Prof. Dra. Adriana DantasUERGS, Bento Gonçalves, RS
Mutação: Alteração no material genético Mutação: alteração na seqüência de DNA Alteração na seqüência altera no produto ...
Mutação de uma região da proteína-codificação de um gene.(Note que nem todas as mutações levam a proteínas alteradas e que...
Mapa de restrição de DNA              M1           M2A                                           13               11    Kb...
Duas mutações podem ser deduzidas Mutação 1 - novo sítio de restrição aparece no  fragmento 13 Kb, produzindo os fragment...
Estase x Evolução A DNA polimerase é extremamente fiel      (1 erro a cada 3 bilhões de bases) Os organismos vivos apres...
O que são mutações? São alterações ou modificações súbitas, espontâneas, em genes ou cromossomas, podendo acarretar varia...
O que provocam?     As mutações são espontâneas e podem ser     silenciosas, ou seja, não alterar a proteína ou     sua a...
Onde e como ocorrem? Por erros na replicação de DNA que antecede uma divisão celular (mitose ou meiose).Por     erros   ...
Onde ocorrem?  Nas células somáticas (durante a mitose)  refletindo-se nas células, desse indivíduo,  descendentes da que...
Classificação das mutações 1. Quanto a Origem: Espontâneas                    Induzidas 2. Quanto a Localização: Somátic...
Alterações no código genético As alterações podem ser desvantajosas ou mesmo  letal, se a célula perder uma característic...
Mutações gênicas   As mutações gênicas são responsáveis    por alterações nos genes e    consequentemente nas proteínas, ...
Mutações gênicas Alteram a sequência de nucleotídeos de um gene (alteram uma ou mais bases do DNA), o que afetará a leitu...
Tipos de mutações1. Substituição de nucleotídio a) Transições: substituição de pirimidina por   pirimidina ou purina por ...
Malpareamento devido a mudanças         tautoméricas
2. Base Análogas: DNA    incorpora 5-BU no lugar da Timina      common                                    rareChanges T-A ...
Formação de TA para CGDurante a replicação do DNATransition is a purine replaced by different purine or pyrimidinereplaced...
Erros na Replicação do DNA Substituição de basesocorre a troca de um ou mais pares de bases.Surge uma ou várias formas,...
Mutação expontânea (replicação)
Substituição de Bases Pode ocorrer vários tipos de trocas, as quais recebem  denominações especiais: Troca entre purinas...
A                 CG                 T    TRANSIÇÃO    TRANSVERSÃO
Formas em equilibrio Forma ceto de cada base esta presente no DNA Formas imino e enol das bases são raras. Gera possive...
Figura de bases malpareadas
Mutações gênicas Inserção e deleção acontece quando uma ou mais bases são adicionadas ou removidas, respectivamente, ao ...
Substituição de bases Base de mutação (ponto de mutação) Resulta mudança de aminoácido – mutação missense
Substituição de bases Única base em um ponto na seqüência de DNA é  substituída por uma base diferente Se a troca de bas...
Mutação missense Quando o mRNA for traduzido em proteína, a base  incorreta poderá causar a inserção de um aminoácido  in...
Mutação anti-senso Cria-se um códon de parada (anti-senso) no meio de  uma molécula de mRNA, as substituições de bases  i...
Mutação anti-senso
Mutação de troca de fase de leitura Mutação frameshift Um ou alguns pares de nucleotídeos são deletados ou  inseridos no...
Mutação de troca de fase de leitura Inserção ou deleção de um ou mais pares de nucleotídeos
Mutações: considerações Quais são as causas de mutações espontâneas?     Replicação do DNA, bem como durante a fase G do...
Taxas de mutação As taxas de mutações espontâneas são extremamente baixas em todos os organismos estudados; Estas taxas ...
Taxas de mutação espontânea emalguns organismosOrganismo                    Taxa de mutação                               ...
Bases moleculares das mutações 1. Mudanças tautoméricas: alterações na estrutura química das bases (ceto-enol para Guanin...
