LES MUTACIONS

Són alteracions al atzar del material genètic.

Poques són viables i poques són adaptatives

MUTACIONS SOMÀTIQUES InsignificantsLetalsCarcinogèniquesFormació de clon mutant

MUTACIONS GERMINALS Afecten a tot l’organismeCompatibles amb la vidaIncompatibles amb la vida

MUTACIONS NATURALS O ESPONTÀNEAS (1/50.000 gens)

MUTACIONS INDUIDES PER AGENNTS MUTÀGENS

CÀRREGA GENÈTICA D’EFECTES NEGATIUS: mutacions acumulades al llarg de generacions per la utilització de fàrmacs que permeten la supervivència

MUTACIONS GÈNIQUES Alteració de la seqüència

MUTACIONS CROMOSÒMIQUES alteracions del gens d’un cromosoma

MUTACIONS GENÒMIQUES alteració en el nombre de cromosomes

Activitats p.210

MUTACIONS GÈNIQUES

Errors puntuals en la seqüència de nucleòtids d’un gen

A. SUBSTITUCIÓ: Canvi d’una BN per una altra

TRANSICIONS: canvi d’una purina per una altra o d’una pirimidina per una altra.

TRANSVERSIONS: Canvi d’una purina per una pirimidina o a l'inrevés.

ES PRODUEIX EL CANVI EN UN SOL TRIPLET

B. CORRIMENT DE LECTURA

ADDICIONS: s’introdueix una BN que no hi era.

DELECCIONS: pèrdua d’una BN.

CAUSES DE LES MUTACIONS GÈNIQUES

1.- ERROR DE LECTURA

CANVIS TAUTOMÈRICS CANVI DE FASE

A*=C

C*=A

G*=T

T*=G

Són lliscaments del filament d’ADN durant la replicació, sobre tot en zonesd’alta repetició o “punts calents”

2.- LESIONS FORTUITES

Alteracions químiques en l’estructura de les BN

Depurinificació : pèrdua de la BN d’un nucleòtid

Desaminació: pèrdua del grups amino de les BN

Dimers de Timina.

3.- TRANSPOSICIONSCanvis de lloc espontanis dels Elements Genètics Transposables( seqüències d’inserció:1gen, o transposons: grup de gens).

Aquestes transposicions poden provocar mutacions.

Les mutacions gèniques i els sistemes de reparació

Correcció de proves: La DNA polimerasa abans decol·locar un nt, comprova si l’anterior és correcte, si no ho és la seva funció exonucleasa l’elimina. Deixa un error cada 10 7.

Sistema de reparació amb escició d’ADN

Sistema de reparació sense escissió del DNA: meca-nismes directes de reparació de les lesions per enzims fotoreactius

Sistema de reparació SOS per enzims correctors del sistema SOS, detecten la lesió, eliminen el nt erroni i col·loquen un a l’atzar per a que la replicació no es pari.

MUTACIONS CROMOSÓMIQUES

Canvi en l’estructura interna dels cromosomes

DELECCIÓ : pèrdua d’un tros de cromosoma

DUPLICACIÓ: Replicació d’un segment quepot enganxar-se al mateix cromosoma o a un altre. Es poden crear nous gens

Síndrom cri du chat crom 5

INVERSIÓ: Canvi de direcció d’un fragment de cromosoma. Pot donar lloc a problemes greus durant la formació de gàmetes si es dona entrecreuament a la zona invertida

TRANSLOCACIÓ: Intercanvi recíproc entre dos cromosomes no homòlegs, si ho fa en el mateix cromosoma rep el nom de TRANSPOSICIÓ.

MUTACIONS GÈNÒMIQUES

Afecten al nombre de cromosomes.

ANEUPLOIDIES: afecta al nombre de cromosomesNULISOMIES ho hi ha cap cromosoma d’una parella

MONOSOMIES només hi ha un cromosoma d’una parella

TRISOMIES Hi ha 3 cromosomes d’una parella

TETRASOMIES Hi ha 4 cromosomes d’una parella

MUTACIONS GÈNÒMIQUES

EUPLOIDIES: afecta al nombre de dotacions haploides

MONOPLOIDIA o HAPLOIDIA només hi ha un joc cromosòmicPOLIPLOIDIA: Tenen més de dues dotacions haploides, característi-ques de les plantes.

