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Mutações e Mecanismos
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL
DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
Mutações e Mecanismos
de Reparo
MESTRANDAS: JANAINA CAMACHO E MARÍLIA NUNES
ORIENTADOR: HEDEN LUIZ MARQUES MOREIRA
ÁREA: MELHORAMENTO ANIMAL
O que é mutação?O que é mutação?
QualquerQualquer alteraçãoalteração nono materialmaterial genéticogenético..
•• MutanteMutante -- OrganismoOrganismo queque sofreusofreu mutaçãomutação;;
•• TipoTipo selvagemselvagem ((wildwild typetype)) -- OrganismoOrganismo nãonão
Conceitos
•• TipoTipo selvagemselvagem ((wildwild typetype)) -- OrganismoOrganismo nãonão
mutadomutado;;
•• FenótipoFenótipo -- PropriedadesPropriedades observáveisobserváveis dede umum
organismoorganismo;;
•• GenótipoGenótipo -- SeSe refererefere aa seqüênciaseqüência dodo DNADNA dede umum
organismoorganismo;;
•• AlelosAlelos -- DiferentesDiferentes formasformas dede umum mesmomesmo genegene..
Variação alélica observável = fenótipo Afetado TraçosVariação alélica observável = fenótipo
Genótipo x fenótipo
Afetado Traços
SA
Heterozigotos e Homozigotos
Heterozigoto: pessoas com 2
diferente alelos em um locus
Genótipo = AS
Homozigoto: pessoas com 2
alelos idênticos em um locus
Genótipo = AA ou SS
Todos os indivíduos de uma espécie têmTodos os indivíduos de uma espécie têm
os mesmos genes, mas com variações.os mesmos genes, mas com variações.
AsAs mutaçõesmutações sãosão importantesimportantes dodo pontoponto
dede vistavista evolutivoevolutivo.. SãoSão asas mutaçõesmutações queque
dãodão origemorigem àà variabilidadevariabilidade dede indivíduosindivíduosdãodão origemorigem àà variabilidadevariabilidade dede indivíduosindivíduos
dede umauma populaçãopopulação sobresobre aa qualqual atuaatua aa
seleçãoseleção naturalnatural..
As mutações podem ocorrer emAs mutações podem ocorrer em
células somáticas ou germinativascélulas somáticas ou germinativas
•• Mutações somáticasMutações somáticas
•• afetam apenas algumas células do próprio indivíduoafetam apenas algumas células do próprio indivíduo
onde ocorrem;onde ocorrem;
•• podem terpodem ter consequênciasconsequências como o câncer;como o câncer;•• podem terpodem ter consequênciasconsequências como o câncer;como o câncer;
•• Não são transmitidas ä descendência.Não são transmitidas ä descendência.
•• Mutação nas células germinativas (gametas)Mutação nas células germinativas (gametas)
•• são passadas para a próxima geração;são passadas para a próxima geração;
•• afetam todo o organismo que as herda;afetam todo o organismo que as herda;
Qual as causas de mutações?Qual as causas de mutações?
•• Mutações espontâneasMutações espontâneas
–– Podem ocorrer devido:Podem ocorrer devido:
a erros na replicação do DNA motivados pela DNAa erros na replicação do DNA motivados pela DNAa erros na replicação do DNA motivados pela DNAa erros na replicação do DNA motivados pela DNA
polimerasepolimerase. Quase sempre estes erros são reparados. Quase sempre estes erros são reparados
durante o processo de replicação do DNA, contudo,durante o processo de replicação do DNA, contudo,
alguns persistem.alguns persistem.
a erros na meiose ou mitosea erros na meiose ou mitose (não disjunção de homólogos(não disjunção de homólogos
ou cromátides, tendo comoou cromátides, tendo como consequênciaconsequência a formação de célulasa formação de células
com excesso ou falta de cromossomos).com excesso ou falta de cromossomos).
MITOSE: não –disjunção das cromátides
–– Onde ocorrem?Onde ocorrem? Podem ocorrer em qualquer gene e emPodem ocorrer em qualquer gene e em
qualquer local do gene, no entanto:qualquer local do gene, no entanto:
são maissão mais frequentesfrequentes em regiões comem regiões com sequênciassequências dede
DNA repetitivas ou simétricasDNA repetitivas ou simétricas (possibilidade de formarem(possibilidade de formaremDNA repetitivas ou simétricasDNA repetitivas ou simétricas (possibilidade de formarem(possibilidade de formarem
alças).alças).
são maissão mais frequentesfrequentes em genes de maior tamanhoem genes de maior tamanho
(maior probabilidade de sofrer alterações na sua(maior probabilidade de sofrer alterações na sua sequênciasequência dede
bases);bases);
•• Mutações induzidasMutações induzidas
–– Principais agentes mutagênicosPrincipais agentes mutagênicos ––
FísicosFísicos radiações ionizantes (raios X, radiaçõesradiações ionizantes (raios X, radiações
cósmicas: alfa, beta e gama), raios UV.cósmicas: alfa, beta e gama), raios UV.
QuímicosQuímicos hidrocarbonetos (hidrocarbonetos (benzopirenobenzopireno, benzeno), gás, benzeno), gás
mostarda, sais de metais radioativos,mostarda, sais de metais radioativos, arilaminasarilaminas ((corantecorante
industrialindustrial),), aflatoxinasaflatoxinas ((AspergillusAspergillus)), etc., etc.
BiológicosBiológicos vírus (vírus (EpsteinEpstein--BarrBarr,, PapilomavirusPapilomavirus, Hepatite, Hepatite
B, etc.) e bactérias que predispõe (B, etc.) e bactérias que predispõe (HelicobacterHelicobacter pyloripylori).).
