PROBLEMES 1r PARCIAL (2015)

Ejercicio Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura mutagenesi
Profesor A.C.
Año del apunte 2015
Páginas 13
Fecha de subida 28/03/2015 (Actualizado: 29/04/2015)
Descargas 17

Vista previa del texto

Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor PROBLEMES I QÜESTIONS DE MUTAGÈNESI (1r parcial) - In sílico: tot fet a ordinador. Si fem un experiment in sílico fem previsions teòriques sense cap evidència experimental. És un mètode molt ràpid i barat.
1.- Una mostra d’un cultiu de bacteris d’E. coli que mai havia estat en contacte amb l’antibiòtic tetraciclina, se sembra en un medi sense tetraciclina sobre una placa de cultiu. Al poc temps, s’observa l’ aparició de múltiples colònies bacterianes sobre el medi de la placa de cultiu, derivades cada una d’elles d’un sol bacteri. Mitjançant un bastonet estèril, s’agafa una mostra d’una colònia de la placa de cultiu original i es trasllada a la regió número 1 d’altres tres plaques de cultiu que contenen tetraciclina, i que estan dividides en regions de forma quadrada. Aquest procés es repeteix amb totes les colònies de la placa original obtenint-ne el resultat indicat en el següent esquema (imatge dreta).
Donen suport aquests resultats al caràcter preadaptatiu de la mutació? Podem veure que les colònies sempre creixen en les mateixes caselles.
- Si canviarem l’espècie del bacteris, la filosofia de la pregunta no canviaria.
Si fos un altre antibiòtic tampoc.
Agent selectiu: en aquest la Tc (antibiòtic). També ho és la temperatura, la presencia de virus...
Imaginem un cultiu de cèl·lules que mai ha estat en contacte amb cert agent selectiu. El sotmetem a l’agent selectiu en qüestió i veiem que hi ha resistents. Als anys 40 es diria que açò ha sigut conseqüència d’una selecció fisiològica per mutació. Però alguns investigadors, com Lúria, van dir que no, sinó que al cultiu hi ha cèl·lules que ja presenten la mutació de per sí, però que abans no la mostraven perquè no hi havia cap restricció en el medi de cultiu. Doncs, quan posem l’agent selectiu, sols sobreviuen els mutants/resistents. Per tant, la mutació és pre-adaptativa.
A partir de l’anterior, va crear-se el Test de fluctuació de Lúria. S’observava molta variació de la freqüència de mutació quan tractaven un cultiu amb un agent i després es sembraven diverses mostres del mateix cultiu en diverses plaques.
Açò és degut a que no hi ha una resposta fisiològica al canvi, sinó que segons quins bacteris agafem del medi de cultiu, hi haurà molt, poc o cap creixement segons si ja presentaven la mutació o no.
Si les colònies que observem corresponen a les mateixes posicions, això és una indicació clara de que l’agent selectiu (Tc) el que ha fet és posar en evidència les mutacions que ja existien prèviament.
2.- Com s’utilitza la tècnica de selecció amb penicil·lina per aïllar soques de bacteris doble mutants? La penicil·lina és un antibiòtic que solament mata els bacteris en creixement. Inhibeix la síntesi de la paret cel·lular interferint amb la reacció de transpeptidació. Si afegim penicil·lina a una població bacteriana que manca d’un nutrient, aleshores les cèl·lules normals en voler dividir-se, moriran. En canvi, les mutants no, ja que en no disposar del nutrient no es divideixen. Emprant medis diferents, podem aïllar soques de bacteris doble mutants, incapaces de sintetitzar dos aminoàcids.
Perquè un bacteri es pugui dividir de manera normal, necessita tindre disponible tots els elements necessaris. A més, de vegades, els resultats que estaven encaminats per estudiar per exemple, la síntesi d’un aminoàcid, han esdevingut eines per estudiar la freqüència de mutació, com el Test d’Ames.
- µ His+ Hisν µ (freqüència de mutació) ≈ 10-6 ν (freqüència de mutació inversa) ≈ 10-9  sempre és més petita que la µ, ja que és menys probable degut a que abans de la mutació inversa es deu provocar la primera mutació.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 3.- Els termes genotoxicitat i mutagenicitat a vegades s’empren indistintament, però en realitat no són sinònims.
Expliqueu quina és la diferència? PER FER 4.- A nivell de DNA, quins són els canvis associats a les mutacions gèniques? Quins considereu que són els més freqüents? PER FER 5.- Un codó que codifica l’aminoàcid Gly sofreix una substitució d’una base que genera una mutació d’acabament.
D’acord amb el codi genètic, aquesta mutació és una transició o una transversió? En quina posició del codó es produeix la mutació? El codó del qual estem parlant és GGA (Gly). Quan la primera G és substituïda per un U, el codó es converteix en UGA, el qual és un codó STOP. Per tant, aquesta mutació és una transversió en la 1ª posició del codó.
La mutació puntual més senzilla és una substitució d’una base per una altra. Si el canvi es fa per una base del mateix tipus s’anomena transició, però si és puri-piri o viceversa, és una transversió.
A més, ens podem trobar U en el DNA si es desaminen les C.
6.- La 2-aminopurina (2-AP) és un anàleg de l’adenina i pot substituir-la. La 2-AP ocasionalment pot canviar a la seva forma tautomèrica imino, convertint-se en 2-iminopurina (2-IP) que forma ponts d’hidrogen amb la citosina. Feu un esquema que il·lustri l’efecte de la 2-AP com a agent mutagènic, indicant quin tipus de mutació o mutacions es poden produir.