AUTOPOLIPLOIDIA

AL·LOPLOIDIA

AGENTS MUTÀGENS

AGENTES MUTÁGENS

Un agent mutagen és tot factor capaç de augmentar la freqüència de mutació natural. Existeixen diversos factors, tant físics com químics, capaços d’actuar com agents mutàgens. En realitat, actuaran com agents mutàgens tots aquells agents capaços d’alterar el material genètic i en particular, aquells que alteren la seqüència de l ‘ADN. Els principals agents mutàgens són:

1) Agents físics:- Les radiacions electromagnètiques como els rajos X i l els rajos gamma.- Las radiacions corpusculars com els rajos alfa, els rajos ß i els fluxos de protons o neutrons que generen els reactors nuclears o altres fonts de radioactivitat natural o artificial.- Certs factors físics com els ultrasons, els xocs tèrmics, la centrifugació, etc.

2) Agents químics:-Els anàlegs de les bases nitrogenades.-L’àcid nitrós (HNO2), perquè desamina certes bases nitrogenades.-Els alcaloides com la cafeïna, la nicotina, etc.-El gas mostassa, el agua oxigenada (H2O2), el ciclamat etc.

POSSIBLES LESIONS PROVOCADES PELS AGENTS MUTÀGENS

• Formació de dimers de T

• Modificació química de les BN

• Substitució d’una BN per una molècula semblant

• Intercalació entre les bases

• Generació de formes tautomèriques

• Trencament dels anells de les BN

L’EVOLUCIÓ DEL CONCEPTE DE GEN

Wilhelm Johansen 1909 “ un gen és un factor que controla l’herència dels caràcters”

Thomas Hunt Morgan 1916 “ Els gens sónpartícules materials situades en els cromo-somes “ Teoria Cromosómica de l’Herència

Concepció del gen com a unitat funcional relacionada amb els caràcters fenotípics

Geoge Wells Beadle 1941 Teoria Un gen Un enzim

Seymour Benzer anys 50: Els gens són Divisibles en unitats més petites. ProposaEl terme cistró com a unitat d’expressió o de funció.Proposa els termes recó i mutó per designarla par més petita d’un gen capaç de recombinar-se.

Actualment, un gen és un segment

d’ADN o d’ARN ( en el cas d’alguns

virus) amb informació per la síntesi

d’una cadena polipeptídica o d’un

ARN no traduible (tRNA, rRNA).

El DNA dels organismes eucariotes

•L’ADN dels procariotes només conté una sola còpia

de cada gen, els gens són seguits, sense introns i

no hi ha DNA silenciós.

•En eucariotes es conté 1000 vegades més DNA i

només un 10% són gens.

TIPUS D’ADN EUCARIOTA

* DNA altament repetitiu o DNA satèlit: 10% del total però

pot arribar al 50%. Sequències de 5 a 10 nt que es repeteixen més de

100 vegades. Es troben als extemes ( telòmers) dels cromosomes.

Possible funció: participació en l’emparellament dels cromosomes i

segregació en la divisió cel·lular.

* DNA moderadament repetitiu: 20% del total. Diverses

seqüències de de 300 a 5.600 pb repetides de q10 a 1.000 vegades

distribuides per tot el genoma. Compren gens d’histònes, m,t, RNA i

funcions desconegudes.

* DNA no repetitiu o simple: 70% conté informació

genètica, està intercalat per DNA espaiador que no es trascriu. Hi ha

gens de còpia única, duplicats que donen lloc a una diversitat proteica

que pot tenir avantatges amb variacions ambientals i gens inservibles

o pseudogens

Possibles origens de les seqüències repetitives

Virus

Elements transposables, DNA egoista

En eucariotes també es dóna el cas de seqüències

diferents de DNA que donaràn un sol producte, com

els anticossos.

Es formen per la

combinació de 400

gens variables, 12

gens de diversificació

i 4 gens d’unió que

poden formar 20.000

regions variables

diferents.

L’ENGINYERIA GENÈTICA

Tècnica que permet modificar el genoma d’un individu ( conjunt haploid de gens

d’un organisme), addicionant, eliminant o modificant gens.

L’ADN obtingut per addició d’un segment d’ADN es diu .

, són eines moleculars per aconseguir la manipulació

genètica. Són enzims bacterians que trenquen l’ADN de manera coneguda, són

elements de defensa de les cèl·lules contra la invasió de DNA forani.

