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¿Cuál es la definición de mutación?


Hay dos alelos que determinan la sensibilidad de una persona al Coumadin (un medicamento anticoagulante utilizado para tratar un accidente cerebrovascular, etc.). A veces te encuentras con la terminología de que uno tiene un mutación en ambos alelos (padre y madre). Pero, ¿por qué se llama a eso una mutación y no solo una variación? ¿Significa una mutación que cambiado durante la vida¿O la diferencia entre mutación y variación se define arbitrariamente? ¿O realmente se adopta una especie de estándar en el que las desviaciones se consideran mutaciones?


¡Buena pregunta!

El término mutación se puede utilizar con dos significados diferentes. Cada definición se puede dividir en dos definiciones diferentes más detalladas. La razón de este pequeño lío es principalmente histórica. En resumen, una mutación puede referirse a

  • Un evento
    • sentido estricto
    • sentido amplio
  • Un alelo
    • definición basada en estados ancestrales / derivados
    • definición basada en frecuencia

Antes de entrar en los detalles de estas definiciones, es importante definir algunos otros términos.

Algunas otras definiciones

Los términos que quiero definir aquí son Locus, locus polimórfico, alelo, nucleótido y fenotipo.

En resumen (versión simplificada), un fenotipo es la forma en que se ve un individuo. Las variaciones de fenotipos de los individuos en una población dependen de la variación de genotipos y la variación de ambientes que encuentran. Este concepto está muy relacionado con el concepto de heredabilidad. Es posible que desee leer más sobre esto aquí.

La secuencia de ADN se compone de cuatro nucleótidos. Es la secuencia de estos nucleótidos la que afecta el fenotipo de un individuo.

A lugar Se refiere a la posición de una secuencia de ADN de longitud arbitraria. En un locus dado pueden existir diferentes tipos de secuencia, como una secuencia codificante o no codificante, un gen o simplemente un intrón, solo unos pocos codones, etc.

Un alelo es una variante de una secuencia (a menudo un gen) en un locus dado. Si, en la población, existe más de un alelo en un locus dado, se dice que el locus es polimórfico. La mayoría de los loci polimórficos tienen solo dos alelos. En tal caso podemos hablar de loci bialélicos.

La mutación como evento

Una mutación puede referirse a un evento.

Definición estrecha

Una mutación puede referirse al evento de un cambio espontáneo en la secuencia de nucleótidos de un individuo tal como típicamente un indel (inserción o deleción de uno o pocos nucleótidos) o una sustitución (sustitución de un nucleótido por otro). En otras palabras, una mutación puede referirse al evento de cambio de alelo (eventualmente creando uno nuevo) en un locus dado.

Definición amplia

La definición amplia es similar a la estrecha, se espera que abarque más tipos de cambios genéticos. En sentido amplio, una mutación puede referirse de manera más global a cualquier cambio genético espontáneo. Por ejemplo, una deleción de un cromosoma completo o una duplicación del genoma completo son ejemplos de mutaciones.

En mi experiencia, la mayoría de las veces cuando se usa el término "mutación", es para referirse a la definición amplia de mutación.

Mutación como alelo

Una mutación puede referirse a un alelo. Sin embargo, tenga en cuenta que muy a menudo preferimos utilizar los términos "alelo mutante", "estado mutante" o simplemente "mutante" como sinónimo para referirnos a este alelo. Prácticamente, la única circunstancia en la que usaríamos el término mutación aquí es en oraciones del tipo "IndividualAlleva la mutación. ".

Definición basada en estados ancestrales / derivados

Una mutación puede referirse al alelo que se deriva de un alelo más ancestral. Considere, por ejemplo, que un locus dado NO era polimórfico en el pasado. Se produce una mutación (en el sentido de "evento") y el locus ahora es polimórfico. El alelo que ha sido creado por la mutación (en el sentido de "evento") a veces se denomina "mutación".

Definición basada en frecuencia

Una mutación puede referirse al alelo que tiene la frecuencia más baja en la población. Por ejemplo, considere un locus bialélico con dos alelosAyB. Si la frecuencia del aleloBes menor que $ frac {1} {2} $ (que es menor que la frecuencia del aleloA), luego el aleloBpuede denominarse mutación. La razón para llamar "mutación" al alelo que tiene una frecuencia baja es que la mayoría de las mutaciones son perjudiciales y, como consecuencia, el alelo mutante suele tener una frecuencia baja. Como consecuencia, el uso de Definición basada en frecuencia y Definición basada en estados ancestrales / derivados a menudo no es importante.

Para abordar su pregunta específicamente

Es un poco difícil abordar directamente su pregunta, ya que parece haber varios malentendidos sobre el concepto de mutación. Sin embargo, al mismo tiempo, se siente como si se estuviera dando la vuelta al darse cuenta de que hay varias definiciones en uso.

A veces se encuentra con la terminología de que uno tiene una mutación en ambos alelos (del lado del padre y del lado de la madre). Pero, ¿por qué se llama a eso una mutación y no solo una variación?

El término mutación (cualquiera que sea la definición que elija) está intrínsecamente relacionado con el concepto de variación en la población pero no tanto a la variación dentro de un solo individuo (homocigoto frente a heterocigoto).

Si un individuo "tiene una mutación en ambos alelos", se refiere al término mutación como un alelo (en el sentido estricto probablemente) y no como un evento. Más específicamente, se refiere a un alelo en un locus polimórfico (probablemente un locus de un solo nucleótido) dentro del alelo considerado en el locus polimórfico más grande considerado.

¿Significa una mutación que cambió durante la vida?

Una mutación (en el sentido de evento) es un cambio que a menudo se ve en el momento de la reproducción, pero la mutación puede haber ocurrido en cualquier momento en el linaje de las células germinales. Tenga en cuenta que también se puede considerar la mutación que ocurrió (durante la vida del individuo) pero en las células del soma. Tal mutación NO se transmitirá a la descendencia.

¿O realmente se adopta una especie de estándar en el que las desviaciones se consideran mutaciones?

¡Bueno, sí! Una desviación es una desviación de una referencia. En otras palabras, podemos reemplazar "desviación" por "un alelo de un locus polimórfico" en su pregunta. Y sí, una mutación (en el sentido de un alelo dado) puede referirse a un alelo de un locus polimórfico.


Lo que me enseñaron las personas en genómica es que se prefiere la "variación" para un alelo que no es privado de un solo individuo o familia, sino que se encuentra en personas prácticamente no relacionadas, mientras que se prefiere la "mutación" para un alelo cambiado recientemente. que es privado para un individuo o su familia. A veces, parece que se prefiere la "mutación" cuando se quiere dar a entender una diferencia clínicamente relevante causada por ese alelo diferente (a diferencia de un polimorfismo, que suele ser lo que llamamos un alelo diferente de supervivencia neutral). Yo diría que el término "mutación" se está utilizando incorrectamente en su caso, a menos que la variante haya aparecido de novo, pero tal vez lo signifiquen en el segundo sentido, porque esta diferencia claramente tiene un fenotipo clínico asociado.


A veces se encuentra con la terminología de que uno tiene una mutación en ambos alelos (del lado del padre y del lado de la madre). Pero, ¿por qué se llama a eso una mutación y no solo una variación?

Para responder a esta pregunta, primero debemos definir algunos términos:


¿Qué es una mutación genética?

Una mutación genética es una permanente modificación del ADN de un organismo, de manera que la modificación provoque diferencias en el ADN que no se encuentran "típicamente" entre otros miembros de la población del organismo. Estas Las mutaciones pueden clasificarse en dos categorías principales, y se definen por los medios por los que el organismo obtuvo la (s) mutación (es): mutaciones hereditarias y mutaciones adquiridas (somáticas).

  • Mutaciones heredadas prevalecen en prácticamente todas las células del cuerpo del organismo y se denominan más comúnmente mutaciones de la línea germinal. Las causas principales de las mutaciones de la línea germinal son los errores de replicación celular, la edad celular y los factores ambientales; Sin embargo, todavía hay pocos datos al respecto y, como resultado, todavía se debate ampliamente en cuanto a cuales de estos es el más culpable. Un ejemplo de una mutación hereditaria es la anemia de células falciformes.

  • Mutaciones adquiridas se encuentran solo dentro de las células somáticas afectadas y son causadas por factores ambientales, como la radiación UV (ver Xeroderma pigmentosum) o por errores de replicación del ADN durante la mitosis.

La diferencia fundamental entre mutaciones heredadas y adquiridas es que las mutaciones heredadas se transmiten de padres a hijos, mientras que las mutaciones adquiridas no.

Tanto con mutaciones heredadas como adquiridas, pueden ocurrir de cualquiera de las siguientes formas:

  • Mutación sin sentido
  • Mutación sin sentido
  • Inserción
  • Supresión
  • Duplicación
  • Mutación con desplazamiento de la pauta de lectura

Consulte aquí (página 7) para obtener una breve descripción de cada uno.


¿Qué es la variación genética?

La variación genética es un término descriptivo que encapsula la comparación de una secuencia de ADN que pertenece a un organismo con respecto al "perfil" genético compuesto de la población a la que pertenece el organismo. Para cada rasgo expresado (fenotípico) de un organismo y de una población, hay una colección de posibilidades con respecto a cómo se expresa ese rasgo de hecho. Ejemplos de variación para un rasgo dado, al considerar a los humanos, son:

  • Forma del lóbulo de la oreja - libre; adjunto
  • Rayita - pico de viuda; derecho
  • Color de cabello - negro; marrón; Rubio; naranja roja

Es importante tener en cuenta que la variación genética no es (comúnmente) provocada por la aparición de mutaciones, sino que, de hecho, es causada por polimorfismos.


Entonces, ¿en qué se diferencian los dos?

¿Significa una mutación que cambió durante la vida, o la diferencia entre mutación y variación se define arbitrariamente?

Ocurre una mutación genética después un alelo normal se ha transferido de padres a hijos, y luego ese alelo se modifica a un estado "anormal". Implícitamente hablando, una mutación hace referencia a un solo individuo.

Por el contrario, un polimorfismo es una secuencia de ADN que se adquiere (hereda) del padre, permanece inalterado, y es que se encuentran comúnmente dentro de la población del organismo. Una vez más, hablando implícitamente, la variación genética mantiene la perspectiva de la población y no de un solo individuo.

¿O realmente se adopta una especie de estándar en el que las desviaciones se consideran mutaciones?

El límite para si un alelo se considera un polimorfismo o una mutación es del 1%. Es decir, el 1% o más de la población debe portar esa variación del alelo para ser considerado un polimorfismo; de lo contrario, es una mutación (ver aquí y aquí). Sin embargo, tenga en cuenta que este límite es completamente arbitrario.


Ahora, para responder a su pregunta general ...

La razón por la que un alelo puede describirse como un variación o un mutación Es debido a el tipo de célula en la que está contenido el alelo (germen frente a somático) tras la aleación, cuando se definió la secuencia de ADN alélico (antes / después de la herencia) y qué tan prevalente es ese alelo dentro de la población del organismo (corte).

En el caso de Coumadin (warfarina), según los Institutos Nacionales de Salud, parecería que la sensibilidad de una persona a Coumadin está dictada por polimorfismos autosómicos dominantes, por lo que los alelos involucrados se considerarían un variacióny no una mutación.

Muchos genes intervienen en el metabolismo de la warfarina y en la determinación de los efectos del fármaco en el organismo. Ciertos cambios comunes (polimorfismos) en los genes CYP2C9 y VKORC1 representan el 30 por ciento de la variación en el metabolismo de la warfarina debido a factores genéticos. Los polimorfismos en otros genes, algunos de los cuales no se han identificado, tienen un efecto menor sobre el metabolismo de la warfarina.


Mutación

Cada gen está formado por una larga secuencia de sustancias llamadas nucleótidos. nucleótido
, sustancia orgánica que sirve como monómero en la formación de ácidos nucleicos. Los nucleótidos consisten en una base de purina o pirimidina, una ribosa o desoxirribosa y un grupo fosfato. El trifosfato de adenosina sirve como principal portador de energía para las reacciones de la célula.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. Estos nucleótidos, tomados en series de tres a la vez, especifican cada subunidad de aminoácidos de una proteína (ver ácido nucleico ácido nucleico,
cualquiera de un grupo de sustancias orgánicas que se encuentran en los cromosomas de células vivas y virus que juegan un papel central en el almacenamiento y replicación de información hereditaria y en la expresión de esta información a través de la síntesis de proteínas.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. ). En una mutación de desplazamiento de marco, se añade o elimina un nucleótido a la secuencia y la decodificación de la secuencia completa del gen se alterará radicalmente y la secuencia de aminoácidos de la proteína producida también será muy diferente. A menudo, la proteína resultante es totalmente ineficaz. Si un nucleótido sustituye a otro en la secuencia, solo un aminoácido de la proteína será diferente, pero el efecto puede ser bastante dramático. Por ejemplo, la anemia drepanocítica hereditaria enfermedad de célula falciforme
o anemia falciforme,
trastorno hereditario de la sangre en el que el pigmento de hemoglobina que transporta oxígeno en los eritrocitos (glóbulos rojos) es anormal.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. es el resultado de una mutación que resulta en la sustitución del aminoácido valina valina
, compuesto orgánico, uno de los 22 y # 945 aminoácidos que se encuentran comúnmente en las proteínas animales. Sólo el estereoisómero l aparece en la proteína de mamífero.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. para ácido glutámico ácido glutamico
, compuesto orgánico, uno de los 20 aminoácidos que se encuentran comúnmente en las proteínas animales. Sólo el estereoisómero l se encuentra en proteínas de mamíferos.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. en hemoglobina hemoglobina
, proteína respiratoria que se encuentra en los glóbulos rojos (eritrocitos) de todos los vertebrados y algunos invertebrados. Una molécula de hemoglobina está compuesta por un grupo de proteínas, conocido como globina, y cuatro grupos hemo, cada uno asociado con un átomo de hierro.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. .