La 2-AP pot substituir l’A durant la replicació. 2-AP s’aparella amb T (igual que A), però la seva forma tautomèrica 2AP’ (2-IP) s’aparella amb C. Per tant, es poden produir transicions: - A-T  G-C - T-A  C-G - G-C  A-T - C-G  T-A Un anàleg de base és una molècula molt semblant a la base que substitueix, però tampoc és idèntica. No desestabilitza la molècula de DNA, i a més, no és reconeguda per la DNA polimerasa i passa desapercebuda. Però el problema és que aparella de forma incorrecta, generant transicions. Per exemple, 2-AP (anàleg de A) aparella amb C quan es troba en la seva forma tautomèrica, encara que aquest anàleg en concret, de normal aparella de forma correcta, en aquest cas amb T.
7.- Quina o quines són les característiques que fan que els anàlegs de bases siguin mutagènics: Els anàlegs de base són substàncies químiques amb estructures semblants a alguna de les quatre bases. Les DNA polimerases no distingeixen entre bases normals i anàlegs i, si es dóna la replicació en presència d’anàlegs, aquests es poden incorporar al DNA.
Els anàlegs de base o els seus tautòmers tendeixen a aparellar-se incorrectament, la qual cosa implica que causin mutacions de transició.
a) Produeixen canvis en les DNA polimerases que poden causar el seu funcionament incorrecte. F b) Distorsionen l’estructura del DNA. F  distorsió no n’hi ha, o almenys no és important, ja que és molt semblant a la base.
c) Són semblants a les bases normals en quant a llur estructura. V d) Modifiquen químicament les bases normals. F  això són els agents alquilants, els quals afegeixen grups metil, etil, propil...
La presència d’anàlegs no implica que les polimerases s’hagin d’aturar perquè no alteren l’estructura. Els anàlegs de base o formes tautomèriques aparellen de forma incorrecta i provoquen transicions.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 8.- Pot la hidroxilamina revertir mutacions de finalització? Justifiqueu la resposta.
No. La HA és un mutagen molt específic que afegeix un grup hidroxil a la C i la converteix en hidroxilaminocitosina.
Aquesta conversió augmenta la freqüència d’un tautòmer que s’aparella amb l’A (en lloc de la G) i porta transicions CG  T-A.
Els codons de finalització són UAA, UAG i UGA. Per tant, la HA mai pot revertir mutacions de finalització.
No sempre que hi ha una reversió vol dir que s’hagi restaurat la informació inicial, ja que pot ser una supressió: es produeix una mutació en el mateix gen o en un altre gen que dóna un fenotip normal però un genotip diferent de l’original. Però si parlem d’una reversió a nivell estricte, s’ha de recuperar la informació inicial La HA actua molt específicament sobre la C, li afegeix un OH. Aquesta molècula pot adoptar una forma tautomèrica (amino  imino), la qual s’aparella amb A, i per tant, provoca transicions CG  TA. Els dos codons STOP són UGA, UAG i UAA (no tenen cap C). Per tant, la HA no tindrà cap efecte possible sobre aquests codons i no els podrà revertir.
Hem abreviat la hidroxilamina amb HA. Molts altres compostos s’abrevien, com el dietilestilbestrol (DES). Aquest compost s’utilitzava en l’embaràs d’algunes dones que patien molts avortaments espontanis i així evitar-se, com a substància cancerígena o per engreixar de forma il·legal el bestiar. El DES és una de les poques substàncies que s’ha demostrat que pot ser un carcinogen transplacental. Es va observar que moltes de les filles de les dones que van prendre DES per evitar avortar, quan arribaven a la pubertat presentaven càncer a l’aparell reproductor. Per una altra banda, i en molta menys freqüència, també es va detectar càncer en els fills, també en l’aparell reproductor. Llavors, l’efecte del DES és a llarg termini: quan l’individu va estar exposat al carcinogen encara no havia nascut. Açò demostra que els embrions i fetus poden estar afectats per petites molècules tòxiques que la mare pot incorporar.
Però, en alguns llibres, amb DES es refereixen al dietilsulfat. Llaors, quan llegim podem trobar-nos sigles que poden significar diverses coses. Doncs, hi ha que assegurar-nos de que signifiquen les sigles abans de res, sinó pot ser que ens paregui que el text no tingui sentit.
9.- Si un DNA incorpora uracil, què és el més probable que passi? Comenteu com es pot eliminar i, en cas de que hi romangui, quines conseqüències tindria en la següent replicació? El més probable és que sigui eliminat mitjançant l’acció de glucosilases específiques. Es crea un lloc apirimidinic, que pot ser reparat adequadament. Però si l’U es manté i el DNA es replica, s’aparella amb l’A. Si l’U s’ha produït per desaminació de la C, aleshores es produeix una transició C-G  T-A.
Hi ha enzims (u-glicosilases) que eliminen l’U, i llavors, queda un lloc apirimidínic. Però, si l’U es manté, aquest aparellarà amb una A, i quan aquesta repliqui incorporarà una T. La C es pot desaminar i convertir-se en U, llavors açò provocaria una transició C  T.
10.- Per als mutàgens àcid nitrós i hidroxilamina, descriviu la sèrie de passos pels quals la següent seqüència podria aparèixer mutada després de dues rondes de replicació: C-A-T-T-G G-T-A-A-C L’àcid nitrós, HNO2, desamina la C i la converteix en U (Açò també podria passar de forma espontània). L’U aparella amb l’A i es genera la transició CG  TA. La hidroxilamina, NH2OH, afegeix un grup OH a la C i la converteix en hidroxilaminocitosina, la forma tautomèrica de la qual s’aparella amb l’A, generat també la transició CG  TA.
