Anomalías del ADN y enfermedades genéticas
En un colegio de Arequipa, Valentina se entera de que su primo tiene anemia falciforme. Le dicen que todo se debe a «una sola letra cambiada» en un gen. ¿Cómo puede un cambio tan pequeño en el ADN causar una enfermedad? Al final de la página lo responderás.
Del gen a la proteína: lo que puede fallar
Un gen es un fragmento de ADN con las instrucciones para fabricar una proteína. La célula lo copia en ARN mensajero (transcripción) y los ribosomas leen ese ARN de tres en tres bases, cada trío es un codón (traducción). Cada codón indica un aminoácido, o una orden de parada.
Si cambia el ADN, puede cambiar el ARN, los codones y, por tanto, la proteína. Si la proteína no funciona bien, la célula (y a veces todo el cuerpo) se ve afectada.
Una mutación puntual consiste en el cambio de un solo nucleótido en la secuencia de un gen. Define con tus propias palabras qué es una mutación y menciona un ejemplo de…
Una mutación puntual consiste en el cambio de un solo nucleótido en la secuencia de un gen. Define con tus propias palabras qué es una mutación y menciona un ejemplo de enfermedad genética que se origine por una mutación en un gen.
Tipos de mutación: sustitución, inserción y deleción
Las alteraciones en la secuencia se clasifican según lo que le pasa a los nucleótidos:
| Tipo | Qué ocurre | Ejemplo (ARNm) |
|---|---|---|
| Sustitución | Un nucleótido se reemplaza por otro | AUG GCA → AUG GCU |
| Inserción | Se añaden uno o más nucleótidos | AUG GCA → AUG UGCA |
| Deleción | Se pierden uno o más nucleótidos | AUG GCA → AUG CA |
La sustitución de un solo nucleótido se llama mutación puntual. La longitud de la secuencia no cambia en ella, pero sí en la inserción y la deleción.
Un gen tiene la secuencia de bases ATG GCA TTC en una de sus hebras. En la secuencia mutada aparece ATG GCA TTA. Indica qué tipo de alteración ocurrió (sustitución,…
Un gen tiene la secuencia de bases ATG GCA TTC en una de sus hebras. En la secuencia mutada aparece ATG GCA TTA. Indica qué tipo de alteración ocurrió (sustitución, inserción o deleción) y cuántos nucleótidos cambiaron.
Clasifica cada situación como sustitución, inserción o deleción de nucleótidos: a) Se pierde una citosina en medio de un gen. b) Una adenina es reemplazada por una…
Clasifica cada situación como sustitución, inserción o deleción de nucleótidos:
- a) Se pierde una citosina en medio de un gen.
- b) Una adenina es reemplazada por una guanina.
- c) Se agregan dos nucleótidos adicionales dentro de la secuencia codificante.
Efecto sobre la proteína
Una sustitución puede tener tres resultados, según el nuevo codón:
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Silenciosa: el nuevo codón codifica el mismo aminoácido. La proteína no cambia.
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Cambio de aminoácido (de sentido erróneo): la proteína tiene un aminoácido distinto. Puede funcionar peor, igual o no funcionar.
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Codón de parada prematuro: el codón nuevo es de parada (UAA, UAG, UGA) y la proteína queda corta e inservible.
Si se pierde el codón de parada (como en una deleción que lo borra), la traducción puede no detenerse a tiempo y la proteína sale alterada.
Caso: anemia falciforme
En la cadena beta de la hemoglobina, el codón GAG (ácido glutámico) cambia a GUG (valina). Es una sustitución de un solo nucleótido (A → U en el ARNm).
El ácido glutámico es polar y la valina no. Con valina, las moléculas de hemoglobina se pegan entre sí cuando hay poco oxígeno y forman fibras. Los glóbulos rojos pierden su forma de disco y se deforman como una hoz (falciformes): se atascan en los capilares y transportan menos oxígeno. Provoca dolor y anemia.
Caso: fibrosis quística
Otra enfermedad genética es la fibrosis quística, en la que una deleción de tres nucleótidos en un gen elimina un aminoácido de una proteína de membrana. Los pulmones producen mucosidad espesa y se dificulta respirar.
