Mutacao

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Mutacao

  1. 1. Genética Animal - Mutação 1MUTAÇÃO GÊNICAMutação é uma alteração súbita e herdável na estrutura do material genético.Esta alteração pode levar a uma mudança correspondente no fenótipo do indivíduo.As mutações são fontes extremamente importantes de variabilidade genéticanas populações, pois fornecem novas informações genéticas. A recombinação –mistura de genes paternos durante a meiose por meio de crossing over -, que éoutra fonte de variabilidade, apenas rearranja informações genéticas já existentesem novas combinações.Sem a mutação, todos os genes ocorreriam apenas em uma forma, pois nãoexistiriam alelos. Portanto, os organismos não seriam capazes de evoluir e adaptar-se às mudanças ambientais.Tradicionalmente, as mutações envolvem alterações na molécula de DNA,podendo ocasionar mudanças no fenótipo. No entanto, as alteraçõescromossômicas numéricas e estruturais também podem induzir alteraçõesfenotípicas herdáveis.Simplificadamente, uma mutação gênica ocorre em decorrência desubstituições em pares de bases. Tais substituições originam mutações pontuais.Como conseqüência da substituição de um par de bases, a seqüência deaminoácidos de uma proteína pode ser alterada. Caso essa mudança altere aatividade bioquímica da proteína, poderá interferir no fenótipo. Esse é o caso dahemoglobina na anemia falciforme e da insulina na diabete, em que um aminoácidoda proteína foi trocado devido à substituição de um par de bases de um gene. Alémdisso, a substituição do par de bases pode mudar o códon original para um códonfinalizador, resultando em término precoce da síntese de uma proteína.Sempre que bases foremadicionadas ou deletadas, ocorreuma mudança de matriz de leitura,alterando a composição dosaminoácidos de toda a proteína.DeleçãoPor outro lado, devido àredundância do código genético,nem todas as alterações de pares deLeitura da fitabases levam a um aminoácido alterado na proteína. Logo, quando as mutações nãopromovem efeitos no fenótipo são chamadas de mutações silenciosas. Elaspodem ser identificadas através da comparação de seqüências de pares de basesentre genes normais e mutantes.▪ Exemplo de mutação pontual → Anemia Falciforme ou Siclemia:Causada por uma alteração na cadeia β da hemoglobina, decorrente dasubstituição de uma adenina por uma timina (transversão) no sexto códon do gene.Através dessa mutação pontual, o códon GAA transforma-se em GTA, provocandosubstituição do ácido glutâmico pela valina na cadeia polipeptídica. Essa simplessubstituição de nucleotídeos e de um único aminoácido na cadeia polipeptídica levaa hemoglobina a assumir uma configuração espacial diferente, que causa adeformação das hemáceas. A hemoglobina alterada em forma de foice édenominada hemoblobina S (de sickle cell anemia).
  2. 2. Genética Animal - Mutação 2→ Classificação das mutações:1) Mutação somática:Aquela que ocorre em genes de células somáticas. Portanto, permanecerestrita ao indivíduo que a porta, não sendo transmitida aos descendentes atravésdos gametas.Exemplo:◦ Heterocromia de íris:Condição na qual as duas íris são de coresdistintas ou apenas uma porção da íris é de cordiferente do restante.Se ambas as íris apresentarem coloraçãodistinta, a mutação ocorreu na primeira célula queoriginou as demais. Caso a mutação surja em umestágio mais avançado do desenvolvimento da íris,o indivíduo apresenta apenas uma mancha em umadas íris.