11.- Quin és l'efecte més important de les desaminacions, a nivell mutagènic? L’efecte mutagènic més important de les desaminacions és la inducció de transicions. Ja hem vist quin és l’efecte de la desaminació de la C (es converteix en U). Però també es pot desaminar l’A i la G: - Si es produeix la desaminació de l’A, es forma la hipoxantina (HX), la qual s’aparella amb la C, originant la transició TA CG.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe - Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor Si es desamina la G, es produeix la xantina (X, podem considerar-la una base modificada), que s’aparella amb la C, a l’igual que la G. Però també pot aparellar-se amb la T, produint una transició CG  TA.
El tRNA té sempre bases modificades per al seu propi funcionament. Per tant, no sempre trobarem les bases originals, la qual cosa no té res a veure amb la mutagènesi. De totes les bases el del tRNA, entre un 10-20% són rares o modificades. A més, no tots els tRNA són igual de llargs. Els més llargs ho són perquè tenen el braç extra més llarg que els tRNA amb la seqüència curta.
12.- Una de las lesions espontànies que de forma natural poden causar mutacions és la despurinització. Què implica aquest fet i quines conseqüències te? La despurinització és la pèrdua d’una base purínica (A, G) d’un nucleòtid. Es produeix quan es trenca l’enllaç covalent que uneix la purina amb l’àtom de carboni 1’ de la desoxiribosa, i produeix un lloc apurínic, el qual no pot fer de motlle durant la replicació. Davant d’un lloc apurínic s’incorpora un nucleòtid incorrecte (normalment l’A). Aquest error por ser replicat a la següent ronda.
La despurinització és una causa freqüent de mutació espontània. Una cèl·lula de mamífer en cultiu perd unes 10000 purines al dia.
En un lloc apurínic, normalment s’afegeix una A, encara que teòricament es tindria que afegir una base a l’atzar. Doncs, poden tindre conseqüències si en realitat allà no anava una A. És una cosa molt freqüent: una cèl·lula de mamífer perd unes 10000 purines al dia, per com solen hi haure pocs errors, açò no té una gran importància mutagènica.
13.- Un gen codifica una proteïna amb la següent seqüència d’aminoàcids: Met-Trp-His-Arg-Ala-Ser-Phe. Es produeix una mutació en el gen i la proteïna resultant posseeix la seqüència Met-Trp-His-Ser-Ala-Ser-Phe. Una mutació supressora intragènica restaura la seqüència original. Descriviu al menys un exemple de canvis de bases que podrien haver produït la mutació original i la supressora.
Quatre dels 6 codons per Arg podrien haver mutat per una substitució d’una Arg original Ser Arg restaurat sola base per produir un codó de Ser. Però solament dos dels codons d’Arg CGU AGU AGG o AGG mutats per formar codons de Ser podrien mutar ulteriorment en una segona CGC AGC AGG o AGA posició per regenerar el codó d’Arg. Però en ambdós casos, les mutacions són transversions.
El més fàcil és pensar que s’ha produït un sol canvi de base en una posició determinada. Però també podria ser que hi hagués més d’un canvi en un mateix triplet. A més, si no ens donaren la seqüència i ens digueren que l’individu presenta un fenotip normal, podríem pensar que ha sigut una supressió intergènica que restablirà el fenotip normal, encara que ara trobaríem dos alteracions en el genotip.
Hi ha relació entre la necessitat o requeriment d’X aminoàcid i el nombre de codons que codifiquen per n’ell, ja que els més essencials venen codificats per diversos codons. Hi ha 6 triplets que codifiquen per l’Arg, dels quals, sols 4 si pateixen un sol canvi, poden codificar per Ser. A més, hem de pensar una 2º mutació en un 2n lloc del mateix triplet que pugui revertir el fenotip inicial. Doncs, sols dos triplets (CGU i CGC) s’ajusten a aquestes característiques, com ja hem vist abans.
3’ G T A T C G G A A A C T C A 5’ 14.- La seqüència de nucleòtids d’un cert segment d’un gen i la seqüència 5’ C A T A G C C T T T G A G T 3’ d’ aminoàcids formats a partir d’aquest segment són les següents: NH2-.....- ile - ala - phe - glu -.....COOH Una sola mutació en el gen normal produeix una proteïna mutant que és idèntica a la normal excepte en els quatre aminoàcids indicats, que queden reemplaçats pels següents: NH2-.....- leu - lys - gly - tyr - .....COOH. Quina classe de mutació pot haver donat lloc a aquest nou al·lel? NH2-.....- ile - ala - phe - glu -.....COOH 5’-AUPi-CGX-UUPi-GAPu-3’ AUA NH2-.....- leu - lys - gly - tyr -.....COOH 5’-CUX-AAPu-GGX-UAPi -3’ UUPu Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor Emprant el codi genètic anem a determinar els triplets que porten la informació pels aminoàcids de la proteïna normal i la mutant, i a comparar-los amb la seqüència de bases del segment del gen que conté la informació per la proteïna.
