La reparación del ADN es un conjunto de procesos por los cuales una célula identifica y corrige daños hechos a las moléculas de ADN que codifican el genoma. En las células humanas, tanto las actividades metabólicas como los factores ambientales, como los rayos UV o la radiactividad, pueden causar daños al ADN, provocando hasta un millón de lesiones moleculares por célula por día. Muchas de estas lesiones causan daños estructurales a la molécula de ADN, y pueden alterar o eliminar la capacidad de la célula de transcribir el gen que codifica el ADN afectado. Otras lesiones producen mutaciones potencialmente nocivas en el genoma de la célula, lo que afecta la supervivencia de sus «células hijas» a la hora de la mitosis. Por consiguiente, el proceso de reparación del ADN es constantemente activo, respondiendo a daños a la estructura del ADN.
La capacidad de reparación del ADN es vital para la integridad de su genoma, y por tanto, de su funcionamiento normal y el del organismo. En el caso de muchos de los genes que se había demostrado que influían en la longevidad, más tarde se ha revelado que tienen un papel en la reparación y protección del ADN.   La incapacidad de corregir lesiones moleculares en las células que forman gametos pueden introducir mutaciones en el genoma de sus descendientes, influyendo en el ritmo de la evolucion.

Reparación sobre la marcha, es el principal sistema de corrección de daños. Lo realizan las propias ADN Pol I y ADN Pol III (o sus equivalentes en eucariotas) con su actividad exonucleasa 3' → 5' para corregir un nucleótido equivocado que hayan colocado. Esta incorrección es detectada porque el emparejamiento incorrecto causa una distorsión de la doble hélice que las ADN Polimerasas pueden detectar. Sin embargo, la reparación solo puede realizarse si aún no se han puesto más nucleótidos, una vez colocado aunque sea uno más, éste actúa como barrera de no retorno.

Reparación directa, no requiere eliminación de nucleótidos o bases nitrogenadas, sino que se emplean enzimas para reparar directamente alteraciones nucleotídicas. Los principales enzimas empleados son la fotoliasa (separa los dímeros de timinas formados por radiación UV) y la metiltransferasa (retira grupos metilo añadidos al ADN).

Reparación por escisión de base (BER), que repara daños a un único nucleótido causados por oxidación, alquilación, hidrólisis o desaminación. Una glicosidasa escinde la base nitrogenada del nucleótido dañado, generando un sitio apurínico o apirimidínico. El esqueleto pentosa-fosfato residual es eliminado por una AP endonucleasa y finalmente es sustituido por el nucleótido adecuado por la actividad secuencial de ADN polimerasa y ADN ligasa

Reparación por escisión de nucleótido (NER), que repara daños que afecten cadenas más largas, de entre dos y treinta bases. Este proceso reconoce cambios grandes que distorsionan la hélice, como dímeros de timina, así como roturas de cadena única (reparados con enzimas como la UvrABC endonucleasa. Una forma especializada de NER, conocida como reparación acoplada a transcripción (TCR) desarrolla enzimas de alta prioridad en genes que se están transcribiendo activamente.

Reparación de malapareamiento o reparación por mismatch (MMR). Todas las reparaciones anteriores se realizan antes de terminar la replicación. Este sistema se realiza cuando la replicación ya ha concluido, y corrige errores de nucleótidos mal apareados (pero normales, es decir, no dañados). Para ello debe reconocer qué hebra es la correcta, lo que en procariotas ocurre porque el ADN suele tener metiladas sus bases, pero tras la replicación la hebra nueva no se metila hasta comprobar que no tenga errores, por lo que la maquinaria de reparación supone que si hay un error tras la replicación, se habrá producido en la hebra nueva (la no metilada). Una vez metiladas, o no hay corrección posible, o ésta puede causar errores. Por ejemplo, en cualquier emparejamiento erróneo de GT y CT, se retira preferentemente la timina, porque es probable que sea resultado de la desaminación de la citosina. Este sistema de reconocimiento por metilación solo funciona en procariotas, se ignora cuál es el mecanismo empleado en eucariotas para distinguir la hebra recién formada de la hebra madre.

AGENTES FISICOS Y QUIMICOS

Los agentes mutagénicos fisicos más peligrosos son los rayos X , la radiactividad y los rayos UVA en menor grado. Estos agentes producen daños en el ADN, que pueden causar enfermedades hereditarias o congénitas(de nacimiento).

Electromagnética: se describe como ondas de energía eléctrica. Por ejemplo: rayos gamma, rayos X, radiación ultravioleta.