és el DNA que tallem i que volem introduir en una altra cèl·lula.

és el vehicle que s’utilitza per introduir un gen passatger en una cèl·lula

El procés d’ampliació de la cèl·lula recombinant per reproducció es denomina

Nova Biotecnologia: és la I.G. aplicada al guariment de

malalties i millora d’organismes destinats a l’alimentació.

Noves branques de la Biologia

GENÒMICA: estudi del conjunt total de gens i les

seves interaccions.

PROTEÒMICA: Estudi dels conjunts complets de

proteïnes codificats pels genomes.

INTRODUCCIÓ DE GENS A LES CÈL·LULES

Mecanismes biològics: Plasmidis i virus

Mecanismes no biològics.

PLASMIDIS: Petit fragment de DNA bacterià, circular i extracromosòmic.

Poden tenir de 20 a 50 còpies per cèl·lula. Són minicromosomes que es

dupliquen autònomament.

La lisi del bacteri els allibera al medi i poden entrar a d’altres bacterir

provocant una transformació.

La transformació és mes efectiva amb l’addició de

clorur càlcic que fa més permeables les membranes.

Els bacteris receptors adquireixen les propietats dels gens rebuts organismes eucariotes

El DNA dels plasmidis poden contenir gens

que li donen a la cèl·lula receptora la capacitat

de resistir a l’acció d’un antibiòtic concret.

Construcció d’un vector amb plasmidis

Els plàsmids no serveixen per introduir gens en

eucariotes animals. En vegetals, existeix un

bacteri “ Agrobacterium tumefaciens” que conté

un plàsmid que s’introdueix en el genoma de la

planta i provoca tumors.

Alguns llevats també contenen

plasmidis amb sistemes d’inserció

En els cromosomes de cèl·lules

Eucariotes.

Els virus com a vectors.La TRANSDUCCIÓ bacteriana es produeix per un error en l’encapsulament de l’ADN víric.

L’ADN del virus es pot intercalar en el genoma de la cèl·lula hoste i replicar-se durant moltes generacions ( cicle lisogènic

INTRODUCCIÓ DE GENS A LES CÈL·LULES

Mecanismes biològics: Plasmidis i virus

Mecanismes no biològics.

Electroporació: es sotmet la cèl·lula a alt voltatge durant

un temps breu que origina orificis temporals per l’entrada d’ADN

forani

Microinjecció: injecció directa amb microcapil·lar d’1.5

micròmetres.

Tret de microbales, s’utilitza una pistola que dispara

microbales recobertes d’ADN

INSERCIÓ DE GENS

• Selecció del gen

• Construcció d’unPlàsmid vector

PARAULES CLAU

Seqüències palindròmiques

Extrems cohesius

Enzim de restricció

Recombinació

Plàsmid quimera

ADN recombinant

1.-Selecció de fragments obtinguts amb enzims de restricció

2.- Quan volem que un gen eucariota es transcrigui i tradueixi en un bacteri s’utilitza sobre el transcrit madur l’enzim víric retrotrasncriptasa i es construeix un DNA complementari o cDNA

3.- Per síntesi artificial de DNA seguint la seqüència d’aa d’una proteïna

La reacció en cadena de la

polimerasa (PCR)

La clonació és una manera ràpida

d’aconseguir moltes còpies d’un gen.

Si la quantitat d’ADN a clonar és molt petita

s’ha d’ampliar amb la tècnica PCR.

UTILITATS DE LA PCR

* Aconseguir còpies de gen per

iniciar una clonació

* Medecina forense i criminologia

* Estudis evolutius

*Estudis d’antropologia.

Enginyeria genètica i teràpia de

malalties humanesHi ha prop de 3.000 malalties genètiques

En la majoria dels casos no s’han detectat els gens responsables i en molts altres no es té la tecnologia suficient per incorporar el gen correcte a les cèl·lules mutades.

En molts casos, si el problema és una substància es clona el gen en bacteris perquè sintetitzin la substància ( insulina).

TERÀPIA DE LA CÈL·LULA SOMÀTICA: S’introdueix un gen e`n cèl·lules somàtiques. No afecta a les cèl·lules germinals i per tant la modificació no s’hereta.

TERÀPIA DE LA CÈL·LULA GERMINAL: El gen es fa arribar a un òvul o espermatozoide. Tot l’organisme resultant de la F. tindrà el gen.