Aleshores, si comparem aquestes seqüències de ribonucleòtids amb els dels missatgers transcrits a partir de les dues hèlixs del gen responsables, tindríem els següents resultats: mRNA 1 5’ C A U A G C C U U U G A G T 3’ 3’ G T A T C G G A A A C T C A 5’ 5’ C A T A G C C T T T G A G T 3’ mRNA 2 3’ G U A U C G G A A A C U C A 5’ La seqüència del mRNA 1 és 5’ CAUAGCCUUUGAGT 3’ i coincideix amb la deduïda per a la proteïna normal. A més, la seqüència del mRNA 2 és 3’ GUAUCGGAAACUCA 5’ i coincideix amb la de la proteïna mutant.
Per tant, el més probable és que s’hagi produït una inversió de la seqüència de nucleòtids de DNA corresponents al segment subratllat.
Cal recordar que una inversió implica un doble gir de 180º, un en horitzontal que inverteixi la seqüència, i un altre en vertical que manté la polaritat de les cadenes de DNA.
Podem afegir una base i llevar-ne una altra unes quantes bases després. Però això ja serien dos canvis, i no és el que ens demana l’enunciat.
De vegades, pot hi haure una inversió d’uns pocs parells de bases. Hi ha canvis d’aquest tipus que no tenen conseqüències reals, ja que els aminoàcid que han canviat no alteren la funcionalitat de la proteïna o es troben en una part que fa funció d’estructura de la proteïna. Doncs, la proteïna serà diferent però funcional, i llavors, el fenotip seria normal.
Per resoldre el problema devem mirar com podria ser el codó: - Pi: va una pirimidina Pu: va un purina X: pot anar qualsevol base.
Llavors, ara identifiquem les bases que s’han invertit.
15.- La seqüència d’aminoàcids dels capsòmers del cap d’un fag (abreviació de bacteriòfag, doncs, sols afecta bacteris) normal que infecta una soca normal d’E. coli és la següent: NH2-ala-pro-ser-val-tyr-phe-.....-COOH. Un fag amb una càpsida mutant en infectar una soca normal d’E. coli presenta la següent seqüència d’aminoàcids en els seus capsòmers: NH2-met-ala-pro-pro-val-COOH. Quan aquest fag mutant infecta una determinada soca mutant d’E. coli es produeix la lisi bacteriana, alliberant-se partícules virals en les que el polipèptid dels capsòmers és NH2-alaproser-val-tyr-phe-.....-COOH. Tanmateix, si amb aquestes partícules virals s’infecta de nou una soca d’E. coli normal, es produeixen fags amb capsòmers mutants de seqüència més curta.
a) Quin tipus de mutació pot explicar aquests resultats? El bacteriòfag mutant presenta capsòmers més curts, per tant, podem pensar en que la mutació correspongui a l’aparició d’un codó STOP. Un dels triplets que codifica la Tyr és UAPi i un d’acabament és UAPu, aleshores podem pensar en una transversió en el DNA del fag: Pi  Pu, que generi un codó STOP en el mRNA.
També podria ser una deleció, una de un nombre múltiple de 3 i que no impliqui un corriment del marc de lectura.
Llavors, la proteïna seria mes curta però amb els mateixos aminoàcids (excepte algun que altre).
b) Quins altres polipèptids (capsòmers) podrien aparèixer quan el fag mutant infecta la soca mutant (supressora) d’E. coli? Si pensem en mutacions a nivell del tRNA bacterià, en trobar el senyal d’acabament, un tRNA mutant pot determinar la incorporació d’una Ser i continuar la traducció. Llavors, s’obtindrien capsòmers més llargs.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 16.- Un codó que codifica l’aminoàcid Asp sofreix una substitució d’una base, donant lloc a un codó que codifica Ala.
Consulteu el codi genètic i enumereu totes les seqüències de DNA possibles per al codó original i el mutant. La mutació és una transició o una transversió? Els triplets que codifiquen per Asp són GAU i GAC (CTA i CTG en el DNA respectivament), mentre que els que codifiquen per Ala són GCU, GCC, GCA i GCG (CGA, CGG, CGT i CGC en el DNA respectivament). El fet més probable és pensar en mutacions que afectin a una sola base. Aleshores: - CTA  CGA CTG  CGG En ambdós casos s’ha produït una transversió T  G en el nucleòtid del mig del codó.
Hi ha llibres que quan expliquen un canvi, fiquen la fletxa en un sentit (). En canvi, també podem veure una fletxa de doble sentit (↔), la qual cosa ens indica que es pot produir el canvi en els dos sentits.
17.- Sabent que l’etil metano sulfonat (EMS) és un agent mutagènic que produeix principalment transicions GC → AT i que l’aflatoxina B1 produeix fonamentalment transversions GC → TA, indiqueu si cadascun d’aquests mutàgens podria revertir els codons ambre (UAG) i ocre (UAA) a la forma salvatge.
- - L’EMS produeix principalment transicions GC  AT, però també podrien produir un altre canvi. Afegeix un etil (radical alquílic) i per tant, és un agent alquilant, com l’MMS.
S’utilitza per fer controls positius davant d’experiments. Han estat molt utilitzats. Com alquilen el DNA, si abans de la replicació no actuen alquil transferases, es produiran mutacions.
L’AFB1 produeix principalment transversions GC  TA.
AFB1 és una abreviació d’Aflatoxina B1, que procedeix d’Aspergillus flavus. Les aflatoxines són toxines produïdes per fongs, com A. flavus. La B1 és la més mutagènica i carcinogènica d’A. flavus. És un carcinogen hepàtic que afecta a moltes espècies. Persones que en la seva dieta incorporen durant molts anys aquestes toxines, presenten una proporció elevada de càncer de fetge.
