1. GENÈTICA
MOLECULAR
MUTACIONS

2. MUTACIONS
El terme mutació es deu al botànic H. de Vries (1901), que estudiant
la flor de nit, va adonar-se de l’aparició de característiques no
previstes que es transmetien a la descendència. Aquests canvis els
va anomenar mutacions
Es defineix mutació qualsevol canvi en el material hereditari
d’una cèl·lula que es transmet d’una generació a l’altra
Les mutacions són successos fortuïts deguts a errors en la
replicació de l’ADN o bé en la seva reparació o a l’acció de diversos
factors (incorreccions en el repartiment dels cromosomes en la
mitosi o meiosi, per acció d’agents mutàgens,...)

3. Tenen una gran importància en Biologia degut a que són responsables de la
variabilitat genètica (permet el procés de l’evolució)
Si una mutació es dóna en una cèl·lula somàtica, aquesta només afectarà a
l’individu (de fet a totes les cèl·lules descendents de la cèl·lula afectada) i no
passarà a la descendència, mentre que si la mutació es dóna en una cèl·lula
germinal, aquesta serà heretable
Tipus de mutacions
Gèniques: Afecten a l’estructura del gen
Cromosòmiques: Afecten a l’ordre lineal dels gens als cromosomes
Genòmiques: Afecten al genoma, al nombre de cromosomes

4. Mutacions gèniques
Són alteracions en l’estructura dels gens, on almenys un triplet es veu
modificat (per un canvi de base, l’addició d’una base o deleció d’una base)
La modificació d’un triplet pot provocar l’aparició d’un aa. diferent a
l’esperat i això pot provocar una variació en la proteïna (el fet que el codi
genètic sigui degenerat fa que l’efecte de les mutacions gèniques quedi
esmorteït.)
Es considera que quan es produeix una mutació gènica, es produeix un nou
AL·LEL en aquest gen
Els efectes de les mutacions poden ser molt subtils o tan intensos que
provoquin defectes morfològics greus i fins i tot la mort. Segons els efectes de
les mutacions, podem parlar de mutacions morfològiques (afecten a
característiques visibles de l’organisme), letals (actuen sobre la supervivència
de l’individu), condicionals (la mutació es manifesta en determinades
condicions), bioquímiques (varien una funció bioquímica de la cèl·lula),...

5. Entre els problemes relacionats amb les mutacions
puntuals en l’home tenim:
Anèmia falciforme,
Alcaptonuria,
Fenilcetonuria,
Albinisme,
Hipodoncia (absència de fins 6 dents),
Càncer de colon,
Càncer de tiroides,
Càncer de pancreas,
Polidactilia,
Hipertensió arterial,
Diabetis, etc.

6. Les mutacions gèniques són degudes bàsicament a una substitució de bases,
a una deleció o a una adició de bases nitrogenades. Això fa que puguem
distingir:
Mutacions per SUBSTITUCIÓ de bases
Transicions
Consisteix en el canvi d’una base púrica per una altra
púrica o una pirimidínica per una altra pirimidínica
Transversions
Consisteix en el canvi d’una base púrica per una
pirimidínica o a l’inrevés
Mutacions de CONSTRUCCIÓ RECORREGUDA
Delecions
Consisteix en la pèrdua de parells de bases
Adicions
Apareixen nous parells de bases

7. Mutacions per SUBSTITUCIÓ
Normal
ADN normal 3'... TAC GGA GAT TCA AGA GAG ...5'
ARNm normal 5'... AUG CCU CUA AGU UCU CUC ...3'
Proteïna normal H2 N- Met Pro Leu Ser Ser Leu -COOH
Transició
ADN normal 3'... TAC GGA GAC TCA AGA GAG ...5'
ARNm normal 5'... AUG CCU CUG AGU UCU CUC ...3'
Proteïna normal H2 N- Met Pro Leu Ser Ser Leu -COOH
Transversió
ADN normal 3'... TAC GGA GTT TCA AGA GAG ...5'
ARNm normal 5'... AUG CCU CAA AGU UCU CUC ...3'
Proteïna normal H2 N- Met Pro Gln Ser Ser Leu -COOH
Deleció
ADN normal 3'... TAC GGG ATT CAA GAG AG ...5'
ARNm normal 5'... AUG CCC UAA GUU CUC UC ...3'
Proteïna normal H2 N- Met Pro Stop
Addició
ADN normal 3'... TAC GGA GGA TTC AAG AGA G ...5'
ARNm normal 5'... AUG CCU CCU AAG UUC UCU C ...3'
Proteïna normal H2 N- Met Pro Pro Lys Phe Ser -COOH

8. Mutacions per SUBSTITUCIÓ

9. Transicions

10. Mutacions cromosòmiques
Les mutacions cromosòmiques són alteracions en la seqüència original dels
gens en el cromosoma. Aquestes alteracions poden ser:
Variacions en la distribució
dels gens dels cromosomes
Translocacions
Inversions
Variacions en el nombre
de gens dels cromosomes
Delecions
Duplicacions