Corpuscular: está formado por partículas atómicas y subatómicas que se mueven a grandes velocidades y provocan daños cuando chocan con otras partículas incluyendo las moléculas biológicas. Por ejemplo: partículas alfa y partículas beta

 

QUIMICOS

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

5.1.2.2 AGENTE MUTAGÉNICOS

 Los agentes mutagénicos son agentes que interaccionan directa o indirectamente con el ADN y que provocan mutaciones (radiaciones ionizantes, algunos compuestos químicos). (la cual puede ser también clasificada como espontánea o inducida).

UN AGENTE MUTEGENON ES UNA SUSTACIA QUE ALTERA EL MATERIAL GENTICO

En términos técnicos, solo el cambio químico, se considera una mutación.

Los genetistas clasifican el reajuste físico del ADN como un hecho clastogénico y la presencia de un número anormal de cromosomas en una célula se llama aneuploidea. Los términos nuevos no son lo más importante en esta sección. Para fines de la exposición, considérese cualquier alteración anormal del material genético como una mutación y cualquier agente que causa tal cambio como un mutágeno.

 

la mayoría de células son capaces de reparar el ADN. Siempre

que estos mecanismos de reparación estén intactos, se puede confiar en que la mayoría de mutaciones se corregirá antes de que creen un problema. Sin embargo, cuando se comprometen los mecanismos de reparación es probable que un mayor número de mutaciones genere consecuencias adversas. Algunos estudios han indicado que el deterioro del sistema de reparación del ADN es responsable en parte de muchos de los efectos adversos en la salud que generalmente se observan en la edad avanzada

5.1.2.1 FIJACIÓN DE LA LESIÓN (MUTACIÓN)

La mutación en genética y biología, es una alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia. Este cambio va a estar presente en una pequeña proporción de la población (variante) o del organismo (mutación). La unidad genética capaz de mutar es el gen que es la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN. En los seres multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas. Una consecuencia de las mutaciones puede ser una enfermedad genética, sin embargo, aunque en el corto plazo puede parecer perjudiciales, a largo plazo las mutaciones son esenciales para nuestra existencia. Sin mutación no habría cambio y sin cambio la vida no podría evolucionar.

NIVELES MUTACIONALES

Es una clasificación de las mutaciones basada en la cantidad de material hereditario afectado por la mutación:

Mutación génica: mutación que afecta a un solo gen.

Mutación: cromosómica: mutación que afecta a un segmento cromosómico que incluye varios genes.

Mutación genómica: mutación que afecta a cromosomas completos (por exceso o por defecto) o a juegos cromosómicos completos.

MUTACIÓN ESPONTÁNEA E INDUCIDA

Mutación espontánea: se produce de forma natural o normal en los individuos.

Mutación inducida: se produce como consecuencia de la exposición a agentes mutagénicos químicos o físicos.

MUTACIONES GÉNICAS

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

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

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

Duplicaciones: consiste en la repetición de un segmento de ADN del interior de un gen.

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

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

5 . 1 . 2 LESIONES INDUCIDAS

Mutación inducida: se produce como consecuencia de la exposición a agentes mutagénicos químicos o físicos.

La radiación- Uno de los primeros mutagénicos conocidos, la radiación es un inductor fuerte de mutaciones. Diferentes tipos de radiación causan diferentes tipos de cambios genéticos. La radiación ultravioleta (UV) causa mutaciones en punto. Los rayos X pueden causar rompimientos en la doble hélice del ADN y así conllevar a translocaciones, inversiones y otros tipos de daños cromosomales. La exposición a los rayos UV bajo el sol han sido relacionados con el cáncer de la piel. Sin embargo, las propiedades dañinas al ADN de la radiación han sido usados para varios tipos diferentes de tratamientos para el cáncer a base de la radiación.

5 . 1 . 1LESIONES ESPONTANEAS

Mutaciones espontáneas: Las bases de nuestro ADN pueden ser alteradas o perdidas por medio de errores de replicación o eventos moleculares al azar no reparados. Por ejemplo, la pérdida de un grupo amino en la citocina, una base normalmente presente en el ADN, lleva a la producción de uracilo, una base que normalmente no está presente en el ADN. Si este cambio no es detectado y corregido, una mutación puede resultar. Ocasionalmente la base entera puede ser perdida a causa de un corte en la unión entre la espina del ADN y la base. Esto deja un espacio en la doble hélice del ADN, la cual, si no es reparada, puede conllevar a una mutación en la siguiente ronda de replicación.

MUTACIONES ESPONTÁNEAS

Las principales causas de las mutaciones que se producen de forma natural o normal en las poblaciones son tres:

• Errores durante la replicación.
• Lesiones o daños fortuitos en el ADN.
• Los elementos genéticos transponibles.