Imaginem que a un port arriba un vaixell de càrrega amb tones de cereal, cacaus... el que sigui. Es deixa allà pensat que aquell producte de seguida serà processat o consumit, però en realitat en queda allà durant molt de temps, la qual cosa fa que augmenti la quantitat de toxines d’aquests aliments. Doncs, qui mengi aquests productes durant molt de temps, podria desenvolupar càncer.
Llavors: - - Codó UAG: o En el cas de l’EMS no, ja ue si actua sobre la tercera posició, canviant la G per l’A, el resultat és UAA, un altre codó d’acabament.
o En el cas de l’AFB1 s’obté UAU, un codó que codifica per la tirosina. Si aquest aminoàcid no modifiqués la funcionalitat de la proteïna normal, aleshores podríem parlar d’una reversió. Doncs, es produiria una reversió del fenotip.
Codó UAA: cap dels dos mutàgens pot actuar.
Organitzacions: - OMS o WHO: organització mundial de la salut.
IARC: International Agency for Research on Cancer.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 18.- Es produeix una lesió mutacional en una seqüència que conté un parell de bases emparellat erròniament: - 5´ AGCTGCCTT 3´ 3´ TCGATGGAA 5´ Codó Si la reparació de l’aparellament erroni es produeix en qualsevol sentit, quins aminoàcids es podrien trobar en aquest lloc? PER FER.
19.- S’està estudiant un gen en E. coli que especifica una certa proteïna. Una part de la seqüència d’aquesta proteïna és: val-asn-trp-ser-glu-lys-ile. Es van obtenir una sèrie de mutants d’aquest gen que no mostraven activitat enzimàtica. Aïllant els productes enzimàtics mutants es van trobar les següents seqüències: - mutant 1: val-asn-trp-ser-glu-lys-ile.
mutant 2: val-asn.
mutant 3: ala-asn-gly-val-lys-asn-ile.
mutant 4: val-asn-trp-phe-phe-thr-ile.
a) Quina és la base molecular més probable de cada mutació? b) Quina és la seqüència de DNA més probable que especifica aquesta part de la proteïna? PER FER.
20.- En el bacteri E. coli s’ha calculat que la taxa d’aparició de mutants incapaços de sintetitzar histidina (his-) és de 10-6 (taxa de mutació). Tanmateix, quan s’aïlla una soca mutant concreta his- i, a partir de la mateixa, es calcula la taxa d’aparició de bacteris capaços de sintetitzar histidina (his+), el valor que s’obté és de 10-10 (taxa de retromutació. A què és degut que la taxa de retromutació sigui més petita que la de mutació? La taxa de retromutació és més petita que la taxa de mutació directa, ja que s’ha de produir un canvi en el mateix punt que restauri la informació inicial. I això és molt menys probable que el fet que es produeixi una mutació directa.
Las taxa de retromutació (ν) sempre serà més petita que la taxa de mutació (µ), ja que per a que es produeixi una mutació reversa s’ha de produir un segon canvi en el mateix punt que el primer per restablir la informació original. De vegades s’assoleix un equilibri entre µ i ν, la qual cosa no significa que µ=ν, sinó que en la població p i q (les freqüències al·lèliques) no es veuen alterades.
21.- Esperaríeu que fossin reversibles la majoria de les mutacions induïdes pels raigs X? Per què? Els raigs X són ionitzants i transformen les molècules estables en radicals lliures i ions reactius, que poden alterar les bases i trencar les unions fosfodièster del DNA. D’altra banda, produeixen trencaments de doble cadena, originant delecions. És a dir, les radiacions ionitzants tenen dos tipus d’efectes o accions: - - Acció física: DSB (trencaments de doble cadena de DNA), la qual cosa pot implicar aberracions cromosòmiques.
Però també SSB (trencaments de cadena simple), encara que aquests són més fàcilment reparables o per tant, no tan importants a nivell mutagènic.
Acció química: producció de radicals lliures d’oxigen (espècies radioactives) que poden interaccionar amb el DNA i provocar mutacions.
Si considerem que l’efecte més important és el de produir trencaments, aleshores podem dir que la majoria de les mutacions produïdes pels raigs X no són reversibles perquè es molt poc probable tornar a recuperar la informació primitiva quan s’ha produït una deleció.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor Normalment s’acostuma a dir que l’efecte més important són els DSB. Podria ser que no passi res perquè es tornen a soldar correctament els fragments trencats.
Però moltes vegades, la regió del mig (imatge) podria perdre’s i provocar una deleció. Si fos una deleció, podríem dir que açò no es podria revertir, ja que seria molts improbable que després un fragment igual es col·loqués en el lloc original.
Si els talls afectessin a dos cromosomes diferents, podria produir-se una translocació.
22.- Quin és el nombre mínim de mutacions necessàries per passa de: a) leu a ser b) leu a arg c) met a cys PER FER.
23.- Heu aïllat un nou mutant auxòtrof per la histidina i, malgrat tots els esforços, no heu aconseguit obtenir cap revertent. Quin creieu que és l’origen més probable del mutant? PER FER.
24.- A E. coli s’han aïllat 50 mutants incapaços de sintetitzar histidina (his-). S’ha estudiat la taxa de reversió d’aquests mutants trobant que 45 dels mutants reverteixen a his+ amb freqüències compreses entre 10-9 i 10-10.
Tanmateix, els 5 mutants restants mai reverteixen a his+. Quin és l’origen més probable d’aquests 5 mutants? L’origen més probable d’aquests 5 mutants que mai van revertit és que siguin deguts a una deleció de l’operó his.
