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Alterações do Material              Biologia e Geologia
                                             Isabel Lopes
 Genético - Mutações




                  http://bg11esc.wordpress.com/
Alterações do Material Genético

Mutações: Alterações permanentes do genoma de um indivíduo
                (alterações herdáveis nos genes)
Mutantes: Indivíduos portadores de mutações

Organismo Humano
• Grande parte das células divide-se de forma continua
• Probabilidade de ocorrência de mutações é alta
• Grande capacidade de reparar os erros

                       • Mutações Génicas

                   • Mutações Cromossómicas                  2
                                IL 2011
Mutações
Agente mutagénico – qualquer agente responsável por uma mutação
   (ex.: raio-X, gás mostarda, raios UV, radiações ionizantes, alguns
                      corantes e conservantes…)
Mutagénese – processo que conduz ao aparecimento de uma mutação


 Mutações somáticas: ocorrem nas células não sexuais, não
 pode ser transmitida à descendência, excepto nos seres que se
 reproduzem assexuadamente
 Mutações nas células da linha germinativa: ocorrem nas
 células que originam os gâmetas e por isso se o gâmeta for
 portador de uma mutação, na fecundação, transmitirá ao
 descendente
                                                                    3
                                 IL 2011
Mutações

Espontâneas :
mutações permanentes no genoma
sem    que    para   tal   tenha   havido
influência externa (exemplo – erro na
replicação do DNA ou na divisão
celular).


Induzidas :
provocadas por agentes mutagénicos.
(exemplo - acidente em Chernobyl)
                                               4
                                     IL 2011
Mutações

                • Afectam um único gene.
                • Um dos alelos sofre modificações (pequenas
   Génicas        alterações no número ou sequência de nucleótidos.
                • Silenciosas (sem alteração na sequência de
                  nucleótidos)




                • Podem alterar o sentido ou posição de um segmento
                  de DNA. (Inversão, translocação)
                • Podem implicar a adição ou perda de um segmento
Cromossómicas
                  de DNA. (Deleção, Duplicação)
                • Pode implicar alterações que afectam a adição ou
                  perda de um ou mais cromossomas



                                                                      5
                              IL 2011
Mutações Génicas

• Substituição
• Inserção
• Deleção




                           6
                 IL 2011
Mutações silenciosas

Codão codifica o mesmo aminoácido
(Devido à Redundância do código genético)




Codão codifica outro aminoácido que tem funções semelhantes ao
anterior
A substituição do aminoácido ocorre numa zona da proteína que não
é determinante para a sua função.
                                                                    7
                                  IL 2011
Mutações Génicas
Três    mutações      pontuais    modificam        moléculas   de
hemoglobina e são responsáveis por três doenças graves:
Anemia     falciforme    –   Substituição     de   um   aminoácido
hidrofílico por um hidrofóbico
Policitemia – Mutação sem sentido (tradução incompleta da
proteína) interrompe uma das proteínas da hemoglobina. Esta
mutação resulta no espessamento do sangue.
Talassemia – Mutação com sentido (tradução alongada da
protína pela retirada do sinal STOP) troca o codão TAA (sinal
STOP) pelo CAA. A proteína torna-se disfuncional.

                                                                     8
                                    IL 2011
Mutações Cromossómicas

Estruturais              Numéricas
                         (Afecta o cariótipo)

Duplicação       Trissomia (2n +1)
Deleção          Monossomia (2n – 1)
Inversão        Alterações nos pares
Translocação   cromossomas sexuais
               (síndromas: Klinefelter 47,XXY; Turner
               45,X0; Y0 – letal, XXX – sem efeitos)


                                                        9
               IL 2011
Mutações Cromossómicas




 Trissomia (3 cromossomas em vez de dois), no par 21
                                                       ???
                                                             10
                                IL 2011
Poliploidia
• Se as mutações afectarem os gâmetas ou o zigoto,
  por mitoses sucessivas formar-se-á um indivíduo com
  o dobro dos cromossomas do progenitor (em geral
  estéril).
• Raro nos animais, mas comum nas plantas (por terem
  capacidade de autofecundação).
• Frequente em plantas com grande valor na
  agricultura/alimentar e económico. Exemplos: trigo,
  milho, couve.




                                                                         11
                                      photo courtesy of Paul Williams.
                          IL 2011
12
IL 2011
Vantagens…
As mutações introduzem variabilidade na
informação genética.


Há   mutações     que            se   manifestaram
vantajosas (no meio em que surgiram),
conferindo   ao    seu            portador   maior
capacidade de sobrevivência.

