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Las mutaciones, en cambio, son las variaciones en la secuencia del ADN que se encuentran en una frecuencia más baja. Se pueden producir en cualquier célula del cuerpo, pero sólo se heredarán de padres a hijos aquellas que ocurran en las gametas (óvulos y espermatozoides). El efecto de la mutación dependerá del tamaño y de la región del ADN donde se localice, ya que un cambio en la secuencia de nucleótidos puede traducirse en un cambio en la secuencia de aminoácidos de la proteína.
Podemos distinguir dos grupos de alteraciones moleculares según afecten a pocas o muchas bases. Cuando afectan a uno o pocos nucleótidos podemos dividirlas en: sustituciones, deleciones, duplicaciones o inserciones. Si la mutación consiste en un cambio de un nucleótido por otro (sustitución), pueden ocurrir dos cosas: que no haya cambios en la proteína porque siga codificando el mismo aminoácido, o que cambie el aminoácido. En el caso de que se exprese un nuevo aminoácido, habrá un cambio observable si éste se localiza en el sitio activo o en sitios reguladores de la proteína, porque entonces podría verse afectada la funcionalidad de la misma.
Por otro lado, están las mutaciones que cambian la longitud de la secuencia de ADN que pueden abarcar a grandes regiones: deleciones, inserciones y duplicaciones. Como la secuencia de ADN se lee de a 3 nucleótidos por vez (codones), cualquier cambio que añada o quite un numero de nucleótidos que no sea múltiplo de tres alterará toda la secuencia del gen a partir de este punto. Esto es lo que se conoce como corrimiento del marco de lectura y se terminará obteniendo una proteína no funcional que será degradada por la célula.
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