25.- En comprovar la mutagenicitat d’un producte químic es van trobar 100 mutants rII en el fag T4. D’aquests, 49 foren revertits per AP i BU però no per HA, i 7 ho van ser pels tres productes.
En els fags, la unitat funcional és un gen. Però un canvi en una sola base pot canviar la funció del gen. Fa temps es va crear la paraula cistró, la qual vol dir gen (en bacteris i virus). Es va dir que la unitat mutacional (mutó) és una base, encara que la mínima unitat mutacional (recó) implica tres bases.
a) Com classificaríeu aquest grup de 56 mutacions? Tenint en compte com actuen la 2-AP, el 5-BU i l’HA, es tracta de mutacions per substitució. Principalment GC  AT i algunes AT  GC.
5-BU i 2-AP són anàlegs de base, és a dir, poden col·locar-se en el DNA. A més, poden adoptar la forma tautomèrica, i en aquestes ocasions, s’aparellen de manera diferent. normalment provoquen transicions GC  AT.
b) Els altres 44 mutants van revertir en la seva majoria per la proflavina, però no pels anàlegs de base. Com es classificarien aquestes mutacions? Com que la proflavina és un compost intercalant (es col·loca entre bases contigües o adjacents), llavors, distorsiona l’acció de les polimerases i per tant, el corriment de la pauta de lectura:mutacions de canvi de fase (frameshift).
Impliquen pèrdua o addició de bases en el DNA.
c) Quatre mutants no van revertir amb cap dels productes químics. Com expliqueu aquestes mutacions? Les mutacions que no reverteixen es corresponen a delecions.
26.- És factible que les mutacions induïdes per l’àcid nitrós puguin revertir degut als efectes del mateix compost? PER FER.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 27.- Com funcionen les mutacions supressores intergèniques? Les mutacions supressores intergèniques es produeixen en un gen diferent del que porta la mutació original. Poden ser degudes a: 1. tRNA mutants: a. tRNA mutants supressors de mutacions que introdueixen codons d’acabament de la lectura. Per una certa mutació apareix un codó STOP al mig de la seqüència, però ve un tRNA mutant d’aquest tipus que llegeix el codó i afegeix un aminoàcid (normalment una serina) a la cadena polipeptídica que s’està formant.
b. tRNA mutants supressors de despeses de lectura de +1 nucleòtid. Poden llegir codons de 4 bases i per tant, ja no hi ha un frameshift.
Açò pot resoldre problemes però, pot generar més problemes dels que resol.
2. Proteïnes ribosòmiques mutants. Els ribosomes derivats de l’alteració per mutació de determinades proteïnes adquireixen zones de conformació canviada de manera que reconeixen triplets de forma errònia. En introduir aminoàcids canviats poden restaurar la funcionalitat d’algunes proteïnes mutants.
Pot ser que mutacions a nivell ribosòmic portin a un aparellament incorrecte dels triplets, i per tant, que no es col·loqui l’aminoàcid que tocaria. Açò podria ser mutant o podria resoldre algun problema.
3. Interaccions gèniques. Si pensem en cadenes polipeptídiques que són produïdes per dos gens que interactuen per a formar una proteïna funcional, una mutació pot alterar un polipèptid i no es produeix la proteïna funcional. Pot ser que una mutació supressora en el segon gen tingui un efecte compensatori i es restauri la interacció original, donant un producte funcional.
Pot ser que una mutació en un segon gen o producte compensi la primera mutació. Aquesta és la mutació supressora intergènica més important de les tres.
28.- Com podeu explicar que el sistema de reparació SOS condueixi a un increment significatiu de les mutacions? PER FER. Explicat a teoria.
29.- La llum ultraviolada causa la dimerització de pirimidines, principalment de timines. Descriviu per ordre d’eficàcia els mecanismes que poden reparar aquest dany.
PER FER.
30.- Un químic sintetitza quatre compostos nous i els anomena R1, R2, R3 i R4. La seva posterior avaluació mutagènica indica que tots són molt mutagènics. També s’investiga la capacitat que tenen les mutacions produïdes pels compostos R per ser revertides per altres mutàgens coneguts, obtenint els següents resultats. Quines conclusions es poden extreure sobre la naturalesa de les mutacions induïdes per aquests compostos? Reversió per: Mutacions produïdes per: 2-AP Àcid nitrós HA Taronja d’acridina R1 Sí Sí Algunes No R2 No No No No R3 Sí Sí No No R4 No No No Sí L’actuació d’un segon mutagen pot revertir a nivell fenotípic l’efecte d’un primer mutagen: - 2-AP (2-aminopurina): és un dels anàlegs de base més conegut i estudiat, com el 5-BU. Els anàlegs de base substitueixen les bases convencionals de DNA. De normal no provoquen cap problema a l’hora de la replicació, però provoquen mutacions perquè els anàlegs o les seves formes tautomèriques s’aparellen incorrectament.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe - - Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor Àcid nitrós (NA: HNO2): normalment desamina la C i la converteix en U. Si l’U és eliminat per les glicosilases no passarà res, però si es manté, hi haurà un canvi de base. Però també pot desaminar altres bases; llavors, pot revertir les mutacions que ell mateix ha provocat i revertir el fenotip original.
HA (hidroxilamina): és un agent alquilant.
Taronja d’acridina: és una agent intercalant, com el bromur d’etidi o la proflavina.
Llavors podem concloure que: - R1 provoca transicions, és a dir, substitucions de base de la mateixa categoria.
R2 provoca transversions o delecions grans. Cap dels mutàgens de la taula pot revertir el seu efecte.
