Mutações Cromossómicas

       As mutações cromossómicas são modificações que ocorrem nos cromossomas e que podem afectar o cariótipo dos indivíduos, qualitativa ou quantitativamente, isto é, podem alterar a estrutura de um ou mais cromossomas – alterações cromossómicas estruturais – ou o número de cromossomas – alterações cromossómicas numéricas.
      Ao contrário das mutações génicas, que são reconhecidas através da sua manifestação no fenótipo, as mutações cromossómicas são, em geral, detectadas pela observação do cariótipo do indivíduo afectado.


Mutações cromossómicas estruturais
      Estas mutações envolvem alterações no número ou no arranjo dos genes, mas mantem-se o número de cromossomas.

      É sobretudo a ruptura da estrutura linear dos cromossomas durante o croosing-over, seguida de uma reparação deficiente, que é responsável pelo aparecimento de sequências anormais de genes.

       Estas mutações podem ocorrer pela perda de porções do cromossoma (delecção), a sua duplicação (duplicação), troca de posições de segmentos (inversão) e a troca de segmentos entre cromossomas de pares diferentes (translocação).

 

 

Mutações cromossómicas numéricas
      São anomalias em que há alteração do número de cromossomas. Estas mutações podem ocorrer em diferentes etapas da meiose:

- durante a divisão I, pela não separação de cromossomas homólogos;

- durante a divisão II, pela não separação de cromatídios de cada cromossoma.

 

 

 

Nesta imagem, nomeadamente na figura do lado esquerdo, observa-se um erro na divisão I, pelo que não ocorreu separação dos cromossomas homólogos. Consequentemente, duas das células-filhas irão ter, cada uma, 3 cromossomas (trissomia); e as outras duas irão ter, cada uma, 1 cromossoma (monossomia).

Na figura do lado direito observa-se um erro que ocorreu na divisão II, pois não ocorreu a separação de cromatídios do cromossoma. Assim, duas células-filhas irão ter um número normal de cromossomas; e uma das outras duas células-filhas irá ter um cromossoma a mais (trissomia) e a outra irá ter apenas 1 cromossoma (monossomia).

 

 

As mutações podem ser induzidas por agentes exteriores, como raio-X. Normalmente, estas mutações são prejudiciais para o portador ou para os descendentes. Todavia, algumas mutações podem ser benéficas e melhorar a capacidade de sobrevivência dos indivíduos das novas gerações.

Por outro lado, as mutações são uma fonte importante de variabilidade genética, que permite a diversidade de organismos e a evolução das espécies.

Mutações Génicas

As mutações génicas são alterações que afectam a estrutura dos genes, ou seja, afectam a sequência de bases que codifica uma determinada proteína. Sendo assim, uma pequena alteração na sequência dos pares de bases que constituem a molécula de DNA para originar uma proteína diferente da que seria inicialmente codificada pelo gene ao nível do qual ocorreu a mutação.

 

Existem três tipos de alterações: de substituição, de inserção e de deleção.

 

Substituição: Quando se altera uma base azotada, trocando por outra na cadeia de ADN, o RNAm não vai ter o mesmo codão, o que faz com que seja codificado um aminoácido diferente e consequentemente seja também formada uma nova proteína e ao mesmo tempo originada uma mutação.

 

Inserção: Quando se adiciona uma base azotada na cadeia de ADN, e em como todos os outros tipos de mutação, ao adicionar-se uma base, vai se alterar a sequência de RNAm alterando os aminoácidos que por sua vez alteram a proteína.

 

Deleção: Quando se apaga uma base azotada na cadeia de ADN, logo por consequente a sequência de bases do RNAm não vai ser a mesma, alterando também os aminoácidos e por sua vez a proteína formada.

 

 

Estas alterações podem levar a que haja alterações ao nível das proteínas  produzidas. Quando a função desempenhada por essas proteínas é fundamental para o organismo, a versão mutada pode estar na origem de doenças. Por vezes, ocorrem mutações que não provocam alterações nas proteínas, pois, devido à redundância do código genético, o codão mutado pode codificar o mesmo aminoácido – mutações silenciosas.

 

 

Como se pode observar pela figura, o codogene GAA mudou para GAG, ocorrendo assim uma substituição do terceiro nucleótido. Embora tenha ocorrido uma mutação, a proteína produzida foi a mesma.

 

 

A ocorrência de mutações génicas é responsável por doenças como a anemia falciforme que é uma alteração do material genético que conduz à formação de uma hemoglobina anormal - hemoglobina S. Esta alteração ocorre através da substituição.