5 .1 CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE LESION AL ADN

Es una alteración o cambio en la información genética de un ser vivo y que, por lo tanto, va a producir un cambio de características, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede transmitir o heredar a la descendencia. Este cambio va a estar presente en una pequeña proporción de la población (variante) o del organismo. La unidad genética capaz de mutar es el gen que es la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN. En los seres multicelulares, las mutaciones sólo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas. Una consecuencia de las mutaciones puede ser una enfermedad genética, sin embargo, aunque en el corto plazo puede parecer perjudiciales, a largo plazo las mutaciones son esenciales para nuestra existencia. Sin mutación no habría cambio y sin cambio la vida no podría evolucionar.

LOA  CUATRO TIPOS DE LESIONES DEL ADN

. Restricción: Mediante actividades metilasa y endonucleasa se protege el DNA propio del foráneo.

2. Recombinación: Se redistribuyen o reorganizan dos moléculas de DNA

3. Reparación: Corrige aquellos errores introducidos en la secuencia del DNA tras la replicación

4. Transposición: Es un tipo especial de recombinación con el que se consigue cambiar de posición un DNA, o sea, reorganizarlo, y en otras lo que hace es amplificarlo.

ENSAYO DE LA IMPORTANCIA DE LA MUTACIONES EN BIOLOGIA

Las mutaciones son  todo cambio en la información hereditaria. Esto es, será una mutación todo cambio que afecte al material genético: ADN, cromosomas o cariotipo. Las mutaciones pueden producirse tanto en células somáticas como en células germinales, en estas últimas tienen mayor transcendencia. Las mutaciones sólo son heredables cuando afectan a las células germinales. Si afectan a las células somáticas se extinguen por lo general con el individuo, a menos que se trate de un organismo con reproducción asexual. Las mutaciones pueden ser: naturales (espontáneas) o inducidas (provocadas artificialmente con radiaciones, sustancias químicas u otros agentes mutágenos).

Al hablar de mutaciones nos estamos refiriendo a la evolución, lo que es importante de estas el estudio de la mutación como tema principal ya que si no hubiera mutación no abría evolución , por lo tanto sin mutación no abría evolución  no abría un cambio, no abría evolución. La mutación es benéfica para la evolución, ya que para la salud es perjudicial. La evolución es ante todo un proceso de cambio genético en el tiempo. Sin mutación no habría cambio y sin cambio la vida no podría evolucionar.

Las mutaciones beneficiosas suelen pasar inadvertidas en un primer momento y se van a mostrar lentamente por la selección  va ir sustituyendo al silvestre. La importancia se pone de manifiesto durante la adaptación de una especie a un entorno nuevo. Hay casos en los que la presión selectiva es grande y van a favorecer la supervivencia de los individuos que portan esa mutación porque se van a adaptar mejor las mutaciones son una de los mecanismos evolutivos. Es de ahí su importancia en el estudio biológico.

Las mutaciones tiene una gran importancia en el estudia de la biología, en particular gracias a lo que se sabe sobre las mutaciones. Existen sistemas de reparación para personas que padecen de alguna mutación, con dicha enfermedad, ya que si no se presentara la suficiente información sobre el tema, y estudios y experimentos realizados, habría más tasa de Mortalidad en las personas con Mutaciones presentes.

REPARACION DEL MATERIA GENETICO

SEP                      SNEST                      DGEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO

Unidad 5 

 Reparación del Material Genético.

Nombre del Alumno:

EDER IVAN CUICA CAMPOS

Número de Control:

09930035

Carrera:

Lic. Biología

Ciudad Altamirano, Gro. México. 21 de abril del 2012

INTRODUCCION
En esta unidad se tratará de describir las distintas modalidades en el que el material genético repara los daños.
Reflejando la integración existente entre los procesos básicos de la célula, los mecanismos que reparan los genes aparecen estrechamente relacionados con los procesos que originan la mutagénesis y la activación de provirus.El material genético  está constantemente expuesto a agentes que le causan daño (los agentes físicos) tales como la radiación y (los agentes químicos). Por otra parte una  de las fuentes de variabilidad genética que han hecho posible la evolución es la mutación o cualquier cambio heredable en la secuencia de nucleótidos del material genético (ADN) de un organismo. 

OBJETIVOS

1._ Definir que es  mutación, y su papel en la genética molecular y los distintos tipos que se conocen

2._ Relacionar los distintos mutágenos con los defectos en la organización del genoma

3._ Conocer los mecanismos de reparación molecular del material genética de los seres vivos con el fin de entender la estabilidad y la variabilidad genés

Metodología.

* M. Devlin Thomas. 2000. Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas. Editorial Reverte, S.A.  Impreso en México.

* Voet, D. y Voet, J. Bioquímica. Barcelona, España. Ediciones Omega. 1990.

* Lehninger. Bioquímica. Editorial: Omega. Año: 2003 2da Edición