mutações

Alterações do material genético

U2 Património genético e alterações

do material genético

O fenótipo dos indivíduos resulta de interacções que se estabelecem entre factores ambientais e o genoma.

O genoma dos indivíduos, em circunstâncias diversas, sofre alterações chamadas mutações.

Mutações

http://varellis.blog.uol.com.br/images/hortensias.jpg

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As mutações ocorrem frequentemente de forma espontânea, como resultado da acção de

agentes mutagénicos internos ou externos ao organismo.

A célula tem capacidade para reparar anomalias que afectam o

ADN mas algumas persistem e alteram o genoma.




Mutações

Cromossómicas Génicas

São alterações súbitas, induzidas ou espontâneas, em genes ou cromossomas, podendo acarretar variações hereditárias

Alteração num único gene, devido a pequenas modificações nos

nucleótidos

Alteração da estrutura dos cromossomas, ou do seu número,

afectando muitos genes

Estruturais Numéricas





Efeitos das mutações

O efeito de uma mutação é imprevisível.

Pode ser benéfica se conduzir a uma característica vantajosa.

Noutros casos é prejudicial, alterando o funcionamento da célula, podendo conduzir à sua morte.

Frequentemente, o seu efeito é neutro dado a redundância do código genético, não provocando modificações na sequência de aminoácidos da proteína (mutação silenciosa).




Mutações e descendência

Células Somáticas

A mutação pode originar um clone de células mutantes, com possíveis efeitos na vida do indivíduo, mas não afecta a sua descendência.

Células gaméticas ou germinativas

A mutação pode ser transmitida aos descendentes, estando presente em todas as suas células.




Causas das mutações

As mutações podem ocorrer espontaneamente na Natureza ou serem induzidas, por exposição a determinadas radiações ou substâncias químicas.

Na superfície do planeta existem fontes naturais de radiação de baixa intensidade (raios solares, radioactividade dos minerais, …)

Estima-se que a probabilidade de um gene humano sofrer uma mutação espontânea é de 1: 100 000, dada a existência de mecanismos de reparação do ADN.




Actividade II – Anemia Falciforme




substituição de um aminoácido em duas das quatro cadeias da hemoglobina, por mutação de um gene do cromossoma 11.

Alteração na forma das hemácias que não conseguem transportar oxigénio de forma eficaz.

Anemia Falciforme




Porquê?A propagação do

parasita responsável pela malária depende

das hemácias.

Os portadores de hemácias falciformes têm vantagens, pois devido a estas serem

mais frágeis, o parasita não se consegue multiplicar.

Neste ambiente, a presença de um gene mutante acaba por ser uma vantagem!!!

Indivíduos normais – Hb Hb não resistentes à maláriaIndivíduos portadores – Hb Hb resistentes à malária

A A

A S




1. Mutações Génicas

Envolvem uma alteração pontual ao nível dos nucleótidos de um gene.

Podem ser de três tipos:

1.1 Substituição Substituição de uma só base de ADN.

Sequência nucleotídica

normal

Substituição de um

nucleótido



Mutações Génicas

1.1 Substituição

Mutação Silenciosa

Mutação com perda de sentido

Mutação sem sentido

Substituição de uma base do ADN por outra, mas que resulta num codão que codifica o mesmo aminoácido. Não tem efeitos no fenótipo.

Substituição de uma base do ADN por outra, que tem como consequência a substituição de um aminoácido por outro na proteína codificada. A configuração da proteína pode ser alterada.

O codão alterado converte-se num codão STOP, ou o contrário. Esta substituição pode originar uma proteína mais curta ou mais longa do que a normal.



Mutação sem sentido

Mutações Génicas


normal

Proteína incompleta

(ou truncada)



Remoção de uma ou mais bases do ADN.

A remoção de um número de bases que não seja múltiplo de três pode alterar completamente a mensagem do gene.

Mutações Génicas

1.2 Delecção

Delecção de um

nucleótido


normal



Adição de uma ou mais bases do ADN.

A adição de um número que não seja múltiplo de três altera completamente a mensagem do gene.

Quando é inserida uma sequência igual a outra ocorre uma duplicação.