 2. Análogos de bases: substâncias químicas que podem substituir as purinas ou pirimidinas durante a síntese do DNA, como...
Análogosde bases
3. Agente alquilantes: Ethylmethane   Sulfonate (EMS) Alkylates Guanine     Note: changes a G-C pair into an A-T pair     ...
 4. Agentes intercalantes: intercalam-se entre as bases do DNA, produzindo uma distorção física, seguida de remoção e err...
 Intercalantes: proflavina, acridina e brometo de  etídio inseri-se entre as bases adjacentes em uma ou  ambas as cadeias...
Brometo de Etideo
5. Desaminação causada por ácido nitroso
Cromossomos de levedura visualizados com intercalação debrometo de etídio sob luz UV, após separação em gel poreletrofores...
6. Radiação Ultravioleta causa      dimeros de timina                           Disrupts synthesis;           260 nanomete...
What type of radiation does a tanning booth produce? Is it safe?Figure 7.10 Production of thymine dimers by ultraviolet li...
Mutation UV radiation causes  thymine dimers Light-repair  separates thymine  dimers                        Figure 8.20
Efeitos da radiação ionizanteCausa das mutações pontuais ou quebra nas ligações fosfodiéster dacadeia do DNA.As células em...
A radiação ionizante transforma átomos estáveis ​em radicais livres reativos e íons, quecausam mutações no DNA
Mecanismos de reparo de DNA•   Prokaryotic:     – Photoactivation Repair     – Base Excision Repair     – Post-replication...
Photoactivation Repair in Prokaryotes   UVPhotoreactivationEnzyme Cleaves            Visible lightbond between T’s
Base Excision Repair in Prokaryotes        DNA glycosylaseApyrimidinic endonuclease  DNA Pol I, DNA ligase
Nucleotide Excision Repair:   Prokaryotes and Eukaryotesuvr nucleaseDNA Pol I DNA ligase
Fenômeno Epigenético Qualquer atividade de genes que não envolve mudanças na seqüência do DNA (código genético) em que po...
Bases are    Normally    In the keto    Form—if in    The enol form;    Base pair    incorrectlyFigure 7.6 Normal Watson–C...
Figure 7.7 Production of a mutation as a result of a mismatch caused by wobblebase pairing. The details are explained in t...
Figure 7.7 Production of a mutation as a result of a mismatch caused by wobblebase pairing. The details are explained in t...
SpontaneousChemical ChangesFigure 7.9 (a) Deamination of cytosine to uracil. (b) Deamination of 5-methylcytosine (5mC) to ...
Mutações induzidas   Quais são alguns exemplos de alguns agentes mutagênicos físico?       Radiação ou produtos químicos...
Figure 7.16 Nucleotideexcision repair (NER) ofpyrimidine dimer andother damage induceddistortions of DNA.
Figure 7.17 Mechanism ofmismatch repair. Themismatch correctionenzyme recognizes whichstrand the base mismatchis on by rea...
Transposons Se dividem em duas classes gerais com relação a como eles  se movem.  Uma classe de proteínas que codifica mo...
Agentes mutagênicos 1. Físicos: Radiação UV, Radiação ionizante (raios X, raios g e raios cósmicos) 2. Químicos: Análogo...
EMA DIZ BOM DIA        Troca de                             Ganho de                          Perda        uma letra      ...
Ames Test (know this test and its controls)                                              The chemical                     ...
Replica-plating technique to screen for mutant strains of a colony-forming microorganism.How would youSelect for Trp-Auxot...
Detecção do potencial mutagênico1. Teste de Ames   Utiliza linhagens   especiais da bactéria   Salmonella   typhimurium. U...
Teste de Ames
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Mutações do material genético
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Mutações do material genético

23.338 visualizações

Publicada em

Publicada em: Educação
  • Seja o primeiro a comentar

Mutações do material genético

  1. 1. Prof. Dra. Adriana DantasUERGS, Bento Gonçalves, RS
  2. 2. Mutação: Alteração no material genético Mutação: alteração na seqüência de DNA Alteração na seqüência altera no produto codificado por algum gene Quando o gene para uma enzima sofre mutação, a enzima codificada pelo gene pode se tornar inativa ou menos ativa, pois sua seqüência de aminoácidos foi alterada.
