São alterações ou modificações súbitas em genes ou cromossomas, podendo acarretar variação hereditária.

Transcrição

1 MUTAÇÕES

2 Mutações São alterações ou modificações súbitas em genes ou cromossomas, podendo acarretar variação hereditária. As mutações podem ser génicas quando alteram a estrutura do DNA ou cromossómicas quando alteram a estrutura ou o número de cromossomas.

3 Mutações As mutações são espontâneas e podem ser silenciosas, ou seja, não alterar a proteína ou sua acção. Podem ainda ser letais, quando provocam a morte, ou ainda acarretar doenças ou anomalias. As mutações também promovem a evolução já que determinam aumento na variabilidade genética.

4 Como ocorrem? Por erros na replicação de DNA que antecede uma divisão celular (mitose ou meiose) ou na transcrição mutação génica; Por erros relacionados com a individualização dos cromossomas, por exemplo no crossing-over, na separação de cromossomas ou de cromatídeos, durante uma divisão celular (meiose ou mitose) mutação cromossómica.

5 Onde ocorrem? Nas células somáticas (durante a mitose) reflectindo-se nas células, desse indivíduo, descendentes da que sofreu a mutação (ex: tumores). Na formação dos gâmetas (meiose) - células da linhagem germinativa - e serão transmitidas hereditariamente.

6 Causas das Mutações As mutações podem ocorrer espontaneamente na Natureza ou serem induzidas por exposição a agentes físicos e químicos - agentes mutagénicos -. As células possuem a capacidade de reparar muitos dos erros do DNA causados pelos agentes mutagénicos. Quando o equilíbrio entre as alterações na molécula de DNA e a reparação das mesmas se rompe, surge a mutação (alteração definitiva do genoma). O processo que conduz ao seu aparecimento designa-se por mutagénese.

7 Agentes Mutagénicos Físicos radiações ionizantes (raios X, radiações alfa, beta e gama) e radiação ultravioleta. Químicos colquicina, gás mostarda, sais de metais radioativos, alcatrão, benzeno, benzopireno, etc.

8 Causas das Mutações As mutações espontâneas ocorrem com frequência muito reduzida Quando a exposição é prolongada ou a intensidade dos agentes mutagénicos é elevada, aumenta a frequência das mutações. A exposição a agentes mutagénicos é, em alguns casos, natural e inevitável, como a exposição a fontes naturais de radiação solar, radioactividade de minerais, etc. A exposição a agentes mutagénicos pode ser deliberada: - para fins médicos (Ex: raios X); - por hábitos (alimentares ou outros); - com fins bélicos (Ex: gás mostarda, armas nucleares)

9 Mutações Génicas As mutações génicas são responsáveis por alterações nos genes e consequentemente nas proteínas, determinando, muitas vezes, a formação de novas proteínas ou alterando a acção de enzimas importantes no metabolismo.

10 Mutações Génicas Alteram a sequência de nucleótidos de um gene (alteram uma ou mais bases do DNA), o que afectará a leitura durante a replicação ou durante a transcrição. Constitui-se assim, uma nova versão, do gene alterado.

11 Esquema de uma mutação génica Erro na transcrição Tradução

12 Mutações Gênicas Substituição ocorre a troca de um ou mais pares de bases.

13 Mutações Génicas Inversão alteração da ordem dos nucleótidos.

14 Mutações Génicas Adição ou Inserção acontece quando uma ou mais bases são adicionadas ao DNA, modificando a ordem de leitura da molécula durante a replicação ou a transcrição.

15 Mutações Génicas Deleção acontece quando uma ou mais bases são retiradas do DNA, modificando a ordem da leitura, durante a replicação ou a transcrição.

16 Principais Doenças Hereditárias: Alcaptonuria; Fenilcetonúria; Albinismo; Fibrose Cística; Anemia falciforme; Hemofilia; Daltonismo;

17 Principais Doenças Hereditárias Alcaptonuria não metabolização do ácido homogentísico (alcaptona) por falta de uma enzima. Provoca a acumulação da substância nas cartilagens e tecido conjuntivo, causando artrites.

18 Principais Doenças Hereditárias Fenilcetonúria (PKU) o aminoácido fenilalanina não é metabolizado e acumula-se nos tecidos gerando subprodutos (ácido fenil-acético e ácido fenil-láctico). O excesso dessas substâncias provoca mal formação do sistema nervoso (deficiência mental acentuada).