Classificação das mutaçõesClassificação das mutações
AsAs mutaçõesmutações podempodem serser::
11)) GênicasGênicas :: alteraçãoalteração emem umum genegene;;
22)) CromossômicasCromossômicas::
a)a) EstruturalEstrutural -- adição,adição, perda,perda, ouou mudançamudança dede
local/orientaçãolocal/orientação dede segmentossegmentos cromossômicos)cromossômicos);;
b)b) NuméricaNumérica -- alteraçãoalteração nono númeronúmero dede
cromossomoscromossomos;;
1. Mutações Gênicas1. Mutações Gênicas
AsAs mutaçõesmutações gênicasgênicas sãosão responsáveisresponsáveis
porpor alteraçõesalterações nosnos genesgenes ee
conseqüentementeconseqüentemente nasnas proteínasproteínas,,conseqüentementeconseqüentemente nasnas proteínasproteínas,,
determinando,determinando, muitasmuitas vezes,vezes, aa formaçãoformação
dede novasnovas proteínasproteínas ouou alterandoalterando aa açãoação
dede enzimasenzimas importantesimportantes nono metabolismometabolismo..
Mutações GênicasMutações Gênicas
Alteram uma ou mais bases do DNA, o que afetará a leituraAlteram uma ou mais bases do DNA, o que afetará a leitura
durante a replicação ou durante a transcrição.durante a replicação ou durante a transcrição.
Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorremPodem ser transmitidas hereditariamente quando ocorremPodem ser transmitidas hereditariamente quando ocorremPodem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem
nasnas célulascélulas germinativasgerminativas..
Quando ocorrem emQuando ocorrem em célulascélulas somáticassomáticas podem provocar apodem provocar a
formação de tumores.formação de tumores.
São chamadasSão chamadas pontuaispontuais quando alteram somente umaquando alteram somente uma
base.base.
a) Substituição:a) Substituição: troca de uma base portroca de uma base por
outraoutra
Tipos de Mutações GênicasTipos de Mutações Gênicas
TRANSIÇÃOTRANSIÇÃO aa substituiçãosubstituição dede umauma purinapurina (A(A ee G)G)
porpor outraoutra ouou dede umauma pirimidinapirimidina (C,(C, TT ee U)U) porpor
outraoutra;;
TRANSVERSÃOTRANSVERSÃO aa substituiçãosubstituição dede umauma purinapurina porpor
umauma pirimidinapirimidina ouou vicevice--versaversa..
Substituição
Mutação silenciosa Substituição de uma base do DNA por outra mas
que resulta num códon que codifica o mesmo
aminoácido, devido à redundância do código
genético. São muito comuns e responsáveis pela
diversidade genética que não é expressa
fenotipicamente.
Mutação com perda de
sentido (missense)
Substituição de uma base do DNA por outra, que
tem como consequência a substituição de um
aminoácido por outro na proteína codificada. A
Substituição aminoácido por outro na proteína codificada. A
conformação da proteína pode ser alterada. (ex:
anemia falciforme)
Mutação sem sentido
(nosense)
Substituição de uma base do DNA de tal modo que,
no RNAm, um códon que especifica um
aminoácido é alterado para um códon de STOP, ou
o contrário. Origina uma proteína mais curta ou
mais longa do que a proteína normal.
Mutação pontual, de substituição, com perda de sentido e de transversão
(A e G purinas e C e T pirimidinas).
Mutações Pontuais
b) Inserçãob) Inserção acontece quando uma ouacontece quando uma ou
mais bases são adicionadas ao DNA.mais bases são adicionadas ao DNA.
O número de bases adicionadas ao DNA podeO número de bases adicionadas ao DNA pode
variar. A adição de um número que não sejavariar. A adição de um número que não sejavariar. A adição de um número que não sejavariar. A adição de um número que não seja
múltiplo de três altera completamente a mensagemmúltiplo de três altera completamente a mensagem
do gene. Quando é inserida umado gene. Quando é inserida uma sequênciasequência igual aigual a
outra ocorre uma duplicação.outra ocorre uma duplicação.
c) Deleçãoc) Deleção remoção de uma ou maisremoção de uma ou mais
bases do DNA.bases do DNA.
Pode ser removida uma única base do DNA ouPode ser removida uma única base do DNA ou
milhares delas. A remoção de um número de basesmilhares delas. A remoção de um número de basesmilhares delas. A remoção de um número de basesmilhares delas. A remoção de um número de bases
que não seja múltiplo de três altera completamenteque não seja múltiplo de três altera completamente
a mensagem do gene.a mensagem do gene.
Ex. de uma mutação
Albinismo
O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirozinase que
transforma o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a
melanina. Esta doença ocorre em animais e nas plantas e é
hereditária.
Anemia Falciforme
Presença de ao menos um gene mutante, que leva o organismo a produzir a
hemoglobina S. Essa alteração é devida à substituição de um único
nucleotídeo que altera o códon do sexto aminoácido da B-Globina de ácido
glutâmico para valina (GAG --> GTG). A homozigosidade para esta mutação é
a causa dessa anemia falciforme.
2. Mutações Cromossômicas2. Mutações Cromossômicas
Também chamadas deTambém chamadas de aberraçõesaberrações
cromossômicascromossômicas, são alterações na estrutura, são alterações na estrutura
ou no número de cromossomos normal daou no número de cromossomos normal da
espécie.espécie.espécie.espécie.
Podem provocar anomalias e mal formaçõesPodem provocar anomalias e mal formações
no organismo ou até a inviabilidade dele.no organismo ou até a inviabilidade dele.
Mutações CromossômicasMutações Cromossômicas
EstruturaisEstruturais
ProvocamProvocam alterações na estrutura dosalterações na estrutura dos
cromossomoscromossomos, podendo ocasionar a perda de, podendo ocasionar a perda de
genes, a leitura duplicada ou erros na leituragenes, a leitura duplicada ou erros na leitura
de um ou mais genes.de um ou mais genes.de um ou mais genes.de um ou mais genes.