Porque las proteínas llamadas enzimas enzima,
catalizador biológico. El término enzima proviene de zimosis, la palabra griega para fermentación, un proceso realizado por células de levadura y conocido desde hace mucho tiempo en la industria cervecera, que ocupó la atención de muchos químicos del siglo XIX.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. controlar la mayoría de las actividades celulares, una mutación que afecte a una enzima puede provocar la alteración de otros componentes celulares. Una sola mutación genética puede tener muchos efectos si la enzima que controla está involucrada en varios procesos metabólicos. Ocasionalmente, una mutación puede compensarse con otra mutación en el mismo gen o en otro gen que suprime el efecto del primero. Ciertos genes son responsables de producir enzimas que pueden reparar algunas mutaciones. Si bien este proceso no se comprende completamente, se cree que si estos genes mutan, el resultado puede ser una tasa de mutación más alta de todos los genes en un organismo.

Mutaciones inducidas

Las mutaciones pueden ser inducidas por exposición a rayos ultravioleta y radiación alfa, beta, gamma y X, por cambios extremos de temperatura y por ciertos químicos mutagénicos como ácido nitroso, mostaza nitrogenada y sustitutos químicos de porciones de subunidades de nucleótidos de genes. . H. J. Muller Muller, Hermann Joseph
, 1890 & # 82111967, genetista y educador estadounidense, b. Ciudad de Nueva York, graduado. Columbia (Licenciatura, Doctorado en Filosofía en 1910, 1916). Alumno de Thomas Hunt Morgan, enseñó (1915 & # 821118) en Rice Institute, Texas, en Columbia (1918 & # 821120), y en la Univ.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. , un genetista estadounidense, pionero en inducir mutaciones por radiación de rayos X (utilizando la mosca de la fruta, Drosophila) y desarrolló un método para detectar mutaciones letales.

Mutación y evolución

En 1901 la observación de mutantes, o deportivos, entre las plantas de onagra llevó al botánico holandés Hugo de Vries a presentar su teoría de que nuevas características pueden aparecer de repente y que estas características son heredables antes de esta época se desconocían las fuentes de variación evolutiva y algunas todavía creía que la evolución era el resultado de una selección gradual de características adquiridas favorables características adquiridas,
modificaciones producidas en una planta o animal individual como resultado de mutilación, enfermedad, uso y desuso, o cualquier influencia ambiental distintiva. Algunos ejemplos son el corte de colas, la malformación causada por una enfermedad y la atrofia muscular.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. . El trabajo de de Vries y de los investigadores posteriores que demostraron la distinción entre mutación y variaciones ambientales ha demostrado la importancia de la mutación en el mecanismo de la evolución. evolución,
concepto que encarna la creencia de que los animales y plantas existentes se desarrollaron mediante un proceso de cambio gradual y continuo de las formas previamente existentes. Esta teoría, también conocida como descendencia con modificación, constituye la evolución orgánica.
. Haga clic en el enlace para obtener más información. .

Bibliografía

Véase W. Gottschalk y G. Wolff, Mutaciones inducidas en el fitomejoramiento (1983) G. Obe, Mutaciones en el hombre (1984).


Mutación

Esto se debe a que es propenso a introducir mutaciones inesperadas que son difíciles de detectar y puede generar embriones con una mezcla de células editadas y sin editar.

La edición de genes podría ser una opción cuando el 25 por ciento o menos de los embriones de una pareja estarían libres de la mutación que causa la enfermedad.

Cuando los genetistas necesitan comprender qué hacen los genes, pueden crear ratones de laboratorio con mutaciones "knockout" y ver si los animales afrontan la pérdida y cómo lo hacen.

La teoría de Dowling predice que cuanto más rápida sea la tasa de mutación mitocondrial, más a menudo los miembros de esa especie necesitarán tener relaciones sexuales.

Sin sexo tendríamos una situación en la que las mutaciones mitocondriales se acumulan mucho más rápido y el núcleo no podría surgir lo suficientemente rápido con las mutaciones coadaptadas.

Se trata de la actual Falla de Calaveras, que atraviesa la ciudad, trayendo consigo una mutación arquitectónica.

Aquellos con la enfermedad tienen algunas células genéticamente normales y otras con la mutación.

Para algunas enfermedades, tener una mutación en un gen específico por lo general, pero no siempre, causa la enfermedad.

Si los científicos identifican a 100 individuos con la misma mutación y 75 de ellos tienen la enfermedad, la penetrancia es del 75 por ciento.

Esta fue una mutación de una relación que, en teoría, debería ser inquebrantablemente fuerte.

Tampoco es difícil descubrir algunas de las circunstancias que tendieron a provocar esta radical mutación de política.

¿Las especies cambian por la eliminación gradual de los no aptos, o cambian por saltos repentinos, la teoría de la "mutación" de De Vries?

No hay rastro de tal mutación vocálica ("diéresis") en el gótico, nuestra lengua germánica más arcaica.

Aún más notable es la mutación y la adición de nuevas palabras de significado especialmente definido entre ciertas clases.

Estas diferencias de tono también las hace nuestra propia gente, y la mutación de significado es muy cercana.


4.4: Tipos de mutaciones

  • Contribuido por Todd Nickle e Isabelle Barrette-Ng
  • Profesores (Biología) en Mount Royal University y Amp University of Calgary

Las mutaciones (cambios en la secuencia de un gen) pueden resultar en alelos mutantes que ya no producen el mismo nivel o escribe de producto activo como el alelo de tipo salvaje. Cualquier alelo mutante se puede clasificar en uno de cinco tipos: (1) amorfo, (2) hipomorfo, (3) hipermorfo, (4) neomorfo y (5) antimorfo.

  • Amorph los alelos están completamente perdidos. Ellos hacen sin producto activo & ndash función cero. La ausencia de función puede deberse a una falta de transcripción (mutación de regulación genética) o debido a la producción de un producto defectuoso (mutación codificante de proteínas). A veces también se les conoce como Nulo alelo.
  • Hipomorfo Los alelos son solo una pérdida parcial de función. Hacen un producto que funciona de manera incompleta. Esto podría ocurrir mediante una transcripción reducida o mediante la producción de un producto que carece de actividad completa. Estos alelos a veces se denominan Agujereado mutaciones, porque proporcionan alguna función, pero no la función completa.

Tanto los amorfos como los hipomorfos tienden a ser recesivos al tipo salvaje porque el alelo del tipo salvaje suele ser capaz de suministrar suficiente producto para producir un fenotipo de tipo salvaje (llamado haplo-suficiente; véase el capítulo 6). Si el alelo mutante no es suficiente haplo, entonces será dominante sobre el tipo salvaje.

Mientras que las dos primeras clases implican pérdida de función, los dos siguientes implican un ganancia de función y ndash cantidad o calidad. Los alelos de ganancia de función son casi siempre dominantes sobre el alelo de tipo salvaje.

  • Hypermorph Los alelos producen más del mismo producto activo. Esto puede ocurrir mediante una mayor transcripción o cambiando el producto para hacerlo más eficiente / efectivo en su función.
  • Neomorfo Los alelos producen un producto activo con una función nueva y diferente, algo que el alelo de tipo salvaje no hace. Puede ser una nueva expresión (nuevo tejido o tiempo) o una mutación en el producto para crear una nueva función (sustrato adicional o nuevo sitio de unión), no presente en el producto de tipo salvaje.

Antimorfo Los alelos son relativamente raros y tienen una actividad dominante y opuesta a la función de tipo salvaje. Estos alelos generalmente no tienen una función normal por sí mismos e interfieren con la función del alelo de tipo salvaje. Por tanto, cuando un alelo antimorfo es heterocigoto con el tipo salvaje, se reduce la función del alelo del tipo salvaje. Si bien a nivel molecular hay muchas formas en que esto puede suceder, el modelo más simple para explicar el efecto antimorfo es que el producto actúa como un dímero (o cualquier multímero) y una subunidad mutante envenena todo el complejo. Los antimorfos también se conocen como mutaciones negativas dominantes.

Identificación de las transformaciones de Muller y rsquos - Todas las mutaciones se pueden clasificar en uno de los cinco morfos en función de cómo se comportan cuando son heterocigotas con otros alelos y alelos de deleción ndash (función cero), alelos de tipo salvaje (función normal) y alelos de duplicación (función normal doble).


Contenido

Las mutaciones pueden implicar la duplicación de grandes secciones de ADN, generalmente mediante recombinación genética. [9] Estas duplicaciones son una fuente importante de materia prima para la evolución de nuevos genes, con decenas a cientos de genes duplicados en genomas animales cada millón de años. [10] La mayoría de los genes pertenecen a familias de genes más grandes de ascendencia compartida, detectables por su homología de secuencia. [11] Los genes nuevos se producen mediante varios métodos, comúnmente mediante la duplicación y mutación de un gen ancestral, o mediante la recombinación de partes de diferentes genes para formar nuevas combinaciones con nuevas funciones. [12] [13]

Aquí, los dominios de proteínas actúan como módulos, cada uno con una función particular e independiente, que se pueden mezclar para producir genes que codifican nuevas proteínas con propiedades novedosas. [14] Por ejemplo, el ojo humano usa cuatro genes para hacer estructuras que detectan la luz: tres para la visión de células cónicas o de colores y uno para las células de bastón o visión nocturna, los cuatro surgieron de un solo gen ancestral. [15] Otra ventaja de duplicar un gen (o incluso un genoma completo) es que esto aumenta la redundancia de ingeniería, lo que permite que un gen del par adquiera una nueva función mientras que la otra copia realiza la función original. [16] [17] Otros tipos de mutación ocasionalmente crean nuevos genes a partir de ADN previamente no codificante. [18] [19]

Los cambios en el número de cromosomas pueden involucrar mutaciones aún mayores, donde los segmentos del ADN dentro de los cromosomas se rompen y luego se reorganizan. Por ejemplo, en los Homininae, dos cromosomas fusionados para producir el cromosoma 2 humano, esta fusión no ocurrió en el linaje de los otros simios, y retienen estos cromosomas separados. [20] En la evolución, el papel más importante de tales reordenamientos cromosómicos puede ser acelerar la divergencia de una población en nuevas especies haciendo que las poblaciones sean menos propensas a cruzarse, preservando así las diferencias genéticas entre estas poblaciones. [21]

Las secuencias de ADN que pueden moverse por el genoma, como los transposones, constituyen una fracción importante del material genético de plantas y animales, y pueden haber sido importantes en la evolución de los genomas. [22] Por ejemplo, más de un millón de copias de la secuencia Alu están presentes en el genoma humano, y estas secuencias ahora han sido reclutadas para realizar funciones como regular la expresión génica. [23] Otro efecto de estas secuencias de ADN móviles es que cuando se mueven dentro de un genoma, pueden mutar o eliminar genes existentes y, por lo tanto, producir diversidad genética. [6]

Las mutaciones no letales se acumulan dentro del acervo genético y aumentan la cantidad de variación genética. [24] La abundancia de algunos cambios genéticos dentro del acervo genético puede reducirse por selección natural, mientras que otras mutaciones "más favorables" pueden acumularse y resultar en cambios adaptativos.

Por ejemplo, una mariposa puede producir descendencia con nuevas mutaciones. La mayoría de estas mutaciones no tendrán ningún efecto, pero uno podría cambiar el color de una de las crías de la mariposa, haciendo que sea más difícil (o más fácil) de ver para los depredadores. Si este cambio de color es ventajoso, las posibilidades de que esta mariposa sobreviva y produzca su propia descendencia son un poco mejores y, con el tiempo, el número de mariposas con esta mutación puede formar un porcentaje mayor de la población.

Las mutaciones neutrales se definen como mutaciones cuyos efectos no influyen en la aptitud de un individuo. Estos pueden aumentar en frecuencia con el tiempo debido a la deriva genética. Se cree que la inmensa mayoría de las mutaciones no tienen un efecto significativo en la aptitud de un organismo. [25] [26] Además, los mecanismos de reparación del ADN son capaces de reparar la mayoría de los cambios antes de que se conviertan en mutaciones permanentes, y muchos organismos tienen mecanismos para eliminar las células somáticas que de otro modo habrían mutado permanentemente.

Las mutaciones beneficiosas pueden mejorar el éxito reproductivo. [27] [28]

Cuatro clases de mutaciones son (1) mutaciones espontáneas (desintegración molecular), (2) mutaciones debidas al desvío de la replicación propensa a errores del daño natural del ADN (también llamado síntesis de translesión propensa a errores), (3) errores introducidos durante la reparación del ADN, y (4) mutaciones inducidas por mutágenos. Los científicos también pueden introducir deliberadamente secuencias mutantes mediante la manipulación del ADN en aras de la experimentación científica.

Un estudio de 2017 afirmó que el 66% de las mutaciones que causan cáncer son aleatorias, el 29% se deben al medio ambiente (la población estudiada abarca 69 países) y el 5% son hereditarias. [29]

Los humanos, en promedio, transmiten 60 nuevas mutaciones a sus hijos, pero los padres transmiten más mutaciones dependiendo de su edad y cada año agregan dos nuevas mutaciones a un niño. [30]

Mutación espontánea Editar

Mutaciones espontáneas ocurren con una probabilidad distinta de cero incluso con una célula sana y no contaminada. Se estima que el daño oxidativo del ADN que ocurre naturalmente ocurre 10,000 veces por célula por día en humanos y 100,000 veces por célula por día en ratas. [31] Las mutaciones espontáneas se pueden caracterizar por el cambio específico: [32]

    - Una base se cambia por el reposicionamiento de un átomo de hidrógeno, alterando el patrón de enlace de hidrógeno de esa base, lo que resulta en un emparejamiento incorrecto de bases durante la replicación. [33] - Pérdida de una base de purina (A o G) para formar un sitio apurínico (sitio AP). - La hidrólisis cambia una base normal a una base atípica que contiene un grupo ceto en lugar del grupo amina original. Los ejemplos incluyen C → U y A → HX (hipoxantina), que puede corregirse mediante mecanismos de reparación del ADN y 5MeC (5-metilcitosina) → T, que es menos probable que se detecte como una mutación porque la timina es una base de ADN normal. - Desnaturalización de la nueva hebra de la plantilla durante la replicación, seguida de renaturalización en un lugar diferente ("deslizamiento"). Esto puede provocar inserciones o eliminaciones.

