciones inducidas: surgen como consecuencia de la acción de algún producto químico o por la acción de algún agente físico que altera el ADN o la estructura de los cromosomas.
Dependiendo de las células a las que afecta, podemos clasificarlas como:
  • Mutaciones en células somáticas: se producen en células somáticas, es decir, sin función reproductora dentro del individuo. Pueden provocar disyunciones en órganos o tejidos, o incluso alteraciones muy graves, como ocurre con el cáncer. Sus efectos no se transmiten a la descendencia.
  • Mutaciones en células embrionarias: tienen lugar durante el desarrollo embrionario, es decir, cuando se está formando el cuerpo del futuro organismo. Causan daños a gran escala, pues una sola célula puede dar lugar, durante el desarrollo embrionario, a una gran cantidad de descendientes, que pueden ser parte esencial de tejidos u órganos. Darían lugar a enfermedades congénitas. Si las células embrionarias son somáticas, sus efectos no se transmiten a la descendencia. Pueden afectar a células reproductoras o a células que darán lugar a células reproductoras (algo especialmente común en fases tempranas del desarrollo), entrando entonces en la siguiente categoría.
  • Mutaciones en células reproductoras: son las células que forman o van a formar los gametos. Los gametos son los encargados de la reproducción del individuo, por lo que todos los cambios que se originan en este tipo de células se transmiten a la descendencia. Es decir, las mutaciones en este tipo de células son heredables.
Dependiendo de los efectos que puedan conllevar las mutaciones, estas pueden clasificarse como:
  • Mutaciones beneficiosas: aportan al ser vivo o a la célula algún tipo de ventaja frente a otras. Son, con mucha diferencia, las más escasas e improbables.
  • Mutaciones perjudiciales o deletéreas: causan daños de diversa índole en la célula u organismo. Estos pueden conllevar desde un mal funcionamiento de una célula o un tejido, hasta la muerte del organismo. Son mucho más frecuentes que las beneficiosas.
  • Mutaciones silenciosas: dado el tamaño del ADN y la enorme extensión que ocupa el ADN basura, son las más probables. No provocan ningún tipo de efecto, al producirse sobre zonas de ADN sin ninguna función concreta.

domingo, 19 de noviembre de 2017

Ciclo Celular: Meiosis

La meiosis es la división celular que tiene lugar en las células precursoras de los gametos, es decir, en las células encargadas de la reproducción sexual del ser vivo.
Debemos tener en cuenta que, durante la reproducción se cual, una célula masculina debe unirse a una célula femenina para formar el zigoto, que comenzará a dividirse progresivamente durante el proceso conocido como desarrollo embrionario y que acabará dando lugar nuevo individuo.
Las células sexuales deben ser diferentes a las células somáticas ya que, de no serlo, el número de cromosomas se duplicaría tras cada ciclo reproductor. Para evitar esto, los organismos producen gametos o  células sexuales que poseen la mitad de dotación genética, o sea, la mitad de cromosomas. Dicho de otro modo, en lugar de poseer dos cromosomas homólogos de cada tipo, solo poseen uno.
El número total de cromosomas de una especie determinada se denomina 2n, pues corresponde a multiplicar por dos el número de cromosomas homólogos que posee. Así, los seres humanos tenemos 46 cromosomas establecidos en 23 parejas. Por lo tanto el valor 2n en humanos corresponde a 46, mientras que el valor de n es justo la mitad, 23 (23 pares de cromosomas).
La meiosis consigue que las células sexuales generadas tengan n cromosomas, partiendo de células que originariamente poseían 2n cromosomas. Además, mediante un proceso conocido como sinapsis o sobrecuruzamiento, se consigue que los cromosomas que recibe cada célula hija sean diferentes a los de la célula madre. Dado que la meiosis supone dos ciclos de división consecutivos, ésta origina un total de cutro células hijas a partir de una célula madre.
En conclusión, la meiosis es un proceso de división con el cual, a partir de una célula madre se consiguen cuatro células hijas diferentes entre sí y diferentes a la célula madre.