Podem acontecer porPodem acontecer por deleçãodeleção,, duplicaçãoduplicação,,
translocaçãotranslocação ouou inversãoinversão de partes dede partes de
cromossomos.cromossomos.
Mutações CromossômicasMutações Cromossômicas
NuméricasNuméricas
Provocam alterações no número típico de cromossomos daProvocam alterações no número típico de cromossomos da
espécie (cariótipo).espécie (cariótipo).
Podem produzir anomalias graves e até a morte doPodem produzir anomalias graves e até a morte doPodem produzir anomalias graves e até a morte doPodem produzir anomalias graves e até a morte do
organismo.organismo.
Se dividem emSe dividem em EuploidiasEuploidias:: organismos que apresentamorganismos que apresentam
conjunto de cromossomos igual a um múltiplo exato doconjunto de cromossomos igual a um múltiplo exato do
número básico da espécie.número básico da espécie.
ee AneuploidiasAneuploidias ((SomiasSomias): apresentam um conjunto de): apresentam um conjunto de
cromossomos que não corresponde a um múltiplo exato docromossomos que não corresponde a um múltiplo exato do
genoma da espécie.genoma da espécie.
EuploidiasEuploidias
MonoploidiasMonoploidias (n)(n) metade dos cromossomasmetade dos cromossomas
((é mais freqüentemente encontrada em certos organismosé mais freqüentemente encontrada em certos organismos
inferiores tais como fungos. Em organismos superiores ainferiores tais como fungos. Em organismos superiores a
monoploidiamonoploidia é rara . Alguns exemplos deé rara . Alguns exemplos de monoploidiamonoploidia jájá
estabelecida é encontrada em abelhas e vespas).estabelecida é encontrada em abelhas e vespas).estabelecida é encontrada em abelhas e vespas).estabelecida é encontrada em abelhas e vespas).
PoliploidiasPoliploidias ( 3n, 4n, 5n, ...)( 3n, 4n, 5n, ...) quando há umquando há um
conjuntoconjunto aploideaploide a mais, além do diplóide básicoa mais, além do diplóide básico..
Metade dos gêneros das plantas contem poliplóides, sendoMetade dos gêneros das plantas contem poliplóides, sendo
que nas gramíneas cerca de 2/3 são poliplóides. Entretanto, aque nas gramíneas cerca de 2/3 são poliplóides. Entretanto, a
poliploidiapoliploidia é rara nos animais.é rara nos animais.
poliploidiaspoliploidias
Podem ser:Podem ser:
Autopoliplóides:Autopoliplóides: quando um único genoma équando um único genoma é
repetido.repetido. AutotriplóidesAutotriplóides; Autotetraplóides etc.; Autotetraplóides etc.
Alopoliplóides:Alopoliplóides: quando ocorrem dois ou maisquando ocorrem dois ou maisAlopoliplóides:Alopoliplóides: quando ocorrem dois ou maisquando ocorrem dois ou mais
genomas diferentes.genomas diferentes. AlotriplóideAlotriplóide;; AlotetraplóideAlotetraplóide etc.etc.
ObsObs: Os Alopoliplóides surgem pela duplicação dos cromossomos: Os Alopoliplóides surgem pela duplicação dos cromossomos
após um cruzamento interespecífico. Ocorrem freqüentemente naapós um cruzamento interespecífico. Ocorrem freqüentemente na
natureza.natureza.
Tipos de Euploidias Fórmula Exemplo
Monoplóides X (ABC)
Poliplóides
triploides 3x (ABC) (ABC) (ABC)triploides 3x (ABC) (ABC) (ABC)
autotretaploides 4x (ABC) (ABC) (ABC) (ABC)
alotetraploides 2x + 2x (ABC) (ABC) (A’B’C’) (A’B’C’)
Autopoliploidia e Alopoliploidia
AB
alodiplóide (estéril)
AA BB
alodiplóide (estéril)
AAAA
Autopoliplóide (fértil)
AABB
alotetraplóide (fértil)
Híbrido entre rabanete e repolho =
Raphanobrassica
Exemplos de híbridos
Mula (63): burro (62) com égua (64);Mula (63): burro (62) com égua (64);
HeliconiusHeliconius heurippaheurippa:: duas espécies de borboleta;duas espécies de borboleta;
trigo: Triticum monococcum é diplóide (2x = 14) e de baixa
produtividade, mas o T. dicoccum é tetraplóide e apresenta
grãos grandes e duros os quais são usados na produção do
macarrão.
Tomateiros com número de cromossomos acima de 2x são
maiores e produzem frutos mais saborosos que os
diplóides.
AneuploidiasAneuploidias ((SomiasSomias))
NulissomiaNulissomia (2n(2n--2)2) perda de um par inteiro deperda de um par inteiro de
cromossomos. No homem é letal.cromossomos. No homem é letal.
MonossomiaMonossomia (2n(2n--1)1) um cromossomo a menos noum cromossomo a menos noMonossomiaMonossomia (2n(2n--1)1) um cromossomo a menos noum cromossomo a menos no
cariótipo.cariótipo.
TrissomiaTrissomia (2n+1)(2n+1) um cromossomo a mais no cariótipo.um cromossomo a mais no cariótipo.
Tipos de
Aneuploidias
Fórmula Exemplo Ex. Humanos
Nulissômico 2x – 2 (AB) (AB) 44 (22 pares)
Monossômico 2x – 1 (ABC) (AB) 45 (22 pares +1)
Trissômico 2x + 1 (ABC) (ABC) (A) 47 (23 pares +1)
Síndrome de TurnerSíndrome de Turner
MonossomiaMonossomia do cromossomo X,do cromossomo X,
cariótipo 44A + X0 = 45.cariótipo 44A + X0 = 45.