Omisión de replicación propensa a errores Editar

Cada vez hay más pruebas de que la mayoría de las mutaciones que surgen de forma espontánea se deben a una replicación propensa a errores (síntesis de translesión) en el pasado al daño del ADN en la hebra molde. En ratones, la mayoría de las mutaciones son causadas por síntesis de translesión. [34] Asimismo, en la levadura, Kunz et al. [35] encontró que más del 60% de las sustituciones y deleciones de un solo par de bases espontáneas eran causadas por la síntesis de translesiones.

Errores introducidos durante la reparación del ADN Editar

Aunque las roturas de doble hebra que ocurren naturalmente ocurren con una frecuencia relativamente baja en el ADN, su reparación a menudo causa mutación. La unión de extremos no homólogos (NHEJ) es una vía importante para reparar roturas de doble hebra. NHEJ implica la eliminación de algunos nucleótidos para permitir una alineación algo inexacta de los dos extremos para volver a unirlos, seguido de la adición de nucleótidos para llenar los espacios. Como consecuencia, NHEJ a menudo introduce mutaciones. [36]

Mutación inducida Editar

Las mutaciones inducidas son alteraciones en el gen después de que ha entrado en contacto con mutágenos y causas ambientales.

Mutaciones inducidas a nivel molecular puede ser causado por:

  • Productos químicos (por ejemplo, bromodesoxiuridina (BrdU)) (por ejemplo, norte-etilo-norte-nitrosourea (ENU). Estos agentes pueden mutar tanto el ADN replicante como el no replicante. Por el contrario, un análogo de base puede mutar el ADN solo cuando el análogo se incorpora en la replicación del ADN. Cada una de estas clases de mutágenos químicos tiene ciertos efectos que luego conducen a transiciones, transversiones o eliminaciones.
  • Agentes que forman aductos de ADN (p. Ej., Ocratoxina A) [38]
  • Los agentes intercaladores de ADN (p. Ej., Bromuro de etidio) convierten los grupos amina en A y C en grupos diazo, alterando sus patrones de enlace de hidrógeno, lo que conduce a un apareamiento incorrecto de bases durante la replicación.
    luz (UV) (incluida la radiación no ionizante). Dos bases de nucleótidos en el ADN, la citosina y la timina, son las más vulnerables a la radiación que puede cambiar sus propiedades. La luz ultravioleta puede inducir que las bases de pirimidina adyacentes en una hebra de ADN se unan covalentemente como un dímero de pirimidina. La radiación UV, en particular la UVA de onda más larga, también puede causar daño oxidativo al ADN. [39]. La exposición a la radiación ionizante, como la radiación gamma, puede provocar una mutación que posiblemente provoque cáncer o la muerte.

Mientras que en tiempos pasados ​​se suponía que las mutaciones ocurrían por casualidad, o inducidas por mutágenos, se han descubierto mecanismos moleculares de mutación en bacterias y en todo el árbol de la vida. Como afirma S. Rosenberg, "Estos mecanismos revelan una imagen de mutagénesis altamente regulada, regulada temporalmente por las respuestas al estrés y activada cuando las células / organismos se adaptan mal a sus entornos, cuando están estresados, acelerando potencialmente la adaptación". [40] Dado que son mecanismos mutagénicos autoinducidos que aumentan la tasa de adaptación de los organismos, en ocasiones se han denominado mecanismos de mutagénesis adaptativa e incluyen la respuesta SOS en bacterias, [41] recombinación intracromosómica ectópica [42] y otros mecanismos cromosómicos eventos como duplicaciones. [40]

Por efecto en la estructura Editar

La secuencia de un gen se puede alterar de varias formas. [44] Las mutaciones genéticas tienen diversos efectos sobre la salud según el lugar en el que se produzcan y si alteran la función de las proteínas esenciales. Las mutaciones en la estructura de los genes se pueden clasificar en varios tipos.

Mutaciones a gran escala Editar

Las mutaciones a gran escala en la estructura cromosómica incluyen:

  • Las amplificaciones (o duplicaciones de genes) o la repetición de un segmento cromosómico o la presencia de una pieza adicional de un cromosoma La pieza rota de un cromosoma puede unirse a un cromosoma homólogo o no homólogo de modo que algunos de los genes estén presentes en más de dos dosis a múltiples copias de todas las regiones cromosómicas, aumentando la dosis de los genes ubicados dentro de ellas.
  • Deleciones de grandes regiones cromosómicas, que conducen a la pérdida de genes dentro de esas regiones.
  • Mutaciones cuyo efecto es yuxtaponer fragmentos de ADN previamente separados, potencialmente uniendo genes separados para formar genes de fusión funcionalmente distintos (por ejemplo, bcr-abl).
  • Cambios a gran escala en la estructura de los cromosomas llamados reordenamiento cromosómico que pueden conducir a una disminución de la aptitud, pero también a la especiación en poblaciones endogámicas aisladas. Éstos incluyen:
      : intercambio de partes genéticas de cromosomas no homólogos. : invertir la orientación de un segmento cromosómico.
  • Cruce cromosómico no homólogo.
  • Deleciones intersticiales: una deleción intracromosómica que elimina un segmento de ADN de un solo cromosoma, colocando así genes previamente distantes. Por ejemplo, se descubrió que las células aisladas de un astrocitoma humano, un tipo de tumor cerebral, tenían una deleción cromosómica que eliminaba las secuencias entre el gen Fused in Glioblastoma (FIG) y el receptor tirosina quinasa (ROS), produciendo una proteína de fusión (FIG- ROS). La proteína de fusión FIG-ROS anormal tiene actividad quinasa constitutivamente activa que causa transformación oncogénica (una transformación de células normales a células cancerosas).
  • Mutaciones a pequeña escala Editar

    Las mutaciones a pequeña escala afectan un gen en uno o unos pocos nucleótidos. (Si solo se ve afectado un nucleótido, se denominan mutaciones puntuales). Las mutaciones a pequeña escala incluyen:

      agregue uno o más nucleótidos adicionales en el ADN. Por lo general, son causados ​​por elementos transponibles o errores durante la replicación de elementos repetidos. Las inserciones en la región codificante de un gen pueden alterar el empalme del ARNm (mutación del sitio de empalme) o causar un cambio en el marco de lectura (cambio de marco), los cuales pueden alterar significativamente el producto del gen. Las inserciones se pueden revertir mediante la escisión del elemento transponible. eliminar uno o más nucleótidos del ADN. Al igual que las inserciones, estas mutaciones pueden alterar el marco de lectura del gen. En general, son irreversibles: aunque exactamente la misma secuencia podría, en teoría, ser restaurada por una inserción, elementos transponibles capaces de revertir una supresión muy corta (digamos 1-2 bases) en alguna la ubicación es muy poco probable que exista o no exista en absoluto. , a menudo causados ​​por sustancias químicas o por un mal funcionamiento de la replicación del ADN, intercambian un solo nucleótido por otro. [45] Estos cambios se clasifican como transiciones o transversiones. [46] La más común es la transición que intercambia una purina por una purina (A ↔ G) o una pirimidina por una pirimidina, (C ↔ T). Una transición puede ser causada por ácido nitroso, mal apareamiento de bases o análogos de bases mutagénicos como BrdU. Menos común es una transversión, que intercambia una purina por una pirimidina o una pirimidina por una purina (C / T ↔ A / G). Un ejemplo de transversión es la conversión de adenina (A) en citosina (C). Las mutaciones puntuales son modificaciones de pares de bases individuales de ADN u otros pares de bases pequeños dentro de un gen. Una mutación puntual puede revertirse mediante otra mutación puntual, en la que el nucleótido vuelve a su estado original (reversión verdadera) o por reversión de segundo sitio (una mutación complementaria en otro lugar que da como resultado la recuperación de la funcionalidad del gen). Como se analiza a continuación, las mutaciones puntuales que ocurren dentro de la región codificante de la proteína de un gen pueden clasificarse como sustituciones sinónimas o no sinónimas, la última de las cuales, a su vez, puede dividirse en mutaciones sin sentido o sin sentido.

    Por impacto en la secuencia de proteínas Editar

    El efecto de una mutación en la secuencia de una proteína depende en parte de en qué parte del genoma se produce, especialmente si se encuentra en una región codificante o no codificante. Las mutaciones en las secuencias reguladoras no codificantes de un gen, como los promotores, potenciadores y silenciadores, pueden alterar los niveles de expresión génica, pero es menos probable que alteren la secuencia de la proteína. Las mutaciones dentro de los intrones y en las regiones sin función biológica conocida (por ejemplo, pseudogenes, retrotransposones) son generalmente neutrales y no tienen ningún efecto sobre el fenotipo, aunque las mutaciones de los intrones podrían alterar el producto proteico si afectan el empalme del ARNm.

    Es más probable que las mutaciones que ocurren en las regiones codificantes del genoma alteren el producto proteico y se pueden clasificar por su efecto en la secuencia de aminoácidos:

    • Una mutación por desplazamiento del marco de lectura es causada por la inserción o deleción de un número de nucleótidos que no es divisible por tres de una secuencia de ADN. Debido a la naturaleza triplete de la expresión génica por codones, la inserción o deleción puede interrumpir el marco de lectura, o la agrupación de los codones, dando como resultado una traducción completamente diferente de la original. [47] Cuanto antes en la secuencia se produzca la deleción o inserción, más alterada estará la proteína producida. (Por ejemplo, el código CCU GAC UAC CUA codifica los aminoácidos prolina, ácido aspártico, tirosina y leucina. Si se eliminara la U en CCU, la secuencia resultante sería CCG ACU ACC UAx, que en su lugar codificaría prolina, treonina, treonina y parte de otro aminoácido o quizás un codón de terminación (donde la x representa el siguiente nucleótido). Por el contrario, cualquier inserción o deleción que sea uniformemente divisible por tres se denomina un mutación en marco.
    • Una mutación de sustitución puntual da como resultado un cambio en un solo nucleótido y puede ser sinónima o no sinónima.
      • Una sustitución sinónima reemplaza un codón con otro codón que codifica el mismo aminoácido, de modo que la secuencia de aminoácidos producida no se modifica. Las mutaciones sinónimas ocurren debido a la naturaleza degenerada del código genético. Si esta mutación no produce ningún efecto fenotípico, entonces se denomina silenciosa, pero no todas las sustituciones sinónimos son silenciosas. (También puede haber mutaciones silenciosas en nucleótidos fuera de las regiones codificantes, como los intrones, porque la secuencia de nucleótidos exacta no es tan crucial como lo es en las regiones codificantes, pero estas no se consideran sustituciones sinónimas).
      • Una sustitución no sinónima reemplaza un codón con otro codón que codifica un aminoácido diferente, de modo que se modifica la secuencia de aminoácidos producida. Las sustituciones no sinónimas se pueden clasificar como mutaciones sin sentido o sin sentido:
        • Una mutación sin sentido cambia un nucleótido para provocar la sustitución de un aminoácido diferente.Esto, a su vez, puede hacer que la proteína resultante no sea funcional. Estas mutaciones son responsables de enfermedades como la epidermólisis ampollosa, la anemia de células falciformes y la ELA mediada por SOD1. [48] ​​Por otro lado, si ocurre una mutación sin sentido en un codón de aminoácido que da como resultado el uso de un aminoácido diferente, pero químicamente similar, entonces a veces se produce poco o ningún cambio en la proteína. Por ejemplo, un cambio de AAA a AGA codificará arginina, una molécula químicamente similar a la lisina deseada. En este último caso, la mutación tendrá poco o ningún efecto sobre el fenotipo y, por tanto, será neutra.
        • Una mutación sin sentido es una mutación puntual en una secuencia de ADN que da como resultado un codón de parada prematuro, o un codón sin sentido en el ARNm transcrito, y posiblemente un producto proteico truncado y, a menudo, no funcional. Este tipo de mutación se ha relacionado con diferentes enfermedades, como la hiperplasia suprarrenal congénita. (Ver codón de parada).