 

 

Como se pode verificar pela imagem, uma base azotada de timina é substituída por uma base azotada de adenina o que vai fazer com a mensagem do RNAm seja diferente, consequentemente forma-se uma proteína diferente. E assim origina-se uma hemoglobina anormal.

 

 

Agentes mutagénicos

As mutações podem ocorrer espontaneamente ou serem induzidas por agentes mutagénicos. Substancias química, tais como, por exemplo: cafeína; álcool; inseticidas e fungicidas, presentes em vegetais e frutas. Estes são responsáveis por uma parte daquilo que julgamos serem mutações espontâneas.

Os agentesmutagénicos dividem-se em três grupos: físicos, químicos e biológicos.

Físicos: raios X, raios gama e até raios ultra-violeta são capazes de destruir as ligações químicas entre os nucleotídeos . Os danos destes agentes são grandemente agravados se estiverem em contacto com água ou oxigénio.

 

Químicos: substâncias cancerígenas, que danificam ligações químicas, ou substituem nucleotídeos normais por outras moléculas. 

 

Biológicos: vírus e bactérias, que injectam parte do seu DNA na célula hospedeira, integrando-se nessa mesma cadeia de DNA provocando mutações.

 

 

Mutações provocam evolução?

As mutações podem também conduzir à formação de proteínas com novas capacidades que poderão ser extremamente úteis. Por exemplo, é por causa das mutações que existe uma tão grande diversidade de genes no mundo vivo, a qual permite a evolução das espécies.

 

 

Balanço Geral (1º Período)

O balanço geral do 1º período é sem dúvida positivo, no entanto vem aí um período(2º) muito trabalhoso e que vai exigir muito de nós sem dúvida alguma.

Este período foi um período de regresso às aulas depois das férias, teve a sua fase de adaptação (todos os anos tem!), e no fim o esforço acabou por dar frutos (:

Feliz Natal Bom Ano Novo!  

E até para o Ano! 

Genética Humana (Essencial)

Identificação de caso de transmissão de um alelo autossómico recessivo:

®     Os indivíduos de ambos os sexos são igualmente afectados;

®     Os indivíduos portadores (heterozigóticos) apresentam um fenótipo normal;

®     A maior parte de doentes resulta de pais normais;

®     Se os dois progenitores manifestarem a anomalia toda a descendência vai manifestá-la;

®     A anomalia pode não se manifestar durante uma ou mais gerações.

Identificação de um caso de transmissão de um alelo autossómico dominante:

®     Os indivíduos de ambos os sexos são igualmente afectados;

®     Os indivíduos heterozigóticos manifestam a anomalia;

®     Quando um dos indivíduos manifesta a anomalia, pelo menos um dos seus progenitores também manifestava;

®     A anomalia surge em gerações sucessivas.

Identificação de um caso de transmissão de um alelo recessivo ligado ao cromossoma X:

®     Expressa-se com muito maior frequência nos homens;

®     As mulheres portadoras não manifestam a característica, mas têm 50% de probabilidade de transmitirem a anomalia à descendência. Admitindo que o progenitor é normal, todas as filhas serão normais, enquanto que os filhos manifestam a anomalia com a mesma probabilidade da transmissão do alelo.

®     Os pais que manifestam a característica transmitem o alelo apenas às filhas;

®     Uma mulher que manifeste a característica é descendente de um pai afectado e de uma mãe afectada ou portadora.

Ligação Factorial. Trabalhos de Morgan e Hereditariedade ligada ao sexo.

Ligação Factorial. Trabalhos de Morgan.

Nestes trabalhos Morgan utilizou como material biológico um insecto da espécie Drosophila Melanogaster.

Drosophila tem um cariótipo constituído por apenas 8 cromossomas, logo tem necessariamente mais que um gene em cada cromossoma.

Os genes que se encontram no mesmo cromossoma designam-se por genes ligados factorialmente, ou genes em linkage. 

No entanto os genes presentes no mesmo cromossoma não se comportam como uma unidade indissociável, pois durante a formação de gâmetas, durante a meiose, podem ocorrer fenómenos de crossing-over.

Hereditariedade ligada ao sexo.

As características cujos genes responsáveis pela sua manifestação se localizam num cromossoma sexual dizem-se características ligadas ao sexo. (Cor dos olhos em Drosophila Melanogaster).

Extensões da Genética Mendeliana

Dominância Incompleta – Não existe uma relação de dominância/recessividade, para cada genótipo existe um fenótipo diferente, os genótipos híbridos apresentam um fenótipo intermédio.