11. Variacions en la distribució dels gens dels cromosomes
Canvi de localització d’un fragment de cromosoma, ja sigui en el
mateix cromosoma o en un altre no homòleg
Translocacions
Són visibles al microscopi òptic durant la meiosi. Solen anar aparellades
a la semiesterilitat. Si són recíproques, s’anomenen transposicions
Translocació recíproca

12. Canvi en l’ordre dels gens al cromosoma. Es produeixen quan en un cromosoma
Inversions es donen dues escissions i la posterior unió es dona amb l’odre invertit
Existeixen dos tipus de inversions: les pericèntriques (si inclouen el
centròmer) i les paracèntriques (no inclouen el centròmer)
Són visibles al microscopi òptic durant la meiosi, ja que s’originen bucles
durant l’aparellament de cromosomes homòlegs
Inversió Inversió
paracèntrica pericèntrica

14. Variacions en el nombre de gens dels cromosomes
Pèrdua d’un fragment de cromosoma que conté un o més gens
Delecions
En casos d’homozigosi, moltes vegades són incompatibles amb la vida.

17. Repetició d’un fragment de cromosoma, ja sigui en el mateix cromosoma o
Duplicacions en un altre
Visible al microscopi òptic. Són molt importants evolutivament parlant ja que, com
que representen un augment del material genètic, si hi ha mutacions en aquest
segment permeten la diversificació del material hereditari

18. Els efectes de les mutacions cromosòmiques són:
Les delecions i duplicacions produeixen un canvi en la quantitat de
gens i per tant tenen efectes fenotípics, normalment letals
Les inversions i translocacions no solen produir efectes fenotípics,
ja que l’individuo té els gens correctes, encara que les
translocacions poden provocar esterilitat o descendents amb
anomalies
Un exemple de mutació cromosòmica en humans és el síndrome
“cri du chat”. És provocat per una deleció en el cromosoma 5 i es
caracteritza per microcefalia, cardiopatia, retard mental greu,
detenció del creixement, ...
Evolutivament, les duplicacions tenen una gran importància, a
diferència de les delecions.
Les fusions de cromosomes poden donar lloc a l’aparició de nous
cromosomes, com per exemple el cromosoma 2 humà, que és el resultat
de la fusió de dos cromosomes d’un avantpassat antropomorf

19. Mutacions genòmiques
Són alteracions en el nombre de cromosomes propis de l’espècie.
Aquestes alteracions poden ser:
EUPLOÏDIES
Afecten a jocs sencers de cromosomes
ANEUPLOÏDIES
Afecten només a una part del joc de cromosomes

20. EUPLOÏDIES
El nombre de cromosomes és un múltiple sencer del nombre bàsic de
cromosomes (n) o dotació haploide
Agafant la dotació diploide (2n) de referència distingim:
Monoploïdies (n) (o haploïdies)
Només hi ha un joc de cromosomes
Poliploïdies
Presenten més de dos jocs de cromosomes:
triploïdies (3n), tetraploïdies (4n), ...
Ex.: plàtans (3n), blat (4n), fresons (6n)
Es donen sobretot en vegetals. Els individus poliploides solen ser més grans i
resistents que els que tenen el nombre normal de cromosomes i per aquest motiu
són molt apreciats en agricultura
Segons l’origen de la poliploïdia, distingim entre autopoliploides (els cromosomes
pertanyen a la mateixa espècie) i al·lopoliploides (els cromosomes provenen de
més d’una espècie, encara que molt propera)

24. ANEUPLOÏDIES
El nombre de cromosomes no és un múltiple sencer del nombre bàsic
de cromosomes (n) o dotació haploide
Les alteracions més característiques són:
Monosomies
Són cèl·lules a les que els hi falta un cromosoma. Responen a la fórmula (2n-1)
(on n és la dotació haploide de l’espècie)
Els individus afectats solen tenir elevada mortaldat i una baixa taxa de reproducció
Es produeixen per una no disjunció de cromosomes homòlegs a la meiosi II en la
gametogènesi. D’aquesta manera, apareixen gàmetes amb (n+1) cromosomes i
gàmetes amb (n-1).
Quan una gàmeta (n) s’uneix amb una (n-1), obtenim un zigot 2n-1 (monosòmic)
Ex.: En humans, Síndrome de Turner (23 autosomes + X-). Falta un cromosoma
sexual X. Els individus són femelles amb atrofia d’ovaris, absència de
desenvolupament dels caràcters sexuals secundaris, infantilisme, ...