  3. 3. Mutação de uma região da proteína-codificação de um gene.(Note que nem todas as mutações levam a proteínas alteradas e que nem todasas mutações são regiões que codificam proteínas)
  4. 4. Mapa de restrição de DNA M1 M2A 13 11 Kb 13 5 6 2 8 9B Kb 9 4 5 6 2 8 8C Kb 9 4 11 2 8 6 5 4 2 A B C
  5. 5. Duas mutações podem ser deduzidas Mutação 1 - novo sítio de restrição aparece no fragmento 13 Kb, produzindo os fragmentos de 4 e 9 Kb Mutação 2 - um sítio de restrição foi perdido na amostra C, causando o aparecimento de fragmentos 11 Kb e a perda dos fragmentos de 6 e 5 Kb
  6. 6. Estase x Evolução A DNA polimerase é extremamente fiel (1 erro a cada 3 bilhões de bases) Os organismos vivos apresentam grande variabilidade genética Qual a fonte da imensa variabilidade da vida?
  7. 7. O que são mutações? São alterações ou modificações súbitas, espontâneas, em genes ou cromossomas, podendo acarretar variação hereditária. As mutações podem ser gênicas quando alteram a estrutura do DNA, num determinado gene, ou cromossômicas quando alteram a estrutura ou o número de cromossomos.
  8. 8. O que provocam?  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.
  9. 9. Onde e como ocorrem? Por erros na replicação de DNA que antecede uma divisão celular (mitose ou meiose).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)
  10. 10. Onde ocorrem?  Nas células somáticas (durante a mitose) refletindo-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.
  11. 11. Classificação das mutações 1. Quanto a Origem: Espontâneas Induzidas 2. Quanto a Localização: Somáticas Germinativas 3. Quanto a Expressão Fenotípica: Substituição silenciosa Sentido trocado Sem sentido
  12. 12. Alterações no código genético As alterações podem ser desvantajosas ou mesmo letal, se a célula perder uma característica fenotípica que ela necessite. As mutações podem ser benéficas, se a enzima alterada codificada pelo gene mutante possuir uma atividade nova ou intensificada que beneficie a célula, provoca forma alternativa – alelo. Muitas mutações são silenciosas (neutras), pois a alteração na seqüência do DNA não causa alterações na atividade do produto codificado pelo gene.
  13. 13. Mutações gênicas As mutações gênicas são responsáveis por alterações nos genes e consequentemente nas proteínas, determinando, muitas vezes, a formação de novas proteínas ou alterando a ação de enzimas importantes no metabolismo.
  14. 14. Mutações gênicas Alteram a sequência de nucleotídeos de um gene (alteram uma ou mais bases do DNA), o que afetará a leitura durante a replicação ou durante a transcrição. Constitui-se assim um alelo, uma nova versão, do gene alterado:  Subtituição de bases (transição, transversão)  Adição ou deleção de bases
  15. 15. Tipos de mutações1. Substituição de nucleotídio a) Transições: substituição de pirimidina por pirimidina ou purina por purina; b) Transversões: substituição de pirimidina por purina ou vice-versa.2. Mudança de pauta de leitura a) Inserção de base b) Deleção de base
  16. 16. Malpareamento devido a mudanças tautoméricas
  17. 17. 2. Base Análogas: DNA incorpora 5-BU no lugar da Timina common rareChanges T-A pair > C-G pair. T > C, and A > G are both Transitions
  18. 18. Formação de TA para CGDurante a replicação do DNATransition is a purine replaced by different purine or pyrimidinereplaced by different pyrimidine.
  19. 19. Erros na Replicação do DNA Substituição de basesocorre a troca de um ou mais pares de bases.Surge uma ou várias formas, chamadas, tautômeras, que são isomeros que diferem na posiçào de seus atomos e nas ligações entre eles.
