Les mutacions

Què és una mutació? Explica la diferència entre una mutació gènica (o puntual) i una mutació cromosòmica, posant un exemple de cadascuna.

En l'esquema, la seqüència A és un fragment d'ARNm normal i les seqüències B i C han patit una mutació. Indica quin tipus de mutació (substitució, inserció o deleció) ha tingut lloc en cadascuna i raona quina provoca un canvi en el marc de lectura i per què.

Què és una mutació cromosòmica estructural? Posa dos exemples d'alteracions estructurals dels cromosomes (deleció, duplicació, inversió o translocació) i explica breument en què consisteix una d'elles.

Una mutació canvia el codó GAA per GAG, i ambdós codons codifiquen el mateix aminoàcid (àcid glutàmic). Com s'anomena aquest tipus de mutació i per què no altera la proteïna resultant?

En un gen es produeix la deleció d'un únic nucleòtid dins de la regió codificant. Explica què li passa al marc de lectura a partir d'aquest punt, per què poden canviar tots els aminoàcids posteriors i raona si serà més perjudicial una deleció d'aquest tipus situada al principi del gen o al final.

En el gen CFTR, la mutació més freqüent causant de fibrosi quística (ΔF508) consisteix en la pèrdua de tres nucleòtids: CTT. La seqüència de la cadena codificant d'ADN entre els codons 506 i 509 és:

5'-... ATC ATC TTT GGT ...-3' (Ile506 - Ile507 - Phe508 - Gly509).

Després de la deleció dels tres nucleòtids centrals CTT (l'última base d'ATC 507 i les dues primeres de TTT 508), la seqüència resultant queda: 5'-... ATC ATT GGT ...-3'.

1. a) Sabent que tant ATC com ATT codifiquen isoleucina, justifica per què aquesta mutació no altera la pauta de lectura posterior i quina és l'única alteració que pateix l'estructura primària de la proteïna CFTR.
2. b) En un altre pacient es detecta la deleció d'un sol nucleòtid en aquesta mateixa regió (la pèrdua de la 'C' en el triplet 507). Raona quines conseqüències tindrà aquesta mutació sobre la pauta de lectura, sobre la seqüència d'aminoàcids riu avall i sobre la probabilitat que la proteïna resulti truncada.
3. c) Hi ha fàrmacs en desenvolupament ('correctors') que aconsegueixen que la proteïna CFTR arribi a la membrana cel·lular si conserva la seva mida completa, encara que manqui d'un aminoàcid. Prediu raonadament quin dels dos pacients podria beneficiar-se d'aquesta teràpia i per què en l'altre resultarà totalment ineficaç.

Anomena dos agents mutàgens, un de físic i un de químic, i explica breument com danyen l'ADN.

Les mutacions poden ser espontànies o induïdes. Explica la diferència entre ambdues i posa un exemple de causa de cada tipus.

Les cèl·lules tenen sistemes de reparació de l'ADN que corregeixen molts dels danys que s'escapen a l'ADN polimerasa. Explica què passa quan un dany no es repara i raona per què les persones amb xerodèrmia pigmentosa, que tenen defectuós el sistema que repara els dímers de timina causats per la llum ultraviolada, presenten un risc tan alt de càncer de pell.

Explica la diferència, quant a les conseqüències i a la transmissió a la descendència, entre una mutació que es produeix en una cèl·lula somàtica i una altra que es produeix en una cèl·lula germinal.

La síndrome de Down es deu a la presència d'una còpia extra del cromosoma 21 (trisomia 21). Explica quin tipus de mutació és, com es pot originar per una no-disjunció durant la meiosi i raona per què les mutacions d'aquest tipus afecten molts caràcters simultàniament.

Són totes les mutacions perjudicials? Raona la teva resposta i posa un exemple de mutació que hagi resultat beneficiosa per a una espècie.

En una regió on la malària és endèmica, la freqüència de l'al·lel mutant $Hb^S$ (responsable de l'anèmia falciforme en homozigosi) es manté estable al voltant de 0,12 a causa de l'avantatge selectiu que confereix als heterozigots davant la infecció per Plasmodium.

1. a) Després d'una campanya sanitària intensiva, s'aconsegueix erradicar del tot la malària en aquesta regió. Prediu raonadament com evolucionarà la freqüència de l'al·lel $Hb^S$ al llarg de les següents generacions.
2. b) Justifica per què l'al·lel $Hb^S$ no desapareixerà de manera immediata de la població malgrat ser letal o greument perjudicial en homozigosi.
3. c) Una persona afirma: «En haver desaparegut la malària, la mutació $Hb^S$ ha deixat d'existir a la població». Rebat aquesta afirmació distingint amb claredat entre l'origen d'una mutació i el seu valor adaptatiu en funció de l'ambient.

Per estudiar l'origen de la resistència a antibiòtics, es va dissenyar un experiment inspirat en el de fluctuació de Luria i Delbrück: es van inocular 20 tubs independents amb un nombre idèntic i molt baix de bacteris sensibles a l'ampicil·lina, permetent el seu creixement fins a saturació. Simultàniament, es va cultivar un matràs gran amb un volum equivalent al dels 20 tubs junts. A continuació, es van sembrar alíquotes iguals en plaques amb ampicil·lina:

• Les mostres procedents del matràs gran van produir un nombre de colònies resistents molt similar entre si (mitjana de 24 colònies, amb variància molt baixa).

• Les mostres dels 20 tubs independents van mostrar una enorme fluctuació: la majoria dels tubs van donar 0 o 1 colònia resistent, mentre que uns pocs en van donar més de 300.

1. a) Interpreta aquests resultats: demostren que la resistència és induïda pel contacte amb l'antibiòtic o que es deu a mutacions espontànies preexistents? Justifica la teva resposta explicant la causa de la gran variància entre els tubs independents.
2. b) Prediu quin resultat s'hauria observat a les plaques dels 20 tubs si la presència de l'antibiòtic fos l'estímul directe que provoca la mutació en una petita fracció constant de bacteris.