                                                     13
                       IL 2011
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                     15
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16
IL 2011
Mutações e Oncogénese

As nossas células têm capacidade
para     reparar   alguns    dos    danos
provocados          pelos          agentes
mutagénicos.


No caso das mutações surgirem em
células somáticas, pode surgir um
cancro        (crescimento          celular
descontrolado).


                                              17
                                   IL 2011
Proto-oncogenes


Proto-oncogenes       ou       genes
promotores    de   crescimento            –
responsável    pelo       crescimento
celular, quando sofre mutação 
(ONCOGENE),        pode      provocar
crescimento celular descontrolado.



                                              18
                                IL 2011
Genes supressores



Quando os Genes Supressores
de tumores sofrem mutação 
deixam     de   prevenir         a
multiplicação   descontrolada
das células.




                                     19
                           IL 2011
Cancro
                  Cancro, tumor maligno ou neoplasia* maligna



 Envolve um conjunto de
 doenças heterogéneo e
 multifactorial                 que
 apresentam em comum
 o crescimento de um
 tecido neoformado.



*Neoplasia= neo (novo)+ plasia (proliferação,tecido)
                                                                20
                                                  IL 2011
Cancro

Cada     organismo      multicelular   resulta   do   equilibrio   entre    a
multiplicação celular e a morte celular programada (apoptose).
Apoptose: morte celular pré-programada geneticamente.
Necrose: morte celular devida à falta de nutrientes ou à acção de
substâncias tóxicas (com pequena inflamação).


Quando as células apresentam anomalias, genéticas (células malignas) ou
se tornaram desnecessárias (membranas interdigitais)  Mecanismos
genéticos de suicídio celular
                                   A célula isola-se das células vizinhas
                                   compactando o citoplasma e a
                                   cromatina – Endonuclease fragmenta
                                   O DNA sem resposta inflamatória.         21
                                       IL 2011
Cancro
Cancros esporádicos (95% dos casos), surgem de mutações somáticas.
Interacções entre o genoma e o ambiente

Cancros hereditários (5% dos casos), devido a alterações genéticas que
estão presentes em todas as células do indivíduos. Manifestam-se muito cedo.


Diariamente surgem células neoplásicas que são naturalmente eliminadas por
apoptose. Quando tal não sucede inicia-se um cancro

A evolução de um cancro é longa e quando se manifesta em termos clínicos
tem já vários anos. Um cancro da mama com 1 cm tem já 10 anos de
desenvolvimento.

                                                                           22
                                      IL 2011
Metastização




Células cancerosas invadem a corrente sanguínea ou linfática
                                                               23
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Mutações