Substàncies humanes

produides per bacteris.

Gen de l’insulina

Hormona del creixement.

Interferó ( per tractar

malalties víriques i

alguns tipus de càncer

Factor VIII de coagulació.

Introducció de gens en cèl·lules humanes.

Per introduir gens en cèl·lules humanes, s’utilitzen retrovirus

Obtenció de vacunes recombinants.

S’obtenen proteines víriques que actuen d’AG però que no produeixen cap risc de patir la malaltia de la qual ens protegeix la vacuna

E.G en la producció agrícola i animal

Varietats transgèniques de blat de moro que incorporen un gen de peix resistent a les gelades. Altres incorporen un gen de blat o bacterià per fer-les resistents a ls herbicides o a determinades plagues.

Varietats de blat més nutritives i resistents a les plagues amb incorporació de gens de bacteris i insectes

Varietats de tomàquet que retarda la seva maduració o capaç de créixer en terrenys salins.

E.G en la producció agrícola i animal

Bàsicament aplicada en peixos per tenir fecundació externa.

Carpes de creixement més ràpid Salmons que resisteixen millor les

baixes temperatures

Intenció d’aconseguir mamífers més rendibles

I.G. aplicada als aliments

La revolución invisible

El càncer: una malaltia genèticaCàncer: malaltia que consisteix en el creixement incontrolat i accelerat de les cèl·lules

Tumor Benigne

METÀSTASI

Tumor Maligne

Cèl·lules cancerígenes*Es divideixen a gran velocitat*Tenen proteïnes de membrana diferents de la resta

*Presenten alteracions morfològiques.

*Tendència a invair altres teixits

Transformació d’una cèl·lula en cancerígena------> NEOPLÀSIA

El càncer: una malaltia genètica

Gens implicats en el càncer

PROTOONCOGENS són gens reprimits que amb determinades alteracións s’activen ONCOGENS i produeixen agents cancerígens.

ANTIONCOGENS O GENS SUPRESSORS inhibeixen la divisió cel·lular.

Càncer produït per virus: produeixen transducció genètica i activen protooncogens induint una neoplàsia.

VIRUS DE PAPIL·LOMA HUMÀ

El càncer: una malaltia genètica

INDUCCIÓ PER SUBSTÀNCIES QUÍMIQUES

Són agents cancerígens presents en l’ambient o els aliments i estan relacionats també amb l’estil de vida.

INDUCCIÓ PER RADIACIONS

El càncer: una malaltia genètica

Càncer i resposta immunològica:Les cèl·lules transformades exposen proteïnes diferents

a la membrana que poden actuar d’antígens

Investigacions actuals:Elaboració de vacunes contra determinats càncers que exposen antígens concrets en la seva superfície.

Investigacions sobre substàncies anticancerígenes que actuen sobre el sistema reparador de l’ADN, etc. Que es troben de forma natural en molts aliments.

PROJECTE GENOMA HUMÀ (HUGO)

Iniciat a finals dels 80 com un objectiu internacional

Seqüènciació dels 25000 gens departits en 23 cromosomes

L’any 2003 es finalitza la seqüènciació perquè es parteix únicament de l’ADN transcrit a RNAm

L’any 2004 ja s’havien seqüenciat diversos virus i unes 150 espècies d’organismes, entre els que hi ha bacteris, llevats, invertebrats i plantes

TERÀPIA GÈNICA PREVENCIÓ

RISCOS ÈTICS DE L’ENGINYERIA GENÈTICA

50 científics de 35 països fundat per Frederic Mayor Zaragoza al 1993

Límits per motius ecològics i de salut (aparició de virus

nocius, destrucció d’espècies naturals per competència amb les transgèniques)

Límits per motius ètics i morals

Límits per motius socials (intimitat genètica)

Límits per motius polítics (generalització de les tècniques pel

benefici de la humanitat)

PRÀCTICA DE SEQÜÈNCIACIÓ DE L’ADN

Llegeix les instruccions del full que se t’ha facilitat i redacta un informe on s’expliqui el procès i les conclusions

GEN

DNA

mRNA

DN

A

po

lim

era

saTERÀPIA GÈNICA

TRANSGÈNIC

MANIPULACIÓ GENÈTICA

ENGINYERIA

ONCOGEN

VECTOR

RE

ST

RIC

TA

SA

PLÀSMID