R3 provoca transicions de tipus contrari del que provoquen 2-AP i NA.
R4 provoca insercions o delecions d’una sola base.
31.- Quins tipus de lesions són reconegudes per les endonucleases que actuen en la reparació per escissió? PER FER.
32.- Un reproductor de plantes vol aïllar mutants de tomàquet amb defectes en la reparació del DNA. Tanmateix, no té l’experiència ni l’equipament necessari per estudiar els enzims dels sistemes de reparació del DNA. Com podria identificar les plantes que tenen un defecte en la reparació? Quines són les característiques que hauria de buscar? Mirant les plantes que tinguin nivells de mutació més grans en els teixits somàtics o a la línia germinal. Les plantes potencialment mutants poden haver estat exposades a mutàgens que danyen el DNA. Si hi ha defectes en la reparació del DNA, hi hauria d’haver taxes de mutació més grans.
Per exemple, les plantes de tomàquet amb sistemes defectuosos de reparació, haurien de presentar una taxa majors de mutació quan són exposades a nivells alts de llum UV. O sigui que, per evitar-ho, les hauríem de fer créixer en un ambient que tingués nivells més baixos de llum solar.
Si pensem en plantes, segons quin tipus de mutagen i la persona encarregada no és experta en el tema, buscarà una estratègia fàcil. Per exemple, la radiació UV és mutagènica. Si sotmetem a les plantes a més radiació del normal, aquelles plantes amb deficiència de reparació per escissió (en aquest cas) observem més mutació a nivell somàtic.
Però si volguérem aprofitar aquelles plantes, deuríem mantenir-les en condicions amb baixa radiació UV.
33.- En una població humana, de pares fenotípicament normals, van néixer 70.556 fills normals i 6 amb nanisme condrodistròfic. Sabent que aquest tipus de nanisme és causat per una mutació autosòmica dominant, letal en homozigosi, quina és la freqüència de mutació en aquest locus? La condrodistròfia és deguda a una mutació autosòmica dominant, letal en homozigosi. Els individus amb nanisme condrodistròfic tenen el cap gros, extremitats curtes i corbades, cara més xafada del normal... Com la mutació és dominant (amb un sol al·lel, l’individu serà nan), quan els pares no pateixen la malaltia, la mutació que la provoca ha sigut de novo.
- Total fills: 70556 + 6 = 70562 Fracció de nans: 6/70562 = 8,5*10-5 En els organismes superiors, les taxes de mutació solen referir-se a gàmeta per generació. En aquest cas, amb un sol al·lel mutant ja es manifesta la malaltia. aleshores, u = ½*8,5*10-5 = 4,25*10-5 (normalment multipliquem per ½ degut a que la malaltia es letal en homozigosi i llavors, tots els individus són heterozigots, encara que de vegades s’aplica quan l’individu és homozigot, quan la malaltia no és letal en homozigosi).
Si estem davant d’una mutació letal en homozigosi, sols tenim la següent possibilitat: Mm. Però si no ho és, podrem trobar individus MM i Mm. Aquí també aplicarem l’½ perquè és molt improbable que el nou individu rebi el locus M de novo tant del pare com de la mare. Doncs, suposem que tots els individus són heterozigots.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 34.- En una població gran, amb aparellament aleatori, la freqüència d’un al·lel autosòmic recessiu letal és 0,20.
Quina serà la freqüència d’aquest al·lel a la següent generació, si la mortalitat es produeix abans de la reproducció? PER FER.
35.- Tenim una població en equilibri de Hardy-Weinberg amb freqüències p = 0,8 i q = 0,2. Suposant solament els efectes mutacionals, i sabent que la taxa de mutació directa és de 1x10-6, quina es la taxa de retromutació en aquesta població per aquest locus? Si pensem en una població que es troba en equilibri Hardy-Weinberg, serà una població ideal: una població eucariota infinita on hi ha aparellament sexual i a l’atzar. Però a la realitat (no hi ha poblacions ideals) hi ha un bon ajust de l’equilibri HW. Els factors que trenquen l’equilibri, entre ells, es poden compensar.
A l’equilibri, no es modifiquen les freqüències gèniques. Aleshores: Δq = 0. Anomenant u i v a les taxes de mutació i retromutació, respectivament, tindrem: - 0 = up – vq  up = vq v = up/q = 10-6*0.8/0.2 = 4*10-5  v>u! 36.- Es va investigar una mutació dominant poc freqüent en humans i que s’expressa en néixer. Els registres varen mostrar 6 casos en 40.000 naixements. Les genealogies familiars posaren de manifest que, en 3 del casos, la mutació ja es presentava en un dels pares. Calculeu la taxa de mutació espontània per aquesta mutació Quines suposicions subjacents poden afectar les conclusions? PER FER.
37.- Per determinar si les radiacions associades amb els bombardeigs atòmics d’Hiroshima i de Nagasaki produïren mutacions recessives a la línia germinal, els investigadors van examinar la proporció dels sexes dels fills dels supervivents. Podeu explicar per què es podria esperar que un augment de les mutacions de la línia germinal alterés la proporció de sexes? Perquè les mutacions letals recessives lligades al sexe (cromosoma X) implicarien una major mortalitat (zigòtica (poques cèl·lules), embrionària, o fetal) en el cas dels mascles. Per tant, alteraria la proporció normal de sexes que és aproximadament 1:1.
Les radiacions ionitzants trenquen el DNA i produeixen dany oxidatiu. Podria ser que els individus infectats en edat reproductora passaren les mutacions adquirides a la seva descendència. El més normal, es que quan l’individu rep molta radiació, els gàmetes ja no siguin funcionals.
