Mutaciones Cromosómicas y Genéticas: Tipos, Causas y Consecuencias

Mutaciones Cromosómicas y Genéticas

Definición de Mutación

Una mutación es una alteración que afecta el material genético: ADN, cromosomas o cariotipo. Estas alteraciones pueden producirse tanto en células somáticas como en células germinales, pero son heredables solo cuando afectan a las células germinales. Si afectan a las células somáticas, se extinguen por lo general con el individuo. Las mutaciones pueden ser naturales (espontáneas) o inducidas (provocadas por radiaciones, sustancias químicas u otros agentes mutágenos).

Tipos de Mutaciones

Mutaciones Génicas

Son alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen. Dentro de las mutaciones génicas encontramos:

• Sustituciones de pares de bases:
  • Transiciones: cambio en un nucleótido de la secuencia del ADN de una base púrica por otra púrica o de una base pirimidínica por otra pirimidínica.
  • Transversiones: cambio de una base púrica por una pirimidínica o viceversa.
• Pérdida o inserción de nucleótidos: Este tipo de mutación produce un corrimiento en el orden de lectura.
  • Adiciones génicas: inserción de nucleótidos en la secuencia del gen.
  • Deleciones génicas: pérdida de nucleótidos.

Mutaciones Cromosómicas Estructurales

Son cambios en la estructura interna de los cromosomas. Se clasifican en:

• Mutaciones que suponen pérdida o duplicación de segmentos:
  • Deleción cromosómica: pérdida de un segmento de un cromosoma.
  • Duplicación cromosómica: repetición de un segmento del cromosoma.
• Mutaciones que suponen variaciones en la distribución de los segmentos:
  • Inversiones: un segmento cromosómico se encuentra situado en posición invertida.
  • Traslocaciones: un segmento cromosómico se encuentra situado en otro cromosoma homólogo o no.

Mutaciones Cromosómicas Numéricas

Son alteraciones en el número de los cromosomas propios de la especie.

• Euploidías: cuando la mutación afecta al número de juegos completos de cromosomas con relación al número normal de cromosomas de la especie.
• Aneuploidías: cuando está afectada sólo una parte del juego cromosómico y el cigoto presenta cromosomas de más o de menos. Las aneuploidías pueden darse tanto en los autosomas (ejemplo: el síndrome de Down).
  • Monosomías: si falta un cromosoma de la pareja de homólogos.
  • Trisomías: si se tienen tres cromosomas en lugar de los dos normales.
  • Tetrasomías: si se tienen cuatro.
  • Pentasomías: si tienen cinco, etc.

Síndromes Cromosómicos

• Síndrome de Turner: trastorno genético que se presenta en niñas y se debe a la presencia de un sólo cromosoma X. Provoca baja estatura y que no maduren sexualmente en la edad adulta.
• Síndrome de Klinefelter: trastorno genético que se presenta en los hombres al tener un cromosoma X extra (XXY). Los síntomas se relacionan con un bajo o nulo desarrollo sexual masculino, causando infertilidad, pene y testículos pequeños, agrandamiento de mamas, estatura alta y proporciones corporales anormales.
• Síndrome de Patau: Trisomía en el cromosoma 13. Se caracteriza por ocasionar labio y paladar hendido, ojos separados y pequeños, orejas deformes, sordera, cráneo pequeño, malformaciones cerebrales, cardíacas y genitales, ausencia de costillas, retraso mental y convulsiones.
• Síndrome de Edwards: Trisomía en el cromosoma 18. Se asocia con la edad avanzada de la mujer gestante. El 80% de los nacidos con síndrome de Edwards son mujeres y en casi todos los casos genera retraso mental. Entre las principales lesiones que genera se encuentran malformaciones cardíacas y esqueléticas. La mayoría muere antes del primer año de vida.

Ciclo Celular, Mitosis y Meiosis

Ciclo Celular

El ciclo celular consta de dos fases: Interfase y División Celular (Fase M). El promedio de duración del ciclo es aproximadamente de 24 horas. En la fase M, la célula se divide en dos células hijas idénticas a través de un proceso denominado mitosis.