1.3 Inserção

Mutações Génicas

Inserção de um

nucleótido


normal




Actividade III – Mutações cromossómicas estruturais




2. Mutações Cromossómicas Estruturais

O número de cromossomas mantém-se mas ocorrem perdas, ganhos ou rearranjos de determinadas porções do cromossoma.

Perda de material cromossómico (no centro ou na extremidade).

As delecções variam muito em tamanho, mas as maiores têm mais efeitos porque removem mais genes.

2.1 Delecção



Mutações cromossómicas estruturais

Numa região do cromossoma, a informação genética está repetida.

Como há aumento da informação genética, do ponto de vista evolutivo estas mutações são importantes, pois esse material extra tem potencial para assumir novas funções.

2.2 Duplicação

Uma porção do cromossoma está inserida “ao contrário”.

Paracêntrica – não inclui o centrómero.

Pericêntrica – inclui o centrómero.

2.3 Inversão




Transferência de segmentos entre cromossomas não homólogos.

2.4 Translocação

Translocação simples

Transferência de um segmento de um cromossoma para outro não homólogo.

Translocação Recíproca

Troca de segmentos entre dois cromossomas não homólogos.



Actividade IV – Síndrome do “Grito do Gato”





Sindroma do “Grito do Gato”

Causa Delecção do braço curto do cromossoma do par 5

Sintomas Microcefalia

Atraso mental acentuado

Deficiente desenvolvimento da laringe




3. Mutações Cromossómicas Numéricas

Euploidia

O cariótipo apresenta o número normal de cromossomas.

Aneuploidia

O cariótipo, num determinado par de homólogos, apresenta anomalias, por excesso ou por defeito, no número de cromossomas.

Poliploidia

Todo o conjunto de cromossomas fica multiplicado.



Mutações cromossómicas numéricas

3.1 Aneuploidias

Trissomia

O indivíduo apresenta não um par de homólogos mas três cromossomas (2n + 1).

Monossomia

Para um determinado par, o indivíduo possui apenas um cromossoma (2n - 1).

Nulissomia

Em casos muito raros pode não existir nenhum cromossoma de um determinado par (2n – 2).

Polissomia

Em situações menos frequentes, em vez de um par de cromossomas podem surgir quatro ou mais.




Actividade IV – Origem das Aneuploidias




Durante a meiose pode ocorrer quer uma não disjunção de cromossomas homólogos na divisão I, quer uma não disjunção de cromatídeos na divisão II.

De ambos os casos resultam células com excesso ou um défice de cromossomas.

Grande parte dos embriões que resultam de gâmetas com anomalias cromossómicas numéricas abortam espontaneamente.

Espermatócito I

Divisão I da meiose

Espermatócito II

Espermatozóide

Divisão II da meiose

Fecundação com oócito II euploide

Zigoto

Monossomia TrissomiaEuploidia

Oócito II

Espermatozóide

Zigoto Trissómico




Síndrome de Down

Causa

Trissomia do cromossoma 21

45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47

Fenótipo

Ambos os sexos são afectados

Baixa estatura

Fendas palpebrais mongolóides

Pescoço curto e grosso

Boca pequena e aberta

Atraso mental

Malformações cardíacas (cardiopatias)

Órgãos genitais pouco desenvolvidos




Síndrome de Patau

Causa


45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47

Fenótipo


Cabeça pequena (microcefalia)

Olhos pequenos ou ausentes

Pescoço curto

Polidactilia

Atraso mental profundo

Malformações cardíacas

A maioria morre antes de completarem o primeiro ano de vida.




Síndrome de Edwards

Causa


45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47

Fenótipo


Deformações faciais

Malformações cardíacas, renais e genitais

Grave distúrbio psicomotor

Atraso mental acentuado

A maioria morre antes de completarem o primeiro ano de vida.



Síndrome de Klinefelter

Causa

Trissomia do cromossoma X

44A + XXY = 47

Fenótipo

Sexo masculino com testículos pequenos

Genitais infantis

Esterilidade

Peito desenvolvido (ginecomastia)

Ancas alargadas

Estatura elevada

Ligeiro atraso mental




Síndrome de JacobsSíndrome de Jacobs

Causa

Trissomia do cromossoma Y

44A + XYY = 47

Fenótipo

Elevada estatura

Taxa de testosterona elevada

Distúrbios motores e na fala

Imaturidade no desenvolvimento emocional




Síndrome de Turner

Causa

Monossomia do cromossoma X

44A + X0 = 45

Fenótipo

Sexo feminino com ovários atrofiados

Deficiência hormonal

Esterilidade

Ausência de menstruação

Peito pequeno

Vulva infantil

Deficiência cardíaca

Raramente deficiência mental





Aneuploidias




Poliploidia

Existe um número de conjuntos completos de cromossomas que é múltiplo do número haplóide primitivo existente nos gâmetas.