        Por efecto en la función Editar

        • Las mutaciones con pérdida de función, también llamadas mutaciones inactivadoras, dan como resultado que el producto génico tenga una función menor o nula (se inactive parcial o totalmente). Cuando el alelo tiene una pérdida completa de función (alelo nulo), a menudo se le llama amorfo o mutación amorfa en el esquema de morfos de Muller. Los fenotipos asociados con tales mutaciones suelen ser recesivos. Las excepciones son cuando el organismo es haploide o cuando la dosis reducida de un producto génico normal no es suficiente para un fenotipo normal (esto se llama haploinsuficiencia). Las mutaciones, también llamadas mutaciones activantes, cambian el producto génico de manera que su efecto se vuelve más fuerte (activación mejorada) o incluso es reemplazado por una función diferente y anormal. Cuando se crea el nuevo alelo, un heterocigoto que contiene el alelo recién creado, así como el original, expresará genéticamente el nuevo alelo, lo que define las mutaciones como fenotipos dominantes. Varias de las transformaciones de Muller corresponden a la ganancia de función, incluida la hipermorfia (aumento de la expresión génica) y la neomorfa (función nueva). En diciembre de 2017, el gobierno de EE. UU. Levantó una prohibición temporal implementada en 2014 que prohibía los fondos federales para cualquier nuevo experimento de "ganancia de función" que mejore los patógenos "como la influenza aviar, el SARS y el síndrome respiratorio de Oriente Medio o virus MERS". [49] [50]
        • Las mutaciones negativas dominantes (también llamadas mutaciones antimórficas) tienen un producto génico alterado que actúa de manera antagónica al alelo de tipo salvaje. Estas mutaciones suelen dar lugar a una función molecular alterada (a menudo inactiva) y se caracterizan por un fenotipo dominante o semidominante. En los seres humanos, las mutaciones dominantes negativas se han relacionado con el cáncer (p. Ej., Mutaciones en los genes p53, [51] ATM, [52] CEBPA [53] y PPARgamma [54]). El síndrome de Marfan es causado por mutaciones en el FBN1 gen, ubicado en el cromosoma 15, que codifica la fibrilina-1, un componente glicoproteico de la matriz extracelular. [55] El síndrome de Marfan también es un ejemplo de mutación negativa dominante y haploinsuficiencia. [56] [57], según la clasificación de Muller, se caracterizan por productos genéticos alterados que actúan con una expresión génica disminuida en comparación con el alelo de tipo salvaje. Por lo general, las mutaciones hipomórficas son recesivas, pero la haploinsuficiencia hace que algunos alelos sean dominantes. se caracterizan por el control de la síntesis de nuevos productos proteicos. son mutaciones que provocan la muerte de los organismos portadores de las mutaciones.
        • Una retromutación o reversión es una mutación puntual que restaura la secuencia original y, por lo tanto, el fenotipo original. [58]

        Por efecto sobre el estado físico (mutaciones neutrales, beneficiosas y dañinas) Editar

        En genética, a veces es útil clasificar las mutaciones como perjudicial o beneficioso (o neutral):

        • Una mutación dañina o deletérea reduce la aptitud del organismo. Muchas, pero no todas, las mutaciones en genes esenciales son dañinas (si una mutación no cambia la secuencia de aminoácidos en una proteína esencial, es inofensiva en la mayoría de los casos).
        • Una mutación beneficiosa o ventajosa aumenta la aptitud del organismo. Algunos ejemplos son las mutaciones que provocan resistencia a los antibióticos en las bacterias (que son beneficiosas para las bacterias, pero generalmente no para los humanos).
        • Una mutación neutra no tiene ningún efecto perjudicial o beneficioso sobre el organismo. Tales mutaciones ocurren a un ritmo constante, formando la base del reloj molecular. En la teoría neutra de la evolución molecular, las mutaciones neutrales proporcionan la deriva genética como base para la mayor parte de la variación a nivel molecular. En animales o plantas, la mayoría de las mutaciones son neutrales, dado que la gran mayoría de sus genomas no son codificantes o consisten en secuencias repetitivas que no tienen una función obvia ("ADN basura"). [59]

        Pantallas de mutagénesis cuantitativa a gran escala, en el que se prueban miles de millones de mutaciones, invariablemente descubren que una fracción mayor de mutaciones tiene efectos dañinos pero siempre devuelve también una serie de mutaciones beneficiosas. Por ejemplo, en una pantalla de todas las deleciones de genes en E. coli, El 80% de las mutaciones fueron negativas, pero el 20% fueron positivas, aunque muchas tuvieron un efecto muy pequeño sobre el crecimiento (según la condición). [60] Tenga en cuenta que el gen eliminaciones implican la eliminación de genes completos, por lo que las mutaciones puntuales casi siempre tienen un efecto mucho menor. En una pantalla similar en steotococos neumonia, pero esta vez con las inserciones de transposones, el 76% de los mutantes de inserción se clasificaron como neutrales, el 16% tuvo una aptitud significativamente reducida, pero el 6% resultó ventajoso. [61]

        Esta clasificación es obviamente relativa y algo artificial: una mutación dañina puede convertirse rápidamente en mutaciones beneficiosas cuando cambian las condiciones. Por ejemplo, las mutaciones que llevaron a una piel más clara en los caucásicos son beneficiosas en las regiones que están menos expuestas a la luz solar, pero dañinas en las regiones cercanas al ecuador. Además, hay un gradiente de dañino / beneficioso a neutral, ya que muchas mutaciones pueden tener efectos pequeños y en su mayoría despreciables, pero bajo ciertas condiciones se volverán relevantes. Además, muchos rasgos están determinados por cientos de genes (o loci), de modo que cada locus tiene solo un efecto menor. Por ejemplo, la altura humana está determinada por cientos de variantes genéticas ("mutaciones"), pero cada una de ellas tiene un efecto muy pequeño sobre la altura [62], aparte del impacto de la nutrición. La altura (o el tamaño) en sí misma puede ser más o menos beneficiosa, como muestra la amplia gama de tamaños en grupos de animales o plantas.

        Distribución de efectos de fitness (DFE) Editar

        Se han hecho intentos para inferir la distribución de efectos de aptitud (DFE) utilizando experimentos de mutagénesis y modelos teóricos aplicados a datos de secuencias moleculares. DFE, tal como se utiliza para determinar la abundancia relativa de diferentes tipos de mutaciones (es decir, fuertemente deletéreas, casi neutrales o ventajosas), es relevante para muchas cuestiones evolutivas, como el mantenimiento de la variación genética, [63] la tasa de desintegración genómica, [64] el mantenimiento de la reproducción sexual cruzada frente a la endogamia [65] y la evolución del sexo y la recombinación genética. [66] La DFE también se puede rastrear mediante el seguimiento de la asimetría de la distribución de mutaciones con efectos supuestamente graves en comparación con la distribución de mutaciones con efecto supuestamente leve o ausente. [67] En resumen, el DFE juega un papel importante en la predicción de la dinámica evolutiva. [68] [69] Se han utilizado diversos enfoques para estudiar el DFE, incluidos métodos teóricos, experimentales y analíticos.

        • Experimento de mutagénesis: el método directo para investigar el DFE es inducir mutaciones y luego medir los efectos de aptitud mutacional, que ya se ha realizado en virus, bacterias, levaduras y Drosophila. Por ejemplo, la mayoría de los estudios del DFE en virus utilizaron mutagénesis dirigida al sitio para crear mutaciones puntuales y medir la aptitud relativa de cada mutante. [70] [71] [72] [73] En Escherichia coli, un estudio utilizó mutagénesis de transposones para medir directamente la aptitud de una inserción aleatoria de un derivado de Tn10. [74] En la levadura, se ha desarrollado un enfoque combinado de mutagénesis y secuenciación profunda para generar bibliotecas mutantes sistemáticas de alta calidad y medir la aptitud en alto rendimiento. [75] Sin embargo, dado que muchas mutaciones tienen efectos demasiado pequeños para ser detectados [76] y que los experimentos de mutagénesis solo pueden detectar mutaciones de efecto moderadamente grande, el análisis de datos de secuencias de ADN puede proporcionar información valiosa sobre estas mutaciones.
        • Análisis de secuencias moleculares: con el rápido desarrollo de la tecnología de secuenciación de ADN, se dispone de una enorme cantidad de datos de secuencias de ADN y aún más en el futuro. Se han desarrollado varios métodos para inferir el DFE a partir de los datos de la secuencia de ADN. [77] [78] [79] [80] Al examinar las diferencias de secuencia de ADN dentro y entre especies, podemos inferir varias características del DFE para mutaciones neutrales, perjudiciales y ventajosas. [24] Para ser específicos, el enfoque del análisis de la secuencia de ADN nos permite estimar los efectos de mutaciones con efectos muy pequeños, que apenas son detectables a través de experimentos de mutagénesis.

        Uno de los primeros estudios teóricos de la distribución de los efectos de la aptitud fue realizado por Motoo Kimura, un influyente genetista teórico de poblaciones. Su teoría neutral de la evolución molecular propone que la mayoría de las mutaciones novedosas serán altamente perjudiciales, siendo una pequeña fracción neutra. [81] [25] Hiroshi Akashi propuso más recientemente un modelo bimodal para el DFE, con modos centrados en mutaciones neutrales y altamente deletéreas. [82] Ambas teorías coinciden en que la gran mayoría de las mutaciones nuevas son neutrales o deletéreas y que las mutaciones ventajosas son raras, lo que ha sido respaldado por resultados experimentales. Un ejemplo es un estudio realizado sobre el DFE de mutaciones aleatorias en el virus de la estomatitis vesicular. [70] De todas las mutaciones, el 39,6% fueron letales, el 31,2% fueron deletéreas no letales y el 27,1% fueron neutrales. Otro ejemplo proviene de un experimento de mutagénesis de alto rendimiento con levadura. [75] En este experimento se demostró que el DFE general es bimodal, con un grupo de mutaciones neutrales y una amplia distribución de mutaciones deletéreas.

        Aunque relativamente pocas mutaciones son ventajosas, las que lo son juegan un papel importante en los cambios evolutivos. [83] Al igual que las mutaciones neutrales, las mutaciones ventajosas débilmente seleccionadas pueden perderse debido a la deriva genética aleatoria, pero es más probable que las mutaciones ventajosas fuertemente seleccionadas sean corregidas. Conocer el DFE de mutaciones ventajosas puede conducir a una mayor capacidad para predecir la dinámica evolutiva. John H. Gillespie [84] y H. Allen Orr han realizado trabajos teóricos sobre el DFE para mutaciones ventajosas. [85] Propusieron que la distribución de mutaciones ventajosas debería ser exponencial en una amplia gama de condiciones, lo que, en general, ha sido respaldado por estudios experimentales, al menos para mutaciones ventajosas fuertemente seleccionadas. [86] [87] [88]

        En general, se acepta que la mayoría de las mutaciones son neutrales o perjudiciales, siendo raras las mutaciones ventajosas, sin embargo, la proporción de tipos de mutaciones varía entre especies. Esto indica dos puntos importantes: primero, es probable que la proporción de mutaciones efectivamente neutrales varíe entre especies, como resultado de la dependencia del tamaño efectivo de la población; segundo, el efecto promedio de las mutaciones deletéreas varía dramáticamente entre especies. [24] Además, el DFE también difiere entre las regiones codificantes y las regiones no codificantes, y el DFE del ADN no codificante contiene mutaciones más débilmente seleccionadas. [24]

        Por herencia Editar

        En organismos multicelulares con células reproductoras dedicadas, las mutaciones se pueden subdividir en mutaciones de la línea germinal, que pueden transmitirse a los descendientes a través de sus células reproductoras, y mutaciones somáticas (también llamadas mutaciones adquiridas), [89] que involucran a células fuera del grupo reproductivo dedicado y que generalmente no se transmiten a los descendientes.

        Los organismos diploides (p. Ej., Los seres humanos) contienen dos copias de cada gen: un alelo paterno y otro materno. Basándonos en la ocurrencia de la mutación en cada cromosoma, podemos clasificar las mutaciones en tres tipos. Un organismo de tipo salvaje u homocigótico no mutado es aquel en el que ninguno de los alelos está mutado.

        • Una mutación heterocigótica es una mutación de un solo alelo.
        • Una mutación homocigótica es una mutación idéntica de los alelos materno y paterno. mutaciones o un compuesto genético consta de dos mutaciones diferentes en los alelos materno y paterno. [90]

        Mutación de la línea germinal Editar

        Una mutación de la línea germinal en las células reproductivas de un individuo da lugar a una mutación constitucional en la descendencia, es decir, una mutación que está presente en cada célula. Una mutación constitucional también puede ocurrir muy pronto después de la fertilización o continuar a partir de una mutación constitucional previa en uno de los padres. [91] Una mutación de la línea germinal puede transmitirse a través de generaciones posteriores de organismos.

        La distinción entre la línea germinal y las mutaciones somáticas es importante en animales que tienen una línea germinal dedicada a producir células reproductivas. Sin embargo, tiene poco valor para comprender los efectos de las mutaciones en las plantas, que carecen de una línea germinal dedicada. La distinción también se difumina en aquellos animales que se reproducen asexualmente a través de mecanismos como la gemación, porque las células que dan origen a los organismos hijos también dan lugar a la línea germinal de ese organismo.

        Una nueva mutación de la línea germinal que no se hereda de ninguno de los padres se denomina de novo mutación.