Sexo feminino com ovários atrofiados,Sexo feminino com ovários atrofiados,
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menstruação, mamas pequenas, vulva infantil,menstruação, mamas pequenas, vulva infantil,menstruação, mamas pequenas, vulva infantil,menstruação, mamas pequenas, vulva infantil,
pescoço alado, deficiência cardíaca, cromatinapescoço alado, deficiência cardíaca, cromatina
sexual negativa, raramente deficiência mental.sexual negativa, raramente deficiência mental.
Síndrome de TurnerSíndrome de Turner
Síndrome deSíndrome de KlinefelterKlinefelter
TrissomiaTrissomia dodo
cromossomo X,cromossomo X,
cariótipo 44A + XXYcariótipo 44A + XXY
= 47.= 47.= 47.= 47.
Sexo masculino,Sexo masculino,
esterilidade, deficiênciaesterilidade, deficiência
mental.mental.
Síndrome de KlinefelterSíndrome de Klinefelter
Síndrome deSíndrome de DownDown
TrissomiaTrissomia do cromossomo 21,do cromossomo 21,
cariótipo 45A + XX = 47 ou 45A +cariótipo 45A + XX = 47 ou 45A +
XY = 47. Mais raramente podeXY = 47. Mais raramente pode
acontecer poracontecer por translocaçãotranslocação entreentre
o cromossomo 21 e o 14.o cromossomo 21 e o 14.o cromossomo 21 e o 14.o cromossomo 21 e o 14.
Ambos os sexos, deficiência mental, fendasAmbos os sexos, deficiência mental, fendas
palpebrais mongolóides, pescoço curto epalpebrais mongolóides, pescoço curto e
grosso, cardiopatias, uma única linhagrosso, cardiopatias, uma única linha
transversal na palma da mão, genitália poucotransversal na palma da mão, genitália pouco
desenvolvida, grande flexibilidade nasdesenvolvida, grande flexibilidade nas
articulações.articulações.
Síndrome de DownSíndrome de Down
Síndrome deSíndrome de PatauPatau
TrissomiaTrissomia do cromossomo 13,do cromossomo 13,
cariótipo 45A + XX = 47 ou 45Acariótipo 45A + XX = 47 ou 45A
+ XY = 47.+ XY = 47.
Ambos os sexos, cabeça pequenaAmbos os sexos, cabeça pequenaAmbos os sexos, cabeça pequenaAmbos os sexos, cabeça pequena
(microcefalia), olhos pequenos ou ausentes,(microcefalia), olhos pequenos ou ausentes,
orelhas deformadas e com baixa implantação,orelhas deformadas e com baixa implantação,
pescoço curto, lábio leporino, palato fendido.pescoço curto, lábio leporino, palato fendido.
Síndrome de PatauSíndrome de Patau
Síndrome de EdwardsSíndrome de Edwards
TrissomiaTrissomia do cromossomo 18,do cromossomo 18,
cariótipo 45A + XX = 47 oucariótipo 45A + XX = 47 ou
45A + XY = 47.45A + XY = 47.
Ambos os sexos, deformidade facial,Ambos os sexos, deformidade facial,Ambos os sexos, deformidade facial,Ambos os sexos, deformidade facial,
anomalias nas mãos e pés, malformaçõesanomalias nas mãos e pés, malformações
cardíacas, renais e genitais, gravecardíacas, renais e genitais, grave
distúrbio psicomotor.distúrbio psicomotor.
Síndrome de EdwardsSíndrome de Edwards
Síndrome do Duplo Y ouSíndrome do Duplo Y ou
super machosuper macho
TrissomiaTrissomia do cromossomo Y, cariótipodo cromossomo Y, cariótipo
44A + XYY = 47.44A + XYY = 47.
Sexo masculino, sem modificações fenotípicas aparentes,Sexo masculino, sem modificações fenotípicas aparentes,
somente com estatura elevada. Raramente déficit mentalsomente com estatura elevada. Raramente déficit mentalsomente com estatura elevada. Raramente déficit mentalsomente com estatura elevada. Raramente déficit mental
e agressividade acentuada. Ocorrência 1/1.000.e agressividade acentuada. Ocorrência 1/1.000.
Síndrome do Duplo YSíndrome do Duplo Y
Síndrome do Triplo X ouSíndrome do Triplo X ou
super fêmeasuper fêmea
TrissomiaTrissomia do cromossomo X, cariótipo 44A +do cromossomo X, cariótipo 44A +
XXX = 47.XXX = 47.
Sexo feminino, distúrbios sexuais, retardamento mental, semSexo feminino, distúrbios sexuais, retardamento mental, sem
outras modificações fenotípicas aparentes.outras modificações fenotípicas aparentes.outras modificações fenotípicas aparentes.outras modificações fenotípicas aparentes.
Síndrome do Triplo XSíndrome do Triplo X
MUTAÇÕES BENÉFICASMUTAÇÕES BENÉFICAS
Pequena percentagem de todas as mutações tem na verdade um efeito
positivo. Estas mutações levam a novas versões de proteínas que ajudam o
organismo e futuras gerações a adaptar-se melhor a mudanças no seu
ambiente. Por exemplo, uma deleção específica de 32 pares de base no
CCR5 humano confere resistência ao HIV a homozigóticos e atrasa o
despertar do SIDA em heterozigóticos. A mutação CCR5 é mais comum em
pessoas com ascendência européia. Uma teoria para a etiologia da relativapessoas com ascendência européia. Uma teoria para a etiologia da relativa
alta frequência do CCR5-∆32 na população européia é que esta confere
resistência à peste bubônica que flagelou a Europa em meados do Século
XIV. Pessoas que tinham esta mutação foram capazes de sobreviver à
infecção; por isso, a sua frequência na população aumentou. Isso pode
também explicar porque esta mutação não se encontra na África, que não foi
afetada pela peste bubônica. Uma teoria mais recente diz que pressão
selectiva na mutação CCR5 Delta 32 foi causada pela varíola em vez da peste
bubónica.