Codominância - Cada um dos alelos expressa-se de forma independente.

Alelos Múltiplos – Existem três ou mais alelos que podem ocupar um determinado locus.

Alelos Letais – Existem determinados alelos que, quando se reúnem em homozigotia podem conduzir à morte do seu portador. Leva muitas vezes ao aborto espontâneo.

Interacção Génica – São diversas situações em que dois ou mais genes não alélicos interactuam para produzir um determinado carácter fenotípico, um gene de um determinado locus altera a expressão fenotípica de um gene de um segundo locus.

Património Genético (Resumo)

Os primeiros trabalhos plausíveis sobre o modo de transmissão de características genéticas foram realizados por Gregor Mendel, que estudou as características hereditárias em ervilheiras.

Porque é que as ervilheiras são um bom material de estudo ?

·         Apresentam um conjunto de características discretas;

·         Cultivam-se facilmente e reproduzem-se rapidamente originando um elevado número de descendentes;

·         As flores têm estames e carpelos permitindo a auto polinização;

·         A fecundação pode efectuar-se de forma controlada.

A polinização cruzada consiste em remover os estames da planta quando estes ainda não produzem grãos de pólen, e posteriormente fertiliza-se essa planta com grãos de pólen provenientes de outra planta.

Ao iniciar os seus estudos, Mendel teve o cuidado de utilizar linhagens puras, e debruçou-se sobre o modo de transmissão de sete características:

·         Cor da corola;

·         Disposição das flores;

·         Cor da semente;

·         Cor da Vagem;

·         Forma da semente;

·         Forma da vagem;

·         Tamanho do caule.

Monoibridismo

                Mendel efectuou cruzamentos parentais (polinização cruzada) e analisou apenas a transmissão de uma característica, por isso se designa por monoibridismo.

                Todas as sementes do cruzamento parental (Geração P) apresentavam o carácter liso, tendo desaparecido o carácter rugoso, a geração resultante deste cruzamento têm o nome de F1 ou híbridos da primeira geração. De seguida permitiu que as plantas se auto polinizassem e obteve uma geração F2 onde as sementes apresentavam carácter liso e rugoso, numa proporção de 3:1. Ao analisar as outras características o padrão repetiu-se.

                Conclusões: Existem dois factores alternativos que informam para cada carácter; Cada organismo herda dois factores, um de cada progenitor; Quando dois factores são antagónicos, um é dominante, e é totalmente responsável pelo aspecto manifestado, enquanto que outro, chamado recessivo, não interfere na aparência do individuo; Durante a meiose os factores separam-se de tal forma que cada gâmeta contém apenas um factor de cada par – LEI DA SEGREGAÇÃO FACTORIAL ou 1º LEI DE MENDEL.

Mais tarde, os factores de Mendel foram denominados genes. Os genes podem apresentar formas alternativas, sendo cada uma dessas formas chamadas de genes alelos ou simplesmente alelos.

O local do cromossoma ocupado por um determinado gene e designado locus, ou loci no plural, assim o mesmo carácter é determinado por dois alelos que se encontram no mesmo locus em cromossomas homólogos.

 Actuais interpretações das Leis de Mendel:

·         Cada indivíduo da geração parental, sendo linhas puras, apresenta um genótipo formado por dois alelos iguais para o mesmo carácter, designando-se por homozigóticos.

·         Ao formarem gâmetas os progenitores, por serem homozigóticos só podem formar gâmetas com um tipo de alelo.

·         A união de gâmetas da geração parental conduz à formação de indivíduos híbridos com alelos diferentes, por isso heterozigóticos.

·         Os indivíduos de F1 formam gâmetas com alelos diferentes.

·         A auto polinização pode conduzir à reunião de formas alélicas iguais ou diferentes.

Retrocruzamento

                É o tipo de cruzamento em que se pretende determinar o genótipo de indivíduos que manifestam o genótipo dominante para um dado carácter cruzando-os com indivíduos homozigóticos recessivos.

Diibridismo

Mendel também se debruçou sobre o modo de transmissão simultânea de duas características. Com estas experiências Mendel pretendia verificar se existia alguma interferência na transmissão se fazia de modo independente ou em bloco.

Foi utilizado o mesmo procedimento que em monoibridismo.

Chegou-se à LEI DA SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE ou 2ª LEI DE MENDEL – Os alelos de genes diferenciados são segregados de forma independente durante a formação de gâmetas.