        Mutación somática Editar

        Un cambio en la estructura genética que no se hereda de uno de los padres y tampoco se transmite a la descendencia se denomina mutación somática.. [89] Las mutaciones somáticas no son heredadas por la descendencia de un organismo porque no afectan la línea germinal. Sin embargo, se transmiten a toda la progenie de una célula mutada dentro del mismo organismo durante la mitosis. Por tanto, una parte importante de un organismo podría portar la misma mutación. Estos tipos de mutaciones generalmente son provocadas por causas ambientales, como la radiación ultravioleta o cualquier exposición a ciertas sustancias químicas nocivas, y pueden causar enfermedades, incluido el cáncer. [92]

        Con las plantas, algunas mutaciones somáticas se pueden propagar sin la necesidad de producir semillas, por ejemplo, mediante injertos y esquejes de tallos. Este tipo de mutación ha dado lugar a nuevos tipos de frutas, como la manzana "Delicious" y la naranja navel "Washington". [93]

        Las células somáticas humanas y de ratón tienen una tasa de mutación más de diez veces mayor que la tasa de mutación de la línea germinal para ambas especies, los ratones tienen una tasa más alta de mutaciones somáticas y de la línea germinal por división celular que los humanos. La disparidad en la tasa de mutación entre la línea germinal y los tejidos somáticos probablemente refleja la mayor importancia del mantenimiento del genoma en la línea germinal que en el soma. [94]

        Clases especiales Editar

        • Mutación condicional es una mutación que tiene un fenotipo de tipo salvaje (o menos severo) bajo ciertas condiciones ambientales "permisivas" y un fenotipo mutante bajo ciertas condiciones "restrictivas". Por ejemplo, una mutación sensible a la temperatura puede causar la muerte celular a alta temperatura (condición restrictiva), pero podría no tener consecuencias perjudiciales a una temperatura más baja (condición permisiva). [95] Estas mutaciones no son autónomas, ya que su manifestación depende de la presencia de determinadas condiciones, a diferencia de otras mutaciones que aparecen de forma autónoma. [96] Las condiciones permisivas pueden ser temperatura, [97] ciertas sustancias químicas, [98] luz [98] o mutaciones en otras partes del genoma. [96]Envivo mecanismos como los interruptores transcripcionales pueden crear mutaciones condicionales. Por ejemplo, la asociación del dominio de unión a esteroides puede crear un cambio transcripcional que puede cambiar la expresión de un gen en función de la presencia de un ligando de esteroides. [99] Las mutaciones condicionales tienen aplicaciones en la investigación, ya que permiten el control de la expresión génica. Esto es especialmente útil para estudiar enfermedades en adultos al permitir la expresión después de un cierto período de crecimiento, eliminando así el efecto deletéreo de la expresión génica observado durante las etapas de desarrollo en organismos modelo. [98] Los sistemas de recombinasa de ADN como la recombinación Cre-Lox usados ​​en asociación con promotores que se activan bajo ciertas condiciones pueden generar mutaciones condicionales. La tecnología de recombinasa dual se puede utilizar para inducir múltiples mutaciones condicionales para estudiar las enfermedades que se manifiestan como resultado de mutaciones simultáneas en múltiples genes. [98] Se han identificado ciertas inteínas que se empalman solo a ciertas temperaturas permisivas, lo que conduce a una síntesis de proteínas inadecuada y, por lo tanto, a mutaciones de pérdida de función a otras temperaturas. [100] Las mutaciones condicionales también pueden usarse en estudios genéticos asociados con el envejecimiento, ya que la expresión puede cambiar después de un cierto período de tiempo en la vida útil del organismo. [97]
        • Los loci de rasgos cuantitativos del tiempo de replicación afectan la replicación del ADN.

        Nomenclatura Editar

        Para clasificar una mutación como tal, la secuencia "normal" debe obtenerse del ADN de un organismo "normal" o "sano" (a diferencia de uno "mutante" o "enfermo"), debe identificarse y reportado idealmente, debería estar disponible públicamente para una simple comparación nucleótido por nucleótido, y debe ser acordado por la comunidad científica o por un grupo de genetistas y biólogos expertos, quienes tienen la responsabilidad de establecer el estándar o la llamada secuencia de "consenso". Este paso requiere un tremendo esfuerzo científico. Una vez que se conoce la secuencia de consenso, las mutaciones en un genoma pueden identificarse, describirse y clasificarse. El comité de la Sociedad de Variación del Genoma Humano (HGVS) ha desarrollado la nomenclatura de variantes de secuencia humana estándar, [101] que deberían utilizar los investigadores y los centros de diagnóstico de ADN para generar descripciones de mutaciones inequívocas. En principio, esta nomenclatura también se puede utilizar para describir mutaciones en otros organismos. La nomenclatura especifica el tipo de mutación y cambios de base o aminoácidos.

        • Sustitución de nucleótidos (por ejemplo, 76A & gtT): el número es la posición del nucleótido desde el extremo 5 ', la primera letra representa el nucleótido de tipo salvaje y la segunda letra representa el nucleótido que reemplazó al de tipo salvaje. En el ejemplo dado, la adenina en la posición 76 fue reemplazada por una timina.
          • Si es necesario diferenciar entre mutaciones en el ADN genómico, el ADN mitocondrial y el ARN, se utiliza una convención simple. Por ejemplo, si la base 100 de una secuencia de nucleótidos mutado de G a C, entonces se escribiría como g.100G & gtC si la mutación ocurrió en el ADN genómico, m.100G & gtC si la mutación ocurrió en el ADN mitocondrial, o r.100g & gtc si la mutación se produjo en el ARN. Tenga en cuenta que, para las mutaciones en el ARN, el código de nucleótidos se escribe en minúsculas.

          Las tasas de mutación varían sustancialmente entre especies, y las fuerzas evolutivas que generalmente determinan la mutación son objeto de una investigación en curso.

          En humanos, la tasa de mutación es de aproximadamente 50-90 de novo mutaciones por genoma por generación, es decir, cada ser humano acumula alrededor de 50-90 mutaciones nuevas que no estaban presentes en sus padres. Este número se ha establecido secuenciando miles de tríos humanos, es decir, dos padres y al menos un hijo. [102]

          Los genomas de los virus de ARN se basan en ARN más que en ADN. El genoma viral de ARN puede ser bicatenario (como en el ADN) o monocatenario. En algunos de estos virus (como el virus de inmunodeficiencia humana monocatenario), la replicación se produce rápidamente y no existen mecanismos para comprobar la precisión del genoma. Este proceso propenso a errores a menudo resulta en mutaciones.

          Los cambios en el ADN causados ​​por la mutación en una región codificante del ADN pueden causar errores en la secuencia de proteínas que pueden resultar en proteínas parcial o completamente no funcionales. Cada célula, para funcionar correctamente, depende de miles de proteínas para funcionar en los lugares correctos en los momentos correctos. Cuando una mutación altera una proteína que desempeña un papel fundamental en el cuerpo, puede producirse una afección médica. Un estudio sobre la comparación de genes entre diferentes especies de Drosophila sugiere que si una mutación cambia una proteína, lo más probable es que la mutación sea dañina, con un estimado del 70 por ciento de los polimorfismos de aminoácidos que tienen efectos dañinos y el resto es neutral o débilmente beneficioso. [8] Algunas mutaciones alteran la secuencia de bases del ADN de un gen, pero no cambian la proteína producida por el gen. Los estudios han demostrado que solo el 7% de las mutaciones puntuales en el ADN no codificante de la levadura son perjudiciales y el 12% en el ADN codificante son perjudiciales. El resto de las mutaciones son neutrales o ligeramente beneficiosas. [103]

          Trastornos hereditarios Editar

          Si una mutación está presente en una célula germinal, puede dar lugar a una descendencia que lleve la mutación en todas sus células. Este es el caso de las enfermedades hereditarias. En particular, si hay una mutación en un gen de reparación del ADN dentro de una célula germinal, los seres humanos portadores de dichas mutaciones de la línea germinal pueden tener un mayor riesgo de cáncer. En el artículo Trastorno por deficiencia de reparación del ADN se proporciona una lista de 34 de tales mutaciones de la línea germinal. Un ejemplo de uno es el albinismo, una mutación que ocurre en el gen OCA1 o OCA2. Las personas con este trastorno son más propensas a muchos tipos de cánceres, otros trastornos y tienen problemas de visión.

          El daño al ADN puede provocar un error cuando se replica el ADN, y este error de replicación puede provocar una mutación genética que, a su vez, podría provocar un trastorno genético. Los daños al ADN son reparados por el sistema de reparación del ADN de la célula. Cada célula tiene una serie de vías a través de las cuales las enzimas reconocen y reparan los daños en el ADN. Debido a que el ADN puede dañarse de muchas maneras, el proceso de reparación del ADN es una forma importante en la que el cuerpo se protege de las enfermedades. Una vez que el daño del ADN ha dado lugar a una mutación, la mutación no se puede reparar.

          Papel en la carcinogénesis Editar

          Por otro lado, puede ocurrir una mutación en una célula somática de un organismo. Tales mutaciones estarán presentes en todos los descendientes de esta célula dentro del mismo organismo. La acumulación de ciertas mutaciones a lo largo de generaciones de células somáticas es parte de la causa de la transformación maligna, de célula normal a célula cancerosa. [104]

          Las células con mutaciones heterocigotas con pérdida de función (una copia buena del gen y una copia mutada) pueden funcionar normalmente con la copia no mutada hasta que la copia buena haya mutado somáticamente de forma espontánea. Este tipo de mutación ocurre a menudo en organismos vivos, pero es difícil medir la tasa. Medir esta tasa es importante para predecir la tasa a la que las personas pueden desarrollar cáncer. [105]

          Las mutaciones puntuales pueden surgir de mutaciones espontáneas que ocurren durante la replicación del ADN. Los mutágenos pueden aumentar la tasa de mutación. Los mutágenos pueden ser físicos, como la radiación de los rayos ultravioleta, los rayos X o el calor extremo, o químicos (moléculas que colocan mal los pares de bases o alteran la forma helicoidal del ADN). Los mutágenos asociados con el cáncer a menudo se estudian para aprender sobre el cáncer y su prevención.

          Mutaciones de priones Editar

          Los priones son proteínas y no contienen material genético. Sin embargo, se ha demostrado que la replicación de priones está sujeta a mutación y selección natural al igual que otras formas de replicación. [106] El gen humano PRNP codifica la proteína priónica principal, PrP, y está sujeto a mutaciones que pueden dar lugar a priones que causan enfermedades.

          Aunque las mutaciones que provocan cambios en las secuencias de proteínas pueden ser perjudiciales para un organismo, en ocasiones el efecto puede ser positivo en un entorno determinado. En este caso, la mutación puede permitir al organismo mutante resistir tensiones ambientales particulares mejor que los organismos de tipo salvaje, o reproducirse más rápidamente. En estos casos, una mutación tenderá a volverse más común en una población a través de la selección natural. Los ejemplos incluyen lo siguiente:

          Resistencia al VIH: una deleción específica de 32 pares de bases en CCR5 humano (CCR5-Δ32) confiere resistencia al VIH a homocigotos y retrasa la aparición del SIDA en heterocigotos. [107] Una posible explicación de la etiología de la frecuencia relativamente alta de CCR5-Δ32 en la población europea es que confirió resistencia a la peste bubónica a mediados del siglo XIV en Europa. Las personas con esta mutación tenían más probabilidades de sobrevivir a la infección, por lo que aumentó su frecuencia en la población. [108] Esta teoría podría explicar por qué esta mutación no se encuentra en el sur de África, que permaneció intacta por la peste bubónica. Una teoría más reciente sugiere que la presión selectiva sobre la mutación CCR5 Delta 32 fue causada por la viruela en lugar de la peste bubónica. [109]

          Resistencia a la malaria: Un ejemplo de una mutación dañina es la anemia de células falciformes, un trastorno sanguíneo en el que el cuerpo produce un tipo anormal de la sustancia transportadora de oxígeno hemoglobina en los glóbulos rojos. Un tercio de todos los habitantes indígenas de África subsahariana portan el alelo porque, en áreas donde la malaria es común, existe un valor de supervivencia en portar un solo alelo de células falciformes (rasgo de células falciformes). [110] Aquellos con solo uno de los dos alelos de la enfermedad de células falciformes son más resistentes a la malaria, ya que la infestación de la malaria Plasmodium se detiene por la drepanocitosis de las células que infesta.

          Resistencia antibiótica: Prácticamente todas las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos cuando se exponen a los antibióticos. De hecho, las poblaciones bacterianas ya tienen tales mutaciones que se seleccionan mediante selección de antibióticos. [111] Obviamente, tales mutaciones solo son beneficiosas para las bacterias, pero no para las infectadas.

          Persistencia de la lactasa. Una mutación permitió a los humanos expresar la enzima lactasa después de ser destetados naturalmente de la leche materna, lo que permitió a los adultos digerir la lactosa, que es probablemente una de las mutaciones más beneficiosas en la evolución humana reciente. [112]

          Mutacionismo es una de las varias alternativas a la evolución por selección natural que han existido antes y después de la publicación del libro de Charles Darwin de 1859, En el origen de las especies. En la teoría, la mutación era la fuente de la novedad, creando nuevas formas y nuevas especies, potencialmente instantáneamente, [113] en un salto repentino. [114] Se consideró que esto impulsaba la evolución, que estaba limitada por el suministro de mutaciones.

          Antes de Darwin, los biólogos creían comúnmente en el saltacionismo, la posibilidad de grandes saltos evolutivos, incluida la especiación inmediata. Por ejemplo, en 1822 Étienne Geoffroy Saint-Hilaire argumentó que las especies podrían formarse por transformaciones repentinas, o lo que más tarde se llamaría macromutación. [115] Darwin se opuso a la saltación, insistiendo en el gradualismo en la evolución como en la geología. En 1864, Albert von Kölliker revivió la teoría de Geoffroy. [116] En 1901, el genetista Hugo de Vries dio el nombre de "mutación" a formas aparentemente nuevas que surgieron repentinamente en sus experimentos con la onagra. Oenothera lamarckiana, y en la primera década del siglo XX, el mutacionismo, o como lo llamó De Vries mutaciones[117] [113] se convirtió en un rival del darwinismo apoyado durante un tiempo por genetistas como William Bateson, [118] Thomas Hunt Morgan y Reginald Punnett. [119] [113]

          La comprensión del mutacionismo se ve empañada por la descripción de mediados del siglo XX de los primeros mutacionistas por parte de los partidarios de la síntesis moderna como oponentes de la evolución darwiniana y rivales de la escuela biométrica que argumentaban que la selección operaba sobre la variación continua. En esta representación, el mutacionismo fue derrotado por una síntesis de la genética y la selección natural que supuestamente comenzó más tarde, alrededor de 1918, con el trabajo del matemático Ronald Fisher. [120] [121] [122] [123] Sin embargo, la alineación de la genética mendeliana y la selección natural comenzó ya en 1902 con un artículo de Udny Yule, [124] y se construyó con trabajo teórico y experimental en Europa y América. A pesar de la controversia, en 1918 los primeros mutacionistas ya habían aceptado la selección natural y explicaban la variación continua como resultado de múltiples genes que actúan sobre la misma característica, como la altura. [121] [122]

          El mutacionismo, junto con otras alternativas al darwinismo como el lamarckismo y la ortogénesis, fue descartado por la mayoría de los biólogos al ver que la genética mendeliana y la selección natural podían trabajar juntas fácilmente, la mutación tomó su lugar como fuente de la variación genética esencial para que la selección natural funcione. sobre. Sin embargo, el mutacionismo no desapareció por completo. En 1940, Richard Goldschmidt nuevamente defendió la especiación en un solo paso por macromutación, describiendo los organismos así producidos como "monstruos esperanzados", lo que ganó el ridículo generalizado. [125] [126] En 1987, Masatoshi Nei argumentó de manera controvertida que la evolución a menudo estaba limitada por mutaciones. [127] Biólogos modernos como Douglas J. Futuyma concluyen que esencialmente todas las afirmaciones de evolución impulsadas por grandes mutaciones pueden explicarse mediante la evolución darwiniana. [128]


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          Fuente: static.cambridge.org

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          La biología a menudo se superpone con otras ciencias.