  20. 20. Mutação expontânea (replicação)
  21. 21. Substituição de Bases Pode ocorrer vários tipos de trocas, as quais recebem denominações especiais: Troca entre purinas (A, G) ou entre pirimidinas (C, T) = TRANSIÇÃO Substituição de uma purina por uma pirimidina, ou vice-versa = TRANSVERSÃO. Possibilidade de 4 diferentes transições e 8 diferentes transversões.
  22. 22. A CG T TRANSIÇÃO TRANSVERSÃO
  23. 23. Formas em equilibrio Forma ceto de cada base esta presente no DNA Formas imino e enol das bases são raras. Gera possiveis pareamentos errados, resulta em mudanças tautoméricas. O mal pareamento também pode ocorrer quando uma das bases torna-se ionizada.
  24. 24. Figura de bases malpareadas
  25. 25. Mutações gênicas Inserção e deleção acontece quando uma ou mais bases são adicionadas ou removidas, respectivamente, ao DNA, modificando a sequência de leitura da molécula durante a replicação ou a transcrição.
  26. 26. Substituição de bases Base de mutação (ponto de mutação) Resulta mudança de aminoácido – mutação missense
  27. 27. Substituição de bases Única base em um ponto na seqüência de DNA é substituída por uma base diferente Se a troca de bases ocorre dentro de um gene que codifica uma proteína, o mRNA transcrito a partir de um gene transportará uma base incorreta naquela posição. Se ocorre na terceira posição do códon do mRNA, devido a degeneração do código genético, o novo códon pode ainda resultar no mesmo aminoácido.
  28. 28. Mutação missense Quando o mRNA for traduzido em proteína, a base incorreta poderá causar a inserção de um aminoácido incorreto na proteína. A substituição de bases resulta em uma substituição do aminoácido na proteína sintetizada.
  29. 29. Mutação anti-senso Cria-se um códon de parada (anti-senso) no meio de uma molécula de mRNA, as substituições de bases impedem efetivamente a síntese de uma proteína funcional completa. Resulta num códon anti-senso
  30. 30. Mutação anti-senso
  31. 31. Mutação de troca de fase de leitura Mutação frameshift Um ou alguns pares de nucleotídeos são deletados ou inseridos no DNA Altera a fase de leitura da tradução, no agrupamento de três nucleotídeos reconhecidos como códons de tRNA durante a tradução. Resulta numa longa seqüência de aminoácidos alterada e produção de proteínas inativadora do gene que sofreu a mutação até o encontro com um códon anti-senso. Essas substituições de bases de troca de fase de leitura podem ocorrer espontaneamente durante a replicação do DNA.
  32. 32. Mutação de troca de fase de leitura Inserção ou deleção de um ou mais pares de nucleotídeos
  33. 33. Mutações: considerações Quais são as causas de mutações espontâneas?  Replicação do DNA, bem como durante a fase G do ciclo celular Qual é a taxa de mutação espontânea por gene por geração de eucariontes?  04/10 a 4 x 10-6 por gene por geração Como é que a célula manter essa taxa tão baixa?  DNA polimerases de reparação e auto-correção Quais são os tipos de mutações podem resultar de erros de replicação de DNA  polimerase e durante qual fase do ciclo celular, isso pode acontecer? Quais são as fontes mais comuns de mutações espontâneas, e quais são as conseqüências diretas de tais mudanças?  Chemical depurinação, desaminação, Descreva um ponto de mutação que ocorre mais freqüentemente em "hot spots mutacionais" de um genoma. Citosina metilada é desaminado para produzir uma timina?  Esta alteração não é detectada pelos sistemas de reparo?
  34. 34. Taxas de mutação As taxas de mutações espontâneas são extremamente baixas em todos os organismos estudados; Estas taxas variam consideravelmente dependendo do organismo; Na mesma espécie estas taxas variam de gene para gene; A taxa média de mutação espontânea é de cerca de 10-5.