Outros genes influenciam o desenvolvimento do corpo. Por exemplo, alelos
diferentes na via da miostatina influenciam a força de uma pessoa, uma vez
que estes genes controlam o desenvolvimento muscular.
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Mutação

  • 1. Mutações e Mecanismos MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA Mutações e Mecanismos de Reparo MESTRANDAS: JANAINA CAMACHO E MARÍLIA NUNES ORIENTADOR: HEDEN LUIZ MARQUES MOREIRA ÁREA: MELHORAMENTO ANIMAL
  • 2. O que é mutação?O que é mutação? QualquerQualquer alteraçãoalteração nono materialmaterial genéticogenético.. •• MutanteMutante -- OrganismoOrganismo queque sofreusofreu mutaçãomutação;; •• TipoTipo selvagemselvagem ((wildwild typetype)) -- OrganismoOrganismo nãonão Conceitos •• TipoTipo selvagemselvagem ((wildwild typetype)) -- OrganismoOrganismo nãonão mutadomutado;; •• FenótipoFenótipo -- PropriedadesPropriedades observáveisobserváveis dede umum organismoorganismo;; •• GenótipoGenótipo -- SeSe refererefere aa seqüênciaseqüência dodo DNADNA dede umum organismoorganismo;; •• AlelosAlelos -- DiferentesDiferentes formasformas dede umum mesmomesmo genegene..
  • 3. Variação alélica observável = fenótipo Afetado TraçosVariação alélica observável = fenótipo Genótipo x fenótipo Afetado Traços SA Heterozigotos e Homozigotos Heterozigoto: pessoas com 2 diferente alelos em um locus Genótipo = AS Homozigoto: pessoas com 2 alelos idênticos em um locus Genótipo = AA ou SS
  • 4. Todos os indivíduos de uma espécie têmTodos os indivíduos de uma espécie têm os mesmos genes, mas com variações.os mesmos genes, mas com variações.
  • 5. AsAs mutaçõesmutações sãosão importantesimportantes dodo pontoponto dede vistavista evolutivoevolutivo.. SãoSão asas mutaçõesmutações queque dãodão origemorigem àà variabilidadevariabilidade dede indivíduosindivíduosdãodão origemorigem àà variabilidadevariabilidade dede indivíduosindivíduos dede umauma populaçãopopulação sobresobre aa qualqual atuaatua aa seleçãoseleção naturalnatural..
  • 6. As mutações podem ocorrer emAs mutações podem ocorrer em células somáticas ou germinativascélulas somáticas ou germinativas •• Mutações somáticasMutações somáticas •• afetam apenas algumas células do próprio indivíduoafetam apenas algumas células do próprio indivíduo onde ocorrem;onde ocorrem; •• podem terpodem ter consequênciasconsequências como o câncer;como o câncer;•• podem terpodem ter consequênciasconsequências como o câncer;como o câncer; •• Não são transmitidas ä descendência.Não são transmitidas ä descendência. •• Mutação nas células germinativas (gametas)Mutação nas células germinativas (gametas) •• são passadas para a próxima geração;são passadas para a próxima geração; •• afetam todo o organismo que as herda;afetam todo o organismo que as herda;
  • 7. Qual as causas de mutações?Qual as causas de mutações? •• Mutações espontâneasMutações espontâneas –– Podem ocorrer devido:Podem ocorrer devido: a erros na replicação do DNA motivados pela DNAa erros na replicação do DNA motivados pela DNAa erros na replicação do DNA motivados pela DNAa erros na replicação do DNA motivados pela DNA polimerasepolimerase. Quase sempre estes erros são reparados. Quase sempre estes erros são reparados durante o processo de replicação do DNA, contudo,durante o processo de replicação do DNA, contudo, alguns persistem.alguns persistem. a erros na meiose ou mitosea erros na meiose ou mitose (não disjunção de homólogos(não disjunção de homólogos ou cromátides, tendo comoou cromátides, tendo como consequênciaconsequência a formação de célulasa formação de células com excesso ou falta de cromossomos).com excesso ou falta de cromossomos).
  • 8. MITOSE: não –disjunção das cromátides
  • 9. –– Onde ocorrem?Onde ocorrem? Podem ocorrer em qualquer gene e emPodem ocorrer em qualquer gene e em qualquer local do gene, no entanto:qualquer local do gene, no entanto: são maissão mais frequentesfrequentes em regiões comem regiões com sequênciassequências dede DNA repetitivas ou simétricasDNA repetitivas ou simétricas (possibilidade de formarem(possibilidade de formaremDNA repetitivas ou simétricasDNA repetitivas ou simétricas (possibilidade de formarem(possibilidade de formarem alças).alças). são maissão mais frequentesfrequentes em genes de maior tamanhoem genes de maior tamanho (maior probabilidade de sofrer alterações na sua(maior probabilidade de sofrer alterações na sua sequênciasequência dede bases);bases);
  • 10. •• Mutações induzidasMutações induzidas –– Principais agentes mutagênicosPrincipais agentes mutagênicos –– FísicosFísicos radiações ionizantes (raios X, radiaçõesradiações ionizantes (raios X, radiações cósmicas: alfa, beta e gama), raios UV.cósmicas: alfa, beta e gama), raios UV. QuímicosQuímicos hidrocarbonetos (hidrocarbonetos (benzopirenobenzopireno, benzeno), gás, benzeno), gás mostarda, sais de metais radioativos,mostarda, sais de metais radioativos, arilaminasarilaminas ((corantecorante industrialindustrial),), aflatoxinasaflatoxinas ((AspergillusAspergillus)), etc., etc. BiológicosBiológicos vírus (vírus (EpsteinEpstein--BarrBarr,, PapilomavirusPapilomavirus, Hepatite, Hepatite B, etc.) e bactérias que predispõe (B, etc.) e bactérias que predispõe (HelicobacterHelicobacter pyloripylori).).