          Fuente: www.biologyonline.com

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          Acerca de & # 039lo que Darwin se equivocó & # 039.

          Fuente: upload.wikimedia.org

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          Acerca de & # 039lo que Darwin se equivocó & # 039.

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          Fuente: upload.wikimedia.org

          Aquí están todos los posibles significados y traducciones de la palabra biología.

          Fuente: www.verywellmind.com

          Los principios modernos de otros campos, como la química, la medicina y la física, por ejemplo, se integran con los de la biología en áreas como los conceptos básicos de la biología.

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          Los principios modernos de otros campos, como la química, la medicina y la física, por ejemplo, se integran con los de la biología en áreas como los conceptos básicos de la biología.

          Los principios modernos de otros campos, como la química, la medicina y la física, por ejemplo, se integran con los de la biología en áreas como los conceptos básicos de la biología.

          Fuente: www.abbreviations.com

          Tomo biología en este momento y es básicamente el estudio del cuerpo (animal o humano) dentro de las estructuras del cuerpo.

          Fuente: upload.wikimedia.org

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          ¿Qué es la abreviatura de biológico?

          Fuente: blogs.biomedcentral.com

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          Ella está estudiando la biología de los gusanos, especialmente en lo que respecta a sus.

          Acerca de & # 039lo que Darwin se equivocó & # 039.

          (n) los procedimientos de duración de la vida o los fenómenos característicos de amigos o grupos de organismos vivos:

          Fuente: upload.wikimedia.org

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          Mutación

          Cualquier alteración susceptible de replicarse en el material genético de un organismo. Cuando la alteración está en la secuencia de nucleótidos de un solo gen, se denomina mutación genética cuando involucra las estructuras o el número de cromosomas, se denomina mutación cromosómica o reordenamiento. Las mutaciones pueden reconocerse por sus efectos sobre el fenotipo del organismo (mutante).

          Mutaciones genéticas

          Se reconocen dos clases de mutaciones genéticas: mutaciones puntuales y deleciones intragénicas. Se han descrito dos tipos diferentes de mutación puntual. En el primero de ellos, una base de ácido nucleico se sustituye por otra. El segundo tipo de cambio es el resultado de la inserción de una base en la secuencia de polinucleótidos o su eliminación de la misma. Todas estas mutaciones se denominan mutaciones de signo o mutaciones de cambio de marco debido a su efecto sobre la traducción de la información del gen. Ver Ácido nucleico

          Pueden ocurrir deleciones más extensas dentro del gen que a veces son difíciles de distinguir de mutantes que involucran solo una o dos bases. En el caso más extremo, se pierde todo el material informativo del gen.

          Una alteración de una sola base, ya sea una transición o una transversión, afecta solo al codón o triplete en el que ocurre. Debido a la redundancia del código, el triplete alterado aún puede insertar el mismo aminoácido que antes en la cadena polipeptídica, que en muchos casos es el producto especificado por el gen. Tales cambios en el ADN pasan desapercibidos. Sin embargo, muchas sustituciones de bases conducen a la inserción de un aminoácido diferente, y el efecto de esto sobre la función del producto génico depende del aminoácido y de su importancia para controlar el plegamiento y la forma de la molécula enzimática. Algunas sustituciones tienen poco o ningún efecto, mientras que otras destruyen por completo la función de la molécula.

          Las sustituciones de una sola base a veces pueden conducir no a un triplete que codifica un aminoácido diferente, sino a la creación de una señal de terminación de cadena. La terminación prematura de la traducción en este punto conducirá a un polipéptido incompleto y generalmente inactivo.

          Las mutaciones de signo (sumar o sustraer una o dos bases a la secuencia de bases de ácido nucleico del gen) tienen un efecto uniformemente drástico en la función del gen. Debido a que las bases de cada triplete codifican la información de cada aminoácido en el producto polipeptídico, y debido a que se leen en secuencia de un extremo del gen al otro sin ninguna puntuación entre tripletes, la inserción de una base extra o dos bases conducirá para traducir fuera del registro de toda la secuencia distal al punto de inserción o eliminación. El polipéptido formado se modifica drásticamente en el mejor de los casos y, por lo general, no funciona en absoluto. A veces, esto es difícil de distinguir de los efectos de las deleciones intragénicas. Sin embargo, mientras que las deleciones intragénicas extensas no pueden revertirse, la deleción de una sola base puede compensarse mediante la inserción de otra base en el sitio del cambio original o cerca del mismo. Ver Gen, código genético

          Cambios cromosómicos

          Algunos cambios cromosómicos implican alteraciones en la cantidad de material genético en los núcleos celulares, mientras que otros simplemente conducen al reordenamiento del material cromosómico sin alterar su cantidad total. Ver Cromosoma

          Orígenes de las mutaciones

          Las mutaciones pueden ser inducidas por diversos agentes físicos y químicos o pueden ocurrir espontáneamente sin ningún tratamiento artificial con agentes mutagénicos conocidos.

          Hasta el descubrimiento de los rayos X como mutágenos, todos los mutantes estudiados eran de origen espontáneo, es decir, se obtuvieron sin la aplicación deliberada de ningún mutágeno. Las mutaciones espontáneas ocurren de manera impredecible, y entre los posibles factores responsables de ellas se encuentran los cambios tautoméricos que ocurren en las bases del ADN que alteran sus características de apareamiento, radiación ionizante de diversas fuentes naturales, mutágenos químicos que ocurren naturalmente y errores en la acción de la polimerización del ADN y corregir enzimas.

          Las aberraciones cromosómicas espontáneas también se encuentran con poca frecuencia. Una forma en la que se pueden generar deficiencias y duplicaciones es mediante el ciclo de rotura-fusión-puente. Durante una división celular, un cromosoma dividido sufre una ruptura cerca de su punta y los extremos pegajosos de las cromátidas hijas se fusionan. Cuando el centrómero se divide y las mitades comienzan a moverse hacia los polos opuestos, se forma un puente cromosómico y la rotura puede ocurrir nuevamente a lo largo de esta hebra. Dado que se producen nuevos extremos rotos, esta secuencia de eventos puede repetirse. El cruce desigual a veces se cita como una fuente de duplicaciones y deficiencias, pero probablemente sea menos importante de lo que a menudo se sugiere.

          En ausencia de tratamiento mutagénico, las mutaciones son muy raras. En 1927 H. J. Muller descubrió que los rayos X aumentaban significativamente la frecuencia de mutación en Drosophila. Posteriormente, otras formas de radiación ionizante, por ejemplo, rayos gamma, partículas beta, neutrones rápidos y térmicos y partículas alfa, también resultaron ser eficaces. La luz ultravioleta también es un mutágeno eficaz. La longitud de onda más empleada experimentalmente es de 253,7 nm, que corresponde al pico de absorción de los ácidos nucleicos.

          Algunos de los productos químicos que se ha encontrado que son eficaces como mutágenos son los agentes alquilantes que atacan a la guanina principalmente, aunque no exclusivamente. La porción N7 parece ser un objetivo principal en la molécula de guanina, aunque el producto de alquilación de O6 es probablemente más importante mutagénicamente. Los análogos de bases se incorporan al ADN en lugar de las bases normales y producen mutaciones probablemente porque existe una mayor probabilidad de que se emparejen incorrectamente en la replicación. El ácido nitroso, por otro lado, altera las bases del ADN en su lugar. La adenina se convierte en hipoxantina y la citosina en uracilo. En ambos casos, los pares de bases desaminados de forma diferente a la base principal. Un tercer producto de desaminación, la xantina, producida por la desaminación de la guanina, parece ser letal en su efecto y no mutagénico. Las sustancias químicas que reaccionan con el ADN para generar mutaciones producen una variedad de productos de reacción química que no todos tienen importancia para la mutagénesis.

          Importancia de las mutaciones

          Las mutaciones son la fuente de variabilidad genética, sobre la que ha trabajado la selección natural para producir organismos adaptados a sus entornos actuales. Por lo tanto, es probable que la mayoría de las mutaciones nuevas ahora sean desventajosas, reduciendo el grado de adaptación. Las mutaciones nocivas se eliminarán después de convertirse en homocigotas o porque los efectos heterocigotos reducen la aptitud de los portadores. Esto puede llevar varias generaciones, dependiendo de la gravedad de sus efectos. Las alteraciones cromosómicas también pueden tener una gran importancia en el avance evolutivo. Se cree, por ejemplo, que las duplicaciones permiten la acumulación de nuevos cambios mutacionales, algunos de los cuales pueden resultar útiles en una etapa posterior en un entorno alterado.

          En raras ocasiones, pueden producirse mutaciones que sean beneficiosas: los rendimientos de fármacos pueden mejorarse en microorganismos las características de los cereales pueden mejorarse. Sin embargo, para las pocas mutaciones que son beneficiosas, deben descartarse muchas mutaciones perjudiciales. La evidencia sugiere que las condiciones metabólicas en la célula tratada y las actividades específicas de las enzimas reparadoras a veces pueden promover la expresión de algunos tipos de mutación en lugar de otros. Ver Ácido desoxirribonucleico (ADN)


          Discusión

          El auge de la genómica y su impacto en la salud humana

          Establecido en 1990, el Proyecto Genoma Humano fue una de las empresas más costosas y colaborativas jamás emprendidas en la ciencia. Diez años después de su finalización, ha continuado proporcionando una gran cantidad de información novedosa, cuyas implicaciones aún no se comprenden completamente [8]. La naturaleza de acceso abierto del proyecto ha estimulado a los científicos, así como a las empresas científicas, a desarrollar mejores herramientas de secuenciación y software analítico complementario. Las innovaciones consiguientes han ayudado a reducir el precio de la secuenciación del genoma completo a lo largo de los años, desde casi $ 3 mil millones en sus inicios a menos de $ 3,000, haciéndola accesible a investigadores de diferentes disciplinas biomédicas [14].

          Las herramientas de secuenciación jugarán un papel importante en el desarrollo de la medicina personalizada. Algunas tecnologías de secuenciación ya se utilizan en clínicas para probar condiciones genéticas, diagnosticar enfermedades complejas o examinar muestras de pacientes en busca de variantes raras. Estas pruebas permiten a los profesionales de la salud diagnosticar con precisión una enfermedad y prescribir la medicación adecuada y específica para el paciente [15, 16]. Con el reciente apoyo de las subvenciones de los NIH en los EE. UU., Se está explorando la secuenciación neonatal para investigar los trastornos raros y complejos de los recién nacidos [17, 18]. Hay tecnologías en desarrollo que permiten formas no invasivas de secuenciar el genoma de un feto [19]. La secuenciación personalizada del genoma transformará el futuro del panorama sanitario. Sin embargo, el aumento en el número de genomas secuenciados está creando nuevos problemas. En particular, la forma en que funciona el software de análisis del genoma es mediante la comparación de las secuencias obtenidas con una referencia. Debido a que el genoma humano es diferente entre diferentes individuos, ¿cuál es la secuencia de referencia? ¿Cuál es el umbral para distinguir las variantes de ADN comunes de las raras?

          En medio de todas estas interesantes implicaciones de la secuenciación del genoma, permanece el debate sobre el uso correcto de la terminología científica. Específicamente, la nomenclatura & # x0201cmutation & # x0201d y & # x0201cpolymorphism & # x0201d, y también & # x0201cpoint mutation & # x0201d versus & # x0201cSNP & # x0201d, pueden usarse independientemente para describir el mismo evento, es decir, como una diferencia una referencia. Desde un punto de vista estrictamente gramatical y etimológico, una mutación es un evento (de mutar) y un polimorfismo es una condición o cualidad (de ser polimórfico), pero estos términos, por extensión, rápidamente pasaron a significar el evento o condición resultante en sí. En principio, una variante de ADN puntual puede etiquetarse como una mutación o SNP. Dado que no hay reglas claras disponibles, las herramientas de software que se utilizan actualmente para la secuenciación del genoma no hacen ninguna asignación y etiquetan la diferencia simplemente como una variante de ADN, difuminando la distinción entre las dos categorías.

