Las mutaciones

Explicá qué es una mutación y cuándo suelen aparecer (errores al copiar el ADN o acción de agentes externos).

Distinguí entre una mutación que ocurre en una célula somática (por ejemplo, de la piel) y otra que ocurre en una célula germinal: ¿cuál de ellas puede transmitirse a la descendencia?

Distinguí los términos mutación y mutágeno, y poné un ejemplo de cada uno.

Las mutaciones pueden ser perjudiciales, neutras o beneficiosas. Explicá qué significa cada caso y poné un ejemplo de una mutación beneficiosa desde el punto de vista del organismo que la sufre.

Las mutaciones génicas pueden ser sustituciones (cambiar una base por otra), inserciones (añadir una base) o deleciones (perder una base). Ilustrá los tres tipos cambiando la palabra PALO y explicá cada uno.

Razoná por qué insertar o perder una base suele ser más grave para la proteína que cambiar una base por otra, usando la frase de palabras de tres letras «EVA VIO UNA OCA» como modelo del marco de lectura de los codones.

En un laboratorio se analizan dos variantes mutantes de un gen que codifica una enzima esencial de 320 aminoácidos. En el ARNm, la secuencia normal que codifica los aminoácidos 10, 11 y 12 es 5'-AUG GCU UUA-3' (metionina-alanina-leucina):

• Variante 1: sufre la deleción de un único nucleótido (la C del codón GCU).

• Variante 2: sufre la deleción del triplete GCU completo (se pierden tres nucleótidos a la vez).

1. a) Sabiendo que en la Variante 1 el nuevo codón que se forma al unirse los nucleótidos contiguos es GUU (valina), explicá qué significa que se ha alterado el marco de lectura (frameshift) y cómo afectará esto a la secuencia de aminoácidos desde ese punto hasta el final de la proteína.
2. b) Justificá cuál de las dos variantes tiene mayor probabilidad de conservar parte de la actividad funcional de la enzima y cuál dará lugar casi con total seguridad a una proteína afuncional o truncada prematuramente.

Además de las mutaciones que cambian una base, hay mutaciones cromosómicas que afectan a trozos de cromosoma o a cromosomas enteros. Explicá la diferencia usando el símil de un libro: cambiar una letra frente a perder o duplicar una página.

El síndrome de Down se debe a la presencia de tres copias del cromosoma 21 en lugar de dos (trisomía 21). Explicá por qué no es una mutación de un gen concreto, sino un cambio en el número de cromosomas, y en qué momento de la formación de los gametos puede originarse.

Un niño presenta una mutación dominante que ninguno de sus padres tiene. Explicá cómo es posible que aparezca «de nuevo» (mutación de novo) si la mutación ocurrió en el óvulo o en el espermatozoide que dieron lugar a ese niño, y si podrá transmitirla a sus hijos.

Citá tres agentes mutágenos, físicos o químicos, y explicá brevemente cómo actúan sobre el ADN.

La mayoría de las mutaciones no tienen consecuencias. Explicá dos razones por las que muchas mutaciones pasan desapercibidas (sistemas de reparación del ADN y características del código genético).

Explicá qué relación existe entre la acumulación de mutaciones en genes que controlan el ciclo celular y la aparición del cáncer.

El tabaco, la radiación ultravioleta y algunos virus aumentan el riesgo de padecer cáncer, pero no todas las personas expuestas se enferman. Explicá por qué el cáncer se considera una enfermedad multifactorial en la que intervienen las mutaciones acumuladas, el azar y la predisposición genética de cada persona.

Un paciente al que se le ha extirpado con éxito un melanoma en la espalda plantea dos dudas en la consulta médica:

1. «Me preocupa haberle transmitido esta mutación a mi hijo recién nacido».

2. «Como ya me han quitado el tumor y mi piel está morena y curtida, ahora soy inmune y ya no necesito ponerme crema protectora solar».

Rebatí de forma fundamentada ambas afirmaciones:

1. a) Justificá por qué su hijo no heredará este melanoma, diferenciando entre mutaciones en células somáticas y en células germinales.
2. b) Explicá por qué es biológicamente falso que la piel se «inmunice» frente al cáncer, detallando la relación entre radiación ultravioleta acumulada, mutaciones en protooncogenes o genes supresores de tumores y el descontrol del ciclo celular.