  • 11. Classificação das mutaçõesClassificação das mutações AsAs mutaçõesmutações podempodem serser:: 11)) GênicasGênicas :: alteraçãoalteração emem umum genegene;; 22)) CromossômicasCromossômicas:: a)a) EstruturalEstrutural -- adição,adição, perda,perda, ouou mudançamudança dede local/orientaçãolocal/orientação dede segmentossegmentos cromossômicos)cromossômicos);; b)b) NuméricaNumérica -- alteraçãoalteração nono númeronúmero dede cromossomoscromossomos;;
  • 12. 1. Mutações Gênicas1. Mutações Gênicas AsAs mutaçõesmutações gênicasgênicas sãosão responsáveisresponsáveis porpor alteraçõesalterações nosnos genesgenes ee conseqüentementeconseqüentemente nasnas proteínasproteínas,,conseqüentementeconseqüentemente nasnas proteínasproteínas,, determinando,determinando, muitasmuitas vezes,vezes, aa formaçãoformação dede novasnovas proteínasproteínas ouou alterandoalterando aa açãoação dede enzimasenzimas importantesimportantes nono metabolismometabolismo..
  • 13. Mutações GênicasMutações Gênicas Alteram uma ou mais bases do DNA, o que afetará a leituraAlteram uma ou mais bases do DNA, o que afetará a leitura durante a replicação ou durante a transcrição.durante a replicação ou durante a transcrição. Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorremPodem ser transmitidas hereditariamente quando ocorremPodem ser transmitidas hereditariamente quando ocorremPodem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem nasnas célulascélulas germinativasgerminativas.. Quando ocorrem emQuando ocorrem em célulascélulas somáticassomáticas podem provocar apodem provocar a formação de tumores.formação de tumores. São chamadasSão chamadas pontuaispontuais quando alteram somente umaquando alteram somente uma base.base.
  • 14. a) Substituição:a) Substituição: troca de uma base portroca de uma base por outraoutra Tipos de Mutações GênicasTipos de Mutações Gênicas TRANSIÇÃOTRANSIÇÃO aa substituiçãosubstituição dede umauma purinapurina (A(A ee G)G) porpor outraoutra ouou dede umauma pirimidinapirimidina (C,(C, TT ee U)U) porpor outraoutra;; TRANSVERSÃOTRANSVERSÃO aa substituiçãosubstituição dede umauma purinapurina porpor umauma pirimidinapirimidina ouou vicevice--versaversa..
  • 15. Substituição Mutação silenciosa Substituição de uma base do DNA por outra mas que resulta num códon que codifica o mesmo aminoácido, devido à redundância do código genético. São muito comuns e responsáveis pela diversidade genética que não é expressa fenotipicamente. Mutação com perda de sentido (missense) Substituição de uma base do DNA por outra, que tem como consequência a substituição de um aminoácido por outro na proteína codificada. A Substituição aminoácido por outro na proteína codificada. A conformação da proteína pode ser alterada. (ex: anemia falciforme) Mutação sem sentido (nosense) Substituição de uma base do DNA de tal modo que, no RNAm, um códon que especifica um aminoácido é alterado para um códon de STOP, ou o contrário. Origina uma proteína mais curta ou mais longa do que a proteína normal.
  • 16. Mutação pontual, de substituição, com perda de sentido e de transversão (A e G purinas e C e T pirimidinas).
  • 18. b) Inserçãob) Inserção acontece quando uma ouacontece quando uma ou mais bases são adicionadas ao DNA.mais bases são adicionadas ao DNA. O número de bases adicionadas ao DNA podeO número de bases adicionadas ao DNA pode variar. A adição de um número que não sejavariar. A adição de um número que não sejavariar. A adição de um número que não sejavariar. A adição de um número que não seja múltiplo de três altera completamente a mensagemmúltiplo de três altera completamente a mensagem do gene. Quando é inserida umado gene. Quando é inserida uma sequênciasequência igual aigual a outra ocorre uma duplicação.outra ocorre uma duplicação.
  • 19. c) Deleçãoc) Deleção remoção de uma ou maisremoção de uma ou mais bases do DNA.bases do DNA. Pode ser removida uma única base do DNA ouPode ser removida uma única base do DNA ou milhares delas. A remoção de um número de basesmilhares delas. A remoção de um número de basesmilhares delas. A remoção de um número de basesmilhares delas. A remoção de um número de bases que não seja múltiplo de três altera completamenteque não seja múltiplo de três altera completamente a mensagem do gene.a mensagem do gene.
  • 20.
  • 21. Ex. de uma mutação
  • 22. Albinismo O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirozinase que transforma o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a melanina. Esta doença ocorre em animais e nas plantas e é hereditária.
  • 23. Anemia Falciforme Presença de ao menos um gene mutante, que leva o organismo a produzir a hemoglobina S. Essa alteração é devida à substituição de um único nucleotídeo que altera o códon do sexto aminoácido da B-Globina de ácido glutâmico para valina (GAG --> GTG). A homozigosidade para esta mutação é a causa dessa anemia falciforme.
  • 24. 2. Mutações Cromossômicas2. Mutações Cromossômicas Também chamadas deTambém chamadas de aberraçõesaberrações cromossômicascromossômicas, são alterações na estrutura, são alterações na estrutura ou no número de cromossomos normal daou no número de cromossomos normal da espécie.espécie.espécie.espécie. Podem provocar anomalias e mal formaçõesPodem provocar anomalias e mal formações no organismo ou até a inviabilidade dele.no organismo ou até a inviabilidade dele.
  • 25. Mutações CromossômicasMutações Cromossômicas EstruturaisEstruturais ProvocamProvocam alterações na estrutura dosalterações na estrutura dos cromossomoscromossomos, podendo ocasionar a perda de, podendo ocasionar a perda de genes, a leitura duplicada ou erros na leituragenes, a leitura duplicada ou erros na leitura de um ou mais genes.de um ou mais genes.de um ou mais genes.de um ou mais genes. Podem acontecer porPodem acontecer por deleçãodeleção,, duplicaçãoduplicação,, translocaçãotranslocação ouou inversãoinversão de partes dede partes de cromossomos.cromossomos.