          & # x0201cMutation & # x0201d y & # x0201cpolymorphism & # x0201d: definiciones anteriores

          La descripción uniforme e inequívoca de las variantes de secuencia en el ADN humano y las secuencias de proteínas (mutaciones, polimorfismos) fue iniciada por dos artículos publicados en 1993 [20, 21]. En este contexto, cualquier cambio raro en la secuencia de nucleótidos, generalmente, pero no siempre con un atributo que causa una enfermedad, se denomina & # x0201cmutación & # x0201d [22]. Este cambio en la secuencia de nucleótidos puede o no causar cambios fenotípicos. Las mutaciones pueden heredarse de los padres (mutaciones de la línea germinal) o adquirirse durante la vida de un individuo (mutaciones somáticas), siendo estas últimas el principal impulsor de enfermedades humanas como el cáncer. Las mutaciones de la línea germinal ocurren en los gametos. Dado que la descendencia se deriva inicialmente de la fusión de un óvulo y un espermatozoide, también se pueden encontrar mutaciones de la línea germinal de los padres en cada célula nucleada de su progenie. Las mutaciones generalmente surgen de daños no reparados en el ADN, errores de replicación o elementos genéticos móviles. Hay varias clases importantes de mutaciones del ADN. Una mutación puntual ocurre cuando se agrega, elimina o sustituye un solo nucleótido. Junto con las mutaciones puntuales, la estructura completa de un cromosoma puede alterarse, con regiones cromosómicas volteadas, eliminadas, duplicadas o translocadas [23]. Otro tipo de mutación del ADN se define como & # x0201 variación del número de copia & # x0201d. En este caso, la expresión de un gen se amplifica (o reduce) mediante el aumento (disminución) del número de copias de un alelo del locus [24, 25].

          Una variación en la secuencia de ADN que ocurre en una población con una frecuencia del 1 & # x000a0% o más se denomina polimorfismo [26]. La mayor incidencia en la población sugiere que un polimorfismo ocurre naturalmente, con un efecto neutral o beneficioso. Los polimorfismos también pueden ser de uno o más cambios de nucleótidos, al igual que las mutaciones. El SNP ejemplifica el polimorfismo más común, que se cree que surge cada 1000 pares de bases en el genoma humano, y generalmente se encuentra en áreas que flanquean genes codificadores de proteínas [27] & # x02013 regiones ahora reconocidas como críticas para la unión de microARN y la regulación de genes / proteínas expresión [28]. Sin embargo, los SNP también pueden aparecer en secuencias codificantes, intrones o en regiones intergénicas [27]. Los SNP se utilizan como firmas genéticas en poblaciones para estudiar la predisposición a ciertos rasgos, incluidas las enfermedades [29].

          La anatomía del problema

          En la era de las herramientas avanzadas de secuenciación de ADN y la genómica personal, estas definiciones anteriores de mutación y polimorfismo son anticuadas. Antes de que se desarrollara la secuenciación paralela múltiple, era imposible secuenciar varias veces el genoma del mismo paciente. Por estas razones en ese momento se requería usar una secuencia de referencia proveniente del ensamblaje de múltiples genomas. En la preparación de la secuencia de consenso, se estableció un umbral arbitrario de 1 & # x000a0% para distinguir las variantes comunes (polimorfismo) de las raras (mutación) [26].

          El 1 & # x000a0% o mayor frecuencia asociada con un polimorfismo es un número arbitrario [30] recomendado por científicos antes de la era de la secuenciación de próxima generación. Al ser el umbral arbitrario, la redefinición de la población en sí puede afectar la clasificación, convirtiéndose variantes raras en polimorfismos o polimorfismos convirtiéndose en variantes raras según la población analizada. Durante décadas, se prefirió el uso de esta frecuencia para desarrollar modelos de población al uso de herramientas de secuenciación, que en ese momento eran propensas a errores y laboriosas. Con el advenimiento de nuevas tecnologías de secuenciación y la posterior secuenciación de individuos, ha comenzado a surgir una imagen muy diferente de la dinámica de la población. Se ha descubierto que las mutaciones que se pensaba que eran raras en una población superan el umbral de frecuencia establecido en 1 & # x000a0% [31]. Aún más sorprendente, hay una falta de asociación de algunas de estas raras mutaciones con enfermedades humanas.Al comparar poblaciones separadas por barreras geográficas y físicas, una mutación causante de enfermedad en una población resulta inofensiva en otra, y viceversa [32].

          Por ejemplo, la anemia de células falciformes es causada por un cambio de nucleótidos (SNP rs334) en un gen que codifica la cadena beta de la proteína de la hemoglobina [33]. De hecho, rs334 se clasifica como un SNP, ya que su frecuencia de alelos menores en la población es & # x0003e1 & # x000a0%. La enfermedad se manifiesta en personas que tienen dos copias del gen mutado (genotipo rs334 (TT)). La anemia de células falciformes suele ser poco común (& # x0003c1 & # x000a0%) en las poblaciones de los países desarrollados [34]. Sin embargo, la forma heterocigota del gen (genotipo rs334 (AT)) persiste en poblaciones de África, India y otras naciones en desarrollo, donde la malaria es endémica [33]. En estas ubicaciones geográficas, los portadores heterocigotos de rs334 tienen una ventaja de supervivencia contra el patógeno de la malaria y, por lo tanto, esta mutación beneficiosa se transmite de la descendencia a las generaciones sucesivas [35 & # x0201337]. Aquí, una variante rara, que en una población (países desarrollados) causa una enfermedad grave en la homocigosis, puede persistir en otra población para conferir una ventaja de supervivencia como polimorfismo en la heterocigosis [38]. Estas excepciones están aumentando y muestran la necesidad de redefinir los términos mutación y polimorfismo. La distinción entre mutación y polimorfismo sobre la base de su capacidad de causar enfermedades se complica aún más. Aunque se cree que ocurren naturalmente, investigaciones recientes sobre los SNP han demostrado que pueden estar asociados con enfermedades como la diabetes y el cáncer. Se ha demostrado que al menos 40 SNP se asocian solo con la diabetes tipo 2 [39]. En definitiva, no es posible clasificar el papel funcional de las variaciones según la frecuencia en la población o su capacidad para causar una enfermedad.

          Contexto de la genómica personal

          Este debate sobre & # x0201cmutación & # x0201d y & # x0201cpolimorfismo & # x0201d necesita una evaluación urgente en la era de la secuenciación de próxima generación y la medicina de precisión. Han surgido múltiples proyectos de colaboración internacional como ENCODE (Enciclopedia de elementos de ADN) y HapMap (Mapa de haplotipos) para mapear todos los genes, la variación genética y los elementos reguladores del genoma, para encontrar asociaciones con la biología humana, los rasgos personales y las enfermedades [40 ].

          En este clima, empresas comerciales como Illumina y Roche están desarrollando plataformas avanzadas y robustas que se adaptan a las necesidades de las instalaciones de investigación tanto pequeñas como grandes. La creciente competencia entre estas empresas ha dado lugar a muchas tecnologías diferentes, que ahora están disponibles para facilitar nuevos conocimientos sobre la genómica [11]. De manera similar, se han desarrollado herramientas genómicas avanzadas y software analítico que pueden funcionar independientemente de la plataforma en particular. Los investigadores que utilizan herramientas como CLC genómica, Next Gene y Geno Matrix, pueden acceder y descargar conjuntos de datos de secuenciación para su propia investigación optimizada. El objetivo principal de dicha investigación es buscar variaciones de secuencia sutiles, complejas y dinámicas. La falta de definiciones consistentes y un lenguaje científico uniforme puede obstaculizar este próximo campo, donde las plataformas genómicas pueden formular hipótesis incorrectas y los investigadores pueden malinterpretar los datos basados ​​en definiciones anteriores.

          El problema es particularmente importante en el caso de la medicina de precisión y los tratamientos personalizados. Por ejemplo, una de las principales razones para secuenciar el genoma de un cáncer consiste en la identificación de características genéticas únicas de las células cancerosas que luego pueden ser dirigidas con un tratamiento personalizado [41]. En consecuencia, se requiere clasificar las mutaciones somáticas de las células cancerosas y utilizar dicho conocimiento para explotar terapéuticamente todas las diferencias entre células cancerosas y no cancerosas. Por lo tanto, para ser tratado con un agente dirigido, un paciente con cáncer necesita expresar la diana originada por la mutación específica que ocurre en las células cancerosas. Sin embargo, si una diferencia se clasifica erróneamente, es posible que un polimorfismo (presente en todas las células del paciente) se considere una mutación somática. El resultado podría ser un efecto tóxico, ya que el tratamiento dirigido afectará tanto a las células cancerosas como a las no cancerosas que portan la misma variante genética. Este problema se evita si se secuenciaran en el mismo paciente los genomas del cáncer de línea germinal y somático.

          Otra razón importante que subyace a la necesidad de tal distinción es que una enfermedad puede originarse con dos mutaciones posteriores de acuerdo con la hipótesis de los dos efectos [42]. Dentro de una población, una mutación de la línea germinal (primer impacto) puede predisponer a un subconjunto de pacientes a una segunda mutación somática cuyos efectos crearán el fenotipo enfermo [43]. En este contexto, para identificar poblaciones en riesgo, sería de gran ayuda distinguir entre mutaciones somáticas y de línea germinal. Por ejemplo, se producen múltiples meningiomas en & # x0003c10 & # x000a0% de los pacientes con meningioma. Una primera mutación de la línea germinal en el SMARCB1 gen predispondrá al meningioma, pero esto ocurrirá solo cuando una mutación somática en el NF2 interviene el gen [44]. En ausencia de una distinción clara entre variantes somáticas y de línea germinal, este tipo de descubrimiento patógeno puede ser imposible.

          Este enfoque ahora está respaldado por un estudio reciente. Jones y col. evaluaron 815 muestras pareadas de tumores normales procedentes de 15 tipos de tumores diferentes [45] utilizando la secuenciación del siguiente gen. La preparación de la biblioteca se realizó con dos métodos, preparación del exoma completo y amplificación dirigida, para 111 genes. A continuación, se realizaron los análisis como si solo se hubiera secuenciado el tejido canceroso (conjunto de genoma humano de referencia GRch37-lite) o tomando como referencia el ADN de la línea germinal del mismo paciente. Con el primer análisis, los autores informaron una tasa muy alta de variantes de falsos positivos (31 & # x000a0% y 65 & # x000a0% en exomas y bibliotecas dirigidas, respectivamente). Además, identificaron mutaciones de la línea germinal en el 3 & # x000a0% de los cánceres, incluso si procedían de una cohorte sin antecedentes familiares (cáncer esporádico). Ahora que las nuevas tecnologías de secuenciación han reducido drásticamente el costo de la secuenciación, la medicina de precisión y la genómica personal requieren que la referencia del proyecto de secuenciación del ADN se obtenga del ADN de la línea germinal del mismo paciente.

          Debate en curso y recomendaciones de la HGVS (Sociedad de variación del genoma humano)

          El debate en curso entre los científicos para resolver la mutación y el polimorfismo de la nomenclatura es un paso en la dirección correcta. La HGVS, una alianza de 600 miembros de 34 países, incorpora discusiones y recomendaciones para establecer definiciones de consenso y descripciones de términos genéricos que son aceptados en todo el mundo. Desde principios de la década de 1990, la HGVS ha sido fundamental en su impulso para estandarizar la nomenclatura de mutaciones. Las recomendaciones del HGVS se han basado en extensas discusiones entre científicos a lo largo de los años.

          Los artículos publicados sobre este tema durante los últimos 20 años muestran que HGVS fue visionario al recomendar nuevos cambios y extensiones basados ​​en descubrimientos de variantes relativamente complejas. En 2002, varios investigadores intentaron abordar este problema de nomenclatura y los desafíos para hacer definiciones más inclusivas. Un artículo especial de Condit et al. encontraron que la mutación se había vuelto cada vez más negativa en connotación desde su uso en las ciencias biológicas, pero particularmente a lo largo del siglo XX [22]. Esta negatividad del término se afianzó con los experimentos de radiación y el uso de armas atómicas durante la II Guerra Mundial, y más tarde con los libros y películas de ciencia ficción. El documento sugirió que un término mejor como & # x0201cvariation & # x0201d y & # x0201calteration & # x0201d podría ser útil, pero su uso inconsistente en el mundo científico lo hace problemático.

          Más recientemente, artículos adicionales han destacado la urgencia de un & # x0201cconsensus & # x0201d que oriente la selección de los métodos de secuenciación (recopilación de datos) y la presentación de informes. Estos estudios señalan que la clasificación precisa de las variantes patógenas requiere un enfoque estandarizado y la construcción de repositorios de datos que incluyan todos estos datos [46]. En este contexto, Richards et al. en nombre del Colegio Americano de Genética Médica y Genómica (ACMG) han señalado que los términos & # x0201cmutación & # x0201d y & # x0201cpolimorfismo & # x0201d a menudo conducen a confusión debido a suposiciones incorrectas de efectos patógenos y benignos, respectivamente. Por lo tanto, recomendaron que ambos términos fueran reemplazados por el término & # x0201cvariante & # x0201d con los siguientes modificadores: (i) patógeno, (ii) probablemente patógeno, (iii) significado incierto, (iv) probable benigno, o (v) benigno [47].


          Mutación del sentido

          nomutación de sentido
          una mutación que cambia un codón de uno que especifica un aminoácido a uno que no lo tiene hay tres codones sin sentido
          Fuente: Jenkins, John B. 1990. Human Genetics, 2ª edición. Nueva York: Harper & amp Row.

          Un mismutación de sentido puede conducir a la síntesis de una proteína que no es funcional.

          Nomutación de sentido
          Un nomutación de sentido es la sustitución de un solo par de bases que conduce a la aparición de un codón de terminación donde anteriormente había un codón que especificaba un aminoácido. La presencia de este codón de parada prematuro da como resultado la producción de una proteína acortada y probablemente no funcional.

          Una mutación que reemplaza un codón de un aminoácido con un codón de terminación de cadena (UAG, UAA o UGA).

          , la sustitución de un par de bases por un par de bases incorrecto durante la replicación del ADN da como resultado el uso de un aminoácido incorrecto en una proteína.