  35. 35. Taxas de mutação espontânea emalguns organismosOrganismo Taxa de mutação espontâneaVirus, Bactérias, Neurospora 10-8 (uma em 100 milhões de divisões)Milho, Drosophila, Humanos 10-6 a 10-5 (entre uma em 1 milhão a uma em 100 mil divisões)Camundongos 10-5 a 10-4 (entre uma em 100 mil a uma em 10 mil divisões)
  36. 36. Bases moleculares das mutações 1. Mudanças tautoméricas: alterações na estrutura química das bases (ceto-enol para Guanina e Timina e imino-amino para Citosina e Adenina);
  37. 37.  2. Análogos de bases: substâncias químicas que podem substituir as purinas ou pirimidinas durante a síntese do DNA, como a 5-bromouracila (5-BrU) e a 2- aminopurina (2-AP);
  38. 38. Análogosde bases
  39. 39. 3. Agente alquilantes: Ethylmethane Sulfonate (EMS) Alkylates Guanine Note: changes a G-C pair into an A-T pair (G > A is a transition, C > T is a transition)Another example: mustard gases first used in WWII.
  40. 40.  4. Agentes intercalantes: intercalam-se entre as bases do DNA, produzindo uma distorção física, seguida de remoção e erro na reparação (proflavina, acridina orange).
  41. 41.  Intercalantes: proflavina, acridina e brometo de etídio inseri-se entre as bases adjacentes em uma ou ambas as cadeias de dupla hélice do DNA fazendo-a relaxar Durante a replicação, uma base extra deve ser inserida em frente ao agente (adiantamento) Se ele se insere no novo DNA no lugar de uma base, em seguida, quando o DNA duplica o agente é perdido, resultando em uma supressão Mutagênese sítio-específico, na geração in vitro de mutações específicas
  42. 42. Brometo de Etideo
  43. 43. 5. Desaminação causada por ácido nitroso
  44. 44. Cromossomos de levedura visualizados com intercalação debrometo de etídio sob luz UV, após separação em gel poreletroforese de campo pulsado.
  45. 45. 6. Radiação Ultravioleta causa dimeros de timina Disrupts synthesis; 260 nanometer good for sterilization wavelength of bacteria, bad for skin cancer.
  46. 46. What type of radiation does a tanning booth produce? Is it safe?Figure 7.10 Production of thymine dimers by ultraviolet light irradiation. The twocomponents of the dimer are covalently linked in such a way that the DNA doublehelix is distorted at that position.
  47. 47. Mutation UV radiation causes thymine dimers Light-repair separates thymine dimers Figure 8.20
  48. 48. Efeitos da radiação ionizanteCausa das mutações pontuais ou quebra nas ligações fosfodiéster dacadeia do DNA.As células em divisão são mais sensíveis à terapêutica de raios-X que osnão-divisão de células (terapia de radiação para câncer).
  49. 49. A radiação ionizante transforma átomos estáveis ​em radicais livres reativos e íons, quecausam mutações no DNA
  50. 50. Mecanismos de reparo de DNA• Prokaryotic: – Photoactivation Repair – Base Excision Repair – Post-replication Repair and SOS Repair• Eukaryotic: – Nucleotide Excision Repair – Proofreading and Mismatch Repair – Double-Strand Break Repair
  51. 51. Photoactivation Repair in Prokaryotes UVPhotoreactivationEnzyme Cleaves Visible lightbond between T’s
  52. 52. Base Excision Repair in Prokaryotes DNA glycosylaseApyrimidinic endonuclease DNA Pol I, DNA ligase
  53. 53. Nucleotide Excision Repair: Prokaryotes and Eukaryotesuvr nucleaseDNA Pol I DNA ligase
  54. 54. Fenômeno Epigenético Qualquer atividade de genes que não envolve mudanças na seqüência do DNA (código genético) em que pode persistir por uma ou mais gerações.