La interfase es el periodo comprendido entre dos divisiones y presenta tres etapas:

• Fase G1: Crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Duración de entre 6 y 12 horas. Luego de esta fase, algunas células entran en un estado de reposo (G0) y otras pasan a la fase S.
• Fase S: Replicación o síntesis del ADN. La cromatina se duplica y queda formada por dos cromátidas idénticas. Duración de unas 6-8 horas.
• Fase G2: Crecimiento celular con síntesis de proteínas y ARN. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse para formar los cromosomas al inicio de la mitosis. Duración de entre 3 y 4 horas.

Mitosis

La fase M corresponde a la mitosis, proceso en el cual las células somáticas diploides se dividen en dos células hijas conservando la diploidía. Puede durar aproximadamente 30 minutos. Las células que originarán los gametos necesitarán de dos divisiones consecutivas (meiosis) para obtener la mitad del material genético y así obtener células haploides, que después de la fecundación formarán nuevamente una célula diploide.

Fases de la Mitosis

• Profase: Desintegración de los nucléolos y de la membrana nuclear. La cromatina se condensa formando cromosomas. En células animales, los centríolos migran hacia polos opuestos de la célula, iniciando la formación del huso mitótico.
• Metafase: Los cromosomas se alinean en el ecuador del huso mitótico.
• Anafase: Las cromátidas hermanas se separan y se desplazan hacia los polos opuestos de la célula.
• Telofase: Se forman dos células a partir de una. Reaparecen los nucléolos y la membrana nuclear. En células animales, la membrana plasmática se divide (citocinesis).

Control del Ciclo Celular y Apoptosis

El control del ciclo celular es crucial para evitar la proliferación ilimitada de células. La apoptosis es un proceso de autoeliminación celular que previene la formación de tumores. Factores como virus, tabaco, hidrocarburos contaminantes y radiaciones pueden alterar el ciclo celular y producir cáncer.

Meiosis

La meiosis es un tipo de división celular que produce gametos haploides. A diferencia de la mitosis, la meiosis implica dos divisiones consecutivas.

Tipos de Cromosomas

Según la posición del centrómero, los cromosomas se clasifican en:

• Metacéntricos: el centrómero se localiza en la mitad del cromosoma.
• Submetacéntricos: la longitud de un brazo es un poco mayor que la del otro.
• Acrocéntricos: un brazo es muy corto y el otro largo.
• Telocéntricos: el centrómero se encuentra en el extremo del cromosoma.

Cariotipo y Cariograma

El cariotipo señala el número total de cromosomas y la constitución de cromosomas del sexo. El cariograma es la representación gráfica del cariotipo.

Glosario

Anafase: fase de la mitosis en que los cromosomas migran a los polos.
Apoptosis: autoeliminación de una célula.
Cariograma: representación del cariotipo.
Cariotipo: disposición, morfología y número de cromosomas de una especie determinada.
Centrómero: región de constricción primaria en los cromosomas.
Ciclo celular: ciclo de vida de toda célula.
Cigoto: estructura resultante de la fecundación.
Cromátida: una de las unidades longitudinales de un cromosoma duplicado.
Cromatina: material genético descondensado.
Cromosoma: estructura formada por ADN y proteínas.
Cromosomas homólogos: par de cromosomas similares.
Diploide: célula con dos series de cromosomas.
Fecundación: unión del espermatozoide y del óvulo.
Fenotipo: genotipo expresado en un determinado ambiente.
Gameto: célula sexual.
Genotipo: contenido genético de un individuo.
Haploide: célula con la mitad del material genético.
Interfase: fase del ciclo celular en que la célula duplica su material genético.
Meiosis: división celular que forma las células sexuales.
Mitosis: división celular de todas las células.
Mutación: alteración en los genes que se transmite.
Permutación: distribución al azar de cromosomas durante la metafase.
Placa celular: placa que separa a las células vegetales.
Recombinación genética: intercambio de segmentos genéticos entre cromosomas homólogos.
Huso: estructura de filamentos proteicos.
Gametogénesis: proceso de origen de los gametos.
Entrecruzamiento (crossing over): intercambio de segmentos genéticos entre cromosomas homólogos.

Características Sexuales

• Primarias: características que permiten distinguir a un hombre de una mujer desde que nacen (aparatos reproductores).
• Secundarias: características que permiten distinguir a un hombre de una mujer a partir de la pubertad (constitución esquelética y muscular, voz, vellos, etc.).