  • 26.
  • 27.
  • 28. Mutações CromossômicasMutações Cromossômicas NuméricasNuméricas Provocam alterações no número típico de cromossomos daProvocam alterações no número típico de cromossomos da espécie (cariótipo).espécie (cariótipo). Podem produzir anomalias graves e até a morte doPodem produzir anomalias graves e até a morte doPodem produzir anomalias graves e até a morte doPodem produzir anomalias graves e até a morte do organismo.organismo. Se dividem emSe dividem em EuploidiasEuploidias:: organismos que apresentamorganismos que apresentam conjunto de cromossomos igual a um múltiplo exato doconjunto de cromossomos igual a um múltiplo exato do número básico da espécie.número básico da espécie. ee AneuploidiasAneuploidias ((SomiasSomias): apresentam um conjunto de): apresentam um conjunto de cromossomos que não corresponde a um múltiplo exato docromossomos que não corresponde a um múltiplo exato do genoma da espécie.genoma da espécie.
  • 29. EuploidiasEuploidias MonoploidiasMonoploidias (n)(n) metade dos cromossomasmetade dos cromossomas ((é mais freqüentemente encontrada em certos organismosé mais freqüentemente encontrada em certos organismos inferiores tais como fungos. Em organismos superiores ainferiores tais como fungos. Em organismos superiores a monoploidiamonoploidia é rara . Alguns exemplos deé rara . Alguns exemplos de monoploidiamonoploidia jájá estabelecida é encontrada em abelhas e vespas).estabelecida é encontrada em abelhas e vespas).estabelecida é encontrada em abelhas e vespas).estabelecida é encontrada em abelhas e vespas). PoliploidiasPoliploidias ( 3n, 4n, 5n, ...)( 3n, 4n, 5n, ...) quando há umquando há um conjuntoconjunto aploideaploide a mais, além do diplóide básicoa mais, além do diplóide básico.. Metade dos gêneros das plantas contem poliplóides, sendoMetade dos gêneros das plantas contem poliplóides, sendo que nas gramíneas cerca de 2/3 são poliplóides. Entretanto, aque nas gramíneas cerca de 2/3 são poliplóides. Entretanto, a poliploidiapoliploidia é rara nos animais.é rara nos animais.
  • 30. poliploidiaspoliploidias Podem ser:Podem ser: Autopoliplóides:Autopoliplóides: quando um único genoma équando um único genoma é repetido.repetido. AutotriplóidesAutotriplóides; Autotetraplóides etc.; Autotetraplóides etc. Alopoliplóides:Alopoliplóides: quando ocorrem dois ou maisquando ocorrem dois ou maisAlopoliplóides:Alopoliplóides: quando ocorrem dois ou maisquando ocorrem dois ou mais genomas diferentes.genomas diferentes. AlotriplóideAlotriplóide;; AlotetraplóideAlotetraplóide etc.etc. ObsObs: Os Alopoliplóides surgem pela duplicação dos cromossomos: Os Alopoliplóides surgem pela duplicação dos cromossomos após um cruzamento interespecífico. Ocorrem freqüentemente naapós um cruzamento interespecífico. Ocorrem freqüentemente na natureza.natureza.
  • 31. Tipos de Euploidias Fórmula Exemplo Monoplóides X (ABC) Poliplóides triploides 3x (ABC) (ABC) (ABC)triploides 3x (ABC) (ABC) (ABC) autotretaploides 4x (ABC) (ABC) (ABC) (ABC) alotetraploides 2x + 2x (ABC) (ABC) (A’B’C’) (A’B’C’)
  • 32. Autopoliploidia e Alopoliploidia AB alodiplóide (estéril) AA BB alodiplóide (estéril) AAAA Autopoliplóide (fértil) AABB alotetraplóide (fértil)
  • 33. Híbrido entre rabanete e repolho = Raphanobrassica
  • 34. Exemplos de híbridos Mula (63): burro (62) com égua (64);Mula (63): burro (62) com égua (64); HeliconiusHeliconius heurippaheurippa:: duas espécies de borboleta;duas espécies de borboleta; trigo: Triticum monococcum é diplóide (2x = 14) e de baixa produtividade, mas o T. dicoccum é tetraplóide e apresenta grãos grandes e duros os quais são usados na produção do macarrão. Tomateiros com número de cromossomos acima de 2x são maiores e produzem frutos mais saborosos que os diplóides.
  • 35. AneuploidiasAneuploidias ((SomiasSomias)) NulissomiaNulissomia (2n(2n--2)2) perda de um par inteiro deperda de um par inteiro de cromossomos. No homem é letal.cromossomos. No homem é letal. MonossomiaMonossomia (2n(2n--1)1) um cromossomo a menos noum cromossomo a menos noMonossomiaMonossomia (2n(2n--1)1) um cromossomo a menos noum cromossomo a menos no cariótipo.cariótipo. TrissomiaTrissomia (2n+1)(2n+1) um cromossomo a mais no cariótipo.um cromossomo a mais no cariótipo.
  • 36. Tipos de Aneuploidias Fórmula Exemplo Ex. Humanos Nulissômico 2x – 2 (AB) (AB) 44 (22 pares) Monossômico 2x – 1 (ABC) (AB) 45 (22 pares +1) Trissômico 2x + 1 (ABC) (ABC) (A) 47 (23 pares +1)
  • 37. Síndrome de TurnerSíndrome de Turner MonossomiaMonossomia do cromossomo X,do cromossomo X, cariótipo 44A + X0 = 45.cariótipo 44A + X0 = 45. Sexo feminino com ovários atrofiados,Sexo feminino com ovários atrofiados, deficiência hormonal, esterilidade, ausência dedeficiência hormonal, esterilidade, ausência de menstruação, mamas pequenas, vulva infantil,menstruação, mamas pequenas, vulva infantil,menstruação, mamas pequenas, vulva infantil,menstruação, mamas pequenas, vulva infantil, pescoço alado, deficiência cardíaca, cromatinapescoço alado, deficiência cardíaca, cromatina sexual negativa, raramente deficiência mental.sexual negativa, raramente deficiência mental.