Però, l’observat no va ser tan espectacular com s’esperava. El dany gamètic pot fer que el gàmeta ha no pugui participar en la fecundació, o que a l’hora del desenvolupament del nou individu, aquest no sigui viable i la mare avorti.
Els avortaments de pocs dies no es tenen en compte en l’estudi, ja que no són detectables, i els gàmetes no viables tampoc.
Japó va fer un seguiment de les dones embarassades. Si es veia que els fetus presentaven malformacions, es deixava que la mare avortés. Però, doncs, els avortaments espontanis no es comptaven. A més, les anomalies tampoc es podien assegurar que fossin degudes a mutacions gèniques, sinó que també podrien ser degudes a la teratogènia (errors en el desenvolupament).
Normalment, la proporció del sexes es 50/50. Però si es produeix una mutació letal en homozigosi lligada al sexe: - XX: si fos heterozigota, la nena arribaria a néixer.
XY: la mutació seria letal.
Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 38.- Un home, empleat durant alguns anys en una planta nuclear, té un fill hemofílic, únic cas en el pedigrí familiar seu i en el de la seva esposa. Un altre home, també empleat durant alguns anys en la mateixa planta, té un fill nan acondroplàsic, primer cas tant en llurs avantpassats como en els de la seva esposa. Si es produeix una demanda judicial per perillositat del treball i es requereix la vostra presència per testificar com a genetista en el judici, què contestaríeu? En el primers cas el treballador no té cap raó, ja que l’hemofília és una malaltia recessiva lligada al sexe. Com que el fill afectat és un nen (mascle), el cromosoma X l’ha rebut de la seva mare, no del pare. Llavors, la fàbrica no té cap culpa en aquest cas.
En el segons cas, l’acondroplàsia és una malaltia autosòmica dominant. Pot haver rebut la mutació tant del pare com de la mare. En aquest cas, la taxa de mutació espontània varia entre 1.72 i 5.57*10-5 per gàmeta i generació (la incidència és molt petita, però no nul·la), per la qual cosa, no podem dir que el defecte del filla es degui a una mutació germinal del pare causada per l’exposició laboral. En aquest cas, el més probable és que la demanda no prosperi. Seria diferent si haguessin nascut altres fills amb acondroplàsia.
Com que la mutació és autosòmica i dominant, si que podria ser provocada per la fàbrica, encara que tampoc és segur que sigui culpa de la fàbrica, ja que la taxa de mutació espontània no és 0. Si en la població hagueren nascut més nens nans acodroplàsics en poc temps, sí que seria més probable que fos a causa de la fàbrica.
39.- Un nen amb la síndrome de Klinefelter neix de dos pares fenotípicament normals. El nen és hemofílic. Podríeu dir quin dels dos progenitors va produir la gàmeta responsable? PER FER.
40.- Considereu les següents estimacions: a) El total de la població humana és de 7,2x109.
b) Cada individu te uns 30.000 gens. Hi ha més unitats funcionals que no sols les que codifiquen per proteïnes.
c) La taxa mitjana de mutació per locus és de 10-6. Hem de pensar que no totes les mutacions es donen homogèniament en tots els gens. És a dir, no tots els gens són igualment mutables.
Quantes mutacions espontànies hi ha a la població? - Mutacions espontànies a la població: 30000*10-6*7.2*109 = 21*106 Suposant que aquestes mutacions es distribueixin homogèniament entre tots els gens, quantes mutacions han sorgit en cada gen en la població humana? - Mutacions per gen: 216*106/30000 = 72000 41.- La síndrome XG és una malaltia genètica rara causada per un gen autosòmic dominant. Un cens complet (s’ha analitzat total la població, cosa quasi impossible quan la població es prou gran) d’un país petit va evidenciar que l’any 2004 van néixer 77.536 bebès, dels quals 3 presentaven la síndrome XG. Al mateix any, aquest país tenia una població de 5.964.321 habitants i hi havia 35 persones vives amb aquesta síndrome. Quina és la taxa de mutació corresponent? Abans de resoldre el problema deuríem tindre un parell de consideracions: - Hi ha dos al·lels per locus.
L’individu podria ser homozigot, però el més probable és que sigui heterozigot.
Llavors: - Recent nascuts: 3/155072 = 1.93*10-5 Població sencera: 35/11928642 = 2.93*10-6 Enunciat dels problemes Resposta que jo vaig apuntar a classe Exercicis no fets a classe Resposta del ppt Altres comentaris que diu el professor 42.- Com poden sorgir les duplicacions i les delecions? Com a conseqüència d’entrecreuaments desiguals, es generen duplicacions i delecions.
És el mateix una inserció que una duplicació? Duplicació no és equivalent a inserció. La inserció consisteix en afegir alguns nucleòtids a una seqüència i una duplicació és una còpia d’un gen o un fragment més gran.
La transposició pot ser una font d’inserció. Cal recordar que de totes les mutacions es pot parlar a nivell cromosòmic o nucleotídic.
Quan per un gen existeixen més còpies gèniques del normal, l’efecte fenotípic depèn única i exclusivament del nombre de còpies? Justifiqueu la resposta.
Cal recordar que quan per un gen hi ha més còpies del normal, l’efecte fenotípic no depèn solament de la quantitat (dosi gènica), sinó també de la seva posició.
Les delecions poden sorgir degut a trencaments de doble cadena (per exemple, produïts per les radiacions ionitzants o els compostos químics clastogènics).
...