19 Principais Doenças Hereditárias Albinismo ausência total ou parcial do pigmento melanina na pele, no cabelo e nos olhos. Há vários tipos de albinismo, o mais comum é causado pela ausência de uma enzima fundamental no início da produção da melanina.

20 Principais Doenças Hereditárias Fibrose Cística uma alteração num gene do cromossoma 7 provoca a produção, pelas glândulas exócrinas, de um muco muito espesso que leva a obstrução do pâncreas e infecção crônica do pulmões, levando à morte ainda na juventude.

21 Principais Doenças Hereditárias Anemia Falciforme substituição de um aminoácido em duas das quatro cadeias da hemoglobina, por mutação de um gene do cromossoma 11, provocando alteração na forma das hemácias que não conseguem transportar oxigénio de forma eficaz.

22 Principais Doenças Hereditárias Hemofilia não formação dos fatores de coagulação plaquetários devido a mutação num gene do cromossoma X. Provoca problemas na coagulação e hemorragias.

23 Principais Doenças Hereditárias Daltonismo deficiência na visão das cores, provocada por mutação num gene do cromossoma X.

24 Principais Doenças Hereditárias Distrofia Muscular Progressiva mutação num gene do cromossoma X que provoca fraqueza e degeneração muscular. Adrenoleucodistrofia mutação num gene do cromossoma X que provoca degeneração progressiva do sistema nervoso.

25 Mutações Cromossómicas Também chamadas de aberrações cromossómicas, são alterações na estrutura ou no número de cromossomas normal da espécie. Podem provocar anomalias e mal formações no organismo ou até a sua inviabilidade.

26 Mutações Cromossómicas Estruturais Provocam alterações na estrutura dos cromossomas, podendo ocasionar a perda de genes, a leitura duplicada ou erros na leitura de um ou mais genes. Podem acontecer por deleção, duplicação, translocação ou inversão de partes de cromossomas. Ocorrem sobretudo devido à ruptura dos cromossomas durante o crossing-over, seguida de uma reparação deficiente.

27 Deficiência ou deleção quando ocorre a perda de uma parte do cromossoma, com consequente perda de genes. Mutações Cromossómicas Estruturais A B C D E A B C

28 Mutações Cromossómicas Estruturais Duplicação quando ocorre a presença de uma parte duplicada do cromossoma, acarretando uma dupla leitura de genes. A B C D E A B C D D E

29 Mutações Cromossómicas Estruturais Translocação quando ocorre a troca de pedaços entre cromossomas não homólogos, provocando erros na leitura. A B C D E A B C P Q M N O P Q M N O D E

30 Mutações Cromossómicas Estruturais Inversão quando ocorre a quebra de um pedaço do cromossoma que se solda invertido, provocando erros na leitura dos genes. A B C D E A B C E D

31 Mutações cromossómicas Estruturais Síndroma do Grito do gato exemplo de delecção

32 Mutações Cromossómicas Numéricas Provocam alterações no número típico de cromossomas da espécie (cariótipo). Podem produzir anomalias graves e até a morte do organismo. * dividem-se em Euploidias quando há a alteração de um genoma inteiro e Aneuploidias (Somias) quando acrescentam ou perdem um ou poucos cromossomas.

33 Euploidias Monoploidias (n) quando há apenas um genoma. Triploidias (3n) quando há três genomas. Poliploidias (4n, 5n,...) quando há quatro ou mais genomas.

34 Como se originam as aneuploidias?

35 Aneuploidias (Somias) Nulissomia (2n-2) perda de um par inteiro de cromossomas. No homem é letal. Monossomia (2n-1) um cromossoma a menos no cariótipo. Trissomia (2n+1) um cromossoma a mais no cariótipo.

36 Síndrome de Turner Monossomia do cromossoma X, cariótipo 44A + X0 = 45. Sexo feminino com ovários atrofiados, deficiência hormonal, esterilidade, ausência de menstruação, mamas pequenas, vulva infantil, pescoço alado, deficiência cardíaca, raramente deficiência mental.

