Clasificación de las Mutaciones

Según su Origen (Causa)

• Espontáneas: Ocurren de manera natural, sin una causa externa aparente (p. ej., errores en la replicación del ADN).
• Inducidas: Causadas por factores externos conocidos como mutágenos.

Según el Agente Causal (Mutágeno)

• Físicos: Como las radiaciones ionizantes (Rayos X, radiación gamma) o no ionizantes (luz ultravioleta).
• Químicos: Sustancias químicas que alteran la estructura o la replicación del ADN (p. ej., componentes del humo del tabaco, algunos pesticidas).
• Biológicos: Elementos genéticos móviles (transposones) o virus que pueden insertar o alterar secuencias de ADN.

Según su Efecto

• Beneficiosas: Aportan ventajas adaptativas al organismo en su entorno.
• Perjudiciales o Deletéreas: Provocan enfermedades, problemas funcionales o reducen la viabilidad del organismo.
• Neutras: No tienen un efecto fenotípico visible o significativo sobre la aptitud biológica del organismo.

Según el Tipo de Célula Afectada (Tejido)

• Somáticas: Ocurren en células no reproductivas (células del cuerpo). No se heredan a la descendencia.
• Germinales: Afectan a las células reproductivas (óvulos o espermatozoides). Pueden transmitirse a la descendencia y estar presentes en todas las células del nuevo organismo.

Según la Cantidad de ADN Afectado

Mutaciones Génicas o Puntuales

Afectan a uno o unos pocos nucleótidos dentro de un gen, pudiendo producir alelos diferentes.

• Sustitución: Cambio de un nucleótido por otro.
  • Transición: Cambio de una purina por otra purina (A ↔ G) o de una pirimidina por otra pirimidina (C ↔ T).
  • Transversión: Cambio de una purina por una pirimidina o viceversa (A/G ↔ C/T).
• Corrimiento del marco de lectura: Se producen por la adición o eliminación de nucleótidos en un número que no es múltiplo de tres.
  • Deleción: Eliminación de uno o más nucleótidos.
  • Inserción (o Adición): Adición de uno o más nucleótidos.

Mutaciones Cromosómicas

Implican cambios en la estructura de los cromosomas o en el número total de ellos.

Alteraciones en el Número de Cromosomas

• Euploidía: Afecta al juego completo de cromosomas (poliploidía).
  • Autopoliploidía: Juegos de cromosomas adicionales provenientes de la misma especie ancestral.
  • Alopoliploidía: Juegos de cromosomas provenientes de la hibridación de dos especies ancestrales diferentes.
• Aneuploidía: Cambio en el número de un cromosoma específico del cariotipo (faltan o sobran cromosomas). Ejemplos: monosomías (2n-1), trisomías (2n+1).

Alteraciones en la Estructura de los Cromosomas (Afectan a un segmento cromosómico)

• Inversión: Un segmento cromosómico gira 180 grados.
  • Pericéntrica: El centrómero está incluido en el fragmento invertido.
  • Paracéntrica: El centrómero no está incluido en el fragmento invertido.
• Duplicación: Repetición de un fragmento del cromosoma.
• Deleción: Pérdida de una fracción del cromosoma.
• Translocación: Un segmento de un cromosoma se desprende y se une a otro cromosoma no homólogo. Puede ser recíproca (intercambio de segmentos entre dos cromosomas no homólogos) o no recíproca (transferencia unidireccional).
• Fusión: Unión de dos cromosomas completos (a menudo por sus extremos) o de un cromosoma completo a un fragmento de otro.

Agentes Mutágenos

Son todos los procesos físicos, sustancias químicas o estructuras biológicas que aumentan la tasa de mutación por encima del nivel espontáneo, produciendo cambios en el ADN celular.

Agentes Exógenos

Provienen del ambiente y pueden modificar el ADN.

Mutágenos Físicos (Radiaciones)

• Rayos X y radiaciones ionizantes (gamma, alfa, beta): Pueden romper los enlaces del ADN o causar daños químicos en las bases.
• Radiación ultravioleta (UV): Causa principalmente la formación de dímeros de pirimidina en el ADN.

Mutágenos Químicos

• Análogos de bases: Moléculas similares a las bases nitrogenadas que se incorporan al ADN y causan errores de apareamiento.
• Agentes alquilantes: Añaden grupos alquilo a las bases nitrogenadas, alterando su apareamiento.
• Agentes intercalantes: Moléculas que se insertan entre las bases del ADN (p. ej., bromuro de etidio, sustancias del tabaco), pudiendo causar inserciones o deleciones durante la replicación.
• Otros: Pesticidas, dioxinas, metales pesados, algunos conservantes alimenticios pueden afectar la estabilidad o estructura del ADN.

Mutágenos Biológicos

• Virus: Algunos virus (p. ej., VPH, virus de la hepatitis B/C) pueden integrar su material genético en el genoma huésped o producir proteínas que interfieren con la regulación celular, aumentando el riesgo de mutaciones y cáncer (virus oncogénicos).
• Bacterias: Algunas infecciones bacterianas crónicas (p. ej., Helicobacter pylori) se asocian con inflamación y daño celular que pueden incrementar la tasa de mutaciones y el riesgo de cáncer (p. ej., cáncer de estómago).
• Transposones: Elementos genéticos móviles que pueden ‘saltar’ a nuevas posiciones en el genoma, interrumpiendo genes o alterando su regulación.