  3. 3. Genética Animal - Mutação 32) Mutação germinativa:Aquela que ocorre em células que originam gametas, sendo portantonatureza sem uma causa aparente. Podem ser devidas a erros na replicação doDNA ou a mutagênicos químicos e físicos.Exemplo:◦ Carneiros da raça Ancon:O primeiro registro de mutação germinativa dominante em animais domésticosfoi feito por Seth Wright em 1791. Wright notou um carneiro com pernasincomumente curtas no rebanho de carneiros de sua fazenda. Ocorreu a ele queseria vantagem ter um rebanho inteiro de carneiros com essa característica, poisimpossibilitaria que os animais pulassem os baixos muros de pedra de suavizinhança em New England. Wright, então, cruzou seu novo carneiro de pernascurtas com 15 ovelhas na estação seguinte. Nasceram 15 carneiros dos quais 2tinham pernas curtas. Estes foram cruzados, dando origem a uma nova linhagem naqual a característica expressava-se em todos os indivíduos.→ Agentes mutagênicos:I) AGENTES FÍSICOS:- Temperatura:O aumento da temperatura promove a quebras das ligações entre os átomos.- Radiações:Incluem radiações ionizantes de alta energia, tais como raios X, raios gama,nêutrons, e partículas beta e alfa, bem como radiação não-ionizante de baixaenergia, luz ultravioleta, cada uma induzindo mutações por sua ação sobre o DNA.◦ Radiação Ionizante:O espectro de radiação eletromagnética é muito amplo e estende-se desdelongas ondas de rádio até os raios cósmicos, que podem ter 10-14cm. Quanto menoro comprimento de onda, maior a energia dos fótons eletromagnéticos, resultandoem penetração nas células e tecidos. Nesse processo, os fótons podem colidir comum dos elétrons do átomo e fazê-lo mudar de órbita. Assim, um átomo previamenteneutro torna-se carregado positivamente, pois existe maior carga positiva no núcleodo átomo do que cargas negativas nos elétrons orbitais. Então, esse átomo, agoracarregado positivamente, e o elétron formam um par de íons. Os raios X de altaenergia e os raios gama produzem trilhas de pares de íons em sistemas biológicos.Átomos ionizados e as moléculas em que eles ocorremsão quimicamente muito mais reativos do que os neutros. Alémdisso, os elétrons perdidos por um átomo nesse processo semovem em alta velocidade, fazendo com que outros átomostambém se tornem ionizados. Cada elétron perdido por umátomo é ganho por outro, tornando-o negativamente carregado.O resultado desse repetido processo de ionização é umacadeia de pares de íons ao longo da trilha de fótons de altaenergia. Os efeitos mutagênicos resultam das reações químicassofridas pelos íons à medida que suas cargas sãoneutralizadas.
  4. 4. Genética Animal - Mutação 4Um resultado do processo de ionização é a quebra dasligações açúcar-fosfato do DNA. Caso a quebra do filamentoocorra em dois ou mais pontos próximos, pares de nucleotídeospodem ser perdidos e a matriz de leitura do mRNA transcrito éalterada. O resultado final pode consistir em proteínas ouenzimas com capacidade funcional reduzida ou mesmoinoperantes. Este último evento pode ser letal, particularmenteem homozigotos.As radiações ionizantes podem causar:● Formação de tautômeros raros:Tautômeros são formas alternativas das purinas e pirimidinas no DNA e noRNA. A tautomerização ocorre pelo rearranjo de elétrons e prótons na molécula. Ostautômeros raros de adenina, citosina, guanina e timina diferem das formas comunspelas posições de átomos de hidrogênio e, como resultado, algumas ligaçõessimples tornam-se duplas.T/UAG C● Substituição de uma base por outra:Consistem em transição e transversão. Atransição é a substituição de uma purina (A e G) poroutra ou de uma pirimidina (T e C) por outra. Já atransversão é a troca de uma purina por umapirimidina.● Deleção ou adição de uma base em umadas fitas de DNA:Adições e deleções são referidas coletivamente como frameshift mutations,porque alteram a estrutura de leitura de todas as trincas de pares de bases no genea partir do ponto em que surgem. Isso ocorre porque o trecho deixa de ser múltiplode 3, mudando a leitura do segmento de DNA, o que resulta em aminoácidosalterados a partir daquele ponto e, freqüentemente, no aparecimento de um códonde terminação.● Inversão da seqüência de pares de bases de nucleotídeos dentro damolécula de DNA.● Formação de peróxidos.◦ Radiação não ionizante:A radiação ultravioleta, embora não possua energia suficiente para ionizar oDNA, é capaz de causar mutações na molécula. O comprimento de onda específicoque é absorvido pelo DNA é de 254nm e, embora não seja profundamentepenetrante no tecido, é eficiente para matar bactérias, fungos e aumentar aincidência de câncer de pele em animais. A mais conhecida ação da UV no DNA é aformação de dímeros de pirimidina, ligações carbono-carbono entre pirimidinasadjacentes, sendo comum com a timina. Isto resulta na distorção da molécula ouligação entre moléculas adjacentes, cessando a replicação do DNAtemporariamente.