En la anemia falciforme, el codón GAG del ARN mensajero, que codifica el ácido glutámico en la cadena beta de la hemoglobina, cambia a GUG, que codifica valina. Explica…
En la anemia falciforme, el codón GAG del ARN mensajero, que codifica el ácido glutámico en la cadena beta de la hemoglobina, cambia a GUG, que codifica valina. Explica qué tipo de mutación ocurrió y cómo este cambio en un solo aminoácido puede alterar la forma de la hemoglobina y afectar a los glóbulos rojos.
Observa la secuencia de ARN mensajero original y la de una variante: Original: AUG GCU AAA CGU UAA Variante: AUG GCU AAA CGU Considera que UAA es un codón de parada.…
Observa la secuencia de ARN mensajero original y la de una variante:
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Original: AUG GCU AAA CGU UAA
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Variante: AUG GCU AAA CGU
Considera que UAA es un codón de parada. Indica qué diferencia hay entre ambas secuencias, qué tipo de alteración se produjo y qué consecuencia podría tener para la proteína sintetizada.
El marco de lectura: inserciones y deleciones
Como el ARN se lee de tres en tres, la lectura depende de dónde empieza. Eso se llama marco de lectura. Mira qué pasa si se borra una sola base:
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Si se pierden o se añaden 1 o 2 nucleótidos (no múltiplos de 3), el marco se desplaza (mutación de cambio del marco de lectura). Todos los codones siguientes cambian y suele aparecer pronto un codón de parada. La proteína resulta muy alterada.
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Si se pierden o se añaden 3 (o múltiplos de 3), el marco se mantiene: solo falta (o sobra) algún aminoácido. El efecto suele ser menor, aunque puede ser grave si ese aminoácido es clave (como en la fibrosis quística).
Un fragmento de ARN mensajero normal es AUG CAA GGU UCA AAU. Se presentan dos variantes: Variante 1: AUG CAA GGU UGA AAU Variante 2: AUG CAA GGG UUC AAA U Usa esta…
Un fragmento de ARN mensajero normal es AUG CAA GGU UCA AAU. Se presentan dos variantes:
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Variante 1: AUG CAA GGU UGA AAU
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Variante 2: AUG CAA GGG UUC AAA U
Usa esta información: UGA es codón de parada; CAA codifica glutamina, GGU y GGG codifican glicina, UCA codifica serina, UUC fenilalanina y AAU asparagina. Identifica el tipo de alteración en cada variante, escribe la secuencia de aminoácidos que resultaría en cada caso (hasta el codón de parada, si lo hay) y compara cuál de las dos probablemente tendría un efecto más grave sobre la proteína. Justifica tu respuesta.
En un colegio de Arequipa, Mateo y Camila discuten sobre dos pacientes con enfermedades genéticas distintas. En el paciente A hay una deleción de tres nucleótidos…
En un colegio de Arequipa, Mateo y Camila discuten sobre dos pacientes con enfermedades genéticas distintas. En el paciente A hay una deleción de tres nucleótidos consecutivos dentro de la región codificante de un gen. En el paciente B hay una deleción de un solo nucleótido en la región codificante del mismo gen. Argumenta cuál de las dos deleciones tendría, en general, mayor efecto sobre la proteína, explicando qué ocurre con el marco de lectura en cada caso. Luego indica en qué situación la deleción de tres nucleótidos también podría causar una enfermedad grave.
Cuando falla la regulación del gen
No solo la secuencia que codifica importa. Cada gen tiene regiones que controlan cuándo y cuánto se transcribe, como el promotor, donde se une la ARN polimerasa. Una mutación ahí no cambia la proteína, pero sí su cantidad.
Es como una receta perfecta que casi nunca se cocina: la receta (secuencia) está bien, pero se produce poco o nada del plato (proteína).
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Promotor dañado: se transcribe poco → falta proteína.
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Otra alteración puede hacer que el gen se active cuando no debe → exceso o producción en el tejido equivocado.
Valentina lee que una persona tiene un gen normal, pero una alteración en su región reguladora (el promotor) hace que ese gen casi no se transcriba. Explica por qué esa…
Valentina lee que una persona tiene un gen normal, pero una alteración en su región reguladora (el promotor) hace que ese gen casi no se transcriba. Explica por qué esa persona podría presentar una enfermedad aunque la secuencia que codifica la proteína esté intacta. Relaciona tu respuesta con la cantidad de proteína producida.