Agentes Endógenos

Provienen de procesos metabólicos o errores celulares del propio organismo y causan mutaciones de forma espontánea.

• Radicales libres (Especies Reactivas de Oxígeno – ERO): Moléculas generadas durante el metabolismo celular normal (respiración) que pueden dañar el ADN, lípidos y proteínas, contribuyendo al envejecimiento celular y enfermedades.
• Errores en la replicación del ADN: La ADN polimerasa puede cometer errores al copiar el material genético.
• Errores en la reparación del ADN: Fallos en los mecanismos celulares que corrigen daños en el ADN.
• Desaminación espontánea: Pérdida de un grupo amino de una base nitrogenada (p. ej., citosina a uracilo).
• Cambios de temperatura: Pueden afectar la estabilidad de los enlaces en el ADN.

Consecuencias de las Mutaciones

• Silenciosas: No causan cambios en la secuencia de aminoácidos (debido a la degeneración del código genético) o el cambio no afecta significativamente la función de la proteína.
• Perjudiciales/Patológicas: Pueden causar enfermedades genéticas, metabólicas, malformaciones o predisposición a ciertas condiciones.
• Letales o Deletéreas: Causan la muerte del organismo (a menudo durante el desarrollo embrionario) o reducen drásticamente su viabilidad o capacidad reproductiva.
• Carcinogénicas: Afectan a genes clave que regulan el ciclo celular y la división (como oncogenes y genes supresores de tumores), pudiendo conducir al desarrollo de cáncer.
• Nota: Los agentes teratógenos son aquellos que causan malformaciones durante el desarrollo embrionario o fetal; pueden ser mutágenos, pero no todas las mutaciones son causadas por teratógenos ni todos los teratógenos son mutágenos.

Biotecnología

Campo multidisciplinario que aplica principios científicos y de ingeniería para el procesamiento de materiales por agentes biológicos (como células, microorganismos o enzimas) con el fin de obtener productos, bienes y servicios. Aunque técnicas como la fermentación son antiguas, la biotecnología moderna despegó a partir de los años 50 gracias a los avances en biología molecular y genética. Un área destacada es la ingeniería genética, que permite manipular directamente el material genético.

Dado que todos los seres vivos almacenan su información genética en el ADN utilizando una estructura y un código genético fundamentalmente universales, es posible transferir genes entre especies distintas. Se espera que el gen transferido se exprese en el organismo receptor y produzca la proteína correspondiente. El resultado de introducir material genético exógeno (ADN recombinante) en un organismo huésped es un organismo modificado genéticamente (OMG), también conocido como organismo transgénico.

Gen

Unidad fundamental de la herencia. Típicamente, es una secuencia específica de nucleótidos en el ADN (o ARN en algunos virus) que almacena la información necesaria para sintetizar una molécula funcional, ya sea ARN (como ARNt, ARNr) o una proteína. Los genes determinan los rasgos hereditarios y dirigen el desarrollo y funcionamiento de los organismos.

Los pseudogenes son secuencias de ADN similares a genes funcionales que han acumulado mutaciones u sufrido otros fenómenos de reorganización (como truncamientos o cambios en el marco de lectura) que, aparentemente, los han inactivado. A pesar de no ser funcionales (o tener una función alterada o desconocida), persisten en los genomas de muchos seres vivos.

Código Genético

Es el conjunto de reglas que establece la correspondencia entre la secuencia de nucleótidos en el ARN mensajero (ARNm) y la secuencia de aminoácidos en una proteína durante el proceso de traducción. Las “letras” del código son las cuatro bases nitrogenadas del ARN (A, U, G, C), que se leen en grupos de tres, llamados codones. Existen 64 codones posibles (4³). La mayoría codifican para uno de los 20 aminoácidos estándar, mientras que unos pocos actúan como señales de inicio (generalmente AUG) o de terminación (UAA, UAG, UGA).

Características del Código Genético

• Universal: Es prácticamente el mismo en todos los organismos vivos, desde bacterias hasta humanos (con muy pocas excepciones menores en mitocondrias y algunos protozoos).
• Degenerado (o Redundante): La mayoría de los aminoácidos están codificados por más de un codón (p. ej., la leucina está codificada por seis codones diferentes). Solo el triptófano y la metionina tienen un único codón. Esta redundancia ofrece cierta protección contra mutaciones.
• No ambiguo (o Específico): Cada codón especifica un único aminoácido (o una señal de inicio/parada). No hay codones que puedan significar dos aminoácidos distintos.
• Continuo y sin solapamiento: Se lee de forma continua, triplete tras triplete, sin omitir bases y sin que las bases de un codón formen parte del siguiente, a partir de un codón de inicio hasta encontrar un codón de terminación.
• Nota: Aunque el código en sí no es ‘arbitrario’ en su función (es específico), la relación química directa entre un codón y su aminoácido no es obvia, siendo establecida evolutivamente a través de la maquinaria de traducción (ARNt y aminoacil-ARNt sintetasas).