37 Síndrome de Turner

38 Síndrome de Klinefelter Trissomia do cromossoma X, cariótipo 44A + XXY = 47. Sexo masculino, testículos pequenos, esterilidade, genitais infantis, mamas desenvolvidas(ginecomastia), estatura elevada, deficiência mental.

39 Síndrome de Klinefelter

40 2n: 46,XX SÍNDROME DE TURNER (ESTÉRIL) DISGENESIA GONADAL 2n:45,X0 SÍNDROME DE KLINEFELTER (ESTÉRIL) 2n: 47,XXX 2n:46,XY

41 Síndrome de Down Trissomia do cromossoma 21, cariótipo 45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47. Mais raramente pode acontecer por translocação entre o cromossoma 21 e o 14. Ambos os sexos, deficiência mental, fendas palpebrais mongolóides, pescoço curto e grosso, cardiopatias, uma única linha transversal na palma da mão, genitália pouco desenvolvida, grande flexibilidade nas articulações.

42 Síndrome de Down

43 Síndrome de Down 45,XY 46,XY

44 Síndrome de Patau Trissomia do cromossoma 13, cariótipo 45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47. Ambos os sexos, cabeça pequena (microcefalia), olhos pequenos ou ausentes, orelhas deformadas e com baixa implantação, pescoço curto, lábio leporino, palato fendido.

45 Síndrome de Patau

46 Síndrome de Edwards Trissomia do cromossoma 18, cariótipo 45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47. Ambos os sexos, deformidade facial, anomalias nas mãos e pés, malformações cardíacas, renais e genitais, grave distúrbio psicomotor.

47 Síndrome de Edwards

48 Anomalias gaméticas que justificam algumas Aneuploidias heterossómicas

49 Síndrome do Duplo Y Trissomia do cromossoma Y, cariótipo 44A + XYY = 47. Sexo masculino, sem modificações fenotípicas aparentes. Raramente há déficit mental e pode haver agressividade acentuada.

50 Síndrome do Duplo Y

51 Síndrome do Triplo X Trissomia do cromossoma X, cariótipo 44A + XXX = 47. Sexo feminino, distúrbios sexuais, retardamento mental, sem outras modificações fenotípicas aparentes.

52 Síndrome do Triplo X

53 Poliploidia Os erros multiplicam o conjunto de todos os cromossomas, há alteração de um genoma inteiro. Formam-se indivíduos cujas células possuem múltiplos de n cromossomas: 3n (triplóides), 4n (tetraplóides), etc; Leva a uma maior variabilidade, podendo apresentar características vantajosas (muitas vezes provocada em laboratório).

54 Poliploidia Na espécie humana a poliploidia é letal. Nas plantas, não só é viável como pode conduzir a fenómenos de especiação. Como surge? (ex. pg 108)

55 Poliploidia surge de: Não disjunção dos cromossomas durante a meiose ou durante a mitose; Apesar da distribuição cromossómica ocorrer com normalidade, não ocorrer citocinese; Cruzamentos entre indivíduos de espécies diferentes.

56 Poliploidia não disjunção dos cromossomas Indivíduos com um número superior ao normal na sua espécie, não podem cruzar- se com os restantes indivíduos da espécie a que pertenciam, com excepção das plantas, que se podem reproduzir assexuadamente ou por autofecundação.

57 Poliploidia Cruzamentos entre indivíduos de espécies diferentes Os híbridos são estéreis, pois os cromossomas como não têm homologia, não podem emparelhar durante a meiose, logo, não se vão formar os gâmetas; No entanto, as plantas são novamente a excepção, uma vez que se podem reproduzir assexuadamente; Ao fim de algumas gerações, alguns desses indivíduos podem tornar-se férteis devido à ocorrência de uma duplicação cromossómica, resultante de uma não disjunção dos cromossomas na divisão celular.

58 Poliploidia Origem do Trigo do pão Ex. pág. 110

59 Poliploidia A maioria das espécies das plantas são poliplóides; A maioria deve ter surgido da hibridização entre espécies diferentes seguida de reprodução assexuada; As espécies formadas por poliploidia possuem vários conjuntos cromossómicos das espécies de onde provieram, o que lhes confere características muito próprias, em muitos casos vantajosas; Os poliplóides são um exemplo claro das vantagens que podem advir da ocorrência de mutações.