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Carlos von der Becke - Biolog�a 61

MODULO III UNIDAD 4 INICIO

PROCESOS VITALES EN CELULAS

MODULO III UNIDAD 4 CAPITULO 1

1, PROCESOS DE MUTACIONES

Este tema ya se ha considerado varias veces a lo largo del texto, de manera que, en parte, es un repaso. Se define como mutaci�n al cambio en el cromosoma heredable. Se excluye el cambio debido a DNA no cromosomal o extra�o. Los organismos que han sufrido mutaciones se denominan mutantes. El proceso por el cual se establece una mutaci�n resulta en un cambio en el genotipo y si ese cambio se expresa tambien exteriormente, coincide con un cambio en el fenotipo. El nuevo fenotipo que ha surgido se puede usar para diferenciar la forma biol�gica mutante de la forma silvestre. Desde un punto de vista pr[actico, la gran mayor�a de las mutaciones que alcanzan a expresarse fenotipicamente resultan en un deterioro de las condiciones normales de vida, por la ineficiencia o la falta de coevoluci�n de los genes mutados. Pueden ser espont�neas o inducidas por el investigador. Ser�n espont�neas aqu�llas debidas a acci�n mutag�nica natural, resultando en errores durante la replicaci�n del DNA. Ser�n inducidas las que utilicen agentes mutag�nicos (que generan mutaciones) especiales que act�an sobre el cromosoma. Son dos ejemplos los compuestos qu�micos como el �cido nitroso y los agentes f�sicos como la radiaci�n de alta energ�a (ultravioleta). En la tabla siguiente aparecen los m�s habituales.

LISTADO DE AGENTES MUTAGENICOS

Adem�s de los procesos de mutaci�n inducida, siempre act�a el proceso natural, que es mucho m�s lento (aproximadamente un error cada diez millones de aciertos en la duplicaci�n del mensaje).

Es bastante sencillo reflexionar sobre cu�les pueden ser los errores que se pueden cometer. Pueden ser puntuales, muy localizados en el DNA y pueden ser m�s amplios, con sectores completos que saltan y se insertan en otros sitios, tal cual o invierti�ndose 180 grados, etc. El m�s sencillo es sustituir, en un punto, por error, una base por otra, generalmente una purina por la otra o una pirimidina por la otra. Si ocurre en el tercer sitio del cod�n, la mutaci�n se llama muda en todos aquellos casos cuando el amino-�cido no cambia pese a que cambi� la base. El cod�n para la serina basta que tenga correctamente las dos primeras letras (UC-) para que la tercera no importe. Con esto se reduce fuertemente la tasa de errores durante la duplicaci�n, porque un error mudo se puede ignorar. Otra cosa pasa si el error aparece en las otras dos letras o bases del cod�n, pasando a llamarse mutaci�n err�nea. Si el amino-�cido cambiado est� en un sitio clave de la prote�na en acci�n, habr� consecuencias estructurales, metab�licas o comportamentales. Si la instrucci�n para fabricar la prote�na est� repetida varias veces en el genoma, las consecuencias pueden ser menores, dependiendo de si todas las repeticionesdel gen pueden llegar a estar encendidas (1) o n� (0). Una mutaci�n en el ex�n a eliminar durante la maduraci�n es muda.

Una segunda posibilidad de error es la supresi�n (sin�nimo: deleci�n) o la insersi�n de bases, lo cual generalmente provoca grandes cambios en la lectura comenzando a partir del error. Los codones necesitan tres s�mbolos y si hay un error los completan con el que sigue, con lo cual de all� en m�s casi ningun cod�n coincide con el mensaje heredado. En estos casos puede haber errores compensatorios m�s adelante, con lo cual la lectura pasa a ser de nuevo correcta. Como ejemplo, un error por la inserci�n de una �nica base adicional se compensa con la falta de otra base a continuaci�n o muy cerca de la primera. Si coincide con sitios clave, las prote�nas no tienen uso alguno y ser�n desarmadas como casi todo el resto de las prote�nas de la c�lula sin haber satisfecho misi�n alguna. La funci�n que deb�an cumplir solamente la podr�a hacer un gen de repuesto desrreprimido que la fabricase correctamente. Si no hay repuestos, la situaci�n puede ser grave.

Hay dos posibilidades de reversi�n. Un DNA con una purina equivocada se podr�a volver a equivocar en otra replicaci�n a esa misma altura, con lo cual se habr�a producido un ciclo completo de dos errores compensatorios.

Si la tasa de error es de uno en diez millones, (a veces es de uno en un mill�n) la probabilidad que ocurran dos errores compensatorios es insignificante.