Apresentam cariótipos triplóides (3n), tetraplóides (4n) ou mesmo número mais elevados de cromossomas.

Como surgem os indivíduos poliplóides?

Actividade do manual

pág. 124 e 125



Poliploidia

Causas da Poliploidia

• Não disjunção dos cromossomas durante a mitose ou meiose

• Disjunção dos cromossomas mas inexistência de citocinese.

2n = 6 4n = 12

Gâmetas diplóides

Não disjunção na meiose

Auto Fecundação



Poliploidia

Efeitos da Poliploidia

Pode conduzir à formação de novas espécies.

Estima-se que a maioria das espécies de plantas actuais sejam poliplóides.

Estas espécies apresentam vantagens adaptativas.

De onde veio o trigo do pão?

Actividade do manual

pág. 126



Mutações e Cancro

Doença genética que resulta da perda de controlo do ciclo

celular.

Resulta de alterações nos mecanismos de controlo do ciclo celular que conduzem à divisão

caótica das células.

Cancro

Uma população de células em proliferação descontrolada

originam um tumor.



Mutações e Cancro

Todos os cancros são genéticos na medida em que resultam de alterações do ADN.

Cancro

No entanto, os cancros hereditários são raros.

A maioria dos cancros são cancros esporádicos e surgem como resultado de mutações somáticas.

Resultam da interacção entre o genoma do indivíduo e o ambiente.

(vírus, bactérias, radiação solar, fumo do tabaco, produtos químicos, poluição do ar, …



Mutações e Cancro

Células cancerosas

• São pouco especializadas e com forma arredondadas

• Dividem-se continuamente

• Invadem os tecidos adjacentes

• Podem instalar-se noutros locais, onde chegam através da corrente sanguínea e linfática, originando novos tumores que se chamam metástases.



Mutações e Cancro

Necrose

As células morrem devido à acção de substâncias tóxicas ou à falta de nutrientes essenciais.

Apoptose

Conjunto de fenómenos programados geneticamente e que levam à morte da célula.

Existe um equilíbrio entre a proliferação celular e a morte celular programada.



Mutações e Cancro

Genes normais que codificam proteínas que estimulam o crescimento e a divisão celular.

Proto-oncogenes

Quando indevidamente activados, promovem uma proliferação celular excessiva, originando um cancro.

Oncogenes

Sequências de ADN resultantes da alteração quantitativa ou qualitativa (mutações) de proto-oncogenes e que podem conduzir à formação de um tumor.A mutação de um proto-oncogenes resulta da exposição a factores ambientais (agentes mutagénicos).



Mutações e Cancro

Estão envolvidos na divisão celular, mas as proteínas a que dão origem inibem a divisão celular.

Genes supressores tumorais

A perda deste genes ou a diminuição da sua actividade contribui para o aparecimento de cancro.

Gene supressor tumoral Gene supressor tumoral mutado

Proteína inibidora

Divisão celular controlada

Divisão celular não controlada

Proteína não

funcional



Mutações e Cancro

Gás mostarda

Benzopireno (um dos constituinte do fumo

do tabaco)

Drogas

...

Radiações ionizantes (Raios X)

Radiações ultravioleta (Sol)

...

Agentes Mutagénicos

Agentes Físicos Agentes Químicos

A exposição acidental a agentes mutagénicos pode ocorrer como resultado de acidentes industriais, tratamentos médicos e ingestão de produtos

alimentares.



Mutações e Cancro

ATENÇÃO!!!

O número de tumores é reduzido pela capacidade de reparação de genes,

mas uma maior exposição a agentes mutagénicos terá como consequência

um aumento das taxas de mutação.

Por isso...

EVITA EXPOR-TE A AGENTES

MUTAGÉNICOS!!!



Mutações e Cancro

mutações

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