  • 1. Alterações do Material Biologia e Geologia Isabel Lopes Genético - Mutações http://bg11esc.wordpress.com/
  • 2. Alterações do Material Genético Mutações: Alterações permanentes do genoma de um indivíduo (alterações herdáveis nos genes) Mutantes: Indivíduos portadores de mutações Organismo Humano • Grande parte das células divide-se de forma continua • Probabilidade de ocorrência de mutações é alta • Grande capacidade de reparar os erros • Mutações Génicas • Mutações Cromossómicas 2 IL 2011
  • 3. Mutações Agente mutagénico – qualquer agente responsável por uma mutação (ex.: raio-X, gás mostarda, raios UV, radiações ionizantes, alguns corantes e conservantes…) Mutagénese – processo que conduz ao aparecimento de uma mutação Mutações somáticas: ocorrem nas células não sexuais, não pode ser transmitida à descendência, excepto nos seres que se reproduzem assexuadamente Mutações nas células da linha germinativa: ocorrem nas células que originam os gâmetas e por isso se o gâmeta for portador de uma mutação, na fecundação, transmitirá ao descendente 3 IL 2011
  • 4. Mutações Espontâneas : mutações permanentes no genoma sem que para tal tenha havido influência externa (exemplo – erro na replicação do DNA ou na divisão celular). Induzidas : provocadas por agentes mutagénicos. (exemplo - acidente em Chernobyl) 4 IL 2011
  • 5. Mutações • Afectam um único gene. • Um dos alelos sofre modificações (pequenas Génicas alterações no número ou sequência de nucleótidos. • Silenciosas (sem alteração na sequência de nucleótidos) • Podem alterar o sentido ou posição de um segmento de DNA. (Inversão, translocação) • Podem implicar a adição ou perda de um segmento Cromossómicas de DNA. (Deleção, Duplicação) • Pode implicar alterações que afectam a adição ou perda de um ou mais cromossomas 5 IL 2011
  • 6. Mutações Génicas • Substituição • Inserção • Deleção 6 IL 2011
  • 7. Mutações silenciosas Codão codifica o mesmo aminoácido (Devido à Redundância do código genético) Codão codifica outro aminoácido que tem funções semelhantes ao anterior A substituição do aminoácido ocorre numa zona da proteína que não é determinante para a sua função. 7 IL 2011
  • 8. Mutações Génicas Três mutações pontuais modificam moléculas de hemoglobina e são responsáveis por três doenças graves: Anemia falciforme – Substituição de um aminoácido hidrofílico por um hidrofóbico Policitemia – Mutação sem sentido (tradução incompleta da proteína) interrompe uma das proteínas da hemoglobina. Esta mutação resulta no espessamento do sangue. Talassemia – Mutação com sentido (tradução alongada da protína pela retirada do sinal STOP) troca o codão TAA (sinal STOP) pelo CAA. A proteína torna-se disfuncional. 8 IL 2011
  • 9. Mutações Cromossómicas Estruturais Numéricas (Afecta o cariótipo) Duplicação Trissomia (2n +1) Deleção Monossomia (2n – 1) Inversão Alterações nos pares Translocação cromossomas sexuais (síndromas: Klinefelter 47,XXY; Turner 45,X0; Y0 – letal, XXX – sem efeitos) 9 IL 2011
  • 10. Mutações Cromossómicas Trissomia (3 cromossomas em vez de dois), no par 21 ??? 10 IL 2011
  • 11. Poliploidia • Se as mutações afectarem os gâmetas ou o zigoto, por mitoses sucessivas formar-se-á um indivíduo com o dobro dos cromossomas do progenitor (em geral estéril). • Raro nos animais, mas comum nas plantas (por terem capacidade de autofecundação). • Frequente em plantas com grande valor na agricultura/alimentar e económico. Exemplos: trigo, milho, couve. 11 photo courtesy of Paul Williams. IL 2011
  • 13. Vantagens… As mutações introduzem variabilidade na informação genética. Há mutações que se manifestaram vantajosas (no meio em que surgiram), conferindo ao seu portador maior capacidade de sobrevivência. 13 IL 2011
  • 14. Dúvidas ? 14 IL 2011
  • 15. Os prós e os contra da Biotecnologia 15 IL 2011
  • 17. Mutações e Oncogénese As nossas células têm capacidade para reparar alguns dos danos provocados pelos agentes mutagénicos. No caso das mutações surgirem em células somáticas, pode surgir um cancro (crescimento celular descontrolado). 17 IL 2011
  • 18. Proto-oncogenes Proto-oncogenes ou genes promotores de crescimento – responsável pelo crescimento celular, quando sofre mutação  (ONCOGENE), pode provocar crescimento celular descontrolado. 18 IL 2011
  • 19. Genes supressores Quando os Genes Supressores de tumores sofrem mutação  deixam de prevenir a multiplicação descontrolada das células. 19 IL 2011
  • 20. Cancro Cancro, tumor maligno ou neoplasia* maligna Envolve um conjunto de doenças heterogéneo e multifactorial que apresentam em comum o crescimento de um tecido neoformado. *Neoplasia= neo (novo)+ plasia (proliferação,tecido) 20 IL 2011
  • 21. Cancro Cada organismo multicelular resulta do equilibrio entre a multiplicação celular e a morte celular programada (apoptose). Apoptose: morte celular pré-programada geneticamente. Necrose: morte celular devida à falta de nutrientes ou à acção de substâncias tóxicas (com pequena inflamação). Quando as células apresentam anomalias, genéticas (células malignas) ou se tornaram desnecessárias (membranas interdigitais)  Mecanismos genéticos de suicídio celular A célula isola-se das células vizinhas compactando o citoplasma e a cromatina – Endonuclease fragmenta O DNA sem resposta inflamatória. 21 IL 2011
  • 22. Cancro Cancros esporádicos (95% dos casos), surgem de mutações somáticas. Interacções entre o genoma e o ambiente Cancros hereditários (5% dos casos), devido a alterações genéticas que estão presentes em todas as células do indivíduos. Manifestam-se muito cedo. Diariamente surgem células neoplásicas que são naturalmente eliminadas por apoptose. Quando tal não sucede inicia-se um cancro A evolução de um cancro é longa e quando se manifesta em termos clínicos tem já vários anos. Um cancro da mama com 1 cm tem já 10 anos de desenvolvimento. 22 IL 2011
  • 23. Metastização Células cancerosas invadem a corrente sanguínea ou linfática 23 IL 2011