La segunda arregla ese error particular pero introduce miles y miles de errores nuevos. Se trata de un cambio compensatorio en el anticod�n de la mol�cula sabia correspondiente al amino-�cido afectado, pero el razonamiento lleva a que esto no podr�a solucionar m�s que un error y en cambio leer erroneamente otra serie de instrucciones correctas. Se especula con que, por ejemplo, el cod�n GCU (ALA) fue cambiado por error a ACU (THR) pero el anticod�n CGA (ALA) de la t-RNA que se adhiere a la alanina tambien muta compensatoriamente a TGA, con lo cual todo parece quedar arreglado. Pero en el mensaje hay miles y miles de ACU, todos los cuales corren el riesgo de ser mal le�dos por la "mol�cula sabia mutante": el remedio es peor que la enfermedad.

Lo que se sabe modernamente es que hay muchos mecanismos de revisaci�n de errores, hasta hace muy poco desconocidos por los investigadores, que se fueron acumulando con el avance de la vida, que en forma pr�ctica disminuyen la tasa de errores hasta llevarla a valores optimizados (regla de variabilidad de la variabilidad de Darwin).

Agentes mutag�nicos (ver tabla)- son usados para aumentar la tasa de errores. Es de esperar que si el c�ncer se origina por instrucciones equivocadas de arranque del ciclo de duplicaci�n de la c�lula (equivocaci�n que hace que ya no se detenga), los agentes mutag�nicos sean al mismo tiempo cancer�genos, lo cual resulta ser as�. La radiaci�n ultravioleta produce fotod�meros pirimidina-pirimidina (tres casos: CC, TT y CT) en los cromosomas, inhabilitando el sector.

Los tipos de mut�geno denominados an�logos de bases (como el 5-bromouracilo) introduce ese an�logo en la maquinaria en lugar de la base natural, provocando la mutaci�n.

Crecimiento diferente del organismo mutante - si la mutaci�n ocurre en un microorganismo, se le introduce el mut�geno a la placa de Petri y se espera que el mut�geno provoque la muerte de gran cantidad de microorganismos que a�n no han formado colonias. Los que sobreviven mutan con tasas de 10-3 a 10-5, cuando dijimos que cifras naturales son del orden de 10-6 o 10-7., aunque a veces la tasa de error natural es tan reducida como 10-12.

El genotipo cambia con respecto a la cepa silvestre o salvaje (no mutada); el fenotipo a veces s�, otras no.

El reconocimiento de las mutantes lleva a una serie de razonamientos biol�gicos de bastante agudeza mental, de los que daremos un solo ejemplo para reservar otros para los ejercicios de final de unidad. Sea, por ejemplo, un ensayo para generar mutantes que sean resistentes a un dado antibi�tico. Aplicamos el agente mutag�nico y queremos saber si alguna colonia sobrevivente ser� resistente al antibi�tico que antes mataba a las silvestres.anLa soluci�n es hacer crecer muestras de cada colonia en placas con medio de cultivo conteniendo el antibi�tico en cuesti�n. Las colonias antibi�tico resistentes ser�n las �nicas que se ven despues de la incubaci�n.

MUTACION, ADAPTACION, ACLIMATIZACION

La mutaci�n es heredable y resulta en un cambio brusco, al azar, en el genotipo de una �nica mutante, que lo transmite a sus sucesores si dicho cambio es viable. El destino de la mutaci�n est� circunscripto a la acci�n de la selecci�n natural, que lo eliminar� del acervo g�nico o lo har� m�s preponderante con el avance de las generaciones, hasta que, eventualmente, logre fijarse.

LECTURA 55

C.K.CHAI - Mutaci�n - Academic American Encyclopedia

Definici�n de adaptaci�n - Es el proceso evolucionario por el cual una poblaci�n de organismos cambia gradualmente en su genotipo, como respuesta heredable a un cambio ambiental. Con la adaptaci�n el acervo g�nico se va orientando hacia la prevalencia o fijaci�n de un genotipo mutado desde antes de un cambio en el ambiente. Es as� la respuesta a cambios de muy largo alcance.

Definici�n de aclimataci�n - Es el conjunto de respuestas que exhibe un organismo cuando se ajusta a cambios de largo alcance del ambiente, que casi siempre tienen que ver con el clima, pero que tambien tienen que ver con el ajuste de una planta silvestre al cultivo y el ajuste del animal silvestre al cautiverio. El proceso de aclimataci�n se considera reversible con el mismo individuo y m�s todav�a, con las generaciones, en el sentido que no pasa a estar geneticamente fijado para el pasaje a los sucesores: no es hereditaria. La aclimataci�n de una planta a los vientos prevalentes no es heredable, pero la resistencia mec�nica de sus ramificaciones s� result� heredable de sus ancestros: podr�a haberse roto durante el primer vendaval del sitio donde le toc� nacer. Esto quiere decir que no toda especie se va a poder aclimatar.

CONCLUSIONES RAZONADAS