  55. 55. Bases are Normally In the keto Form—if in The enol form; Base pair incorrectlyFigure 7.6 Normal Watson–Crick and non–Watson–Crick base pairing in DNA. (a) NormalWatson–Crick base pairing between the normal forms of T and A and of C and G. (b) Non–Watson–Crick base pairing between normal forms of pyrimidines and rare tautomeric forms ofpurines. (c) Non–Watson–Crick base pairing between rare tautomeric forms of pyrimidines andnormal forms of purines.
  56. 56. Figure 7.7 Production of a mutation as a result of a mismatch caused by wobblebase pairing. The details are explained in the text.
  57. 57. Figure 7.7 Production of a mutation as a result of a mismatch caused by wobblebase pairing. The details are explained in the text.
  58. 58. SpontaneousChemical ChangesFigure 7.9 (a) Deamination of cytosine to uracil. (b) Deamination of 5-methylcytosine (5mC) to thymine.
  59. 59. Mutações induzidas Quais são alguns exemplos de alguns agentes mutagênicos físico?  Radiação ou produtos químicos Porque são os tipos de mutações diferentes, quando causada por luz ultravioleta, em comparação com radiação ionizante?  ionizante produz íons quebrar ligações covalentes (por exemplo, açúcar-fosfato espinha dorsal, o efeito é acumulativo)  os anéis de absorver a luz UV e são alterados quimicamente formam dímeros TT Quais são as conseqüências diretas da formação de um dímero de timina?  Protuberância no DNA Quais são as três classes gerais de mutagênicos químicos? análogos de base, base de modificar e intercalando Em que partes do ciclo celular que essas diferentes classes de mutágenos se manifestam?  análogos de base e trabalhar intercalando durante a replicação; base modificada a qualquer hora Que tipo de mutação do análogos base induzir?  tomar o lugar da base; transições Que outros tipos de perturbações pode um efeito análogo de base? Um exemplo disso e como é usada medicinalmente?  O AZT é um análogo da T (replicação para) Quais são os três tipos de agentes modificadores da base de mutações que causam e quais são seus efeitos diretos?  Desaminação, Hidroxilação e Alquilação)
  60. 60. Figure 7.16 Nucleotideexcision repair (NER) ofpyrimidine dimer andother damage induceddistortions of DNA.
  61. 61. Figure 7.17 Mechanism ofmismatch repair. Themismatch correctionenzyme recognizes whichstrand the base mismatchis on by reading themethylation state of anearby GATC sequence. Ifthe sequence isunmethylated, a segmentof that DNA strandcontaining the mismatch isexcised and new DNA isinserted.
  62. 62. Transposons Se dividem em duas classes gerais com relação a como eles se movem. Uma classe de proteínas que codifica mover o elemento DNA diretamente para uma nova posição ou replicar o DNA.  Encontrados em procariotos e eucarioto A outra classe estão relacionados aos retrovírus na medida em que codifica uma transcriptase reversa para fazer cópias de DNA de seu RNA transcritos, que depois integrar em novos locais no genoma.  Encontrado apenas em eucariotas.
  63. 63. Agentes mutagênicos 1. Físicos: Radiação UV, Radiação ionizante (raios X, raios g e raios cósmicos) 2. Químicos: Análogos de bases, agentes alquilantes
  64. 64. EMA DIZ BOM DIA Troca de Ganho de Perda uma letra uma letra de uma letraEMA DAZ BOM DIA EMA IZB OMD IA EMA ADI ZBO MDI AEMA DIZ BOA DIAEMA DIZ BOM DIZ Deleção Inserção Consequências das mutações
  65. 65. Ames Test (know this test and its controls) The chemical Causes a reversion Mutation in the bacteria So it now can grow Without histidine
  66. 66. Replica-plating technique to screen for mutant strains of a colony-forming microorganism.How would youSelect for Trp-Auxotrophic mutant?(doesn’t make tryptophanRequires it)
  67. 67. Detecção do potencial mutagênico1. Teste de Ames Utiliza linhagens especiais da bactéria Salmonella typhimurium. Uma linhagem detecta substituição de bases e outras detectam mudança de pauta de leitura.
  68. 68. Teste de Ames

×