25. Trisomies
Son cèl·lules que tenen un cromosoma més. Responen a la fórmula (2n+1) (on n és la
dotació haploide de l’espècie)
Algunes trisomies importants són:

26. Trisomia 21. Síndrome de Down
La freqüència d’aparició d’aquesta
trisomia és de 1/700 naixements,
tot i depèn de l’edat de la mare
(als 20 anys, la freqüència és de
1/1930; als 30 anys és de 1/890; als
40 és de 1/110 i als 50 és de 1/12)

27. Trisomia 18. Síndrome d’Edwards Trisomia 13. Síndrome de Patau
Trisomia XXY. Síndrome
de Klinefelter

28. Tetrasomies
Son cèl·lules que tenen un cromosoma quadruplicat. Responen a la fórmula (2n+2)
Doble trisòmic
Son cèl·lules que tenen dos cromosomes duplicats. Responen a la fórmula (2n+1+1)
Nul·losomies
Son cèl·lules que tenen una parella de cromosomes homòlegs menys. Responen a la
fórmula (2n-2)
Altres mutacions que afecten al nombre de cromosomes són:
Fusió cèntrica Fisió cèntrica
És la unió de dos cromosomes no homòlegs Fenomen contrari al anterior. Apareix
combinada amb la pèrdua d’un dels centròmers. un nou centròmer en un cromosoma i
Llavors el conjunt es comporta com un únic aquest es trenca en dos. L’individu té
cromosoma i l’individu té un cromosoma menys un cromosoma més
en el seu genoma

30. Freqüència de mutació espontània
És la probabilitat amb la que es dona una mutació. Generalment aquesta
freqüència és molt petita.
Existeixen, no obstant, condicions ambientals o productes químics
que fan augmentar aquesta probabilitat. Són els agents mutàgens.
Agents
físics
Agents
mutàgens
Agents
químics

31. Agents mutàgens
Tots els agents, tant físics com químics, capaços d’alterar la seqüència de l’ADN.
Moltes vegades, aquests a gents també són cancerígens
Agents físics
Radiacions ionitzants: raigs X, raigs α, raigs β, raigs γ (procedents de la
radioactivitat). Tenen un elevat grau de penetració i provoquen pèrdues
d’electrons als àtoms, alterar les bases i fins i tot trencar l’ADN
Radiacions no-ionitzants: radiacions ultraviolades. Són menys penetrants,
però fan que les zones més exposades (la pell), els electrons tinguin més
energia i alterar l’estructura de l’ADN (ex. formació de dímers de timina)
Xocs tèrmics i augments de temperatura (es trenquen bases), ultrasons,
edat de l’individu (es perd eficàcia en les duplicacions), ...
Agents químics
Agents semblants a bases nitrogenades (cafeïna, nicotina)
Agents desaminants (àc. nitrós)
Agents alquilants (gas mostassa)

32. Sistemes de reparació de l’ADN
Sistemes que no trenquen l’ADN. Ex.: enzim fotorreactiu
(activat per la llum UV)
Sistemes que trenquen l’ADN. Sistema més important. Consta de
l’acció de 4 passos enzimàtics, que trenquen la secció danyada i
afegeixen els nucleòtids necessaris per a la reparació.
Sistemes S.O.S. En períodes de duplicació de l’ADN, si l’ADN
polimerasa troba una mutació (dímer de timina, base desanimada,...) la
duplicació s’atura. Passat un temps límit, s’activa aquest sistema que
desbloqueja l’enzim i l’obliga a posar un nucleòtid

33. Sistemes de reparació de l’ADN
ex.: dímer de timina
1)
' 5' 3' 5'
5' 3 3' 5'
3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' P P P
3' 5' 3' 5'
P P P P P P P
A A
A G C T C C T A
T C G A A T
G G
T T
3'P 5' 3' 5' 3'
P P
P
5' 3 ' P5 ' 3'P 5' 3 'P 3' 5'
5' P
3' P P 5'
5' 3' 5' 3'

34. 2)
3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5'
P P P P 3' P P P P P P
A G C T A A C T A
C
T C G A A T
G
P
3' P 5'
P
3' 5' 3' P 5' 3'
P
5' 3 ' P5 ' 3'
5' T 3'
T
P
5'
3'
5'
P
G 3'
P
5'
3'
Endonucleasa 5'
P
( trenca la cadena defectuosa
per l’extrem 5’ )

35. 3)
3' 5' 5' 3' 5' 5' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5'
3' 3' 3' 5' 3'
P P P P P P P P P P
A G C T C A A C T A
T C G A G A T
P
3'P 5' 3' 5'
P
3 ' P5 ' 3 ' P5 '
P
5' 3 ' P5 ' 3'
5' 3'
G
G T
T P 3'
5'
P
3' 3'
5' P
P 3' 5'
5'
ADN polimerasa
( addiciona nucleòtids )

36. 4) 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5'
P P P P 3' P P P P P P
A G C T A A C T A
C
T C G A G G A T
T T
P
3' 5'
P
3' 5'
P
3' P 5' 3'
P P P
5'
P
5' 3' P
5' 3'
3'
P
5' 5' 3' 5' 3' 5' 3'
ADN polimerasa
( addiciona nucleòtids ) Ligasa
( uneix el fragment nou
a la cadena )

37. 5)
3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 5' 3' 5' 3' 5' 5' 3' 5' 3' 5'
P P P P 3' P P P 3' P P P
A G C T A A C T A
C
T C G A A T
G T T G
3' P 5' 3' 3'
P P P
3' P 5' 3' 5' 3'
P
5' 5'
P P P
5'
P
5' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 3'