          Una mutación que cambia un codón de aminoácido a uno de los tres codones de terminación, lo que resulta en una proteína más corta y generalmente no funcional.
          noradrenalina.

          El tipo más común de mutación que implica la sustitución de un par de bases dentro de un gen que cambia un codón, pero el nuevo codón tiene sentido porque todavía codifica un aminoácido.
          matriz mitocondrial .

          Este tipo de mutación da como resultado la generación de un codón de terminación prematuro y, por tanto, crea un polipéptido truncado.

          - Una clase de mutación del código genético que resulta de la sustitución de un grupo de bases por otro en un codón. Da como resultado el cambio del aminoácido para el que se especifica el codón.

          es una mutación puntual en una secuencia de ADN que da como resultado un codón de parada prematuro, o un codón sin sentido en el ARNm transcrito, y posiblemente un producto proteico truncado y, a menudo, no funcional.

          : Definición y ejemplo
          ¿Qué es una mutación puntual? - Definición, causas y tipos.

          hará un cambio en un par de bases de ADN que resultará en la sustitución de un aminoácido por otro en la proteína producida por un gen.
          Una inserción cambia la cantidad de bases de ADN en un gen al agregar un fragmento de ADN. Como resultado, es posible que la proteína producida por el gen no funcione.

          que, debido a la aparición prematura en el ARNm del codón terminador UAA, conduce a la formación de una proteína truncada, posiblemente no funcional. (ver también mutación ópalo mutación ámbar)
          Regrese a la página de búsqueda.

          es típicamente algo que 'es malo' no es bueno para la celda, ya que lo que sucede es que crea aleatoriamente un nuevo codón de parada para que cga si cambiamos esa primera c por una u,.

          - un cambio en la secuencia de bases de un gen que altera o elimina una proteína. ADN mitocondrial: el genoma mitocondrial consta de un dúplex de ADN circular, con 5 a 10 copias por orgánulo. Mitosis - división nuclear.

          : Este tipo de mutación altera la secuencia de nucleótidos para que se produzca un aminoácido diferente. Este cambio altera la proteína resultante. El cambio puede no tener mucho efecto sobre la proteína, puede ser beneficioso para la función de la proteína o puede ser peligroso.

          in man ". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América 76 (6): 2886-2889. doi: 10.1073 / pnas.76.6.2886. PMC 383714. PMID 88735.
          ^ Hamosh, A. King, T. M. Rosenstein, B. J. Corey, M. Levison, H. Durie, P. Tsui, L. C. McIntosh, I.

          ocurre en casos raros pero daña la proteína cuando ocurre. La estructura polipeptídica no se ve afectada, pero las cadenas laterales de los dos aminoácidos son distintas. Cada aminoácido tiene su propia carga y valor de hidrofobicidad específicos. Las proteínas mutadas y de tipo salvaje difieren en estas propiedades.


          Mutación por deleción

          Definición
          sustantivo, plural: mutaciones por deleción
          (genética) Un tipo de mutación en la que uno o pocos pares de bases de nucleótidos se eliminan o se pierden de un cromosoma, especialmente durante la replicación de material genético.
          Suplemento
          La mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen o cromosoma. Según el efecto de la mutación en la estructura del gen, las mutaciones pueden ser: (1) mutaciones a pequeña escala o (2) mutaciones a gran escala. Las mutaciones a pequeña escala son un tipo de mutación en la que uno o pocos nucleótidos de un gen se ven afectados, mientras que las mutaciones a gran escala afectan una región cromosómica grande. Una mutación de cambio de marco es cuando hay indeles (es decir, inserciones o deleciones) de varios nucleótidos en una secuencia de ADN que no es divisible por tres.
          Por tanto, las mutaciones por deleción pueden variar de pequeña a gran escala. Un tipo de mutación por deleción a pequeña escala es aquella en la que uno o más nucleótidos se pierden o eliminan del cromosoma (microdeleciones). Las mutaciones por deleción a gran escala se caracterizan por la pérdida de genes en una gran región cromosómica. Las mutaciones por deleción que ocurren hacia los extremos de un cromosoma se denominan deleciones terminales.

          Las que ocurren en el interior del cromosoma se denominan deleciones intercalares.
          Las mutaciones por deleción pueden ocurrir debido a pérdidas por translocación, cruces cromosómicos dentro de una inversión cromosómica, cruces desiguales y rupturas sin volver a unirse.
          Sinónimo (s):


          ¿Cuál es la definición de mutación? - biología

          Hemos aprendido cómo la selección puede cambiar las frecuencias de los alelos y genotipos en las poblaciones. La selección generalmente elimina la variación dentro de las poblaciones. (La excepción general a esta afirmación es con los modelos de selección de clases que hemos llamado selección de "equilibrio", donde los alelos se mantienen en la población por sobredominio, selección específica del hábitat o selección dependiente de la frecuencia). Si la selección elimina la variación, pronto no habrá más variación sobre la que actuar, y la evolución se detendrá, ¿verdad? Esto sería cierto si no fuera por la realidad de la mutación que restaurará la variación genética eliminada por selección. Por tanto, las mutaciones son la materia prima fundamental de la evolución.

          Estaremos entusiasmados al considerar qué hará la mutación como una fuerza evolutiva que actúa por sí misma. Simplemente, la mutación cambiará las frecuencias de los alelos y, por lo tanto, las frecuencias de los genotipos. Consideremos una "pelea" entre mutación hacia adelante y hacia atrás. La mutación hacia adelante cambia el alelo A por el alelo a a una velocidad (u) la mutación hacia atrás cambia a A a una velocidad (v). Podemos expresar la frecuencia (p) del alelo A en la siguiente generación (p t + 1) en términos de estas mutaciones directas e inversas opuestas, al igual que las ecuaciones químicas directas e inversas: (p t + 1) = pt (1 -u) + qt (v). La primera parte a la derecha explica los alelos no mutados (1-u), y la segunda parte explica el aumento de p debido a la mutación de a a A (la frecuencia de a multiplicada por la tasa de mutación de A). También podemos describir el cambio en la frecuencia de los alelos entre generaciones (D p) como: D p = (p t + 1) - (p t). Esto es útil porque nos permite calcular una frecuencia de equilibrio teórico que se define como el punto en el que no hay más cambios en las frecuencias alélicas, es decir, cuando D p = 0 que es cuando (p t + 1) = (pt) desde arriba : pt (1-u) + (1-p) t (v) = pt [recuerde, q = (1-p)]. Ahora resuelva para py convénzase de que la frecuencia de equilibrio = p = v / (u + v). De manera similar, la frecuencia de equilibrio de q = u / (u + v).

          BALANCE DE MUTACIÓN Y SELECCIÓN

          En el mundo real, generalmente no encontraremos fuerzas evolutivas específicas actuando solas; siempre habrá alguna otra fuerza que pueda contrarrestar una fuerza específica de interés. Nuestra capacidad para detectar estas fuerzas evolutivas opuestas depende, por supuesto, de las fuerzas relativas de las dos (o más) fuerzas. Sin embargo, resulta instructivo examinar las condiciones en las que las fuerzas evolutivas se oponen entre sí para darnos una idea de la complejidad de los procesos evolutivos. Aquí consideraremos un caso simple en el que la mutación introduce un alelo deletéreo en la población y la selección intenta eliminarlo.

          Como se indicó anteriormente, definimos la tasa de mutación (u) como la tasa de mutación del alelo & quota & quot. Esto tenderá a aumentar la frecuencia de a (es decir, q aumentará). De hecho, q aumenta a una tasa de u (1-q) recuerde, (1-q) = p, o la frecuencia del alelo A. Esta presión de mutación aumentará el número de alelos contra los que puede actuar la selección.

          Para seleccionar contra el alelo a, primero asumiremos el dominio completo, es decir, que los efectos deletéreos del alelo a solo se observan en el homocigoto aa. En estas condiciones, la frecuencia de & quota & quot (q) disminuye por selección a una tasa de -sq 2 (1-q), donde s es el coeficiente de selección. No derivaremos esto por usted, pero tenga en cuenta que la cantidad de cambio generado por esta selección es una función de la frecuencia del homocigoto aa (q 2) y la frecuencia del alelo A (1-q). En otras palabras, la cantidad de cambio es proporcional a la cantidad de variación genética en la población, como mostramos en la última conferencia.

          Si juntamos estos términos para mutación y selección, la cantidad de cambio en el alelo a es:

          Ahora, si la "pelea" entre la selección y la mutación es un "dibujo", tenemos una condición en la que no hay cambio en la frecuencia del alelo a ya que la mutación está aumentando q tan rápido como la selección lo está reduciendo. En estas condiciones, D q = 0, y decimos que se ha alcanzado la frecuencia alélica de equilibrio, q-hat (en notación formal q-hat es q con un circunflejo encima). Simplemente reorganizamos la fórmula anterior para que se convierta en: u (1-q) = sq 2 (1-q). Resolvemos esto para q para dar la frecuencia alélica de equilibrio, q-hat: q = sqrt (u / s) (sqrt significa raíz cuadrada).

          La mayoría de las tasas de mutación son números bastante pequeños (alrededor de 10 -6), por lo que esta ecuación sugiere que los alelos deletéreos se mantendrán en el equilibrio de selección de mutaciones a frecuencias bastante bajas. Sin embargo, esta afirmación es exactamente lo que este modo pretende ilustrar: no podemos decir cuál es esa frecuencia hasta que sepamos TANTO la tasa de mutación como el coeficiente de selección. Sin embargo, volveremos a referirnos al equilibrio de la selección de mutaciones varias veces durante el curso, por lo que es esencial que tenga una idea de la dinámica de esta interacción evolutiva.

          En genética de poblaciones, el término "migración" realmente pretende describir el flujo de genes, definido como el movimiento de alelos de un área (deme, población, región) a otra. El flujo de genes asume alguna forma de dispersión o migración (polinización por viento, dispersión de semillas, pájaros volando, etc.) pero la dispersión no es un flujo de genes (los genes deben transferirse, no solo sus portadores)

          Podemos describir el flujo de genes (migración) de una manera similar a la mutación. Considere dos poblaciones, xey con frecuencias del alelo A de p x y p y. Ahora considere que algunos individuos de la población y migran a la población x. La proporción de estos y individuos que se convierten en padres en la población x en la próxima generación = m. Después del evento de migración, se puede considerar que la población x está compuesta por individuos migrantes (proporción m) e individuos no migrantes (proporción [1-m]). Por lo tanto, la frecuencia del alelo A en la población x en la siguiente generación (p x t + 1) es solo la frecuencia en la porción no migrante (= p x [1-m]) más la frecuencia en la porción migrante (p y m). Por lo tanto: p x t + 1 = p x t [1-m] + p y m.

          El cambio en la frecuencia de los alelos debido al flujo de genes es D p = (p x t + 1) - p x t que es justo

          [p x t [1-m] + p y m] - p x t Multiplicar y cancelar términos nos deja con:

          D p = -m (p x t - p y t). Esto tiene sentido intuitivo: el cambio en p depende de la tasa de migración y la diferencia en p entre las dos poblaciones. Si consideramos una cuadrícula o matriz de poblaciones y nos enfocamos en una de esas poblaciones como la población receptora con todas las demás poblaciones contribuyendo igualmente a ella, entonces p y sería reemplazado por el promedio p para todas las demás poblaciones. Son posibles muchos escenarios.

          Para abordar los efectos combinados del flujo de genes y la selección, invocaremos una "pelea" similar a la que describimos anteriormente para el equilibrio de selección de mutaciones. Considere que algún alelo débil está flotando hacia el otro lado de las vías, por así decirlo, donde no sobreviven (por ejemplo, peces nadando en el puerto de Nueva York). Hay una presión evolutiva que cambia las frecuencias de los alelos en una dirección (hacia el puerto), y una fuerza evolutiva opuesta que elimina esos alelos (las aguas residuales matan a los peces genéticamente intolerantes). Dependiendo de las fuerzas relativas de estas dos fuerzas opuestas, puede surgir una condición de equilibrio.

          Consideremos el movimiento del alelo & quota & quot y supongamos que es completamente recesivo en su fenotipo de muerte por aguas residuales. El cambio en la frecuencia de los alelos de la migración al puerto se puede definir como se indicó anteriormente: D q = -m (q x t - q y t). (Tenga en cuenta que hemos cambiado p por q ya que estamos considerando que el alelo a xey se refieren a las dos poblaciones). El cambio en la frecuencia del alelo debido a la selección contra este alelo es -sq 2 (1-q) (tenga en cuenta que esta es la misma expresión que usamos en el balance de selección de mutaciones anterior). Juntando estas dos piezas, podemos escribir la expresión para el cambio en la frecuencia de los alelos que se debe a AMBOS flujo de genes y selección: D q = -m (q x t - q y t) - sq x 2 (1-q x). Cuando la "pelea" entre el flujo de genes y la selección es un "sorteo", el sistema estará en equilibrio y no habrá cambios en q,

          y -m (q x t - q y t) = sq 2 (1-q).

          Entonces, volvamos al pescado. Digamos que los homocigotos caen muertos en el momento en que entran en el East River (pero los peces AA y Aa están bien). Fuera del puerto de Nueva York, las frecuencias de los dos alelos son iguales (p = q = 0,5). Se descubre que en el río Este, q = 0,1 a lo largo de muchas generaciones, y el alcalde quiere saber qué proporción de los peces del río Este provienen del exterior en cada generación. Esta información nos da todo lo que necesitamos: está en equilibrio, q x = 0.1 (East River), q y = 0.5 (afuera) ys = 1.0 ya que los aa están muertos. Ingrese los valores y obtendrá m = 0.023. Esto dice que el 2.3% de los peces en el East River deben provenir de fuera de cada generación para mantener la frecuencia alélica en q = 0.1