Se dice que las mutaciones son «la materia prima de la evolución». Razoná por qué sin mutaciones no existiría variabilidad genética nueva sobre la que actuar.

En una población de bacterias, las mutaciones se hacen notar mucho más rápido que en una población de elefantes. Relacionalo con su reproducción asexual muy rápida (una bacteria puede dividirse cada $20$ minutos) y con el enorme número de individuos.

El virus de la gripe cambia un poco cada año. Relacionalo con su alta tasa de mutación al copiar su material genético y explicá por qué la vacuna de la gripe hay que actualizarla cada temporada mientras que otras vacunas duran años.

Observá el esquema que ilustra el cambio genético y celular en la anemia falciforme. Imaginá que en un cribado genético se identifican dos personas con mutaciones en ese mismo codón (GAA):

• Persona A: sufre una mutación puntual silenciosa en la que GAA pasa a GAG (que también codifica ácido glutámico).

• Persona B: sufre la deleción de la primera base (se pierde la G), alterando la pauta de lectura.

1. a) Predecí razonadamente el fenotipo de la persona A a nivel celular, explicando qué característica del código genético evita que desarrolle anemia falciforme.
2. b) Compará el impacto celular y funcional esperable en la persona B frente al caso de anemia falciforme mostrado en el esquema. Justificá por qué una deleción de un único nucleótido suele ser biológicamente más destructiva para la proteína que la sustitución puntual representada.

Un paciente con amigdalitis bacteriana suspende el tratamiento con antibiótico al tercer día de los siete prescriptos porque ya no tiene fiebre ni molestias. Su justificación es: «Si sigo tomando antibiótico, las bacterias aprenderán a combatirlo y mutarán para hacerse resistentes; es mejor dejarlo ya para no forzarlas a mutar».

1. a) Identificá el error conceptual de su planteamiento y rebatí su afirmación, distinguiendo claramente entre el origen aleatorio y preexistente de las mutaciones y el papel selector del antibiótico.
2. b) Predecí qué ocurrirá en la población bacteriana residual de su garganta si suspende el tratamiento a medias, y razoná por qué este mal uso contribuye a la proliferación de cepas multirresistentes.

Reto del tema. Imaginá que trabajás para una agencia de bioseguridad alimentaria y tenés que realizar una evaluación preliminar de una muestra vegetal doméstica. Vas a resolver este caso mediante un breve informe bioforense organizado en cuatro fases:

1. Extracción y medición: Extraé el ADN de $100\text{ g}$ de tomate o banana empleando sal, detergente y alcohol muy frío al $96\,\%$. Medí con una regla milimetrada la altura de la interfase mucosa precipitada (anotando tu valor, ej. $0,6\text{ cm}$) y explicá la función físico-química de cada reactivo.

2. Expresión génica: A partir de la secuencia molde $3'\text{-TAC\,TTC\,AAA\,ACT-}5'$, escribí la molécula de ARNm complementaria y deducí la secuencia peptídica correspondiente usando el código genético, detallando dos diferencias estructurales entre ADN y ARN.

3. Mutación en bases de datos: Modificá la secuencia molde anterior sustituyendo su cuarta base, contando desde el extremo $3'$, por una adenina. Consultá el portal científico oficial NCBI (Gene database) para buscar un ejemplo de mutación puntual y clasificá la mutación simulada según su efecto en la proteína resultante.

4. Dictamen bioforense: Redactá una propuesta razonada que distinga lo que indica el rendimiento del extracto (cantidad aproximada de material recuperado, que depende sobre todo del tejido y del procedimiento) de las consecuencias fenotípicas que provocan las mutaciones en los cultivos, e indicá qué análisis (comparación de secuencias o marcadores con una muestra de referencia) harían falta para verificar la autenticidad y estabilidad genética.

Se valorará:

• Rigor en el procedimiento experimental casero y obtención precisa del dato métrico.

• Exactitud al modelar la transcripción, traducción y tipología de la mutación.

• Argumentación científica coherente que integre estructura molecular, expresión y fenotipo.