domingo, 12 de noviembre de 2017

Ciclo Celular: Mitosis

La mitosis es la división celular que tiene lugar en las células somáticas, es decir, en todas las células comunes, o no sexuales, de un organismo pluricelular.
Mediante la mitosis obtenemos, a partir de una célula madre, dos células hijas idénticas entre sí e idénticas a la célula madre. Es decir, se realiza un reparto absolutamente equitativo del material genético y las dos células hijas reciben exactamente la misma información genética.
La mitosis se divide en dos grandes procesos, que tienen lugar de forma simultánea:
  • Cariocinesis: división del núcleo celular. Implica el reparto del material genético entre las dos células hijas.
  • Citociseis: división física de la célula en dos. Deben repartirse los componentes citoplasmáticos entre las dos células hijas y llevarse a cabo el proceso de división o partición.
La cariocinesis se dividen en cuatro fases sucesivas:
  • Profase.
  • Metafase.
  • Anafase.
  • Telofase.

domingo, 29 de octubre de 2017

El Ciclo Celular

El ciclo celular comprende todos los acontecimientos que tienen lugar en una célula desde que nace tras completarse una división celular hasta que se divide en dos células hijas tras otro proceso de división.
En este tema estudiaremos el ciclo en sí mismo con sus fases y procesos más importantes, para después analizar los dos procesos de división celular: la mitosis, que es la división celular que tiene lugar en las células somáticas, es decir, las células que componen el ser vivo, y la meiosis, que es la división celular por la cual el ser vivo produce sus células sexuales, es decir aquellas encargadas de la reproducción.
Ciclo Celular
El ciclo celular se divide en dos grandes partes: el periodo de división celular, conocido genéricamente como M, y el período comprendido entre dos divisiones que se denomina interfase, conocido genéricamente como I.
La fase M, como ya indicamos, puede corresponder a dos tipos de procesos que analizaremos posteriormente: la mitosis y la meiosis.
La fase I o interfase es un periodo en general prolongado en el tiempo y en el que se encuentran casi todas las células durante la mayor parte de su vida. De hecho, algunas células muy especializadas, como las neuronas, quedan bloqueadas en fase I durante su madurez, perdiendo su capacidad de pasar a fase M (es decir, al llegar a la edad adulta, no se dividen).

Interfase (Fase I)
Durante la interfase la célula debe crecer, realizar todas las funciones vitales y todas aquellas tareas para las que esté programada cuando forma parte de un organismo pluricelular, además de prepararse para el siguiente proceso de división celular.
En la interfase se distinguen tres subfases consecutivas:
  • Fase G1: es la primera fase de crecimiento celular.
  • Fase S: o fase de síntesis, en la que la célula duplica su ADN para obtener dos copias idénticas.
  • Fase G2: segunda fase de crecimiento, en la que la célula se prepara para el proceso de división celular.

Si el ADN se condensa durante la fase G1, cada cromosoma tendría solo una cromátida. Tras la fase S, en la que el ADN se duplica, cada cromosoma pasaría a tener dos cromátidas idénticas entre sí.


domingo, 22 de octubre de 2017

Ácidos Nucleicos: ARN

Características y significado
El ADN es una molécula muy valiosa, esencial para la vida de la célula y por eso debe ser protegida y resguardada. Por ese motivo se encuentra confinado en el núcleo y solo sale de éste durante la división celular.
Las proteínas, en cambio, no son fabricadas en el núcleo, sino en el citoplasma, bien en los ribosomas libres, bien en los ribosomas anclados al retículo endoplásmico rugoso.
La célula debe fabricar proteínas continuamente. Para llevar a cabo esta acción sin que el ADN sufra daños ni deba ser extraído del núcleo, la célula fabrica copias de las zonas de ADN que codifican para las proteínas que necesita. Estas copias del ADN se realizan en forma de un ácido nucleico conocido como ARN mensajero (ARNm).
Existen otros dos tipos de ARN, conocidos como ARN ribosomal, que forma parte de los ribosomas, y ARN de transferencia que se colabora en la descodificación del ARN y la conversión del paso de una secuencia de bases xánticas en una secuencia de aminoácidos.
Estructura del ARN
El ARN tiene ciertas similitudes con el ADN, ambos son una secuencia de nucleótidos en forma de cadena lineal no ramificada. Pero existen también importantes diferencias.
Como indicábamos con anterioridad, un cada nucleótido que forma parte de un ácido nucleico está formado por un azúcar unido a una base xántica. La primera diferencia entre el ADN y el ARN se encuentra, precisamente, en el azúcar que constituye cada nucleótido. Recordemos que el azúcar que constituía los nucleótidos del ADN era la Desoxirribosa; en el caso del ARN, el azúcar es la Ribosa.