  5. 5. Genética Animal - Mutação 5→ Mecanismos de reparo do DNA:1) Mecanismo de reparo por fotorreativação:Uma enzima fotorreativadora é ativada na presença de luz. Ela liga-se aosdímeros de pirimidina e utiliza a energia da luz para quebrar as ligações que formamo mesmo, restaurando a estrutura original da molécula.2) Mecanismo de reparo por excisão:Consiste em um processo multienzimáticodividido em 4 etapas. Inicialmente, uma enzimaendonuclease reconhece a distorção causadapelo dímero e corta um dos filamentos próximo aomesmo. Esta é chamada etapa de incisão. Emseguida, a DNA-polimerase I sintetiza um novofilamento, deslocando o filamento velho quecontém o dímero. Esta é chamada síntese dereparo. Em uma terceira etapa, denominadaexcisão, um segundo corte além do dímero é feitopela exonuclease, removendo-o da molécula deDNA. Finalmente, o filamento recém sintetizado éunido ao original pela DNA-ligase.3) Mecanismo de reparo por recombinação pós-replicativa:Quando a replicação chega a um dímero, ela é bloqueada devido à distorçãoda molécula. Eventualmente a replicação continua, mas pulando a região do dímero.Isto resulta em falhas no filamento filho correspondentes ao dímero no filamentoparental. Essas falhas podem ser fechadas por síntese de reparo. O dímero não éexcisado ou quebrado, mas sim retido na molécula de DNA parental.II) AGENTES QUÍMICOS:- Análogos de bases:Consistem em moléculas com estrutura parecida com uma base nitrogenadanatural e que às vezes são incorporadas ao DNA durante a replicação. Então, o
  6. 6. Genética Animal - Mutação 6análogo pareia-se com a base “errada”, induzindo uma mutação por substituição debases.-Reagentes para purinas e pirimidinas:São substâncias que reagem com o DNA e alteram diretamente a estrutura dabase, em vez de se incorporar à molécula. Esses reagentes desaminam adenina,citosina e guanina, resultando em mutações por pareamento errado ou substituiçãode pares de bases. O ácido nitroso (HNO2) é uma dessas substâncias mutagênicas.Ela causa alterações nas bases do DNA por substituir um grupamento amina (-NH2)por uma hidroxila (-OH).-Corantes acridínicos:Classe de substâncias químicas que se intercalam entre as bases do DNA.Isso aumenta a rigidez e altera a conformação da dupla hélice, distorcendo amolécula e rompendo o alinhamento e o pareamento das bases. Devido a isso,ocorrem deleções ou adições de pares de base durante a replicação.-Agentes alquilantes:Reagem com o DNA adicionando grupamentos etil ou metil às bases. Isto temcomo conseqüência o mau pareamento ou total perda da base afetada, criando umafallha. A principal base afetada é a guanina, embora outras também possam seralquiladas. Exemplos: EMS (etilmetanossulfonato), DES (dietilsulfato), enxofrenitrogenado e gás mostarda. Este último foi um dos primeiros grupos demutagênicos químicos descobertos através de estudos envolvendo operaçõesmilitares durante a Segunda Guerra Mundial.→ Referências bibliográficas:▫ Genética – George W. Burns e Paul J. Bottino – Editora Guanabara Koogan –1991▫ Concepts of genetics – William S. Klung e Michael R. Cummings – EditoraPrentice Hall – 1997▫ Modern genetic analysis – Anthony J. F. Griffiths, Willian M. Gelbart, Jeffrey H.Miller e Richard C. Lewontin – Editora W. H. Freeman and Company - 1999▫ Genética – Eldon J. Gardner e D. Peter Snustad – Editora Guanabara Koogan– 1986▫ Dicionário Médico – Blakiston - Editora McGraw-Hill Book Company - 1982

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