  • 39. Síndrome deSíndrome de KlinefelterKlinefelter TrissomiaTrissomia dodo cromossomo X,cromossomo X, cariótipo 44A + XXYcariótipo 44A + XXY = 47.= 47.= 47.= 47. Sexo masculino,Sexo masculino, esterilidade, deficiênciaesterilidade, deficiência mental.mental.
  • 41. Síndrome deSíndrome de DownDown TrissomiaTrissomia do cromossomo 21,do cromossomo 21, cariótipo 45A + XX = 47 ou 45A +cariótipo 45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47. Mais raramente podeXY = 47. Mais raramente pode acontecer poracontecer por translocaçãotranslocação entreentre o cromossomo 21 e o 14.o cromossomo 21 e o 14.o cromossomo 21 e o 14.o cromossomo 21 e o 14. Ambos os sexos, deficiência mental, fendasAmbos os sexos, deficiência mental, fendas palpebrais mongolóides, pescoço curto epalpebrais mongolóides, pescoço curto e grosso, cardiopatias, uma única linhagrosso, cardiopatias, uma única linha transversal na palma da mão, genitália poucotransversal na palma da mão, genitália pouco desenvolvida, grande flexibilidade nasdesenvolvida, grande flexibilidade nas articulações.articulações.
  • 43. Síndrome deSíndrome de PatauPatau TrissomiaTrissomia do cromossomo 13,do cromossomo 13, cariótipo 45A + XX = 47 ou 45Acariótipo 45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47.+ XY = 47. Ambos os sexos, cabeça pequenaAmbos os sexos, cabeça pequenaAmbos os sexos, cabeça pequenaAmbos os sexos, cabeça pequena (microcefalia), olhos pequenos ou ausentes,(microcefalia), olhos pequenos ou ausentes, orelhas deformadas e com baixa implantação,orelhas deformadas e com baixa implantação, pescoço curto, lábio leporino, palato fendido.pescoço curto, lábio leporino, palato fendido.
  • 45. Síndrome de EdwardsSíndrome de Edwards TrissomiaTrissomia do cromossomo 18,do cromossomo 18, cariótipo 45A + XX = 47 oucariótipo 45A + XX = 47 ou 45A + XY = 47.45A + XY = 47. Ambos os sexos, deformidade facial,Ambos os sexos, deformidade facial,Ambos os sexos, deformidade facial,Ambos os sexos, deformidade facial, anomalias nas mãos e pés, malformaçõesanomalias nas mãos e pés, malformações cardíacas, renais e genitais, gravecardíacas, renais e genitais, grave distúrbio psicomotor.distúrbio psicomotor.
  • 47. Síndrome do Duplo Y ouSíndrome do Duplo Y ou super machosuper macho TrissomiaTrissomia do cromossomo Y, cariótipodo cromossomo Y, cariótipo 44A + XYY = 47.44A + XYY = 47. Sexo masculino, sem modificações fenotípicas aparentes,Sexo masculino, sem modificações fenotípicas aparentes, somente com estatura elevada. Raramente déficit mentalsomente com estatura elevada. Raramente déficit mentalsomente com estatura elevada. Raramente déficit mentalsomente com estatura elevada. Raramente déficit mental e agressividade acentuada. Ocorrência 1/1.000.e agressividade acentuada. Ocorrência 1/1.000.
  • 48. Síndrome do Duplo YSíndrome do Duplo Y
  • 49. Síndrome do Triplo X ouSíndrome do Triplo X ou super fêmeasuper fêmea TrissomiaTrissomia do cromossomo X, cariótipo 44A +do cromossomo X, cariótipo 44A + XXX = 47.XXX = 47. Sexo feminino, distúrbios sexuais, retardamento mental, semSexo feminino, distúrbios sexuais, retardamento mental, sem outras modificações fenotípicas aparentes.outras modificações fenotípicas aparentes.outras modificações fenotípicas aparentes.outras modificações fenotípicas aparentes.
  • 50. Síndrome do Triplo XSíndrome do Triplo X
  • 51. MUTAÇÕES BENÉFICASMUTAÇÕES BENÉFICAS Pequena percentagem de todas as mutações tem na verdade um efeito positivo. Estas mutações levam a novas versões de proteínas que ajudam o organismo e futuras gerações a adaptar-se melhor a mudanças no seu ambiente. Por exemplo, uma deleção específica de 32 pares de base no CCR5 humano confere resistência ao HIV a homozigóticos e atrasa o despertar do SIDA em heterozigóticos. A mutação CCR5 é mais comum em pessoas com ascendência européia. Uma teoria para a etiologia da relativapessoas com ascendência européia. Uma teoria para a etiologia da relativa alta frequência do CCR5-∆32 na população européia é que esta confere resistência à peste bubônica que flagelou a Europa em meados do Século XIV. Pessoas que tinham esta mutação foram capazes de sobreviver à infecção; por isso, a sua frequência na população aumentou. Isso pode também explicar porque esta mutação não se encontra na África, que não foi afetada pela peste bubônica. Uma teoria mais recente diz que pressão selectiva na mutação CCR5 Delta 32 foi causada pela varíola em vez da peste bubónica. Outros genes influenciam o desenvolvimento do corpo. Por exemplo, alelos diferentes na via da miostatina influenciam a força de uma pessoa, uma vez que estes genes controlam o desenvolvimento muscular.